《基因密码解析》课件

基因密码解析探索生命的奥秘，揭示基因密码的真相基因定义及其作用定义作用基因是DNA分子上具有特定遗传信息的片段，是遗传的基本单基因通过控制蛋白质的合成，决定生物体的生长、发育、代谢、位，决定了生物体的性状行为等一切生命活动，并决定了生物体的性状遗传的基本组成DNA脱氧核糖核酸碱基12DNA是生物体的主要遗传物DNA中含有四种碱基腺嘌质，由脱氧核糖核酸、磷酸基呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞团和碱基组成嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）结构3一个DNA分子由两条反向平行的脱氧核糖核酸链构成，碱基通过氢键连接形成双螺旋结构双螺旋结构DNA结构特点DNA双螺旋结构像一个螺旋形的梯子，两条脱氧核糖核酸链构DNA双螺旋结构稳定，能够在细胞分裂过程中复制，并将遗传成梯子的两侧，碱基对构成梯子的横档信息传递给下一代核酸的化学结构核苷酸五碳糖碱基核酸是由许多核苷酸单体连接而成的DNA中五碳糖为脱氧核糖，RNA中DNA中碱基为A、G、C、T，RNA长链高分子化合物每个核苷酸由磷五碳糖为核糖中碱基为A、G、C、U，U为尿嘧啶酸基团、五碳糖和碱基组成核酸的种类及功能脱氧核糖核酸DNA核糖核酸RNA主要功能是储存和传递遗传信息，是主要功能是参与蛋白质的合成，以及生物体的遗传物质其他一些重要的生命活动遗传信息的储存和传递DNA1DNA作为遗传信息的载体，储存了生物体的所有遗传信息转录2遗传信息从DNA转录到RNA，形成mRNA翻译3mRNA携带遗传信息，指导蛋白质的合成，最终决定生物体的性状基因的复制过程解旋DNA双螺旋结构解开，形成两条单链引物结合引物与单链DNA结合，为新链合成提供起始点延伸DNA聚合酶以引物为起点，按照碱基配对原则，合成新的DNA链连接新的DNA链连接起来，形成完整的双螺旋结构复制的机制DNA单链结合蛋白解旋酶2稳定解开的单链DNA1解开DNA双螺旋结构引物酶合成引物，为DNA聚合酶提供起始点3连接酶5连接新的DNA片段，形成完整的DNADNA聚合酶4链以引物为起点，合成新的DNA链半保留复制原理原理意义每个新合成的DNA分子都包含一条来自亲本分子的DNA链和半保留复制保证了遗传信息的准确复制，使子代能够继承亲代的一条新合成的DNA链遗传性状复制过程中的错误修复错误修复机制DNA复制过程中可能出现错误细胞内存在多种修复机制，能够，例如碱基配对错误识别和修复DNA复制过程中的错误意义错误修复机制保证了遗传信息的稳定性，防止遗传信息的改变基因的转录过程解旋1DNA双螺旋结构解开，露出需要转录的基因片段RNA聚合酶结合2RNA聚合酶与DNA模板链结合RNA合成3RNA聚合酶以DNA模板链为模板，按照碱基配对原则，合成RNA分子的类型和功能RNA信使RNA mRNA核糖体RNA rRNA转运RNA tRNA携带遗传信息，指导蛋白质的合成构成核糖体的组分，参与蛋白质的合成识别mRNA上的密码子，运载相应的氨基酸参与蛋白质的合成转录机制的调控转录因子1与DNA结合，调控RNA聚合酶的活性，从而调控基因的转录染色质结构2染色质的结构影响RNA聚合酶与DNA的结合，从而调控基因的转录非编码RNA3一些非编码RNA能够与DNA或RNA结合，调控基因的转录蛋白质的合成过程mRNAmRNA从细胞核中转运到细胞质中核糖体结合核糖体与mRNA结合tRNA运载氨基酸tRNA识别mRNA上的密码子，运载相应的氨基酸肽链合成氨基酸按照mRNA上的密码子顺序，连接成肽链翻译的三个阶段起始阶段核糖体与mRNA结合，tRNA识别起始密码子，并运载相应的氨基酸延伸阶段核糖体沿着mRNA移动，tRNA识别密码子，运载氨基酸，并连接成肽链终止阶段核糖体遇到终止密码子，停止肽链的合成，新合成的蛋白质从核糖体上脱落遗传密码的破译密码子对应关系由三个相邻的碱基组成，代表一个特定的氨基酸每个密码子对应一个特定的氨基酸，但是一个氨基酸可能对应多个密码子密码子和氨基酸的对应关系AUG甲硫氨酸MetUAA终止密码子UAG终止密码子UGA终止密码子蛋白质的折叠和修饰折叠修饰12蛋白质在合成后会自发地折叠成特定的三维结构，才能发蛋白质可能发生一些修饰，例如糖基化、磷酸化，从而改挥其生物学功能变其功能或稳定性基因突变的类型碱基替换碱基插入一个碱基被另一个碱基替换在DNA序列中插入一个或多个碱基碱基缺失从DNA序列中删除一个或多个碱基基因突变的原因辐射化学物质病毒电离辐射可以破坏一些化学物质可以与病毒感染可以整合到宿DNA分子，导致基因DNA分子发生反应，主细胞的DNA中，导突变导致基因突变致基因突变常见的基因突变疾病囊性纤维化1一种遗传性疾病，导致肺部、胰腺等器官功能障碍亨廷顿舞蹈症2一种神经退行性疾病，导致运动障碍、认知障碍杜氏肌营养不良症3一种遗传性肌肉疾病，导致肌肉萎缩、无力基因检测技术技术应用基因检测技术是指利用各种方法对生物体的基因组进行分析，以基因检测技术在疾病诊断、药物研发、个体化治疗等领域都有广检测基因突变、遗传疾病等泛应用基因测序的原理测序反应2对每个DNA片段进行测序反应，确定碱基序列DNA片段化1将DNA分子切割成许多小的片段序列拼接将所有片段的碱基序列拼接起来，得到3完整的基因组序列基因测序的应用领域疾病诊断药物研发个体化治疗检测基因突变，诊断遗传性疾病筛选药物靶点，开发新药根据个体基因信息，制定个性化的治疗方案基因工程的概念定义1基因工程是指利用生物技术对生物体的遗传物质进行人工改造，从而改变生物体的性状目的2基因工程的目的是为了创造具有特定功能的生物体，用于生产药物、食品、生物材料等基因操作的常用方法基因克隆将目标基因片段复制到载体中，并导入受体细胞中基因表达载体构建基因表达载体，使目标基因在受体细胞中表达基因敲除通过基因编辑技术，使目标基因失活基因敲入通过基因编辑技术，将新的基因片段插入到目标基因位点转基因生物的制造基因克隆1将目标基因克隆到载体中基因导入2将载体导入受体细胞中筛选3筛选成功导入目标基因的受体细胞培育4将成功导入目标基因的受体细胞培养成转基因生物转基因技术的应用农业畜牧业医药培育抗虫、抗病、高产作物提高动物生长速度，改善动物品质生产药物、治疗疾病生物技术产品的相关伦理问题安全问题伦理问题转基因生物的安全问题，例如对环境、食品安全的影响转基因技术的伦理问题，例如对人类、生物多样性的影响生物伦理学的基本原则自主原则尊重个人的自主权，尊重个人的选择不伤害原则避免对他人造成伤害，最大限度地减轻伤害公正原则公平分配资源，确保人人享有平等的机会公益原则将生物技术用于造福人类，促进社会进步基因治疗的技术突破基因替代治疗基因沉默治疗12将正常的基因导入到患者体内抑制有害基因的表达，从而治，替换有缺陷的基因疗疾病基因编辑治疗3利用基因编辑技术，修复或改变基因的序列，从而治疗疾病基因编辑技术的现状CRISPR-Cas91一种高效、精准的基因编辑技术，在生物学研究、疾病治疗等领域具有广阔的应用前景临床应用2基因编辑技术已经开始应用于临床试验，用于治疗一些遗传性疾病伦理争议3基因编辑技术的伦理问题，例如对人类生殖细胞的编辑，引发了广泛的争议基因编辑技术的应用前景疾病治疗农业畜牧业治疗遗传性疾病、传染病、癌症等培育高产、抗病、抗虫作物，提高粮食产提高动物生长速度，改善动物品质量基因组计划及其意义计划意义人类基因组计划是指对人类基因组进行测序，绘制人类基因组图人类基因组计划为我们了解人类自身提供了宝贵的资源，推动了谱生物学研究、疾病治疗、药物研发等领域的发展个性化医疗的发展趋势精准诊断靶向治疗预防医学123根据个体基因信息，进行更精准的根据个体基因信息，选择更有效的根据个体基因信息，预测疾病风险疾病诊断治疗药物，采取预防措施基因组学研究的未来方向基因组演化基因功能研究研究基因组的进化过程，理解生研究基因的功能，阐明生命活动命起源和物种多样性的机制疾病研究研究基因与疾病的关系，开发新的疾病诊断和治疗方法基因科技给人类社会带来的影响健康医疗提高疾病诊断和治疗效率，延长人类寿命农业生产提高作物产量，改善食品安全环境保护开发新的环境保护技术，改善环境质量社会伦理引发一系列伦理问题，需要谨慎对待基因技术应用基因研究的前景展望技术发展应用扩展基因编辑技术将不断发展，更加高效、精准、安全基因技术将在更多领域得到应用，例如农业、医药、环保、能源等结束语基因科技是21世纪最具潜力的科技领域之一，它将深刻地改变人类社会，为人类带来前所未有的机遇和挑战让我们共同努力，推动基因科技健康发展，造福人类。