《從DNA到蛋白質(zhì)：基因表達(dá)的奧秘》課件2

從DNA到蛋白質(zhì):基因表達(dá)的奧秘探索生命奧秘的旅程，從基因表達(dá)的本質(zhì)開始引言:基因表達(dá)的重要性生命活動(dòng)的根基基因表達(dá)是所有生命活動(dòng)的基石，從細(xì)胞生長、發(fā)育到機(jī)體功能的維持，無不依賴于基因表達(dá)的精確調(diào)控。疾病發(fā)生的根源基因表達(dá)失調(diào)是許多疾病的根本原因，例如癌癥、遺傳性疾病、感染性疾病等等。DNA的結(jié)構(gòu)和組成1脫氧核糖核酸2核苷酸3磷酸、脫氧核糖、堿基4腺嘌呤、胸腺嘧啶、鳥嘌呤、胞嘧啶核酸的化學(xué)特性1雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA分子以雙螺旋結(jié)構(gòu)存在，兩條鏈通過氫鍵相連，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。2堿基配對(duì)原則腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對(duì)，鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）配對(duì)。3遺傳信息存儲(chǔ)DNA分子上的堿基序列，儲(chǔ)存了遺傳信息，決定了生物體的性狀。遺傳信息的保存與傳遞1DNA復(fù)制過程將遺傳信息從親代傳遞給子代。2通過復(fù)制，確保每個(gè)細(xì)胞都擁有完整的遺傳信息。3保證了遺傳信息的穩(wěn)定性和連續(xù)性?；虻亩x和特征遺傳單位基因是DNA分子上具有特定遺傳功能的片段。編碼蛋白質(zhì)大多數(shù)基因編碼蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的重要執(zhí)行者。調(diào)控功能基因也參與調(diào)控其他基因的表達(dá)，維持生命的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)錄:從DNA到RNA的過程以DNA為模板合成RNA。由RNA聚合酶催化完成。將DNA上的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到RNA上。RNA的類型和功能信使RNA(mRNA)攜帶遺傳信息，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。核糖體RNA(rRNA)構(gòu)成核糖體，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)運(yùn)載氨基酸，參與蛋白質(zhì)的合成。轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制啟動(dòng)子RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程。轉(zhuǎn)錄因子蛋白質(zhì)，調(diào)控RNA聚合酶的活性，影響轉(zhuǎn)錄的效率。轉(zhuǎn)錄的速率與效率1啟動(dòng)子強(qiáng)度啟動(dòng)子越強(qiáng)，轉(zhuǎn)錄速率越高。2轉(zhuǎn)錄因子活性轉(zhuǎn)錄因子活性越高，轉(zhuǎn)錄效率越高。翻譯:從RNA到蛋白質(zhì)的過程1mRNA結(jié)合核糖體2tRNA攜帶氨基酸3肽鏈合成4蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次氨基酸的性質(zhì)和種類氨基酸名稱性質(zhì)甘氨酸極性丙氨酸非極性谷氨酸酸性賴氨酸堿性蛋白質(zhì)折疊的原理1氨基酸序列決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。2非共價(jià)鍵作用穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。3蛋白質(zhì)折疊是一個(gè)自發(fā)的過程。蛋白質(zhì)的功能與多樣性催化加速生物化學(xué)反應(yīng)，例如消化酶、呼吸酶。免疫識(shí)別并清除外來物質(zhì)，例如抗體。信號(hào)傳遞傳遞信息，調(diào)節(jié)生命活動(dòng)，例如胰島素。基因表達(dá)調(diào)控的意義適應(yīng)環(huán)境變化維持生命穩(wěn)態(tài)保證細(xì)胞功能的正常發(fā)揮轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制RNA剪接去除mRNA中的內(nèi)含子，連接外顯子，形成成熟的mRNA。RNA編輯改變mRNA的堿基序列，影響蛋白質(zhì)的翻譯。mRNA降解控制mRNA的壽命，影響蛋白質(zhì)的合成量。表觀遺傳學(xué)概述基因表達(dá)的調(diào)控不改變DNA序列，而通過修飾DNA或蛋白質(zhì)，影響基因表達(dá)。環(huán)境因素的影響環(huán)境因素，例如飲食、壓力，可以影響表觀遺傳修飾，從而影響基因表達(dá)。DNA甲基化與基因沉默1在DNA上添加甲基基團(tuán)。2通常導(dǎo)致基因表達(dá)抑制。3與疾病發(fā)生密切相關(guān)。組蛋白修飾與染色質(zhì)重塑組蛋白乙?；ǔ?dǎo)致基因表達(dá)激活。組蛋白甲基化可以激活或抑制基因表達(dá)，取決于修飾位點(diǎn)。非編碼RNA的調(diào)控作用1microRNA(miRNA)調(diào)控mRNA降解，抑制蛋白質(zhì)合成。2長鏈非編碼RNA(lncRNA)參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控，影響基因表達(dá)。環(huán)境因素對(duì)基因表達(dá)的影響飲食壓力污染藥物基因表達(dá)失調(diào)與疾病癌癥基因表達(dá)失調(diào)導(dǎo)致細(xì)胞不受控制地增殖。遺傳病基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能異常，引起疾病。感染性疾病病毒利用宿主細(xì)胞的基因表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)制?；蚪M工程技術(shù)基因克隆復(fù)制特定基因，用于研究和應(yīng)用?；蚋脑旄淖兓蛐蛄校甾D(zhuǎn)基因技術(shù)。基因治療治療疾病，例如利用基因治療治療遺傳病?；蚪M醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景疾病診斷基于基因組信息進(jìn)行精準(zhǔn)診斷，提高診斷效率。個(gè)性化治療根據(jù)個(gè)人基因組信息制定個(gè)性化治療方案，提高療效。未來研究方向展望1深入研究基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制，例如表觀遺傳學(xué)。2開發(fā)新的基因組工程技術(shù)，例如基因編輯技術(shù)。3推動(dòng)基因組醫(yī)學(xué)的應(yīng)用，例如精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)。結(jié)論與思考基因表達(dá)是生命活