分子生物学基础PPT课件

RNA的种类与结构
• rRNA（核糖体RNA）：与蛋白质结合形成核糖体，参与 蛋白质合成
RNA的种类与结构
RNA的结构特点
单链结构，局部存在双链区域
存在多种修饰和二级结构，如茎环结构、 假结等 不同种类的RNA具有不同的结构和功能 域
RNA的合成与加工
转录
以DNA为模板，通过RNA聚合酶 催化合成RNA
蛋白质的结构与功能
研究蛋白质的结构、功能及其相互作 用，以及蛋白质在生命过程中的作用 机制和调控。
基因表达的调控
研究基因表达的时空特异性及其调控 机制，包括转录因子、表观遗传学修 饰等。
分子生物学与其他学科的关系
与遗传学的关系
与生物化学的关系
分子生物学是遗传学的重要分支，遗传学 为分子生物学提供了研究基础和理论框架 。
DNA的复制与修复
01
DNA复制的过程：起始、延伸和 终止。
02
DNA复制的酶：DNA聚合酶、解 旋酶、连接酶等。
03
DNA复制的特点：半保留复制、 边解旋边复制。
04
DNA修复的类型：直接修复、切 除修复、重组修复和SOS修复等 。
DNA的转录与表达
DNA转录的过程：起始、延伸和终止。
转录的酶：RNA聚合酶。
microRNA的调控作用
microRNA通过与mRNA的3’端非编码区结合，抑制mRNA的翻译 或促进其降解，从而调节基因表达。
信号转导与基因表达的关联
细胞外的信号分子通过信号转导途径，激活或抑制细胞内的转录因子 ，从而调节基因表达。
06
分子生物学技术与应用
DNA重组技术
DNA限制性内切酶
识别特定DNA序列，切割双链DNA。
蛋白质的合成与加工
蛋白质的生物合成包括转 录和翻译两个过程，其中 转录是以DNA为模板合成 RNA，翻译则是以mRNA 为模板合成蛋白质。
在蛋白质合成过程中，还 需要进行一系列的加工和 修饰，如剪切、磷酸化、 糖基化等，以形成成熟的 蛋白质。
蛋白质的加工和修饰对于 其结构和功能的形成具有 重要作用。
DNA连接酶
连接DNA片段，形成重组DNA分子。
载体
质粒、噬菌体等，用于携带外源DNA片 段进入宿主细胞。
转化与转导
将重组DNA分子导入宿主细胞，实现基 因转移。
聚合酶链式反应（PCR）技术
DNA聚合酶
以引物为起点，合成与模 板链互补的子链。
引物设计
根据目标DNA序列设计特 异性引物。
循环扩增
通过变性、退火、延伸三 个步骤的循环，实现DNA 片段的指数级扩增。
发展历程
从20世纪初的遗传学研究开始，经历了DNA双螺旋结构的发现、基因工程的诞 生等重要里程碑，至今已成为生命科学领域最活跃和最具影响力的分支之一。
分子生物学的研究内容
基因与基因组的结构与功能
研究基因的结构、功能及其表达调控 机制，以及基因组的结构、功能和进 化。
DNA复制、转录与翻译
研究DNA的复制、转录和翻译过程 及其调控机制，揭示遗传信息在细胞 内的传递和表达。
转录后加工
包括5'端加帽、3'端加尾、剪接等 过程
RNA的合成与加工
碱基修饰
如甲基化、假尿嘧啶化等
结构修饰
如形成茎环结构、假结等
蛋白质结合
与特定蛋白质结合形成复合物，实现特定 功能
RNA在基因表达中的作用
作为遗传信息的携带者 将DNA中的遗传信息转录为mRNA，携带至细胞质中指导蛋白质合成
RNA在基因表达中的作用
转录后调控
通过RNA剪接、加工和转 运等过程，影响成熟 mRNA的形成和稳定性。
翻译后调控
通过蛋白质修饰、定位和 功能复合物的形成等方式 ，调节蛋白质的活性和功 能。
基因表达调控的分子机制
表观遗传学机制
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，改变基因的可接近性和转录活 性。
转录因子与启动子的相互作用
转录因子识别并结合特定的DNA序列，从而激活或抑制基因的转录。
转录的特点：模板链的选择、转录的不对 称性等。 基因表达的调控：转录水平调控、翻译水 平调控和翻译后水平调控。
03
RNA的结构与功能
RNA的种类与结构
三种主要的RNA
01
mRNA、tRNA、rRNA
mRNA（信使RNA）
02
携带遗传信息，指导蛋白质合成
tRNA（转运RNA）
03
识别mRNA上的密码子，并携带相应的氨基酸
应用领域
基因克隆、DNA测序、突 变分析等。
基因克隆与表达技术
基因克隆
将目的基因与载体连接，导入宿主细胞， 实现基因扩增。
基因表达
转录与翻译过程，生成具有生物活性的蛋 白质。
表达系统
原核表达系统、真核表达系统等，用于实 现外源基因的高效表达。
应用领域
生物制药、基因工程疫苗、基因治疗等。
基因组学与生物信息学
通过转录因子与启动子的 相互作用，控制RNA聚合 酶的活性，从而调节基因
转录。
翻译水平调控
通过影响翻译起始、延伸 和终止等过程，调节蛋白
质的合成。
蛋白质活性调控
通过蛋白质磷酸化、去磷 酸化等修饰，改变蛋白质 的构象和活性，从而调节
基因表达。
真核生物基因表达的调控
01
02
03
转录前调控
通过染色质重塑、组蛋白 修饰等方式，改变染色质 的结构和可接近性，影响 转录因子的结合。
分子生物学基础PPT课件
CONTENTS
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 蛋白质的结构与功能 • 基因表达的调控 • 分子生物学技术与应用
01
分子生物学概述
分子生物学的定义与发展
定义
分子生物学是研究生物大分子，特别是蛋白质和核酸的结构、功能、相互作用 及其在生命过程中的作用机制和调控的科学。
谢谢您的聆听
THANKS
02
DNA的结构与功能
DNA的化学组成与结构
DNA的基本组成单位
脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖和碱基组成。
DNA的碱基
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
DNA的双螺旋结构
由两条反向平行的多核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕而成，形成右手螺旋。
DNA的碱基配对原则
A与T配对，G与C配对，形成氢键连接。
蛋白质在细胞中的作用
蛋白质是细胞结构和功能的基础 ，参与细胞的组成、代谢、信号
传导等各个方面。
蛋白质可以作为酶催化生物体内 的化学反应，也可以作为激素、 抗体等生物活性物质发挥作用。
此外，蛋白质还可以作为细胞骨 架的成分，维持细胞的形态和稳
定性。
05
基因表达的调控
原核生物基因表达的调控
转录水平调控
01 基因组学
研究生物体所有基因的组成、 结构、功能及相互关系的科学 。
02 生物信息学
应用计算机科学和数学方法分 析生物学数据，揭示生物信息 规律的科学。
03 基因组测序技术
高通量测序技术，实现全基因 组序列测基
因表达谱分析等，揭示生物体 遗传信息奥秘。
生物化学为分子生物学提供了研究生物大 分子的基本方法和技术，同时分子生物学 也促进了生物化学的发展。
与细胞生物学的关系
与发育生物学的关系
细胞生物学为分子生物学提供了细胞结构 和功能的基础知识，而分子生物学则从分 子水平上揭示了细胞的生命活动。
发育生物学研究生物体的发育过程及其调 控机制，而分子生物学则从分子水平上揭 示了发育过程中的基因表达和调控机制。
9字
蛋白质的二级结构是指蛋白 质分子中局部主链的空间结 构，主要形式包括α-螺旋、 β-折叠、β-转角和无规卷曲 。
9字
蛋白质的一级结构是指氨基 酸的线性排列顺序，包括氨 基酸的种类、数目和排列顺 序。
9字
蛋白质的三级结构是指整条 肽链中全部氨基酸残基的相 对空间位置，也就是整条肽 链每一原子的相对空间位置 。
参与蛋白质合成
与核糖体结合，作为蛋白质合成的场所
与tRNA结合，识别并携带氨基酸至核糖 体上参与蛋白质合成
RNA在基因表达中的作用
调控基因表达
通过与特定蛋白质结合，调控转 录或翻译过程 作为非编码RNA，通过多种方式 调控基因表达
04
蛋白质的结构与功能
蛋白质的组成与结构
9字
蛋白质的基本组成单位是氨 基酸，共有20种常见氨基酸 。