生物必修二江苏课件DNA分子的结构

生物必修二江苏课件DNA分子的结构汇报时间：2024-01-14汇报人：XX目录DNA分子结构基本概念DNA分子复制过程与机制DNA损伤修复及突变类型目录基因表达调控与DNA关系现代生物技术在DNA领域应用总结回顾与拓展延伸DNA分子结构基本概念01DNA主要由碳、氢、氧、氮和磷五种元素组成。组成元素这些元素在DNA分子中发挥着各自重要的作用。碳元素是构成DNA骨架的基本元素，氢元素与碳元素一起形成DNA分子的骨架。氧元素和氮元素则分别参与形成DNA中的磷酸基团和碱基。磷元素是DNA中磷酸基团的组成部分，对于DNA的稳定性和功能至关重要。元素作用DNA组成元素及作用01核苷酸组成02碱基对DNA分子由脱氧核糖核苷酸组成，每个脱氧核糖核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成。在DNA双螺旋结构中，两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，即腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对。这种碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确性。核苷酸与碱基对关系DNA双螺旋结构特点磷酸与脱氧核糖交替排列DNA链的外侧由磷酸与脱氧核糖交替排列构成基本骨架。碱基互补两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接形成碱基对，位于双螺旋内侧。双螺旋结构DNA分子以双螺旋结构存在，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。右手螺旋DNA双螺旋结构呈右手螺旋状，螺距为3.4nm，直径为2nm。结构稳定性DNA双螺旋结构的稳定性主要依赖于碱基堆积力、氢键以及磷酸基团上的负电荷之间的静电斥力等因素。DNA分子复制过程与机制02DNA复制通常从一个特定的起始点开始，该起始点被称为复制原点。在细菌中，复制原点通常位于DNA分子的单一位置，而在真核生物中，复制原点则分布在多个位置。起始点DNA复制是双向进行的，即从复制原点向两个相反的方向同时进行。这是通过两个复制叉的形成来实现的，每个复制叉都以复制原点为起点，分别向相反的方向延伸。方向复制起始点和方向010203在DNA复制开始时，DNA解旋酶会作用于DNA双链，使其解开成两条单链。这为后续的复制过程提供了模板。DNA解旋酶DNA聚合酶是催化DNA合成的关键酶。它以一条单链DNA为模板，按照碱基互补配对原则，将游离的脱氧核苷酸连接成新的子链。DNA聚合酶在DNA复制完成后，DNA连接酶负责将新合成的子链与模板链连接起来，形成完整的双链DNA分子。DNA连接酶酶在复制过程中作用碱基错配修复在DNA复制过程中，有时会发生碱基的错配现象。此时，细胞内的碱基错配修复系统会识别并纠正这些错误，保证DNA复制的准确性。切除修复当DNA分子受到损伤或发生错误时，细胞会启动切除修复机制。该机制通过切除受损或错误的DNA片段，并以另一条完整的DNA链为模板进行修复合成，从而恢复DNA分子的完整性。重组修复在某些情况下，当DNA分子受到严重损伤时，细胞会采用重组修复机制。该机制涉及将损伤部位的DNA链与另一条同源DNA链进行交换，从而以同源序列为模板进行修复合成。复制过程中错误修复机制DNA损伤修复及突变类型03由于DNA复制过程中的错误，导致碱基配对不正确，如嘌呤与嘧啶之间的错误配对。碱基错配某些化学物质或辐射可以引起碱基的化学修饰，如甲基化、氧化等，导致碱基结构改变。碱基修饰DNA单链在受到某些物理或化学因素的作用下发生断裂。单链断裂DNA双链同时发生断裂，这是最严重的DNA损伤类型之一。双链断裂常见DNA损伤类型及原因直接修复针对某些简单的DNA损伤，如碱基修饰，细胞可以直接利用特定的酶将损伤碱基去除并替换为正确的碱基。碱基切除修复在糖基化酶的作用下将损伤碱基从DNA链上切除，然后通过DNA聚合酶和连接酶的作用进行修复。核苷酸切除修复针对较复杂的DNA损伤，如嘧啶二聚体，细胞会先将损伤部位的核苷酸切除，然后以另一条链为模板合成新的核苷酸片段进行修复。双链断裂修复通过同源重组或非同源末端连接等方式对双链断裂进行修复。损伤修复机制和过程01020304指DNA分子中单一碱基的替换、插入或缺失，可能导致基因编码的蛋白质功能改变或丧失。点突变由于DNA链上插入或缺失一个或多个碱基对，导致后续编码的氨基酸序列发生改变，通常对蛋白质功能产生严重影响。移码突变涉及染色体结构和数目的改变，如染色体片段的重复、缺失、倒位或易位等，可能导致严重的遗传性疾病。染色体畸变非同源染色体间的片段交换或同源染色体间的交叉互换等，可产生新的基因组合和遗传变异。基因重组基因突变类型和影响基因表达调控与DNA关系0401转录水平调控通过控制转录的起始、延伸和终止等过程，实现对基因表达的精细调节。02翻译水平调控通过影响mRNA的稳定性和翻译效率等方式，调控蛋白质的合成。03表观遗传学调控通过改变DNA的甲基化、组蛋白修饰等表观遗传标记，影响基因的表达。基因表达调控层次和方式

转录因子在基因表达中作用转录因子的定义转录因子是一类能够结合到DNA特定序列上的蛋白质，通过调控转录过程而影响基因的表达。转录因子的分类根据转录因子的结构和功能，可将其分为不同类型，如基本转录因子、激活转录因子和抑制转录因子等。转录因子的作用机制转录因子通过与DNA特定序列的结合，招募或抑制其他转录相关蛋白的活性，从而调控转录的起始、延伸和终止等过程。表观遗传学的定义表观遗传学是研究基因核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科。表观遗传学在基因表达中的应用表观遗传学通过改变DNA的甲基化、组蛋白修饰等表观遗传标记，影响基因的表达。这些表观遗传标记可以在细胞分裂过程中遗传给子细胞，从而实现基因表达的长期调控。表观遗传学在生物医学中的应用表观遗传学在生物医学领域具有广泛的应用前景，如研究疾病的发生机制、开发新的治疗方法和药物等。例如，针对某些疾病的表观遗传标记，可以设计相应的药物或治疗方法，通过改变这些标记的状态来调控基因的表达，从而达到治疗疾病的目的。表观遗传学在基因表达中应用现代生物技术在DNA领域应用05重组DNA技术原理在体外将不同来源的DNA片段连接起来，形成一个新的DNA分子，再导入受体细胞中进行复制和表达。重组DNA技术方法包括DNA片段的获取、连接、转化和筛选等步骤。其中，DNA片段的获取可通过限制性内切酶切割或PCR扩增等方法实现；连接则依赖于连接酶将DNA片段连接起来；转化是将重组DNA导入受体细胞的过程；筛选则是从转化细胞中挑选出含有目的基因的细胞。重组DNA技术原理和方法PCR技术原理利用DNA聚合酶的催化作用，以一对特异性引物为引导，在体外对特定DNA片段进行快速、特异的扩增。要点一要点二PCR技术方法包括引物设计、模板制备、PCR反应体系配置和PCR扩增等步骤。其中，引物设计是关键，需要确保引物与模板DNA的特定区域互补；模板制备则是将待扩增的DNA片段进行纯化和浓缩；PCR反应体系配置包括DNA聚合酶、dNTPs、引物和缓冲液等组分的混合；PCR扩增则是在特定的温度和时间条件下进行循环扩增。聚合酶链式反应（PCR）技术VS通过测定DNA分子中碱基的排列顺序，从而确定DNA的序列信息。测序技术方法包括Sanger测序和下一代测序（NGS）等方法。其中，Sanger测序是利用DNA聚合酶和特异性引物进行测序，通过加入链终止剂来终止DNA链的合成，从而产生一系列不同长度的DNA片段，再通过高分辨率凝胶电泳进行分离和检测；NGS则是利用高通量测序平台对大量DNA片段进行同时测序，具有高通量、高灵敏度和高准确性等优点。测序技术原理测序技术在DNA领域应用总结回顾与拓展延伸06脱氧核苷酸，由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。由两条反向平行的脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕构成。在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这就是A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶），在RNA中与U（尿嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，反之亦然。碱基间的这种一一对应的关系叫做碱基互补配对原则。DNA分子结构的基本单位DNA双螺旋结构碱基互补配对原则重点知识点总结回顾练习题一：DNA的基本组成单位是()A.氨基酸B.核苷酸练习题讲解与答疑环节01C.脱氧核苷酸02D.核糖核苷酸03练习题二：下列关于DNA分子结构的叙述中，正确的是()练习题讲解与答疑环节A.DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧C.DNA分子两条链上的碱基遵循A与T、C与G的配对原则B.DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且A与U配对，C与G配对D.DNA分子的特异性主要与碱基的排列顺序有关练习题讲解与答疑环节CRISPR-Cas9基因编辑技术CRISPR-Cas9是一种由RNA指导的