《分子遗传学》课件

分子遗传学分子遗传学是研究遗传信息的物质基础、结构、功能和传递规律的科学，它揭示了生命现象的本质，为人类疾病的诊断、治疗和预防提供了理论依据什么是基因基因是遗传物质的结构和功能单位，它是控制生物性状的遗基因位于染色体上，由序列组成，每个基因控制着生物DNA传信息的基本单位，它决定了生物体的各种性状体的一种或多种性状基因可以发生突变，导致性状的改变，并可通过遗传传递给后代的结构DNA1DNA是一种双螺旋结构，2DNA的碱基有四种腺嘌由两条反向平行的脱氧核苷呤（）、鸟嘌呤（）、A G酸链构成脱氧核苷酸链由胞嘧啶（）、胸腺嘧啶C磷酸、脱氧核糖和碱基组（）两条脱氧核苷酸链T成通过碱基之间的氢键连接在一起3A与T配对，G与C配对，形成稳定的双螺旋结构DNA的双螺旋结构是遗传信息储存和复制的基础双螺旋模型DNA磷酸骨架1由磷酸和脱氧核糖交替连接而成碱基对2与配对，与配对，通过氢键连接A TG C双螺旋结构3两条反向平行的脱氧核苷酸链构成核苷酸的组成磷酸脱氧核糖核苷酸的组成部分之一，连接核苷酸的组成部分之一，是五在脱氧核糖的第五位碳原子碳糖，与碱基连接在第一位碳上原子上碱基核苷酸的组成部分之一，包括腺嘌呤（）、鸟嘌呤（）、胞嘧啶A G（）、胸腺嘧啶（）C T碱基配对原则腺嘌呤（）与胸腺嘧啶（）配鸟嘌呤（）与胞嘧啶（）配A TG C对，形成两个氢键对，形成三个氢键碱基配对原则保证了复制过程中遗传信息的准确传递DNA基因的转录聚合酶识别并结合到基因的启动子上1RNA聚合酶沿着模板链移动，打开双螺旋结构2RNA DNA聚合酶以模板链为模板，按照碱基配对原则合3RNA DNA成分子RNA聚合酶到达终止信号后，停止转录，释放分4RNA RNA子的结构RNA是一种单链结构，由核糖核苷酸组成RNA的碱基包括腺嘌呤（）、鸟嘌呤（）、胞嘧啶RNA A G（）和尿嘧啶（）C U的种类包括信使（）、转运RNA RNAmRNA RNA（）和核糖体（）tRNA RNArRNA蛋白质的合成从细胞核中转运到细胞质中mRNA与核糖体结合，开始蛋白质合成mRNA携带相应的氨基酸，根据的密码子序列，将氨基tRNA mRNA酸连接到多肽链上蛋白质合成完成后，多肽链折叠成具有特定功能的蛋白质分子遗传密码氨基酸2蛋白质的基本组成单位，共有种20密码子1由三个连续的核苷酸组成，对应一个氨基酸翻译的密码子序列被翻译成氨基酸mRNA3序列编码子和氨基酸甲硫氨酸（）AUG Met终止密码子UAA终止密码子UAG终止密码子UGA遗传密码表是一个将的密码子与对应的氨基酸进行匹配的表格mRNA蛋白质的初级结构1氨基酸序列由多个氨基酸以肽键连接形成的多肽链蛋白质的初级结构决定了蛋白质的折叠方式和功能蛋白质的二级结构螺旋折叠α-β-多肽链呈螺旋状结构，由氢键维持多肽链呈折叠状结构，由氢键维持蛋白质的二级结构是蛋白质折叠的第一步，为三级结构的形成奠定了基础蛋白质的三级结构疏水性相互作用氢键疏水性氨基酸残基聚集在蛋白质分子内极性氨基酸残基之间形成氢键部12离子键43范德华力带相反电荷的氨基酸残基之间形成离子所有氨基酸残基之间都存在范德华力键蛋白质的三级结构是指一条多肽链中所有氨基酸残基在空间上的排列方式，它是蛋白质发挥生物学功能的结构基础蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构是指多个具有三级结构的多肽链通过非共价键相互作用形成的复杂结构，它决定了蛋白质的生物学功能基因的复制复制是细胞分裂之前将复制遵循半保留复制模DNA DNA遗传信息传递给子代细胞的式，即新合成的分子包DNA过程含一条来自亲代分子的DNA链，另一条是新合成的链复制过程需要多种酶参与，包括解旋酶、聚合酶、DNA DNA DNA连接酶等DNA复制的过程DNA连接酶将新合成的片段连接起来，形成完整的双链DNA DNADNA双螺旋结构被解开，形成两条单链DNA分子123聚合酶以单链为模板，按照碱基配对原则合成新的DNA DNA链DNA半保留复制复制开始时，双螺旋结构被解开，形成两条单链DNA每条单链作为模板，按照碱基配对原则合成新的互补链最终形成两个新的分子，每个分子都包含一条来自亲DNA代分子的链，另一条是新合成的链DNA突变的概念突变定义突变的影响突变是指基因组中的序列突变可以导致蛋白质结构和功DNA发生改变，包括碱基替换、插能的改变，进而影响生物体的入、缺失等性状突变的意义突变是生物进化的重要动力，也是人类疾病发生的重要原因突变的类型碱基替换突变序列中的一个碱基被另一个碱基取代DNA插入和缺失突变序列中插入或缺失一个或多个碱基DNA碱基替换突变被取代，导致密码子改变，编被取代，导致密码子改变，编AGG C码的氨基酸发生改变码的氨基酸发生改变碱基替换突变是突变中最常见的类型，可以导致蛋白质功能的改DNA变插入和缺失突变在序列中插入一个或多个碱基DNA12在序列中缺失一个或多个碱基DNA插入和缺失突变会导致阅读框发生移位，影响蛋白质的合成框移突变插入或缺失的碱基数目不是的倍数3导致阅读框发生移位，从突变位点之后的所有密码子都被改变通常会导致蛋白质功能的丧失或产生无功能的蛋白质无义突变蛋白质合成终止碱基替换1提前终止蛋白质合成，导致蛋白质导致密码子变成终止密码子2功能的丧失错义突变1碱基替换导致密码子改变，编码的氨基酸发生改变2蛋白质功能改变改变的氨基酸可能影响蛋白质的功能或结构静默突变碱基替换导致密码子改变，但编码的氨基酸不变蛋白质功能不变对蛋白质的功能和结构没有明显的影响诱变剂1物理诱变剂X射线、紫外2化学诱变剂亚硝胺、黄曲线等，可以破坏结霉毒素等，可以改变DNA DNA构碱基3生物诱变剂病毒、细菌等，可以将基因插入到宿主细胞中，引起基因突变修复机制DNA核苷酸切除修复1修复中被化学物质修饰或被紫外线照射损伤的碱基DNA错配修复2修复复制过程中产生的碱基错配DNA重组修复3修复中由于双链断裂造成的损伤DNA核苷酸切除修复损伤部位被识别并切除1DNA以完整的链为模板，合成新的片段2DNA DNA新的片段与原链连接起来，修复损伤3DNA DNADNA错配修复复制过程中产生的碱基错配被识别DNA错配修复蛋白将错误的碱基切除以正确的链为模板，合成新的片段，修复错配DNADNA重组修复双链断裂同源重组DNA1双链断裂会导致遗传信息的丢利用同源染色体上的序列进行修DNA2失复，恢复完整的分子DNA基因表达的调控1转录调控控制基因转录的起始和终止2翻译调控控制mRNA的翻译过程3转录后调控控制mRNA的加工、稳定性和转运4翻译后调控控制蛋白质的折叠、修饰和降解操纵子模型启动子操纵基因聚合酶结合的位点，控制调控蛋白结合的位点，控制基RNA基因的转录因的表达结构基因编码蛋白质的基因序列正调控和负调控正调控调控蛋白促进基因表达负调控调控蛋白抑制基因表达转录后调控的加帽和尾部加的修饰1mRNA polyA的剪接和降解2mRNA的转运和翻译3mRNA表观遗传学表观遗传学是指不改变序列，却能改变基因表达的遗DNA传现象表观遗传修饰包括甲基化、组蛋白修饰和小调DNA RNA控表观遗传修饰可以影响基因表达的时空特异性，对细胞命运的决定和疾病的发生发展起重要作用甲基化DNA甲基化基因沉默1在序列中添加甲基基团，通常DNA甲基化可以抑制基因的表达2发生在胞嘧啶碱基上组蛋白修饰12乙酰化甲基化在组蛋白上添加乙酰基，通常与基在组蛋白上添加甲基基团，可以激因激活有关活或抑制基因表达，取决于甲基化的位点3磷酸化在组蛋白上添加磷酸基团，通常与基因激活有关小调控RNAmicroRNA miRNA可以抑制的翻译或促进的降解mRNA mRNAsiRNA可以与目标结合，使其降解mRNA基因工程技术基因工程技术是指利用体外重组技术，将外源基因导入受体DNA细胞，以改变受体细胞的遗传特性，获得新的生物类型或产品基因工程技术广泛应用于农业、医药、工业和环境保护等领域重组技术DNA从供体生物体中分离出目标基因1将目标基因插入到载体中，形成重组分子2DNA将重组分子导入受体细胞，使其表达外源基因3DNA克隆技术克隆技术是指利用体细胞核移植技术，将一个细胞的核移植到去核的卵细胞中，培育出与供体细胞遗传物质完全相同的个体克隆技术在生物学研究、农业生产和医学治疗等领域具有重要应用价值基因测序技术测序原理应用领域1通过对序列进行测定，可以获应用于疾病诊断、个体化治疗、遗DNA2得遗传信息的完整序列传病检测、进化研究等领域生物芯片技术1芯片技术将大量探针固定在芯片表面，可以同时检测多种基因或蛋白质2应用领域应用于疾病诊断、药物筛选、基因检测、环境监测等领域基因治疗治疗原理将正常基因导入患者体内，以替代或修复有缺陷的基因，从而治疗疾病治疗方法包括基因替换、基因沉默、基因增强等免疫治疗利用免疫系统的力量来对抗疾病通过增强免疫细胞的活性或使用抗体来攻击癌细胞或病原体遗传病的治疗遗传病治疗的目标是修复或替代有缺陷的基因，或减轻疾病症状常见的治疗方法包括基因治疗、药物治疗、手术治疗和辅助治疗。