《DNA分子的结构》课件

分子的结构DNA的发现历程DNA年米歇尔发现核酸1869:1瑞士化学家弗里德里希米歇尔发现了核酸，一种存在于细胞核中的物质，它被认为是生命的遗传物质·，但当时人们对其作用并不了解年艾弗里证明是遗传物质1944:DNA2美国生物学家奥斯瓦尔德艾弗里及其团队证明了是遗传物质，而不是蛋白质·DNA，这为揭开生命的奥秘奠定了基础年沃森和克里克提出双螺旋结构模型1953:DNA美国生物学家詹姆斯沃森和英国物理学家弗朗西斯克里克··3，通过射线衍射分析，提出了双螺旋结构模型，这为X DNA解释遗传信息的传递提供了理论基础分子的组成DNA脱氧核糖磷酸基团含氮碱基五碳糖，是骨架的重要组成部分连接脱氧核糖，形成的骨架腺嘌呤（）、鸟嘌呤（）、胞嘧啶（DNA DNA A G）、胸腺嘧啶（）C T核酸的化学结构核酸是由核苷酸单体连接而成的生物大分子，每个核苷酸由三部分组成五碳糖脱氧核糖或核糖•磷酸基团连接相邻核苷酸•含氮碱基腺嘌呤（）、鸟嘌呤（）、胞嘧啶（）、•A G C胸腺嘧啶（）或尿嘧啶（）T U中含有脱氧核糖，中含有核糖的碱基为、DNA RNADNAA G、、，的碱基为、、、C TRNA A GC U碱基配对规则腺嘌呤鸟嘌呤AG12与胸腺嘧啶配对与胞嘧啶配对T C双螺旋结构DNA双螺旋结构是年由沃森和克里克提出的，是生命科学的重大发现DNA1953两个反向平行的脱氧核苷酸链以右手螺旋的方式缠绕在一起，形成双螺旋结构两条链之间的碱基通过氢键配对，形成碱基对，连接两条链双螺旋的特点DNA双螺旋结构由两条反向平行的脱氧碱基配对遵循和原则，确保A-T G-C核苷酸链构成，如同扭曲的梯子双螺旋结构的稳定性双螺旋结构的螺旋方向为右手螺旋，每圈螺旋包含个碱基对10遗传信息的携带和传递DNA结构1分子是一条双螺旋结构，由两条反向平行的脱氧核DNA苷酸链组成基因2基因是分子上的特定片段，包含遗传信息，决定生DNA物体的性状复制3通过复制产生两个完全相同的分子，遗传信息DNA DNA传递给下一代转录4上的遗传信息被转录成分子，作为蛋白质合成DNA RNA的模板翻译5分子上的遗传信息被翻译成蛋白质分子，执行生物RNA体的各种功能复制过程半保留性复制:解旋DNA1双螺旋结构解开引物合成2引物作为起始点RNA聚合酶DNA3合成新的链DNA新链连接4连接片段形成完整链复制机制酶促反应:解旋酶引物酶解旋酶负责将双链解开，引物酶合成短的引物，作DNA RNA为复制提供模板为聚合酶的起始点DNA聚合酶连接酶DNA聚合酶以引物为模板，添连接酶将断裂的片段连接DNA DNA加新的核苷酸，形成新的起来，形成完整的分子DNA DNA链复制过程的调控DNA时间和地点的控制复制速度的调节复制过程的准确性细胞在特定时间和地点启动复制过程复制过程的速度受多种因素影响，包括复制过程需要精确的复制，以确保遗传复制起始点的选择和复制时间的控制取聚合酶的活性、复制起始点的数量信息的完整传递多种修复机制可以纠DNA决于细胞的生长阶段和需求和复制叉的移动速度正复制过程中出现的错误损伤与修复DNA外源性损伤内源性损伤修复机制紫外线、化学物质、辐射等会造成细胞代谢过程中产生的活性氧自由基也细胞拥有多种修复机制，如碱基切除修DNA损伤会造成损伤复、核苷酸切除修复等DNA转录过程从到:DNA RNADNA解旋DNA双螺旋结构解开，使模板链暴露出来RNA聚合酶结合RNA聚合酶识别并结合到DNA模板链上的启动子区域RNA合成RNA聚合酶沿着模板链移动，以DNA链为模板合成RNA分子RNA转录终止当RNA聚合酶遇到终止信号时，转录过程停止，RNA分子从DNA模板链上分离结构和种类RNA单链结构核糖核苷酸组成与双螺旋结构不同，由核糖核苷酸组成，包括DNA RNARNA通常以单链形式存在，但可以腺嘌呤（）、鸟嘌呤（）、AG折叠成复杂的二级和三级结构胞嘧啶（）和尿嘧啶（）CU主要种类主要包括信使（）、转运（）和核糖体（RNA mRNARNA tRNARNA）rRNA转录调控的机制转录因子表观遗传修饰12转录因子是蛋白质，它们可的甲基化和组蛋白的修DNA以结合到的特定序列上饰可以改变的结构，从DNA DNA，从而调节基因的转录而影响转录干扰RNA3小分子可以与结合，抑制其翻译，从而降低基因的表达RNA mRNA蛋白质合成从到蛋白:RNA转录1到DNA RNA翻译2到蛋白质RNA蛋白质折叠3三维结构形成遗传密码的特点三联体密码普遍性每个密码子由三个核苷酸组成，对几乎所有生物都使用相同的遗传密应一个特定的氨基酸码，体现了生命的统一性简并性非重叠性多个密码子可以编码同一个氨基酸每个核苷酸只属于一个密码子，避，增加了遗传信息的稳定性免了信息读取的错误翻译过程核糖体工厂:mRNA结合1信使RNA mRNA携带遗传密码，与核糖体小亚基结合tRNA结合2转运RNA tRNA携带氨基酸，根据mRNA上的密码子与核糖体结合肽链合成3核糖体按照mRNA上的密码子顺序，将氨基酸连接成肽链蛋白质释放4肽链合成完成后，从核糖体上释放，形成具有特定功能的蛋白质氨基酸的种类和特性缬氨酸谷氨酸赖氨酸疏水性氨基酸，在蛋白质中起稳定结构带负电荷的氨基酸，参与蛋白质的酸碱带正电荷的氨基酸，参与蛋白质的结构的作用平衡和酶活性调节稳定性和结合DNA蛋白质的结构层次一级结构二级结构三级结构四级结构氨基酸序列，决定蛋白质的局部折叠，如螺旋和折叠完整的三维结构，由二级结多个蛋白质亚基的组合，形αβ折叠方式和功能，形成稳定结构构的排列和相互作用形成成更大的功能性复合体蛋白质的折叠和修饰自发折叠协助因子12蛋白质折叠是一个复杂的过一些蛋白质需要分子伴侣的程，它受氨基酸序列的指导帮助来正确折叠这些伴侣，并受多种因素影响，如温帮助蛋白质避免错误折叠和度和值聚集pH修饰3蛋白质可以被修饰，例如通过糖基化、磷酸化或乙酰化，这些修饰影响其功能和稳定性蛋白质功能的调控酶活性调节蛋白质蛋白质相互作用磷酸化-酶活性可通过抑制剂、激活剂或改变酶蛋白质之间的相互作用可以改变蛋白质磷酸化是蛋白质翻译后修饰的一种重要的结构来调节的结构和功能方式，可以改变蛋白质活性基因表达的调控转录调控翻译调控转录因子可以结合到上，微小（）可以与DNA RNAmiRNA促进或抑制基因的转录结合，抑制蛋白质的翻mRNA译蛋白质降解蛋白酶可以降解蛋白质，从而调节蛋白质的活性表观遗传学概述基因表达的调控修饰和重塑DNA细胞命运和功能杂交技术DNA杂交技术是利用互补碱基配对原理，将单链探针与DNA DNA待测片段进行杂交，从而检测特定序列的存在或进DNA DNA行基因定位、诊断等该技术广泛应用于分子生物学研究、疾病诊断、基因工程等领域杂交技术主要包括以下步骤将待测片段与探针DNA DNA在适当条件下混合，使探针与靶片段发生杂交；通DNA DNA过洗涤除去未杂交的探针；利用检测方法，如放射性同位素标记或荧光标记，检测杂交产物该技术具有高度特异性和灵敏度，可用于检测微量，并能有效区分不同基因型DNA基因工程的应用农业领域医药领域生物技术领域提高作物产量和抗逆性，例如抗虫、抗生产药物、疫苗和诊断试剂，例如胰岛治疗遗传疾病，例如基因治疗、干细胞除草剂作物素、干扰素和抗体治疗生命科学发展趋势基因编辑脑科学等技术不断突破，为对大脑功能和疾病的研究不断深入CRISPR-Cas9治疗遗传疾病和优化生物体提供了，有望揭示意识、记忆、学习等机新方法制合成生物学利用工程化手段设计和构建新型生物体系，为生产药物、能源、材料等提供了新途径结语与思考分子的结构与功能是生命科学的核心，是理解生命现象的基础通过DNA对结构的深入研究，我们才能更深入地理解遗传信息的传递和生命活DNA动的调控。