《DNA复制与表达》课件

《复制与表达》DNA本课件将深入探讨复制和表达的机制，从的结构特点开始，逐步揭示DNA DNA复制、转录和翻译的过程，并介绍基因表达的调控机制以及相关分析技术DNA最后，我们将探讨基因表达调控在疾病研究中的应用复制的概述DNA定义重要性复制是指以亲代分子为模板合成新的分子的过程，复制是生命的基本过程，确保细胞分裂时遗传信息的完整传DNA DNA DNA DNA保证遗传信息的准确传递递，保证子代细胞遗传信息的稳定性结构特点DNA双螺旋结构碱基配对12由两条反向平行的脱氧核苷酸与配对，与配对，遵循A TG C链组成，通过氢键连接碱基互补配对原则反向平行螺旋周期34两条链方向相反，一条到，每螺旋周期包含个碱基对，5310另一条到螺旋直径为纳米352复制的过程DNA起始终止复制起始点（）识别，解旋形成复制叉复制叉相遇，新合成的链连接，完成复制过程ori DNA DNA123延伸以亲代为模板，合成新的链，遵循碱基配对原则DNA DNA复制的酶DNA聚合酶解旋酶连接酶引物酶DNA催化新链的合成，遵循碱解开双螺旋结构，形成复连接片段，完成链的合成引物，为聚合酶DNA DNA DNA DNARNA DNA基配对原则制叉合成提供起始点半保留复制亲代复制子代DNA DNA每个亲代分子包含一条旧链和一条亲代解旋，形成模板链，合成新的每个子代分子包含一条来自亲代的DNA DNA DNA新链互补链旧链和一条新合成的链复制的机制DNA解旋1解旋酶解开双螺旋结构DNA引物合成2引物酶合成引物，为聚合酶提供起始点RNA DNA延伸3聚合酶以亲代为模板，合成新的链DNA DNADNA连接4连接酶连接片段，完成链的合成DNADNA复制的复杂性DNA方向性1聚合酶只能从到方向合成链DNA53DNA复制叉2复制叉是一个复杂的多酶复合体，协调多种酶的活动校对3聚合酶具有校对功能，降低复制错误率DNA调控4复制过程受到严格的调控，确保复制的准确性和效率DNA复制的调控DNA12起始点复制酶复制起始点的数量和活性控制复制的复制酶的活性受细胞周期和外部环境频率的调控3复制因子复制因子调控复制过程的不同步骤，保证复制的准确性和效率损伤及修复DNA损伤类型修复机制损伤包括碱基修饰、链断裂、交联等，可由紫外线、化学物质细胞拥有多种修复机制，以修复损伤，维持遗传信息的稳定性DNADNA等因素引起修复机制DNA碱基切除修复核苷酸切除修复识别和去除受损的碱基，并用正去除受损的片段，并以正常DNA确的碱基替换片段替换DNA重组修复利用同源染色体上的正常片段，修复受损的片段DNADNA基因的结构基因的表达调控转录水平1调控基因转录的起始、延伸和终止转录后修饰2调控的剪接、加帽和尾部添加RNA翻译水平3调控蛋白质的合成、折叠和加工转录的基本过程起始聚合酶识别启动子，结合到模板上RNA DNA延伸聚合酶沿模板链移动，合成新的链RNA RNA终止聚合酶遇到终止信号，停止转录，释放分子RNA RNA聚合酶RNA12聚合酶聚合酶RNA IRNA II主要负责的转录主要负责的转录rRNA mRNA3聚合酶RNA III主要负责和一些小的转录tRNA RNA转录的调控转录因子增强子蛋白质，结合到特定序列，调控序列，通过与转录因子的结合，DNADNA基因转录的效率增强基因转录的效率沉默子序列，通过与转录因子的结合，DNA抑制基因转录的效率转录后修饰剪接加帽去除分子中的内含子，连在的端添加一个特殊RNA mRNA5接外显子，形成成熟的的帽子结构，提高的稳mRNA mRNA定性和翻译效率尾部添加在的端添加一个多聚腺苷酸尾巴，提高的稳定性和翻译mRNA3mRNA效率蛋白质合成的过程起始1核糖体识别的起始密码子，结合到上mRNA mRNA延伸2核糖体沿着移动，逐个将氨基酸添加到肽链上mRNA终止3核糖体遇到终止密码子，停止翻译，释放多肽链核糖体的结构和功能小亚基1结合，识别起始密码子mRNA大亚基2催化肽链的合成，结合tRNA位点A3结合携带下一个氨基酸的tRNA位点P4结合携带正在延伸的肽链的tRNA位点E5释放已完成翻译的tRNA密码子和氨基酸6420密码子数量氨基酸数量每个密码子由三个碱基组成，共有种氨基酸对应个密码子，存在642064种可能的组合密码子的简并性蛋白质折叠和加工折叠加工多肽链根据氨基酸序列，自发折叠成具有特定三维结构的蛋白质蛋白质可能经历各种修饰，如糖基化、磷酸化，以获得活性或执行特定功能基因表达水平的检测Northern BlotWestern Blot检测特定的丰度检测特定蛋白质的丰度mRNAqPCR定量检测特定基因的表达水平基因表达分析技术基因芯片测序技术高通量检测大量基因的表达水平分析基因组和转录组的序列，了解基因表达的整体情况转录组测序技术提取RNA从细胞或组织中提取RNA合成cDNA将反转录为RNA cDNA测序对进行测序，获得转录组序列信息cDNA分析分析转录组数据，了解基因表达的差异蛋白质组学分析蛋白质分离蛋白质鉴定12使用二维电泳或色谱技术分离使用质谱技术鉴定蛋白质蛋白质蛋白质定量3使用定量蛋白质组学技术，分析蛋白质丰度变化生物信息学应用序列比对1比较不同序列的差异，寻找保守区域基因注释2识别基因的功能和结构数据分析3分析基因表达数据，发现新的基因调控机制生物芯片技术表观遗传学与基因表达甲基化组蛋白修饰DNA在序列上添加甲基基团，影改变组蛋白的结构，影响基因的DNA响基因的表达表达非编码RNA调控基因表达的非编码，如，RNA miRNA siRNA非编码与基因表达RNA12miRNAsiRNA微小，可与结合，抑制蛋小干扰，可与结合，降解RNA mRNARNA mRNA白质的合成mRNA3lncRNA长链非编码，具有多种功能，如RNA调控基因表达环境因素对基因表达的影响饮食压力饮食中的某些物质可以影响基因的表达，如某些植物提取物压力可以诱导基因的表达变化，如一些应激反应基因基因表达调控在疾病中的应用药物开发疾病诊断12开发针对特定基因表达的药物，分析基因表达谱，诊断疾病，治疗疾病并进行个体化治疗疾病预后3预测疾病的发展趋势，以及对治疗的反应。