DNA是主要的遗传物质课件-宋斌

遗传DNA是主要的物质DNA分子是生物体中储存和传递遗传信息的主要载体其独特的双螺旋结构使得DNA能够高效地复制和传递遗传信息,确保了生命的连续性么什是DNA？结构遗传质结构分子物双螺旋DNA是一种复杂的生物大分子,由核糖核酸、DNA是生物体内最重要的遗传物质,包含了DNA分子呈现出双螺旋的立体结构,这种结磷酸和四种碱基组成生物体的全部遗传信息构使DNA能够高效地储存和传递遗传信息结构DNA的化学DNA是一种由核苷酸组成的大分子,其基本化学结构包括一个五碳糖脱氧核糖、一个磷酸基团和四种碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶这些核苷酸通过磷酸二酯键连接形成了DNA双螺旋结构,这种独特的结构使得DNA能够存储和传递遗传信息发现DNA双螺旋的沃森和克里克1DNA双螺旋结构的发现者X光衍射分析2通过DNA的X光衍射图解明其结构碱对规则基配3阿登宁-胸腺嘧啶、鸟嘌呤-胞嘧啶1953年,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克通过DNA的X光衍射图,提出了DNA分子采取双螺旋结构的著名模型他们发现DNA中的碱基以特定的方式配对,阿登宁与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤与胞嘧啶配对,这一发现解释了DNA遗传信息的复制机制复过DNA制的程复制起始1DNA复制从特定的复制起点开始解旋和延伸2DNA双螺旋解开并在复制叉处延伸链复接和修3新合成的碱基链与原有链相连并进行修复DNA复制是一个精准复制遗传信息的过程首先,DNA双螺旋会在复制起点处解开形成复制叉在DNA聚合酶的作用下,新的碱基链不断合成并与原有链相连最后,新旧链之间的间隙被连接,并进行一些修复,确保最终产生两个完全相同的DNA分子复酶DNA制的复酶复过复DNA制DNA制程高保真制DNA复制需要特殊的酶类来完成,如DNA聚这些酶协同作用,在起点处开始复制,沿着DNA复制具有非常高的精确性,错误率非常合酶、DNA缓解酶等,它们负责识别模板DNA双螺旋展开,在两条新链上同时加入碱低,这是由于DNA复制酶自身具有校正功能,DNA、加入新的碱基以及解开缠结的DNA基,最终形成两条完整的DNA分子能够纠正大部分复制错误双螺旋复DNA制的机制起始点1DNA复制过程始于起始点，这是DNA双链分开的特殊区域发复引制2复制酶识别起始点并开始断开DNA双链，为复制做好准备链断开双3复制酶沿着DNA链向两侧移动,将双链逐渐分开复半保留性制复复制原理制机制DNA双链在复制时会分离,每条链DNA双螺旋中,两条DNA链互补配都作为模板复制出一条新的DNA对,信息在复制过程中得以保留和链这种复制方式被称为半保留性传递这种机制确保了遗传信息的复制稳定性传递过程在细胞分裂时,一条子细胞获得一条新合成的DNA链,另一条子细胞获得一条来自母细胞的原有链复证半保留性制的据实验设计将放射性标记的N15核昆粒子培养在N14培养基中进行分裂观察结果第一代DNA双链中含有一条N15标记的链,另一条为N14未标记的链结论DNA在复制过程中采取了半保留性复制机制,即一条新链来自母链,一条新链为新合成赫尔希-蒙罗实验通过放射性标记的核昆粒子来证实了DNA采取半保留性复制的机制该实验的关键在于利用同位素N15来标记DNA,观察到复制后的子代DNA仍保留有一条母链的N15标记,证明了DNA复制中保留了原有链的一部分这就是半保留性复制的重要证据遗传码DNA与密遗传载遗传码编码信息的体密的原理DNA是生命体遗传信息的主要载DNA中的碱基序列按照特定的体,是生命体的蓝图其独特的遗传密码规则转录为RNA,再被双螺旋结构和碱基配对规则蕴含RNA翻译为蛋白质,完成遗传信息了丰富的遗传信息的表达遗传储传递信息的存和DNA不仅用于遗传信息的储存,还能通过复制、转录和翻译等过程,将信息传递给子代生命体遗传码密的特点简单适明了高度保守普遍用高度冗余遗传密码由不同排列组合的三遗传密码在绝大多数生物体中从微生物到人类,遗传密码的规一个氨基酸可由多个密码子编个碱基组成，每组代表一个特都是相同的,这说明它是极其古则适用于所有已知的生物体,这码,这种冗余性可以抵御某些突定的氨基酸，简单易懂老和基本的生命信息语言使得生命体系具有普遍联系变对蛋白质的影响质蛋白的合成转录DNA序列被转录成mRNA，携带遗传信息从细胞核转移至细胞质mRNA转运mRNA被转运至核糖体上，准备开始蛋白质的合成过程翻译核糖体读取mRNA上的遗传密码，合成出相应的氨基酸序列，形成蛋白质折叠与修饰蛋白质需要进行折叠和化学修饰等后翻译过程，使其达到正确的三维构造转录过的程起始1DNA上的启动子被RNA聚合酶识别并结合长伸2RNA聚合酶沿着DNA链合成互补的RNA分子终止3到达终止序列时,RNA聚合酶释放新合成的mRNA在生物体内,DNA上的遗传信息需要通过转录过程才能被翻译成蛋白质转录的过程包括起始、伸长和终止三个主要步骤首先,RNA聚合酶识别并结合到DNA上的启动子序列,然后沿着DNA链合成互补的RNA分子,最后到达终止序列时释放合成的mRNA这一过程确保遗传信息能够正确地从DNA传递到蛋白质译过翻的程进mRNA入核糖体1转录产生的信使RNA mRNA进入核糖体开始翻译过程带氨tRNA携基酸2转运RNA tRNA携带特定的氨基酸,按照mRNA上的密码进行配对肽链合成3在核糖体中,氨基酸依次连接形成多肽链,最终合成出蛋白质质关核酸与蛋白的系质联编码质质馈调核酸与蛋白的系DNA合成蛋白蛋白反控基因表二者相互依存达核酸（DNA和RNA）含有遗传DNA中的基因通过转录和翻译核酸和蛋白质在生命活动中密信息,决定了生物体的遗传特性的过程,最终合成出特定的蛋白合成的蛋白质又能反过来调控切相关,共同决定着生物体的遗而蛋白质是核酸编码的产物,负质分子这是遗传信息从核酸基因的表达,形成一个精密的反传特性和生理状态责细胞内大部分的结构和功能到蛋白质的流动过程馈调控机制,维持细胞的正常功能达调基因的表控细调调络观遗传调精控控网表控基因的表达受到复杂的调控机制的精细调控,基因的表达调控形成了复杂的调控网络,由DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传因素也包括转录、转录后以及翻译水平的调控许多转录因子、信号分子等相互作用而成参与了基因表达的调控过程达调基因表的控机制转录调控1通过调节转录因子结合启动子区域来控制基因的转录mRNA处理调控2调节mRNA的剪切、end修饰及核出等过程翻译调控3通过调节蛋白质的合成、修饰及定位等过程蛋白质稳定性调控4调节蛋白质的降解以控制其在细胞内的积累量基因表达受到多重调控机制的精细调节,包括转录、转录后、翻译及蛋白质稳定性等方面转录调控是最主要的调控层次,通过调节转录因子与启动子的相互作用来控制基因的表达后续的转录后调控、翻译调控及蛋白质稳定性调控等进一步精细调节基因表达这些多层次的调控机制确保了基因表达过程的动态平衡和精准调控达调基因表的控方式转录调转录调1控2后控通过调节转录因子的活性和结包括mRNA的加工、稳定性调合来调控基因转录的启动和过控和翻译调控等程译调观遗传调3翻后控4表控通过修饰蛋白质的结构和功能涉及DNA甲基化、组蛋白修饰来调控基因表达等,改变染色质结构并影响基因转录环对达响境因素基因表的影变辐温度化射暴露温度的升高或降低会影响细胞中酶强烈的辐射会造成DNA损伤,诱发的活性,从而改变基因的表达模式某些基因的异常表达质营养给化学物供外源性化学物质可能直接或间接调营养缺乏或过剩都可能导致基因表控基因的表达,影响细胞功能达发生变化,影响生理代谢变基因的突变义突的定基因突变是指DNA序列中的碱基发生改变,导致基因信息发生变化的过程变类突的型包括点突变、缺失、插入和重复等,会影响基因的结构和功能变突的原因内源性因素如DNA复制错误,外源性因素如辐射、化学物质等都可能导致基因突变变类突的型变变点突框移突单个碱基的替换、插入或缺失,是DNA序列中的插入或缺失导致阅最常见的突变类型读框的变化,通常影响较大变贝变染色体异拷数异整个染色体或染色体片段的数量或基因拷贝数的增加或减少,可能导结构的变化,通常影响更广泛致基因表达的异常变突的原因损伤复错误转DNA制基因座各种物理和化学因素可能导致DNA分子发生在DNA复制过程中,复制酶工作不精确也可一些移动性基因元件,如转座子,可以随机插破坏,如紫外线辐射、化学物质等,从而引发能导致一些碱基配对错误,产生随机突变入到DNA分子的其他位置,打断原有的遗传突变信息复复基因的制与修复基因制基因通过DNA复制过程得以高度准确地传递到下一代细胞中损伤DNA然而,DNA分子也会不可避免地遭受各种化学损伤,引起遗传信息的改变复DNA修机制生物体内存在多种高度有效的DNA修复机制,以维护遗传信息的完整性损伤复DNA与修的机制DNA损伤DNA可能受到各种环境因素的损害,如紫外线、放射性物质和化学药品等,导致DNA链断裂或碱基突变识别损伤细胞会使用特殊的修复酶识别并定位DNA上的损伤部位,为后续修复做好准备修复断裂修复酶会利用完整的DNA链作为模板,通过碱基配对等方式填补断裂部位,恢复DNA的完整性校验修复修复后的DNA还需要经过一系列校验,确保复制顺利进行,保证基因信息的准确性见复常的DNA修机制碱复错复基切除修配修通过识别和切除损坏的碱基,并用正常识别和纠正DNA复制过程中产生的错碱基补充完整配碱基链复组复双断裂修同源重修修复由辐射或化学试剂引起的DNA双利用同源DNA序列来替换破损的DNA链断裂片段复DNA修的重要性维护遗传预发长应对压完整性防疾病生延生命周期外界力DNA修复机制可以识别和修复DNA损伤如果得不到及时修复,良好的DNA修复能力有助于延各种环境因素如辐射、化学物基因组中的损伤,确保遗传信息可能会导致基因突变,增加疾病缓细胞老化,维持机体的生理功质等都可能造成DNA损伤,有的准确传递,维持生物体的健康如癌症的发生风险DNA修复能,从而延长生命周期效的DNA修复机制可以帮助生和正常发育能力的下降也与某些遗传性疾物体应对这些外界压力病相关总结与展望在了解了DNA的结构和功能以及遗传密码的奥秘后,我们可以总结出DNA是生命的基础,对生物的遗传与进化至关重要展望未来,DNA技术的不断进步将为我们打开新的生物学门户,在疾病诊断、药物开发、基因工程等领域都有广阔的前景。