《轮复习基因的表达》课件

轮复习基因的表达基因表达是遗传信息从到蛋白质的传递过程它包括转录和翻译两个主DNA要步骤课程导入回顾基础引入主题简要回顾基因的概念和DNA的阐述基因表达的重要性，并引结构出本节课的学习目标课程安排互动环节概述本节课的内容安排和学习鼓励学生积极参与讨论和提问重点基因的结构基因是遗传物质的单位，位于染色体上基因包含了特定的序列，决定着生物体的性状特征DNA的双螺旋结构DNADNA的双螺旋结构是生物遗传信息的载体，是生命科学的基础两条反向平行的脱氧核苷酸链以碱基配对的方式相互缠绕，形成双螺旋结构腺嘌呤A与胸腺嘧啶T形成两个氢键，鸟嘌呤G与胞嘧啶C形成三个氢键双螺旋结构的稳定性取决于碱基配对，以及两条链之间氢键和范德华力的作用核酸的化学结构核苷酸脱氧核糖核酸核糖核酸双螺旋结构DNA RNA核酸的基本组成单位，包含碱包含腺嘌呤A、鸟嘌呤G、包含腺嘌呤A、鸟嘌呤G、DNA以双螺旋结构存在，两条基、五碳糖和磷酸基团胞嘧啶C和胸腺嘧啶T四胞嘧啶C和尿嘧啶U四种链通过碱基配对相互连接种碱基碱基遗传信息的携带的核心作用DNA1作为遗传信息的载体，其核苷酸序列蕴藏着生命的蓝图DNA基因编码2基因是上具有特定功能的片段，其序列决定着蛋白质的DNA合成遗传信息的传递3通过复制将遗传信息传递给子代细胞，确保生命的延续DNA转录Transcription遗传信息的传递聚合酶的作用RNA转录是基因表达的第一步，将RNA聚合酶识别DNA模板链上的序列信息转录为序列启动子区域，并催化链的合DNA RNA RNA成转录过程转录过程中，聚合酶沿模板链移动，逐个添加核苷酸，形成RNA DNA分子RNA的合成RNA聚合酶转录过程信使RNARNA mRNA聚合酶是一种重要的酶，它能够识别转录过程从模板链开始，聚合是转录过程的主要产物，它携带遗RNA DNARNA mRNADNA模板上的基因区域，并以DNA序列酶依次读取DNA序列，并按照碱基配对原传信息从细胞核传递到细胞质，指导蛋白为模板合成RNA分子则合成互补的RNA序列质合成的种类RNA信使RNA mRNA携带遗传信息，指导蛋白质合成mRNA通常是单链，并以核糖核苷酸为基本单元，其序列与DNA模板链互补转运RNA tRNA在蛋白质合成过程中，将氨基酸运送到核糖体tRNA拥有独特的结构，可以识别特定密码子和相应的氨基酸核糖体RNA rRNA组成核糖体的结构成分，是核糖体的重要组成部分rRNA与蛋白质结合，形成核糖体，并参与蛋白质合成其他非编码RNA除了这三种主要类型的RNA之外，还有许多其他非编码RNA，它们在基因表达调控、细胞过程和其他方面发挥着重要作用翻译Translation遗传密码翻译是将信使RNA mRNA中的遗传密码转化为蛋白质的过程每个密码子代表一个特定的氨基酸，通过核糖体读取mRNA的密码子序列蛋白质的合成核糖体转运蛋白质折叠RNA tRNA核糖体是蛋白质合成的场所，它根据信使tRNA充当氨基酸的载体，每个tRNA分子新合成的多肽链会折叠成特定的三维结构RNAmRNA的密码子序列将氨基酸连接能够识别特定的密码子并携带相应的氨基，以执行其特定的功能成多肽链酸调控基因表达转录水平调控翻译水平调控后翻译修饰

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33.通过调节转录因子结合、染色质结通过调节mRNA的稳定性、翻译起通过对蛋白质进行修饰，例如磷酸构和RNA聚合酶活性来控制基因的始和翻译效率来控制蛋白质的合成化、糖基化和泛素化，来调节蛋白转录质的活性、定位和降解转录因子的作用特异性结合调控基因表达转录因子能够特异性地识别和结转录因子可以激活或抑制目标基合到基因启动子上特定的DNA序因的转录，从而影响蛋白质的合列成量响应信号转录因子可以对外部信号（如激素、生长因子或环境变化）做出反应，并相应地调节基因表达表观遗传调控DNA甲基化甲基化是表观遗传调控的重要机制之一，通过在序列上添加甲基基团来改变基因DNA表达组蛋白修饰组蛋白修饰通过改变染色质结构，影响基因的可及性，从而调节基因表达RNA加工加工，包括剪接和修饰，可以影响蛋白质的合成和功能，进而影响基因表达RNA甲基化DNA甲基化过程调控基因表达甲基化是指在序列中添加甲基基团的过程此过程通常甲基化作为一种表观遗传修饰，能够改变基因的表达模式，DNA DNADNA发生在胞嘧啶碱基的第位碳原子上而不会改变序列本身5DNA组蛋白修饰组蛋白是染色质的基本组成部分，其修饰可以影响染色质结构和基因表达组蛋白乙酰化1增加基因表达组蛋白甲基化2促进或抑制基因表达组蛋白磷酸化3调节基因表达组蛋白泛素化4影响染色质结构组蛋白修饰是表观遗传调控的重要机制，通过影响染色质结构和基因表达，参与细胞生长、发育、免疫等多种生物学过程剪切和修饰SplicingPost-translational剪切修饰功能调控1Splicing2Post-translational3剪切是指从初级转录本中去除内含修饰发生在蛋白质合成完成后，包剪切和修饰是基因表达调控的重要子，连接外显子形成成熟的mRNA括蛋白质折叠、磷酸化、糖基化等环节，影响蛋白质的稳定性、活性的过程，影响蛋白质的结构和功能、定位和功能干扰机制RNA干扰机制与结合干扰与疾病治疗RNA siRNA mRNA RNA干扰是一种重要的基因调控机结合到与其序列互补的上，干扰技术在治疗疾病方面具有巨大潜RNA RNAisiRNAmRNARNA制，它利用双链RNA dsRNA来沉默特定并通过RISC RNA-induced silencing力，包括肿瘤、病毒感染、神经退行性疾基因的表达dsRNA被切成小的干扰complex复合体引导mRNA降解或抑制病等它可以特异性地沉默致病基因的表RNA siRNA，然后与目标mRNA结合，翻译达，从而达到治疗目的引导其降解或抑制翻译小的分类RNAmiRNA siRNA，大约个核苷酸，小干扰，长度约为个microRNA22RNA21-23调节基因表达，广泛存在于真核核苷酸，通过RNA干扰途径沉生物中默特定基因的表达piRNA lncRNA结合，在生殖细胞中发长非编码，长度超过个Piwi RNARNA200挥作用，抑制转座子的活性，保核苷酸，参与多种生物学过程，护基因组完整性如染色质重塑和转录调控基因表达的动态调控环境变化时间调节细胞周期信号通路环境变化，如温度、营养、激生物钟控制着基因表达的节律不同阶段的细胞周期，基因表信号通路，如生长因子、细胞素，会影响基因表达性变化，如昼夜节律达模式会发生变化因子，会影响基因表达生物节奏与基因表达生物节律的调节基因表达的周期性生物节律是生物体内周期性发生的生理变化，受基因控制，影响基因表达受生物节律影响，表现出规律性变化，例如，一些基因基因表达的规律性变化例如，昼夜节律由内源性时钟调节，影在特定时间点表达量较高，而另一些基因在特定时间点表达量较响睡眠、激素分泌等生理过程，进而影响相关基因的表达低这种周期性变化对生物的生存和适应环境至关重要基因表达的空间调控细胞类型特异性组织结构不同细胞类型表达的基因集不同在复杂组织中，基因表达模式会，导致细胞功能差异随着位置发生变化，形成不同的组织结构发育阶段环境影响在个体发育过程中，基因表达会外部环境因素，如温度、光照和随着时间推移而发生变化，以指营养，也会影响基因表达的空间导器官和组织的形成分布环境因素与基因表达温度营养物质高温或低温会改变基因表达，例如热食物中的营养物质影响基因表达，例休克蛋白基因如胰岛素基因光照污染光照影响植物的光合作用基因表达，环境污染物会诱导基因表达变化，例例如叶绿素合成基因如解毒基因应激反应与基因表达压力感知信号传导

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22.身体会感知各种压力源，例如压力信号通过神经系统和激素物理伤害、感染、心理压力等系统传递到细胞基因调控生理反应

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44.压力信号会激活或抑制特定基基因表达的变化会引起生理反因的表达，以应对压力应，例如心跳加速、血压升高、免疫系统激活等疾病发生与基因表达失调基因表达异常基因表达失调会导致蛋白质合成错误，从而影响细胞功能，最终导致疾病的发生例如，肿瘤细胞中某些基因表达异常，导致细胞不受控制地增殖，形成肿瘤疾病的遗传基础某些疾病具有遗传基础，例如遗传性疾病，是由基因突变导致的疾病遗传性疾病通常是由基因表达失调引起的，导致蛋白质功能异常，进而导致疾病的发生肿瘤发生与基因表达变化基因突变信号通路改变免疫逃逸癌细胞中发生的基因突变会改变基因表达与细胞生长和死亡相关的信号通路发生异癌细胞通过改变基因表达逃避免疫系统的，促进不受控制的细胞生长和增殖常，导致癌细胞不受控制地增殖攻击，加速肿瘤生长基因表达分析技术基因芯片技术测序技术的发展生物信息学分析基因芯片通过探针序列与样品中的高通量测序技术的应用使得对整个转生物信息学分析工具可以对基因表达mRNA杂交，可以同时检测大量基因录组进行深度测序成为可能，可以更数据进行处理、分析和解释，揭示基的表达情况这种技术快速高效，适全面地研究基因表达的动态变化因表达模式和调控机制合大规模基因表达分析基因芯片技术基因芯片概述应用领域基因芯片是一种高通量技术，可以同时基因芯片广泛应用于生物医学研究，例检测大量基因的表达水平如疾病诊断、药物研发和个性化医疗它使用微阵列技术，将数千甚至数百万它可以帮助研究人员识别疾病相关基因个DNA探针固定在芯片表面、预测药物疗效和评估个体对药物的反应测序技术的发展一代测序二代测序12测序法，以其高准确性和较长的读长而闻名，为基高通量测序技术，如测序，显著提高了测序速度Sanger Illumina因组测序奠定了基础和通量，降低了测序成本三代测序未来展望34PacBio和Oxford Nanopore等技术，以其长读长和直接测序技术不断革新，未来将朝着更高通量、更低成本、更测序的特点，推动了基因组研究的新突破快速、更高精度方向发展生物信息学分析序列比对基因网络分析蛋白质结构预测生物信息学利用算法对基因序列进行比较基因网络图显示了基因之间的相互作用，基于基因序列预测蛋白质的三维结构，为，分析物种之间的进化关系揭示基因表达调控的复杂机制药物开发提供重要线索。