苏教版教学课件从基因到蛋白质

从基因到蛋白质欢迎来到从基因到蛋白质的学习之旅本课程将带您深入探索生命的奥秘，揭示基因如何指导蛋白质的合成过程基因的组成核苷酸启动子基因由核苷酸序列组成，是位于基因上游，控制转录起始分子的功能单位DNA编码区终止子包含氨基酸序列信息的片标志转录结束的序列DNA DNA段双螺旋结构DNA结构特点碱基配对两条反向平行的多核苷酸链，通过氢键连接形成双螺旋腺嘌呤（）与胸腺嘧啶（）配对，鸟嘌呤（）与胞嘧啶（A TG C）配对复制DNA解旋1解旋酶打开双螺旋结构DNA引物合成2引物酶合成引物RNA延长3聚合酶沿模板链延长新链DNA校对4聚合酶校对新合成的DNA DNA转录过程起始聚合酶结合到启动子区域RNA延长聚合酶沿模板链合成RNA DNAmRNA终止转录到终止子序列时，聚合酶释放新生RNA mRNA的类型RNA信使转运RNA mRNARNA tRNA携带遗传信息，指导蛋白质合成将氨基酸运送到核糖体核糖体RNA rRNA构成核糖体的组成部分转录调控启动子增强子控制基因表达的起始区域远距离调控元件，提高转录效率沉默子转录因子抑制基因表达的调控序列与特定序列结合，调节基因DNA表达核糖体的结构小亚基1大亚基23rRNA蛋白质4核糖体由大小两个亚基组成，每个亚基包含和蛋白质rRNA翻译过程起始1起始密码子结合核糖体小亚基AUG延长2将氨基酸带到核糖体，形成肽键tRNA终止3遇到终止密码子，释放新生多肽链氨基酸结构基本结构分类氨基酸由氨基、羧基和特征基团组成根据基团性质，可分为疏水性、亲水性和带电氨基酸R R肽键的形成脱水反应一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基结合肽键形成两个氨基酸之间形成共价键多肽链延长重复此过程，形成长链多肽蛋白质的一级结构氨基酸序列肽链蛋白质的一级结构是由氨基酸通过肽键连接的氨基酸序列形的线性排列决定的成多肽链决定因素一级结构决定了蛋白质的高级结构和功能蛋白质的二级结构螺旋折叠α-β-多肽链呈螺旋状盘绕，由氢键稳定多肽链呈折叠状排列，形成片状结构螺旋和折叠α-β-螺旋折叠α-β-每个氨基酸形成一圈，螺旋结构稳定相邻肽链段平行或反平行排列，形成片层

3.6蛋白质的三级结构空间折叠稳定力多肽链在三维空间中的折叠形氢键、疏水作用、离子键和范态德华力共同维持功能决定三级结构直接关系到蛋白质的生物学功能蛋白质的四级结构多个亚基1亚基间相互作用2功能协同3复合体形成4四级结构是由多个蛋白质亚基组装形成的复合体，如血红蛋白蛋白质合成的调控转录水平调控基因表达的启动和终止转录后修饰的加工、剪接和稳定性调控mRNA翻译水平控制的翻译效率mRNA翻译后修饰蛋白质的化学修饰和折叠蛋白质功能的调节磷酸化糖基化添加或移除磷酸基团，改变蛋白质活性添加糖基，影响蛋白质的稳定性和功能泛素化标记蛋白质以进行降解或其他调控蛋白质的折叠1234初始状态局部折叠疏水塌缩精细调整新合成的多肽链呈无序状形成局部二级结构元素疏水残基聚集在内部形成稳定的三维结构态分子伴侣的作用辅助折叠防止聚集帮助新生蛋白质正确折叠阻止错误折叠蛋白质的聚集重折叠质量控制协助变性蛋白质重新获得正确构象识别并处理错误折叠的蛋白质蛋白质的失活和降解失活因素降解途径高温、极端、化学变性剂等可导致蛋白质失活泛素蛋白酶体系统和溶酶体降解是主要的蛋白质降解途径pH-蛋白质在生命活动中的作用催化作用运输功能酶促进生化反应的进行携带小分子和离子穿越生物膜信号传导结构支持参与细胞内外信息的传递形成细胞骨架，维持细胞形态基因突变对蛋白质的影响点突变单个氨基酸改变，可能影响蛋白质功能框移突变改变阅读框架，导致蛋白质序列大幅变化无义突变产生终止密码子，导致蛋白质提前终止剪接位点突变影响剪接，改变蛋白质结构mRNA遗传性疾病与蛋白质缺陷镰刀型贫血症囊性纤维化血红蛋白链单点突变导致蛋白功能异常引起βCFTR亨廷顿舞蹈症苯丙酮尿症亨廷顿蛋白基因重复扩增苯丙氨酸羟化酶缺陷导致CAG蛋白质工程技术定点突变1蛋白质设计2定向进化3蛋白质融合4蛋白质工程技术通过改变氨基酸序列来优化蛋白质的性质和功能蛋白质的应用医药产业工业生产生物传感生产胰岛素、抗体药物等应用于洗涤剂、食品加工等领域开发基于蛋白质的生物传感器未来展望人工智能辅助设计合成生物学利用预测和优化蛋白质结构设计全新功能的人工蛋白质AI纳米医学蛋白质组学开发蛋白质纳米载体用于靶向系统研究细胞内所有蛋白质的治疗表达和功能总结基因1转录与翻译2蛋白质结构3蛋白质功能4生命科学应用5从基因到蛋白质的过程是生命的核心机制，深入理解这一过程对生命科学研究至关重要问题讨论基因表达调控蛋白质折叠问题讨论环境因素如何影响基因表达探讨错误折叠如何导致疾病基因编辑伦理蛋白质设计挑战讨论技术的伦理问题探讨人工设计蛋白质的难点CRISPR参考文献分子生物学原理蛋白质科学12沃森等，出版年布兰德等，出版年20132015基因组学导论生物化学34李宁等，出版年斯特莱尔等，出版年20172019。