《基因的分子機(jī)制》課件

基因的分子機(jī)制基因是生命的基本單位，決定著生物體的性狀和功能。本課件將深入探討基因的分子機(jī)制，揭示生命奧秘。基因概述定義基因是指攜帶有遺傳信息的DNA片段，包含著特定蛋白質(zhì)或功能性RNA的編碼序列。功能基因負(fù)責(zé)指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，并通過蛋白質(zhì)或RNA介導(dǎo)生物體的一切生理活動。DNA的結(jié)構(gòu)1核苷酸脫氧核糖核苷酸，包括磷酸基、脫氧核糖和堿基。2雙螺旋兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈以氫鍵相連形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。3染色體DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，儲存遺傳信息。DNA復(fù)制1解旋DNA解旋酶將雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，形成兩條單鏈。2引物合成引物酶合成RNA引物，作為DNA聚合酶的起始點(diǎn)。3延伸DNA聚合酶沿著模板鏈合成新的DNA鏈，遵循堿基配對原則。4連接DNA連接酶將片段連接，形成完整的DNA雙螺旋。轉(zhuǎn)錄過程啟動RNA聚合酶識別并結(jié)合到DNA模板的啟動子區(qū)域。延伸RNA聚合酶沿著模板鏈移動，合成RNA鏈，遵循堿基配對原則。終止RNA聚合酶遇到終止信號，停止轉(zhuǎn)錄，釋放RNA。RNA轉(zhuǎn)錄調(diào)控抑制性調(diào)控抑制性轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到啟動子區(qū)域，阻止RNA聚合酶的結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄。激活性調(diào)控激活性轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到啟動子區(qū)域，促進(jìn)RNA聚合酶的結(jié)合，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄。蛋白質(zhì)合成1mRNA攜帶遺傳信息，作為蛋白質(zhì)合成的模板。2核糖體讀取mRNA上的密碼子，并連接氨基酸，合成蛋白質(zhì)。3tRNA攜帶氨基酸，并識別mRNA上的密碼子，將氨基酸添加到正在合成的蛋白質(zhì)鏈上。遺傳密碼密碼子氨基酸AUG甲硫氨酸UAA,UAG,UGA終止密碼子轉(zhuǎn)錄后加工加帽在mRNA的5'端添加一個帽子結(jié)構(gòu)，保護(hù)mRNA，增強(qiáng)翻譯效率。剪接去除mRNA中的內(nèi)含子，連接外顯子，形成成熟的mRNA。加尾在mRNA的3'端添加多聚腺苷酸尾，穩(wěn)定mRNA，延長其壽命。共價修飾1磷酸化在蛋白質(zhì)上添加磷酸基團(tuán)，改變蛋白質(zhì)的活性。2糖基化在蛋白質(zhì)上添加糖基，影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。3乙酰化在蛋白質(zhì)上添加乙?；?，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性。非共價修飾結(jié)合蛋白質(zhì)與其他分子結(jié)合，例如DNA、RNA或其他蛋白質(zhì)，形成復(fù)合體。構(gòu)象變化蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，影響其活性。蛋白質(zhì)的折疊與定位1折疊蛋白質(zhì)根據(jù)其氨基酸序列，自發(fā)折疊成特定的三維結(jié)構(gòu)。2定位折疊后的蛋白質(zhì)被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)的特定位置，執(zhí)行其功能?；蛲蛔?nèi)笔NA序列中丟失一個或多個堿基。插入DNA序列中插入一個或多個堿基。替換DNA序列中一個堿基被另一個堿基取代?；蛑亟M1同源重組同源染色體之間交換DNA片段，導(dǎo)致基因重組。2非同源重組非同源染色體之間交換DNA片段，可能導(dǎo)致基因突變?；虮磉_(dá)調(diào)控依賴于轉(zhuǎn)錄的調(diào)控啟動子位于基因上游，是RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)，控制基因的轉(zhuǎn)錄起始。增強(qiáng)子位于基因上游或下游，可以增強(qiáng)或抑制基因的轉(zhuǎn)錄。依賴于轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控剪接通過不同的剪接方式，產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)異構(gòu)體。降解mRNA被降解，減少蛋白質(zhì)的合成量。依賴于翻譯后的調(diào)控修飾蛋白質(zhì)被修飾，影響其活性或穩(wěn)定性。降解蛋白質(zhì)被降解，減少其數(shù)量。啟動子和增強(qiáng)子啟動子RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，控制轉(zhuǎn)錄起始。增強(qiáng)子增強(qiáng)或抑制基因的轉(zhuǎn)錄，可位于基因上游或下游。轉(zhuǎn)錄因子1識別轉(zhuǎn)錄因子識別并結(jié)合到DNA上的特定序列。2調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子影響RNA聚合酶的活性，從而調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。染色質(zhì)重塑1松散染色質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，使基因更容易被轉(zhuǎn)錄。2緊密染色質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密，使基因難以被轉(zhuǎn)錄。DNA甲基化抑制DNA甲基化會抑制基因的表達(dá)。激活DNA去甲基化會激活基因的表達(dá)。組蛋白修飾1乙酰化組蛋白乙?；瘯缮⑷旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)基因表達(dá)。2甲基化組蛋白甲基化會影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。3磷酸化組蛋白磷酸化會影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。非編碼RNAmiRNA調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率。lncRNA參與染色質(zhì)重塑和基因表達(dá)調(diào)控?；虺聊?轉(zhuǎn)錄沉默抑制基因的轉(zhuǎn)錄，阻止蛋白質(zhì)的合成。2翻譯沉默抑制mRNA的翻譯，阻止蛋白質(zhì)的合成。干擾RNA1識別干擾RNA識別并結(jié)合到靶mRNA。2降解干擾RNA引導(dǎo)靶mRNA的降解，沉默基因表達(dá)?；蚪M印記親本特異性來自父本或母本的基因表達(dá)差異，導(dǎo)致特定性狀的差異。表觀遺傳調(diào)控DNA甲基化DNA甲基化會影響基因的表達(dá)。組蛋白修飾組蛋白修飾會影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。非編碼RNA非編碼RNA會調(diào)控基因的表達(dá)。表觀遺傳與疾病癌癥表觀遺傳改變會促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)