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第二节 分子生物学在营养学中的应用
一、分子营养学概述
（一）分子营养学的定义
是研究营养素与基因之间的相互作用（包括营养素与营养素之间、营养素与基因之间和基因与基因之间的相互作用）及其对机体健康影响的规律和机制，并据此提出促进健康和防治营养相关疾病措施的一门学科。
一、分子营养学概述
（二）分子营养学的研究对象
与营养相关的基因结构及其DNA和染色体结构。
基因表达的过程及其产物（mRNA、蛋白质）。
膳食因素。
机体的健康。
一、分子营养学概述
（三）分子营养学的研究内容
1．筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。
2．明确受膳食因素调节的基因的功能。
3．研究营养素对基因表达和基因组结构的影响及其作用机制，一方面可从基因水平深入理解营养素发挥已知生理功能的机制，另一方面有助于发现营养素新的功能。
4．鉴定与营养相关疾病有关的基因，并明确在疾病发生、发展和疾病严重程度中的作用。
5．利用营养素修饰基因表达或基因结构，以促进有益健康基因的表达，抑制有害健康基因的表达。
6．筛选和鉴定机体对营养素反应存在差异的基因多态性或变异。
7．基因多态性或变异对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的影响及其对生理功能的影响。
一、分子营养学概述
（三）分子营养学的研究内容
8．基因多态性对营养素需要量的影响。
9．基因多态性对营养相关疾病发生发展和疾病严重程度的影响。
10．营养素与基因相互作用导致营养相关疾病和先天代谢性缺陷的过程及机制。
11．生命早期饮食经历对成年后营养相关疾病发生的影响及机制。
12．根据上述研究结果，为促进健康和防治营养相关疾病，制订膳食干预方案：个体化的营养素需要量；特殊人群（营养相关疾病易感人群）的特殊膳食指南及营养素供给量；营养相关疾病病人的特殊食疗配方等。
13．根据基因与营养素相互作用的原理，构建转基因动物，开展基因治疗和以营养素为母体开发治疗营养相关疾病的药物。
一、分子营养学概述
（四）分子营养学的研究方法
基因组学方法
蛋白质组学方法
表观遗传学研究方法
基因多态性的研究方法
二、营养素对基因表达的调控
（一）营养素对基因表达的调控机制
1．营养素对基因表达的作用特点
2．营养素对基因表达的调控水平
3．营养素对基因表达的调控途径
二、营养素对基因表达的调控
（一）营养素对基因表达的调控机制
1．营养素对基因表达的作用特点
2．营养素对基因表达的调控水平 五个水平
3．营养素对基因表达的调控途径
二、营养素对基因表达的调控
（二）几种营养素对基因表达的调控
1．碳水化合物对基因表达的调控
以葡萄糖对肝细胞中L-丙酮酸激酶（L-pyruvate kinase，
L-PK）基因和S14 基因的表达调控为例
（1）葡萄糖对L-PK 基因和S14 基因的调控机制
（2）实际意义
二、营养素对基因表达的调控
（二）几种营养素对基因表达的调控
2．脂肪酸对基因表达的调节
（1）脂肪酸调节基因表达的机制
（2）实际意义
二、营养素对基因表达的调控
（二）几种营养素对基因表达的调控
3．维生素D对基因表达的调控
（1）VDR对基因表达的调控机制
（2）实际意义
二、营养素对基因表达的调控
（二）几种营养素对基因表达的调控
4．铁对基因表达的调控
（1）铁对转铁蛋白受体及铁蛋白基因表达的调控机制
（2）实际意义
三、营养素对基因结构和稳定性的影响
（一）营养素影响基因组结构和稳定性的机制
1．营养素作为酶的底物或辅助因子影响酶的活性
2．氧化应激
3．营养表观遗传学
三、营养素对基因结构和稳定性的影响
（二）研究营养素对基因组结构和稳定性影响的实际意义
营养素对基因组结构和稳定性的影响是近些年来营养学领域提出的新观点。在打破了只有外源性致癌剂或致突变剂才能够影响基因组稳定性的旧观念后，重新认识营养素在基因组结构和稳定性方面的作用，更加有利于指导人们如何合理膳食。
四、基因多态性对营养素吸收、代谢和利用的影响
（一）维生素D受体基因多态性对钙吸收及骨密度的影响
（二）亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性对叶酸需要量的影响
五、营养素与基因相互作用在疾病发生中的作用
（一）营养因素变化与遗传因素进化之间的矛盾
（二）营养素与基因相互作用的模式及在疾病发生中的作用

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