基因指导蛋白质的合成公开课PPT课件(2024)

tRNA结合
氨酰-AMP再与特定的tRNA结合，形成氨酰-tRNA。
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核糖体在翻译中作用
要点一
核糖体组成
由大、小亚基组成，真核生物核糖体 还包括一些辅助因子。
要点二
核糖体作用
作为翻译的场所，将mRNA上的遗传 信息解码，并催化氨基酸之间的肽键 形成，从而合成蛋白质。
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和生理功能。例如，某些基因突变可能导致蛋白质合成量减少或完全丧
失功能，从而引发遗传性疾病或代谢紊乱等问题。
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生物技术应用与展望
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基因工程原理及应用
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基因工程基本原理
通过人工手段，将外源基因导入到生物 体的基因组中，使其获得新的遗传特性 。
基因克隆与表达
利用基因工程技术，将目的基因克隆到 表达载体中，导入受体细胞进行表达， 获得大量所需蛋白质。
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阻遏蛋白和激活蛋白功能
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阻遏蛋白功能
阻遏蛋白结合到操纵序列上，阻止RNA聚合酶的 结合，从而抑制结构基因的转录和翻译。
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激活蛋白功能
激活蛋白通过结合到增强子或激活序列上，促进 RNA聚合酶的结合，从而增强结构基因的转录和 翻译。
阻遏蛋白和激活蛋白的相互作用
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在某些情况下，阻遏蛋白和激活蛋白可以相互竞 争结合到同一调控序列上，共同调节基因的表达 。
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下节课预告及准备事项
下节课将介绍基因工程的基本原理和技术方法，包括基因克隆、基因编 辑和基因治疗等。
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学生需要提前预习相关知识点，了解基因工程的基本概念和操作流程。
老师将提供相关的PPT课件和阅读材料，供学生课后复习和巩固所学知识 。同时，学生也可以积极参与课堂互动和讨论，加深对基因指导蛋白质 合成这一生命过程的理解。
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基因突变对调控影响
01
基因突变类型
基因突变包括点突变、插入突变和缺失突变等，这些突变可能导致调控
序列或基因突变可能改变操纵子的结构或功能，从而影响调控蛋白的结合和基
因的表达。
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03
基因突变对蛋白质合成影响
基因突变可能导致蛋白质合成量或功能的改变，进而影响生物体的表型
利用蛋白质工程技术，研究蛋白质的 结构与功能关系，为设计新蛋白质提 供理论基础。
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酶工程
通过蛋白质工程技术，对酶进行分子 改造，提高酶的催化效率、稳定性和 专一性。
药物设计与开发
利用蛋白质工程技术，设计具有特定 药理作用的新蛋白质药物，为疾病治 疗提供新手段。
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未来发展趋势预测
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要点三
翻译过程
起始、延长和终止三个阶段。在起始 阶段，核糖体小亚基与mRNA的起始 部位结合；在延长阶段，氨酰-tRNA 进入核糖体A位，与P位的tRNA形成 肽键，同时A位的tRNA进入P位，空 出A位供下一个氨酰-tRNA进入；在 终止阶段，核糖体识别mRNA上的终 止密码子，并释放合成的蛋白质和多 肽链。
基因表达受到多种因素的调控 ，包括转录因子、表观遗传修 饰等，从而影响蛋白质的合成
和功能。
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02
转录过程详解
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转录定义及作用
以DNA为模板，合成RNA的过 程。
02
转录作用
01
转录定义
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将遗传信息从DNA传递到RNA， 为蛋白质合成提供模板。
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RNA聚合酶在转录中作用
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THANKS
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连接反应
将目的片段与载体进行连接反应，形 成重组质粒，注意控制连接反应的条 件和时间，避免产生错误的连接产物 。
转化与筛选
将重组质粒转化入宿主细胞，通过选 择培养基筛选阳性克隆，并进行PCR 验证或测序分析以确保克隆的正确性 。
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07
总结回顾与课堂互动环节
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01
基因定义
02
基因功能
基因是生物体内控制遗传特征的基本单位，由DNA序列构成。 2024/1/30
储存遗传信息，通过转录和翻译过程指导蛋白质的合成，从而控制生 物体的性状和表现。
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蛋白质结构与功能
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蛋白质结构
蛋白质由氨基酸组成，具有一级 、二级、三级和四级结构，结构 决定功能。
蛋白质功能
基因指导蛋白质的合成公开 课PPT课件
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目录
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• 基因与蛋白质关系概述 • 转录过程详解 • 翻译过程详解 • 调控机制探讨 • 生物技术应用与展望 • 实验方法与技巧分享 • 总结回顾与课堂互动环节
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基因与蛋白质关系概述
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基因定义及功能
结构和功能，甚至导致疾病的发生。
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学生提问及讨论环节
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学生就基因指导蛋白质合成的具体过程、分子机制、酶 的作用等方面提出问题，老师进行解答和讨论。 学生分享自己对基因表达调控机制的理解，以及这些机 制在生物体发育和疾病发生中的作用。
老师引导学生探讨基因突变对蛋白质合成的影响，以及 如何利用生物技术手段进行基因治疗和蛋白质工程等。
生物技术的伦理与安全问题日益受到关注
随着生物技术的快速发展，其伦理和安全问题也日益受到关注，需要 加强相关法规的制定和监管。
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06
实验方法与技巧分享
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核酸提取和纯化方法
酚/氯仿抽提法
利用酚和氯仿的有机溶剂特性， 将DNA从细胞中释放出来，并通 过离心分离去除蛋白质等杂质。
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04
调控机制探讨
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操纵子模型介绍
01
02
03
操纵子定义
操纵子是原核生物基因表 达调控的基本单位，包括 结构基因、调控序列和调 控蛋白。
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操纵子结构
操纵子由多个基因和其他 调控元件组成，共同受到 一个调控蛋白的控制。
操纵子工作原理
调控蛋白通过结合到操纵 序列上，控制结构基因的 转录和翻译，从而调节蛋 白质的合成。
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03
翻译过程详解
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翻译定义及作用
翻译定义
在细胞质中，以信使RNA为模板， 合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白 质的过程。
翻译作用
将遗传信息从核酸传递到蛋白质，实 现基因表达。
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氨基酸活化与tRNA结合
氨基酸活化
在氨酰-tRNA合成酶的催化下，氨基酸与ATP反应，生成氨酰-AMP和焦磷酸 。
基因治疗
通过基因工程技术，修复或替换病变基 因，达到治疗遗传病、癌症等疾病的目 的。
农业领域应用
通过基因工程技术改良作物品种，提高 产量、品质和抗逆性。
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蛋白质工程原理及应用
蛋白质工程基本原理
通过改造或合成基因，对现有蛋白质 进行分子设计，以产生具有特定功能 的新蛋白质。
蛋白质结构与功能关系研究
关键知识点总结回顾
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基因指导蛋白质合成的过程
01
包括转录和翻译两个阶段，以及相关的分子机制和酶的作用。
基因表达调控的机制
02
包括转录水平调控、翻译水平调控以及表观遗传调控等，这些
机制共同控制基因的表达模式和蛋白质的合成量。
基因突变对蛋白质合成的影响
03
基因突变可能导致转录或翻译过程的异常，进而影响蛋白质的
硅胶柱层析法
利用硅胶柱对DNA的吸附作用， 将DNA与其他杂质分离，适用于 从大量样本中提取DNA。
磁珠法
利用磁珠表面的特异性基团与DNA 结合，通过磁场作用将DNA从溶液 中分离出来，具有操作简便、快速 高效的特点。
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PCR技术扩增目的片段
引物设计
根据目的片段的序列信息 ，设计特异性引物，确保 引物与目标序列完全匹配 ，避免非特异性扩增。
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反应体系优化
调整PCR反应体系中的各 组分浓度，如dNTPs、引 物、模板等，以获得最佳 的扩增效果。
扩增程序设置
根据引物特性和目标片段 长度，设置合适的扩增程 序，包括预变性、变性、 退火和延伸等步骤。
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克隆载体构建和筛选策略
载体选择
根据实验需求选择合适的克隆载体， 如质粒、噬菌体等，确保载体具有所 需的复制起点、选择标记和表达元件 等。
作为生物体内重要的功能分子， 参与细胞代谢、信号传导、免疫 应答等多种生物过程。
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基因与蛋白质相互作用
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转录过程
基因通过转录因子等调控元件 控制RNA聚合酶，将DNA遗传
信息转录成mRNA。
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翻译过程
mRNA在核糖体上指导氨基酸 的组装，合成具有特定功能的
蛋白质。
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基因表达调控
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识别启动子
RNA聚合酶能够识别并结合到DNA模板 上的启动子区域，启动转录过程。
催化RNA合成
RNA聚合酶具有催化活性，能够催化 RNA链的合成。
终止转录
当RNA链合成到终止子区域时，RNA聚 合酶会停止催化，并释放合成的RNA链 。
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转录产物加工和修饰
5'端加帽
在真核生物中，转录产物的5'端会被 加上甲基鸟嘌呤帽子结构，保护 RNA免受降解并促进翻译。
基因编辑技术的不断创新
CRISPR-Cas9等基因编辑技术的不断发展，将为基因治疗和遗传病治 疗提供更精确、高效的方法。
合成生物学的兴起
合成生物学将推动基因工程和蛋白质工程的发展，实现人工设计生命 系统的目标。
生物信息学的广泛应用
生物信息学将在基因组学、转录组学、蛋白质组学等领域发挥越来越 重要的作用，为生物技术的发展提供有力支持。
3'端加尾
真核生物的转录产物在3'端会被加上 多聚腺苷酸尾巴，增加RNA稳定性 并促进翻译。
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内含子剪接
真核生物的转录产物中可能含有内 含子，需要通过剪接体将内含子去 除，将外显子连接成成熟的mRNA 。
RNA编辑
在某些生物中，转录产物会发生 RNA编辑现象，如碱基替换、插入 或删除等，导致基因表达产物的多 样性。