《基因的转录和调节》课件.pptVIP

*******************基因的转录和调节课程导言基因的转录与调节基因转录是将DNA遗传信息转录为RNA的过程。调节机制基因的转录受到一系列复杂机制的调控，以确保细胞的正常功能。学习目标了解基因转录和调节的基本原理，掌握相关术语和概念。基因的结构与功能基因是遗传信息的单位，由DNA序列组成，负责编码蛋白质或RNA。基因的结构包含：启动子：控制基因表达的起始区域。编码区：包含蛋白质或RNA的遗传信息。终止子：控制基因表达的终止区域。基因的功能是通过转录和翻译过程，将DNA中的遗传信息表达为蛋白质或RNA，从而执行特定的生物学功能。DNA的双螺旋结构DNA双螺旋结构是由两条反向平行的脱氧核苷酸链以右手螺旋的方式缠绕在一起形成的。两条链通过碱基对之间的氢键连接，A与T形成两个氢键，G与C形成三个氢键，构成碱基对。每个碱基对相距约0.34nm，螺旋的直径约为2nm，每圈螺旋包含10个碱基对，螺旋的周期约为3.4nm。DNA转录的基本步骤启动RNA聚合酶识别并结合到DNA模板上的启动子区域，开始转录过程。延伸RNA聚合酶沿着DNA模板移动，以模板链为基础，合成与之互补的RNA链。终止当RNA聚合酶遇到终止信号时，转录过程停止，新合成的RNA链从模板上脱落。RNA转录过程的调节机制转录因子转录因子是蛋白质，它们可以结合到DNA的特定区域，并调节基因的转录活性。染色质结构染色质的结构会影响RNA聚合酶对DNA的访问权限，从而调节基因的转录。非编码RNA一些非编码RNA可以与mRNA结合，影响mRNA的稳定性和翻译效率，从而调节基因的表达。转录抑制因子的作用抑制转录起始转录抑制因子可以与启动子区域结合，阻碍RNA聚合酶的结合，从而抑制转录的起始。抑制转录延伸一些转录抑制因子可以与RNA聚合酶结合，干扰其延伸过程，导致转录提前终止。招募染色质重塑因子转录抑制因子可以招募染色质重塑因子，使DNA更加紧密地包装，从而抑制转录。基因沉默机制RNA干扰通过双链RNA降解靶基因mRNA，抑制基因表达DNA甲基化在基因组特定位置添加甲基，改变染色质结构，抑制基因转录组蛋白修饰通过组蛋白乙酰化或去乙酰化，改变染色质结构，影响基因表达组蛋白修饰与基因表达调控组蛋白修饰是基因表达调控的重要机制之一组蛋白修饰通过改变染色质结构，影响转录因子与DNA的结合，从而调控基因的表达组蛋白修饰可影响基因表达的时空特异性基因表达的时空调控时间控制基因表达可以根据时间变化进行调节，例如在发育的不同阶段或应答环境刺激时。空间控制基因表达可以根据细胞类型或组织位置进行调节，确保不同细胞发挥其特定功能。基因表达异常与疾病癌症基因表达异常可以导致细胞不受控制地生长，从而导致癌症的发生。遗传性疾病许多遗传性疾病是由基因表达异常引起的，例如囊性纤维化、亨廷顿舞蹈症等。免疫系统疾病基因表达异常会导致免疫系统失调，引发自身免疫疾病或免疫缺陷疾病。概述转录机制的基本模型转录是基因表达的关键步骤，将DNA序列信息转录为RNA。该过程由RNA聚合酶催化，在特定的启动子区域开始，并在终止信号处结束。转录过程包含三个主要阶段：起始、延伸和终止。转录起始是RNA聚合酶识别和结合启动子区域，并开始合成RNA的过程。转录延伸是RNA聚合酶沿着DNA模板移动，并不断合成RNA的过程。转录终止是RNA聚合酶遇到终止信号，并释放合成的RNA的过程。RNA聚合酶的结构与功能RNA聚合酶是一种重要的酶，在基因转录过程中起着至关重要的作用。它能够识别DNA模板上的特定序列，并催化RNA的合成。RNA聚合酶的结构通常由多个亚基组成，每个亚基都有其特定的功能。例如，某些亚基负责识别启动子，而另一些亚基则负责催化RNA的合成。启动子结构与识别机制启动子的功能启动子是基因表达的控制中心，位于基因上游，指示RNA聚合酶的结合位点，启动转录过程。启动子结构启动子通常包含核心启动子区域和上游调节元件，这些元件负责调控转录效率。识别机制RNA聚合酶通过识别启动子的特定序列来识别并结合目标基因，启动转录过程。转录的起始与延伸过程1起始RNA聚合酶识别并结合到启动子上2解旋DNA双螺旋结构局部解开，形成转录泡3延伸RNA聚合酶沿着模板链移动，合成RNA链终止转录的信号与过程1终止信号RNA聚合酶遇到终止信号2解离RNA聚合酶与DNA模板分离3新RNA释放新合成的RNA链从模板上释放异体基因表达调控异体基因表达是指在一个生物体中表达来自另一个生物体的基因。