《核酸与基因表达》课件新人教版必修

《核酸与基因表达》核酸的发现年年年186919441953瑞士生物化学家弗里德里希·米歇尔（美国科学家奥斯瓦尔德·埃弗里（Oswald詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗Friedrich Miescher）在研究脓细胞时首Avery）等人通过著名的肺炎双球菌转化西斯·克里克（Francis Crick）构建了次发现了核酸他将从脓细胞中提取的实验，证明了DNA是遗传物质DNA双螺旋结构模型，揭示了DNA的结物质称为“核素”，它主要存在于细胞核中构和功能，为遗传学研究奠定了基础核酸的结构基本结构含氮碱基五碳糖磷酸基核酸是由核苷酸单体组成的核酸中常见的含氮碱基有腺DNA的五碳糖是脱氧核糖，磷酸基连接在五碳糖的5位长链大分子每个核苷酸由嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、而RNA的五碳糖是核糖碳原子上，形成核苷酸链一个含氮碱基、一个五碳糖胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T和一个磷酸基组成）和尿嘧啶（U）核酸的种类脱氧核糖核酸（）核糖核酸（）DNA RNADNA是遗传信息的载体，它控制着生物体的遗传性状DNA存RNA主要参与蛋白质的合成，它在遗传信息的传递中起着重要在于细胞核中，也存在于线粒体和叶绿体中作用RNA存在于细胞质中，也存在于细胞核中的结构DNA双螺旋结构碱基配对磷酸骨架DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷DNA双螺旋结构中，两条链的碱基通过两条链的磷酸基和脱氧核糖交替连接，酸链组成的双螺旋结构氢键配对，A与T配对，G与C配对，形成形成DNA分子的磷酸骨架，位于双螺旋碱基对结构的外部双螺旋结构DNA两条反向平行的脱氧核苷酸链碱基通过氢键配对A与T配12构成DNA双螺旋结构对，G与C配对，形成碱基对磷酸基和脱氧核糖交替连接，形成DNA分子的磷酸骨架，位于双螺旋3结构的外部双螺旋结构模型DNA沃森和克里克模型的意义1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克基于其他科学家的研究这个模型揭示了DNA的结构和功能，为遗传学研究奠定了基础成果，构建了DNA双螺旋结构模型，并引发了分子生物学领域的革命的复制DNA复制的概念复制的时间DNA复制是指DNA分子以自身为模板合成两个相同的DNA分子DNA复制发生在细胞周期的S期，即DNA合成期的过程，这是遗传信息从亲代传递给子代的基础复制的特点DNA半保留复制每个新合成的方向性DNA复制是沿着5到12DNA分子含有一条来自亲代3方向进行的的DNA链和一条新合成的DNA链准确性DNA复制过程中存在多种修复机制，保证了复制的准确性3半保留复制机制解旋DNA1DNA双螺旋结构解开，形成两条单链模板链结合2每条单链作为模板，与新合成的DNA链配对新链合成3以模板链为指导，合成新的互补链双螺旋形成4两条新合成的DNA链彼此配对，形成两个新的双螺旋结构复制的酶DNADNA解旋酶解开DNA双螺旋结构1DNA聚合酶催化新的DNA链的合成2引物酶合成RNA引物3连接酶连接断裂的DNA片段4复制的步骤DNADNA双螺旋结构解开，形成两条单链1引物酶合成RNA引物，为DNA聚合酶提供起始点2DNA聚合酶以模板链为指导，合成新的互补链3连接酶连接断裂的DNA片段，形成完整的DNA分子4转录的概念转录的定义转录的位置转录是指以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程它将DNA转录发生在细胞核中，参与转录的酶是RNA聚合酶中的遗传信息传递给RNA转录的过程RNA聚合酶识别DNA模板链的起始密码子，并与DNA结合RNA聚合酶沿着DNA模板链移动，读取碱基序列RNA聚合酶根据DNA模板链的碱基序列，催化RNA链的合成RNA链合成完成后，与DNA模板链分离，转录过程结束转录的产物信使RNA（mRNA）携带转运RNA（tRNA）转运氨12遗传信息，指导蛋白质合成基酸，参与蛋白质合成核糖体RNA（rRNA）构成核糖体的一部分，参与蛋白质合成3转录的调控调控的必要性调控的方式细胞需要根据自身的需求调节基因表达，以适应不同的生理环境转录调控主要通过影响RNA聚合酶与DNA模板链的结合来实现和功能转录的调控机制转录因子可以结合到DNA的特定序列上，调控RNA聚合酶的活性染色质结构染色质的结构会影响RNA聚合酶与DNA模板链的结合RNA干扰通过短链RNA分子降解mRNA，从而抑制基因表达翻译的概念翻译的定义翻译的位置翻译是指以mRNA为模板，合成蛋白质的过程它将mRNA中翻译发生在细胞质中的核糖体上的遗传信息翻译成蛋白质的氨基酸序列翻译的过程延伸核糖体沿着mRNA移动，依次读取密码2子，相应的tRNA携带氨基酸加入到肽起始链中1mRNA与核糖体结合，tRNA携带起始密码子结合到mRNA的起始密码子上终止核糖体遇到终止密码子，肽链从核糖体3上脱落，蛋白质合成完成蛋白质的结构一级结构氨基酸的线性排列顺序二级结构肽链局部空间结构，如螺旋和折叠αβ12三级结构整个肽链的空间结构四级结构由多个亚基组成的蛋白质的空间结构34蛋白质的功能催化酶是蛋白质，催化生物体内几乎所有的化学反应结构蛋白质构成细胞和组织的结构框架，如胶原蛋白和肌动蛋白运输蛋白质可以运输物质，如血红蛋白运输氧气免疫抗体是蛋白质，识别和清除外来入侵的病原体蛋白质的合成合成场所合成过程蛋白质合成发生在核糖体上转录将DNA中的遗传信息传递给mRNA，翻译将mRNA中的遗传信息翻译成蛋白质的氨基酸序列遗传密码密码子的定义密码子的数量遗传密码是指DNA或RNA中编码氨基酸的三联体碱基序列共有64种密码子，其中61种密码子编码20种氨基酸，3种密码子是终止密码子遗传密码的特点通用性几乎所有生物都使用相同的遗传密码1连续性密码子之间没有间隔或重叠2简并性一个氨基酸可以被多个密码子编码3无歧义性每个密码子只编码一种氨基酸4蛋白质的结构层次一级结构1氨基酸的线性排列顺序二级结构2肽链局部空间结构，如螺旋和折叠αβ三级结构3整个肽链的空间结构四级结构4由多个亚基组成的蛋白质的空间结构蛋白质的结构稳定性氢键肽链中的氨基和羧基之间形成氢键疏水作用疏水性氨基酸聚集在蛋白质的内部12离子键带电荷的氨基酸之间形成离子键范德华力氨基酸之间的弱相互作用34蛋白质的变性变性的定义变性的原因蛋白质变性是指蛋白质的空间结构发生改变，从而导致其生物活高温、强酸、强碱、重金属盐等因素都可以导致蛋白质变性性丧失的过程基因工程的概念基因工程的定义基因工程的本质基因工程是指利用现代分子生物学技术，对生物体的基因进行改基因工程的本质是对生物的基因进行定向改造，使其符合人们的造，以获得新的生物类型或改良生物性状的技术需要基因工程的技术基因剪切利用限制性内切酶基因连接利用DNA连接酶将基因导入将重组DNA导入受基因表达受体细胞表达目标切割DNA分子，得到目标基因目标基因片段连接到载体DNA体细胞，使目标基因整合到受基因，产生新的蛋白质或改变片段上体细胞的基因组中其性状基因工程的应用12医药农业生产人类胰岛素、生长激素等药物培育抗虫、抗病、高产的农作物3环境生产降解污染物的微生物细胞周期G1期细胞生长，合成蛋白质和RNA，为DNA复制准备1S期DNA复制，每个染色体复制为两个染色单体2G2期细胞继续生长，合成蛋白质和RNA，为有丝分裂准备3M期细胞分裂，包括有丝分裂或减数分裂4细胞分裂细胞分裂的定义细胞分裂的类型细胞分裂是指一个细胞分裂为两个或多个细胞的过程，它是生物细胞分裂主要分为有丝分裂和减数分裂两种类型体生长、发育和繁殖的基础有丝分裂前期染色质凝集，形成染色体，核膜解体，纺锤体形成中期染色体排列在细胞赤道板上后期染色单体分离，移向细胞两极末期染色体解螺旋，形成染色质，核膜重建，细胞质分裂减数分裂减数第一次分裂同源染色体配对，发生交叉互换，细胞分裂为两个子细胞，染色体数目减半减数第二次分裂染色单体分离，细胞分裂为四个子细胞，染色体数目不变细胞分裂的特点遗传物质的复制细胞分裂前，遗传物质的分配每个子细胞都DNA分子复制一次获得一套完整的遗传物质细胞器分配每个子细胞都获得来自母细胞的细胞器细胞周期的调控细胞周期蛋白与细胞周期蛋细胞周期检查点监测细胞周12白依赖性激酶（CDK）结合，期的各个阶段，确保细胞分裂调节细胞周期的进程正常进行生长因子促进细胞生长和分裂3细胞周期的意义生物体生长组织修复繁殖细胞分裂是生物体生长和发育的基础细胞分裂可以修复受损的组织细胞分裂是生物体繁殖的基础细胞凋亡凋亡的定义凋亡与坏死细胞凋亡是一种主动的、程序性的细胞死亡方式，它是生物体正细胞凋亡与坏死不同，坏死是细胞因外部因素造成的被动死亡，常发育和维持组织稳态的重要机制不会被控制细胞凋亡的过程细胞膜发生变化，细胞表面出现突起1细胞核发生变化，染色质凝集，核膜解体2细胞体积缩小，形成凋亡小体3凋亡小体被吞噬细胞吞噬，不引起炎症反应4细胞凋亡的机制胱天蛋白酶（caspase）一类参与凋亡的酶，可以激活其他caspase1，形成级联反应凋亡信号通路细胞接受凋亡信号，激活caspase，启动凋亡程序2细胞凋亡的调控生长因子促进细胞生存，抑制凋亡细胞因子调节细胞凋亡，如肿瘤坏死因子（TNF）DNA损伤当DNA损伤严重时，会诱导细胞凋亡细胞凋亡的意义123发育免疫肿瘤抑制细胞凋亡是生物体发育过程中去除多余或细胞凋亡可以清除受感染的细胞，防止病细胞凋亡可以清除癌变的细胞，抑制肿瘤异常细胞的关键机制原体的扩散的发生和发展。