医学课件基因结构与基因表达调控.pptVIP

**********************基因结构与基因表达调控基因是遗传信息的载体，决定了生物体的性状。基因的结构和表达调控是生命科学的核心问题。基因结构的基本概念11.基因的定义基因是携带有遗传信息的DNA片段，控制着生物的性状。22.基因的结构基因通常包含编码区，用于合成蛋白质，以及非编码区，调节基因表达。33.基因的位置基因位于染色体上，每个染色体包含许多基因。44.基因的多样性生物体拥有不同的基因，每个基因都包含不同的遗传信息。核酸的化学结构核酸是由核苷酸单体组成的长链大分子。每个核苷酸包含一个戊糖、一个磷酸基团和一个含氮碱基。DNA的戊糖是脱氧核糖，RNA的戊糖是核糖。DNA的碱基是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)。RNA的碱基是腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)。遗传信息的载体DNA脱氧核糖核酸（DNA）是生物体内储存和传递遗传信息的物质基础。DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，形成双螺旋结构。DNA链上的核苷酸序列包含了遗传信息，决定了生物体的性状，并通过复制传递给下一代。DNA的双螺旋模型双螺旋结构DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链组成，以右手螺旋方式盘绕形成双螺旋结构。碱基配对两条链通过碱基配对连接在一起，腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对。螺旋方向DNA双螺旋的糖磷酸骨架位于外侧，碱基位于内侧，形成螺旋状结构。DNA复制的基本过程1解旋DNA双螺旋解开，形成两条单链。2引物合成引物酶合成RNA引物，为DNA聚合酶提供起始位点。3延伸DNA聚合酶沿着模板链移动，合成新的DNA链。4连接DNA连接酶将新合成的片段连接起来，形成完整的双螺旋。DNA复制是一个半保留复制的过程。每个子代DNA分子都包含一条来自亲代DNA分子上的链，以及一条新合成的链。转录与翻译的概念转录转录过程是指将DNA序列中的遗传信息复制到信使RNA(mRNA)中的过程，这是蛋白质合成的第一步。翻译翻译过程是指根据mRNA上的遗传密码，将氨基酸链连接起来，合成蛋白质的过程。转录的过程1第一步:解旋DNA双螺旋结构打开，使模板链暴露出来。2第二步:启动RNA聚合酶识别启动子，结合到模板链上。3第三步:延伸RNA聚合酶沿着模板链移动，并以5到3的方向合成RNA。4第四步:终止RNA聚合酶遇到终止信号，释放RNA转录本。转录调控的关键因子转录因子转录因子是蛋白质，它们与DNA结合，调节基因的转录过程。它们可以激活或抑制基因表达。顺式作用元件顺式作用元件是DNA序列，位于基因附近，与转录因子相互作用，影响基因的转录活性。翻译的过程mRNA结合核糖体mRNA与核糖体的小亚基结合，并移动到起始密码子AUG。tRNA携带氨基酸tRNA识别mRNA上的密码子，并携带相应的氨基酸。多肽链形成核糖体沿着mRNA移动，将氨基酸添加到不断增长的多肽链中。终止密码子出现当核糖体遇到终止密码子时，翻译过程停止，多肽链从核糖体上释放。翻译调控的机制核糖体结合翻译起始因子可以识别mRNA的5端帽子结构，促进核糖体与mRNA的结合。tRNA识别tRNA的抗密码子与mRNA的密码子配对，将氨基酸带到核糖体，合成蛋白质。蛋白质折叠翻译完成后，蛋白质需要进行折叠，形成特定三维结构，才能发挥功能。翻译后修饰蛋白质合成后，可能会经历各种修饰，例如磷酸化、糖基化，以调节其活性。基因表达的调控层面转录水平转录因子结合到启动子上，控制基因的表达水平。转录因子可被多种因素激活或抑制，如激素、信号分子和环境因素。转录后水平mRNA的加工、稳定性和翻译效率都会影响基因的表达。例如，mRNA剪接、加帽和多聚腺苷酸化。翻译水平翻译起始因子和抑制因子可调节翻译过程。翻译的效率会影响蛋白质的合成量，进而影响基因的最终功能。蛋白修饰水平蛋白质可以被磷酸化、乙酰化、糖基化等方式进行修饰，从而改变其活性、稳定性和定位。转录层面的调控转录因子转录因子是蛋白质，可以结合到基因的启动子上，控制基因表达。不同的转录因子可以激活或抑制基因转录，从而调控基因表达。增强子增强子是DNA序列，可以增强基因的表达。增强子可以位于基因的上游、下游或内部，它们可以通过招募转录因子来增强基因的转录。沉默子沉默子是DNA序列，可以抑制基因的表达。沉默子可以通过招募转录因子来抑制基因的转录。表观遗传学表观遗传学是指不改变DNA序列，但可以改变