《核酸结构与功能》课件

BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA《核酸结构与功能》PPT课件目录CONTENTS•引言•核酸的结构•核酸的功能•核酸的生物合成与代谢•核酸在生物体内的变化与调控•核酸的研究方法与技术BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA01引言核酸简介01核酸是生物体内重要的分子之一，由核苷酸组成，分为DNA和RNA两种类型02核酸是遗传信息的载体，负责储存、复制和传递遗传信息，对生物体的遗传、变异和蛋白质合成等生命活动起着关键作用核酸的发现与历史19世纪末，科学家们开始研究1928年，格里菲斯通过肺炎双1953年，沃森和克里克提出了细胞中的遗传物质，发现了染球菌转化实验，发现了转化因DNA双螺旋结构模型，为现代色质和染色体子，开启了核酸研究的序幕遗传学奠定了基础核酸的重要性核酸是生物体遗传信通过核酸的检测和分息的载体，决定了生析，可以用于疾病诊物体的遗传特征断、预防和治疗等领域核酸的变异和损伤会导致遗传性疾病和癌症等疾病的发生BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA02核酸的结构DNA的结构010203DNA双螺旋结构碱基配对结构稳定性由两条反向平行的多核苷A（腺嘌呤）与T（胸腺嘧依靠氢键和碱基堆积力维酸链围绕同一中心轴盘绕啶）配对，G（鸟嘌呤）持稳定形成，碱基对位于双螺旋与C（胞嘧啶）配对内侧RNA的结构单链结构多种RNA分子碱基配对与DNA不同，RNA是单链包括mRNA、tRNA和类似于DNA，但RNA中的结构rRNA，具有不同的结构和U（尿嘧啶）取代了DNA功能中的T（胸腺嘧啶）核酸的化学组成核苷酸由戊糖、磷酸和碱基组成五种核苷酸脱氧核糖核苷酸（dATP、dCTP、dGTP、dTTP）和核糖核苷酸（ATP、CTP、GTP、UTP）修饰成分核酸中存在多种修饰成分，如甲基化、羟甲基化等，这些成分影响核酸的结构和功能BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA03核酸的功能DNA的功能基因的表达调控DNA上的基因通过转录和翻译过遗传信息的储存程，控制蛋白质的合成，进而调控生物体的各种功能DNA是遗传信息的载体，通过复制将遗传信息从一代传到下一代DNA修复DNA在复制过程中可能会发生错误，细胞内的DNA修复机制可以识别并修复这些错误，保持DNA的完整性RNA的功能信息传递催化作用RNA在转录过程中从DNA上读取遗传某些RNA，如核酶，具有催化功能，信息，传递给核糖体，指导蛋白质的可以参与生物体内的化学反应合成基因表达的调控某些RNA可以与DNA或蛋白质结合，调控基因的表达核酸与其他分子的相互作用与蛋白质的相互作用01DNA和RNA通过与特定的蛋白质结合，形成核蛋白复合物，这些复合物在细胞内发挥多种功能，如DNA复制、转录和修复等与小分子的相互作用02核酸可以与小分子如离子和代谢物相互作用，影响其稳定性、构象和功能与其他核酸的相互作用03DNA和RNA可以形成双链或复杂的超螺旋结构，这些结构的变化影响其功能和稳定性BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA04核酸的生物合成与代谢DNA的复制复制方式复制过程复制特点DNA的复制方式是半保留复制，即亲DNA的复制过程包括引发、延伸和终DNA复制具有高保真性、半保守复制代的两条DNA双链分别作为模板，合止三个阶段引发阶段是合成RNA引和多起点复制的特点高保真性是指成两条新的子代DNA双链物的过程，延伸阶段是DNA聚合酶催DNA聚合酶对复制过程中的错误进行化合成新的DNA链的过程，终止阶段校对和修复，以减少复制错误半保是合成终止信号的过程守复制是指亲代双链中的一条链被保留在新合成的双链中多起点复制是指DNA复制从多个起始点同时开始，以提高复制速度RNA的转录要点一要点二要点三转录方式转录过程转录特点RNA的转录方式是以DNA的一条链RNA的转录过程包括起始、延伸和终RNA的转录具有选择性、多顺反子和为模板，合成相应的RNA链的过程止三个阶段起始阶段是RNA聚合酶协同转录的特点选择性是指RNA聚结合到转录起始位点上，形成转录起合酶优先结合到启动子上，并选择相始复合物延伸阶段是RNA聚合酶催应的转录因子参与转录多顺反子是化合成RNA链的过程终止阶段是合指一个转录单位可以同时编码多个蛋成终止信号的过程，RNA聚合酶从转白质或RNA分子协同转录是指多个录终止位点释放下来RNA聚合酶同时结合到多个启动子上，共同完成转录过程核酸的降解与代谢降解方式核酸的降解方式包括内切核酸酶和外切核酸酶介导的降解内切核酸酶是在核酸内部进行切割，而外切核酸酶是从核酸的末端进行切割代谢特点核酸的代谢特点包括磷酸核糖骨架、碱基特异性配对和多种酶参与等磷酸核糖骨架是核酸的基本结构，碱基特异性配对保证了核酸的稳定性和遗传信息的传递，多种酶参与了核酸的合成、修复和降解等过程代谢过程核酸的代谢过程包括合成、修复和降解三个阶段合成阶段是细胞内核酸分子不断合成的过程，修复阶段是对已经损伤的核酸进行修复的过程，降解阶段是细胞内老化和损伤的核酸分子被降解的过程BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA05核酸在生物体内的变化与调控基因表达的调控转录水平调控转录后水平调控表观遗传学调控通过转录因子的作用，调节特定涉及RNA的稳定性、翻译效率和通过DNA甲基化、组蛋白修饰等基因的转录效率，从而影响蛋白蛋白质的稳定性等方面的调控表观遗传学机制，影响基因的表质的表达水平达表观遗传学与核酸修饰DNA甲基化在DNA分子中，胞嘧啶被甲基化，通常与基因沉默相关组蛋白修饰组蛋白的乙酰化、甲基化、磷酸化等修饰，影响DNA的包装和基因的表达RNA修饰如mRNA的加帽、加尾等修饰，影响RNA的稳定性和翻译效率病毒与宿主细胞的核酸互作病毒基因组的复制病毒利用宿主细胞的核酸合成酶和原料，复制自身基因组病毒基因的表达病毒通过操纵宿主细胞的转录和翻译机制，表达自身基因宿主细胞的基因表达调控病毒可以诱导或抑制宿主细胞的基因表达，以利于自身的复制和生存BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA06核酸的研究方法与技术核酸的提取与纯化提取利用细胞裂解、分离和沉淀等方法，从生物样本中提取出核酸纯化通过离心、过滤、电泳等方法，去除核酸中的蛋白质、盐离子等杂质，获得高纯度的核酸核酸的检测与定量检测利用荧光染料、同位素标记等技术，对核酸进行定性或定量检测定量通过测量核酸的浓度、质量或数量，评估样本中核酸的含量核酸的分子生物学技术基因克隆01利用限制性内切酶和连接酶等技术，将目的基因克隆到载体上，实现基因的体外复制和表达基因测序02通过测序技术，对核酸的碱基序列进行分析，了解基因的结构和功能基因突变03通过诱变、重组等方法，改变核酸的碱基序列，研究基因突变对生物体的影响。