《从DNA到RNA转录》课件

从到转录DNA RNA生命的起源和发展都离不开遗传物质的关键作用通过转录和翻译的DNA DNA过程将遗传信息传递到和蛋白质实现细胞生命活动的各种功能,RNA,生物学中的基本概念和基因和转录DNA RNA是遗传物质的载体存储了生命的是信息的中间产物负责把DNA,RNA DNA,信息基因是上编码特定蛋白质遗传信息转录成蛋白质转录是从DNA的基本单元到的信息传递过程DNA RNA蛋白质和表达细胞与代谢蛋白质是生命活动的关键执行者由细胞是生命的基本单位负责维持生命,,信息指导合成基因表达是从基活动细胞代谢包括合成、分解和转RNA因到蛋白质的全过程化物质的过程和的结构DNA RNA和都是由核酸组成的生物大分子它们具有许多共同之DNA RNA,处分子由两条多核糖核酸链螺旋相连每条链由连接的碱基DNA,组成分子由单条多核糖核酸链构成主要包括核糖、磷酸和RNA,种碱基这些结构特点决定了和发挥不同的功能4DNA RNA遗传信息的存储和传递遗传信息的存储遗传信息的复制分子是遗传信息的主要载体其双螺旋结构能够有效存储基因序复制过程确保每个细胞都能获得完整的遗传信息确保生命连续DNA,DNA,列性遗传信息的转录遗传信息的传递将上的遗传信息转录成为蛋白质合成提供模板通过细胞分裂和生殖过程遗传信息得以从细胞到细胞、从代到代传DNA mRNA,,递转录的定义和作用定义关键步骤类型RNA转录是指中的遗传信息被复制到转录过程主要包括启动、延伸和终止个关转录产生的包括、和DNA RNA3RNA mRNA tRNA分子上的过程分子携带了生命活动键步骤由聚合酶及辅助因子协同完等它们在蛋白质合成、基因调控等生RNA,RNA rRNA,所需的信息成命活动中发挥重要作用的双链结构DNA分子采取双螺旋结构由两条多聚核苷酸链缠绕在一起形成两条链通过碱DNA,基对连接腺嘌呤与胸腺嘧啶鸟嘌呤与胞嘧啶将两条链牢固地结合在一起这种,,,双螺旋结构为遗传信息的存储和传递提供了稳定可靠的物理结构基础复制的过程DNA开始复制1双链在复制起始位点分开形成复制叉聚合酶开始DNA,DNA沿着被复制的模板合成新的互补链DNA连续合成2新的互补链沿着模板链不断延伸同时其他酶修复、维持结,DNA构复制叉不断向前移动链接和终止3当两条复制叉相遇时新合成的互补链被连接在一起形成两条完,,整的双链整个复制过程至此完成DNA聚合酶的功能RNA转录启动链延伸转录终止调节功能RNA聚合酶负责识别上聚合酶能够沿着模聚合酶可识别终止子序某些聚合酶参与调控基RNA DNA RNA DNA RNA RNA的启动子序列并结合启动子板合成并延长链逐步合列在此处停止转录并释放完因表达通过识别启动子和其,RNA,,,开始转录等分成完整的分子成的分子他调控元件来控制转录mRNA RNA RNA RNA子的不同类型RNA信使转运1RNA mRNA2RNAtRNA携带遗传信息从核糖体到细胞将氨基酸带到核糖体上帮助构,质指导蛋白质合成建新的蛋白质,核糖体小核糖核酸3RNA rRNA4snRNA构成核糖体的重要组成部分参参与剪切和拼接前体产,mRNA,与蛋白质合成生成熟的mRNA转录起始的调控机制转录因子的作用染色质结构的影响调节性序列的作用表观遗传调控DNA转录因子是调控转录起始的关染色质的紧密程度和构象变化增强子、沉默子等调节性甲基化和组蛋白修饰等DNA键分子可以识别并结合到基也会影响转录起始开放的染序列可以远距离调控转表观遗传机制可以改变染色质,DNA因启动子区域促进或阻碍色质结构有利于转录因子和录起始通过与转录因子的结结构进而影响转录起始的调,,,聚合酶的招募和启动聚合酶的进入和结合从合来增强或抑制基因转录控RNA RNA,不同转录因子通过调节其浓度而促进转录启动和活性来精细调节基因的表达转录过程中的关键步骤启动聚合酶识别和结合转录起始位点启动转录过程RNA,延伸聚合酶沿模板顺向移动逐步合成互补的链RNA DNA,RNA终止聚合酶识别终止信号停止移动并释放成熟的分子RNA,RNA修饰经历多步加工形成可被翻译的RNA,mRNA转录过程中的延伸和终止启动1转录酶在启动子结合并开始合成RNA延伸2转录酶沿着模板链合成一条新的DNA RNA终止3在特定的终止序列处转录过程停止转录酶释放合成的,,RNA转录过程的延伸和终止是转录调控的关键环节转录酶在模板上沿着编码区合成新的分子并在特定的终止序列处停止转录这DNA RNA,一过程确保了转录产物有明确的起始和终止位点从而确保了基因表达的准确性,转录后的加工过程RNA剪切加尾poly-A转录出来的分子中包含不编码蛋白质的亮发序列需要通过剪切在的端加上一段多聚腺苷酸序列增强的稳定性和翻RNA,mRNA3,mRNA的方式去除这些序列使成为可编码的成熟分子译效率,mRNA端加帽编辑5RNA的端加上一个特殊的甲基化鸟嘌呤帽有利于被核糖某些分子的碱基序列会在后期经过酶促反应而被修改从而改变mRNA5,mRNA RNA,体识别和翻译其功能编码蛋白质的mRNA分子结构的功能加工过程mRNA mRNA mRNA是一种信使其分子结构包含一将上的遗传信息传递至核糖体转录后会经历剪切、帽化和端mRNA RNA,mRNA DNA,,mRNA53个端帽子、一个蛋白质编码的开放读码指导蛋白质的合成是基因表达中的关键中加尾等加工使其更稳定并能有效地被核糖5,,框以及一个端的尾巴间体体识别,3polyA核糖体中的蛋白质合成编码蛋白质的进入核糖体mRNA1携带遗传信息运载氨基酸进入核糖体tRNA2与配对mRNA核糖体催化肽键形成3构建蛋白质链蛋白质折叠并获得功能4形成生物活性结构在核糖体内部编码蛋白质的进入携带遗传信息则运载相应的氨基酸并与上的密码子配对核糖体催化肽键的形成逐步构建,mRNA,tRNA mRNA,出完整的蛋白质链最终这些蛋白质会折叠成功能性的生物大分子,非编码的功能RNA基因调控表观遗传修饰12非编码通过与或转一些非编码参与甲基RNAmRNARNA DNA录因子结合来调控基因的表达化和组蛋白修饰影响基因的表,和活性达状态结构作用免疫调节34核糖体和小核参与某些非编码可以调节免疫RNARNARNA加工和蛋白质合成等细胞系统的活性参与抗病毒和抗肿RNA,关键过程瘤反应转录与基因表达的调控基因表达的调控转录因子的作用通过调控转录过程来精细调控基因的转录因子可以激活或抑制基因转录是,表达水平从而实现特定细胞功能调控基因表达的关键调控元件,表观遗传调控信号转导通路甲基化和组蛋白修饰等表观遗传细胞内外信号可以通过级联反应影响DNA机制参与调控基因转录活性转录因子活性从而调控基因表达,转录错误及其后果转录突变溢出表达12转录过程中的点突变、插入或基因表达水平过高会导致相关缺失可能导致结构和功能蛋白质过量合成影响细胞正常RNA,的改变功能转录调控失衡代谢紊乱34转录调控机制的失调可能会引转录错误会影响蛋白质合成导,起基因表达失常导致严重疾致代谢过程中的失衡和疾病发,病生疾病与转录调控失衡疾病根源转录调控失衡是导致许多疾病发生的根本原因包括癌症、遗传性疾病和神经系统疾病,基因表达失调转录调控异常会导致基因表达失调从而破坏细胞正常功能引发疾病,,诊断与治疗研究转录调控异常可以帮助更好地诊断疾病并开发针对性的治疗方法,生物技术中的转录调控基因工程细胞培养通过调控基因表达可以编程生产在体外培养细胞并调控其转录过,所需的有价值的蛋白质如药物、程可以用于制药、干细胞研究等,,激素、酶等领域生物工艺优化转基因生物利用转录调控技术改善微生物代将有益的外源基因整合到生物体谢提高生产效率应用于工业生中通过精确的转录调控实现目标,,,产性状靶向转录调控的应用药物靶向调控基因工程调控生物技术应用通过识别和调控关键转录因子开发针对性利用先进的基因编辑技术精准调控转录过在生物制药、农业和环境修复等领域通过,,,药物用于治疗各类与转录失调相关的疾程实现基因功能的定向控制和表达调整对转录调控的精准干预实现产品性能的优,,,病化和改良转录的前沿研究进展生物信息学分析单细胞转录组学表观遗传调控合成生物学利用大数据和机器学习技术对研究单个细胞内基因的表达模探索甲基化、组蛋白修设计和构建人工基因回路实DNA,基因组数据进行深入分析帮式为理解细胞异质性和分化饰等表观遗传机制如何影响转现对转录过程的精准调控在,,,助科学家更好地理解转录调控机制提供重要线索录过程为疾病预防和治疗提医疗和工业生产领域有广泛应,网络的复杂性供新思路用前景抗生素和转录过程抑制聚合酶干扰转录因子RNA12某些抗生素能够直接抑制有些抗生素能够干扰转录因子RNA聚合酶的活性阻碍转录的的结合影响基因的转录起始,RNA,进行影响加工破坏结构3RNA4DNA一些抗生素能够干扰的剪部分抗生素能够破坏双链RNA DNA切和修饰过程导致不完整的的结构从而阻碍聚合酶的,,RNA产生进程RNA环境因素对转录的影响温度变化温度是影响转录过程的关键因素过高或过低的温度会导致转录酶失活从而影响基因,表达环境污染有毒物质和污染物可能会干扰正常的转录过程引发基因表达异常进而导致疾病发生,,辐射照射高强度的电磁辐射可能会破坏结构影响转录酶的活性从而造成基因突变DNA,,植物中的转录过程和的结构细胞层面的转录光合作用与转录DNA RNA植物细胞中的和遵循与动物细胞在植物体内转录过程发生在细胞核中在叶绿体中光合作用过程中的光反应和暗DNARNA,,RNA,类似的结构原理都包含遗传信息不同的聚合酶将信息复制成并经过加反应都需要大量的基因表达和蛋白质参与,DNA mRNA,,是植物细胞的核糖体结构也与动物有所差工后运送至核糖体进行蛋白质合成这需要细胞核内发生精密的转录调控异动物细胞中的转录机制细胞核转录调控因子参与动物细胞中的转录过程主要发生转录过程需要辅助转录因子的参在细胞核内由聚合酶负责完与它们可以促进或抑制基因的表,RNA,成达组蛋白修饰转录后加工染色质的状态通过组蛋白的化学合成的需要经过剪切、加RNA修饰而发生变化从而影响基因的帽、尾加修等过程以形成,polyA转录活性成熟的mRNA原核生物和真核生物的差异基本结构结构转录机制基因表达调控DNA原核生物没有细胞核和膜结构原核生物的是单环状而原核生物的转录与翻译同步进真核生物拥有更复杂的基因表DNA,组织的细胞器而真核生物拥真核生物的是线状染色行而真核生物的转录与翻译达调控机制包括转录后调控,DNA,,有完善的细胞核和复杂的细胞体结构过程是分离的和表观遗传调控器系统生命现象中转录的重要性遗传信息的传递基因表达的调控转录过程将中存储的遗传信转录过程是基因表达的关键环节DNA,息转化为为后续的蛋白质合通过调控转录的起始、延伸和终RNA,成奠定基础从而确保生命活动的止可以精准地控制蛋白质的合成,,正常进行量和时间细胞功能的维持生命现象的多样性各类型细胞依靠转录产生的特异不同物种和细胞类型的转录过程性和蛋白质维持自身的生理存在丰富的差异体现了生命世界RNA,功能确保机体的正常运转的多样性和复杂性,未来转录研究的方向突破生物体复杂性致力于精准医疗12探索更复杂生物体系中的转录运用转录调控的深入认知为精,调控过程洞察生命的本质奥准医疗发展打造坚实基础,秘发挥生物技术应用推进仿生制造进程34利用转录调控原理在农业、能借鉴生物体转录机制开发更优,,源等领域推进创新突破效和环保的制造技术知识小结和思考题通过前面的学习我们全面了解了从到转录的整个过程我们知道作为遗传信息的存储库通过转录机制将遗传信息复制到,DNARNADNA,上再由进行蛋白质合成本节我们对这一过程进行总结并提出一些思考问题希望能加深大家的理解RNA,RNA,,我们要思考为什么生物需要蛋白质的这样一个信息传递机制转录调控失衡会造成什么样的后果未来转录研究会朝什么方向发,DNA-RNA-展通过深入思考这些问题相信大家能更好地掌握生命科学的奥秘,。