基因的结构与功能
基因的结构和功能
基因歧视：基于基因信息的歧视行为，如就业、保险等方面
隐私保护：保护个人基因信息的隐私权，防止信息泄露和滥用
法律法规：各国对基因歧视和隐私保护的相关法律法规 社会影响：基因歧视和隐私保护对个人和社会的影响，如心理健康、社会公 平等
生物安全：基因技术 的滥用可能导致生物 安全问题，如基因污 染、生物恐怖主义等
相同基因的过程
基因克隆的应用：生产 转基因生物、治疗遗传
疾病等
DNA重组：通过切 割和拼接DNA片段， 改变生物的遗传特性
DNA重组的应用：生 产疫苗、开发新药等
基因编辑技术的原理：利用核酸 酶对基因进行精确切割和修改
基因编辑技术的应用：疾病治疗、 农业生产、环境保护等
基因编辑技术的优点：高效、精 确、成本低
翻译： mRNA中的 基因信息被 翻译成蛋白
质
起始密码子： 表示翻译开 始的信号
终止密码子： 表示翻译结 束的信号
tRNA：携带 氨基酸参与
翻译过程
核糖体：蛋 白质合成的
场所
转录因子：调控 基因转录的蛋白 质
转录起始位点的 选择：决定基因 转录的起始位置
转录后修饰：影 响基因转录的准 确性和效率
翻译后修饰：影 响蛋白质的活性 和功能
生物技术产业：包括基因工 程、细胞工程、酶工程、发 酵工程等，广泛应用于医药、 食品、环保等领域
生物制药：利用基因工程技术 生产药物，如抗生素、疫苗等
生物技术公司的发展：如 Amgen、Genentech等公司
的成功案例
生物技术产业的未来趋势：个 性化医疗、精准医疗、基因治
疗等
目的：测定人类基因组的DNA序列 启动时间：1990年 完成时间：2003年 意义：为个性化医疗提供基础数据，促进医学研究和疾病治疗
基因 的结构和功能 ppt课件
双链DNA/RNA （Double Stranded DNA，dsDNA/RNA） 双链线性DNA/RNA （Double Stranded Linear DNA/RNA） 双链环状DNA/RNA （Single Stranded Circular DNA/RNA)
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按重要程度
看家基因(House-keeping Gene) : 维持细胞最低限度
功能所不可少的基因, 如编码组蛋白基因、编码核糖体蛋白 基因、线粒体蛋白基因、糖酵解酶的基因等。这类基因在 所有类型的细胞中都进行表达。
必需基因(Essential Gene ): 突变时会引起致死表型的
基因.
按拷贝数
ppt课件
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了解知识
两类核酸的基本化学组成比较
脱氧核糖核酸(DNA)----核糖核酸(RNA)
ppt课件
26
了解知识
核苷酸及相应的核苷、碱基名称中英文对照表
ppt课件
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DNA/RNA链的形式
单链DNA/RNA （Single Stranded DNA， ssDNA/RNA)
单链线性DNA/RNA （Single Stranded Linear DNA/RNA） 单链环状DNA/RNA （Single Stranded Circular DNA/RNA)
单拷贝基因(多出现在原核和病毒)； 多拷贝基因；
ppt课件
按物种
原核基因； 病毒基因； 真核基因
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2、基因序列及链特征
ppt课件
20
了解知识
基因核酸链的化学组成：核苷+磷酸
5’
O
α
P
O
β-D-2-核糖（戊糖）Βιβλιοθήκη 5C-H2O
基因的结构与功能详解演示文稿
基因的结构与功能详解演示文稿各位老师、同学们，大家好！今天，我将为大家详细解析基因的结构与功能。
基因是生命的基础单位，它们携带着生物体遗传信息的蓝图，决定了个体的特征与表现形式。
下面，我将详细介绍基因的结构与功能。
一、基因的结构基因是位于染色体上的DNA序列，它由核苷酸组成。
核苷酸是由磷酸、五碳糖和三个不同的氮碱基组成的，而氮碱基有腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四种。
这四种碱基通过氢键的配对方式，A与T结合，G与C结合，形成了DNA的螺旋结构。
基因可划分为三个部分：启动子、编码区和终止子。
启动子位于基因的前端，它是转录因子结合的区域，可以启动基因的转录活动。
编码区是基因最重要的部分，它包含了编码蛋白质所需的所有信息。
终止子位于基因的末端，它信号转录的结束。
二、基因的功能基因的功能十分丰富。
主要包括决定蛋白质的合成、调控遗传信息的传递以及维持生命的稳定性等方面。
首先，基因决定蛋白质的合成。
通过基因的转录和翻译过程，基因中的编码信息被转化为特定的氨基酸序列，进而合成对应的蛋白质。
蛋白质是细胞中最重要的有机分子之一，它们参与了构筑细胞结构、催化化学反应、调控基因表达等众多生物学过程。
其次，基因能够调控遗传信息的传递。
基因编码的蛋白质可以参与到基因表达的调控中去，进而调控细胞的生理功能。
例如，转录因子可以结合到基因的启动子上，激活或抑制基因的转录。
这种调控机制使得细胞能够对外界环境做出迅速的响应，保持机体内环境的相对稳定。
另外，基因还维持了生命的稳定性。
DNA分子在复制过程中具有较高的稳定性，它们能够通过特定的复制机制确保基因信息的准确传递。
此外，DNA序列的稳定性也有助于避免基因突变和异常的发生。
此外，基因还具有其他的功能，包括调节细胞周期、参与细胞分化、修复DNA损伤等。
这些功能的发挥，使得基因在生物体内发挥了各种不可替代的作用。
总结起来，基因是生物体遗传信息的载体，同时也是细胞功能调控的关键。
2基因的结构与功能
多顺反子
Different genes are transcribed from different strands
2.4 真核基因的特点
1. 基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内，除配 子细胞外，体细胞内的基因组是双份的（即双倍体），即有两份 同源的基因组。 2. 转录产物为单顺反子。一个结构基因经过转录和翻译生成一个 mRNA分子和一条多肽链。 3. 存在重复序列，重复次数可达百万次以上。 4. 基因组中不编码的区域占基因组 90 ％以上，其中大部分是重复 序列。 5. 大部分基因含有内含子，因此，基因是不连续的。 6. 基因组远远大于原核生物，具有许多复制起点，而每个复制子 的长度较小。 7. 基因转录后需要加工。
3.3 Genes Accumulate Mutations
Genes change in a number of ways.
A change of one base to another;
Deletions切除 or insertions 插入of large pieces of DNA; Segments of DNA can even move from one locus to another. The more drastic the change, the more likely the gene or genes will be inactivated. When GAG (for glutamate) changes to GTG (for valine), the protein resulted from this mutated gene can have profound effects------the genetic disorder called sickle-cell disease镰 状细胞病.
基因组结构与功能
基因组结构与功能基因组是指一个生物体所拥有的所有基因的总称。
基因组的结构和功能对于生物体的发育和特征具有重要的影响。
本文将探讨基因组的结构和功能以及它们之间的关系。
一、基因组的结构基因组可以分为两种类型：核基因组和线粒体基因组。
1. 核基因组核基因组是指存在于细胞核中的DNA序列的组合。
核基因组由多个染色体组成，染色体又由一个个DNA分子构成。
每个DNA分子上都含有许多基因，基因编码着生物体的遗传信息。
2. 线粒体基因组线粒体基因组是细胞线粒体中的DNA序列的组合。
线粒体是细胞中的一个细胞器，它在能量代谢过程中起着重要的作用。
线粒体基因组较小，相对简单。
二、基因组的功能基因组的功能主要体现在DNA序列上的编码和调控。
1. 基因编码基因组中的基因通过特定的DNA序列编码了生物体的遗传信息。
这些遗传信息决定了生物体的形态特征、生理功能、行为习惯等。
基因组的不同部分编码了不同的蛋白质，蛋白质是生物体构造和调控的关键分子。
2. 基因调控基因组中的DNA序列不仅仅编码了基因，还包含了一些调控元件和调控基因。
这些调控元件和基因可以起到打开或关闭基因表达的作用，控制基因的表达时机、量级和位置。
基因调控是维持生物体稳态的重要机制。
三、基因组结构与功能的关系基因组的结构和功能密切相关，相互作用。
1. 结构决定功能基因组的结构决定了其中的基因和调控元件的组织方式和排列方式。
不同的结构会影响基因和调控元件之间的相互作用，从而影响基因组的功能。
2. 功能反作用结构基因组的功能需要依赖于合适的结构来进行实现。
例如，基因组中的调控元件需要正确地定位在合适的位置和距离上，才能准确地调控基因的表达。
功能的变化也可能导致基因组结构的调整和改变。
结论：基因组的结构和功能是相互关联的，彼此影响。
了解基因组的结构和功能对于理解生物体的遗传特征和生物过程具有重要意义。
进一步的研究将揭示更多关于基因组的奥秘，为人类的健康和生命的进化提供更多的启示。
(完整版)基因组的结构和功能
Alec J.Jeffreys和历史上第一张DNA指纹图谱
1802年的一副杰斐逊和莎莉的讽刺画像
（二）中度重复序列： ➢ 中度重复序列是指在基因组中重复数十次 至数万次的部分，其复性速度快于单拷贝 序列，但慢于高度重复序列。
➢中 度 重 复 序 列 中 有 一 部 分 是 编 码 rRNA 、 tRNA、组蛋白及免疫球蛋白的结构基因，另 一部分可能与基因调控有关。
➢ 是由两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA 双链上反向排列而成。
反向重复序列的两种形式 发卡结构
回文结构
画上荷花和尚画 书临汉字翰林书
2. 卫星DNA（satellite DNA） ： ➢ 卫星DNA的重复单位一般由2～70 bp组成， 成串排列。 ➢ 卫星DNA占基因组的比例随种属而异，在 0.5～31% 范围内。
➢ 同一种属中不同个体的高度重复顺序的重复 次数不一样，这可以作为每一个体的特征， 即DNA指纹 。
➢ STR分析法已经成为法医学领域个体识别和 亲权鉴定的重要分析方法，可应用于司法案 件调查，也就是遗传指纹分析。
15-year old Lynda Mann
15-year old Dawn Ashworth
进行转录，如组蛋白基因家族；
chromosome 7源自2. 基因家族成簇地分布于不同的染色体上并分 别进行转录，且不同基因编码的蛋白质在功 能上相关，如珠蛋白基因家族。
珠蛋白多基因家族的组织结构
-类珠蛋白基因家族
chromosome 11
-类珠蛋白基因家族
chromosome 16
假基因（pseudogene）——又称为加工基因或 非功能基因。这类基因的核苷酸顺序虽然与正 常的结构基因很相似，但基本上不能表达。
植物基因组的结构和功能
植物基因组的结构和功能随着高通量测序技术的发展，越来越多的植物基因组被测序，使我们更加了解植物基因组的结构和功能。
本文将从植物基因组的组成结构、基因表达调节机制以及基因组进化等方面进行阐述。
一、植物基因组的组成结构植物基因组包括两种类型的DNA序列，即编码蛋白质的基因组和非编码基因组。
其中，编码基因组只占总基因组的1%-2%，而非编码基因组则占据大部分的基因组。
1. 编码基因组编码基因组是指通过转录和翻译形成蛋白质的基因序列。
它们通常由起始密码子、编码区、终止密码子和非编码区构成。
在编码区，基因编码着蛋白质的氨基酸序列，而非编码区则包括启动子、启动子调控因子、转录因子结合位点等序列。
植物基因组中的编码基因通常较短，平均长度为3 kb左右。
2. 非编码基因组植物基因组的非编码基因组不仅包括转录元件、启动子、增强子、剪接位点等调控元件，还包括许多微小RNA（miRNA）及长非编码RNA（lncRNA）。
miRNA和lncRNA在植物细胞中起着重要的调控作用，其中miRNA主要通过与靶基因的mRNA序列互补配对，形成miRNA/RNA复合物并导致mRNA降解或抑制翻译，从而调控基因的表达。
二、基因表达调节机制在植物细胞中，基因表达的调控机制十分复杂。
其中主要包括转录前和转录后的调节。
转录前调节包括DNA甲基化、染色质重塑以及转录因子结合等。
而转录后调节则包括剪接、RNA加工、RNA递送、RNA降解等环节。
1. DNA甲基化DNA甲基化是将甲基（-CH3）化学修饰加至DNA分子之中，从而影响基因表达的调节机制之一。
在植物的基因调节中，DNA甲基化特别重要，因为它在许多生物学过程中发挥着重要的作用，如甲基化状态的改变与基因组的表观遗传调控紧密相关。
2. 染色质重塑在植物中，血红蛋白蛋白质H2A.W参与了对染色质重塑的调控。
它具有独特的氨基酸序列和结构，可以影响染色质的紧密程度。
此外，DNA轮廓因子（NCP）也可以影响染色体的结构，并通过ATP依赖性方式进行调节。
基因的结构和功能
外显子和内含子
真核生物内含子和外显子 不是完全固定不变的， 有时同一DNA 链上的某一段DNA序列，当它 作为编码某一多肽链的基因时是外显子，而作 为编码另一多肽链时，则是内含子。这样，同 一基因却可以转录两种或两种以上的mRNA。
真核生物某些结构Gene没有内含子，如组蛋白 Gene，干扰素Gene等。它们多以基因簇形式存 在，大多数的酵母结构Gene也没有内含子。
■此外，各种新药、新技术不断出现，加上人口 老龄化、疾病模式的转变的影响，卫生服务成本增 长很快；部分群众缺乏对基本医疗和健康知识的了 解，不管大病小病都直奔大医院，部分患者甚至主 动要求医生提供大检查、多开贵重药品，加重了看 病难问题。
孟德尔 (1823-1884) “遗传学之父” 阐述了遗传学的分离和自由组合两大定 律，以及“基因”的概念。
非编码区
编码区
非编码区
RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
真核细胞基因结构示意 图
一）基因的一般特性
从分子水平看，基因有以下基本特性：
1、Gene自我复制------半保留复制
2、基因决定性状：
Protein
Gene→mRNA →
enzyme
淘汰
3、Gene突变
生物进化
保留
遗传病
二）Gene类别
因突变)可能不会导致性状改变？
非编码区
编码区
非编码区
(1)内含子改变1 2 3 4 5 (2)非编码区改变，mRNA遗传密码不变 (3)外显子改变，转录成不同密码子决定同一种 氨基酸 (4)蛋白质氨基酸序列不同，也可能完成相同功能 (5)突变后,基因变为隐性
生物进化的C值矛盾 (C value paradox of nucleotide)
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基因的结构与功能
基因是生物体中控制遗传特征的基本单位，它决定了个体的生长发育、生物功能及疾病易感性。
本文将讨论基因的结构和功能，以深入了解基因的作用。
一、基因的结构
基因是由DNA（脱氧核糖核酸）分子构成的。
DNA分子是一条由核苷酸组成的长链，包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）四种碱基。
基因的结构包括下面三个要素：
1.1 编码区
编码区是 DNA 中的一段序列，它编码了蛋白质的氨基酸序列。
每个编码子由三个碱基组成，称为密码子。
通过细胞内的转录和翻译过程，编码区的信息将被转录成RNA，然后通过翻译将其转化为氨基酸序列。
1.2 调控序列
调控序列对基因的表达起着重要作用。
它们位于编码区之前或之后的特定序列，通过与转录因子相互作用来调节基因的活性。
调控序列包括启动子、增强子和抑制子等，它们决定了基因何时、何地以及何种程度上被表达。
1.3 非编码区
除了编码区和调控序列，基因中还包含大量的非编码区，这些区域
被认为在调控基因表达以外的其他生物学过程中发挥着重要作用。
例如，非编码RNA在调控基因表达和底物运输中发挥重要作用。
二、基因的功能
基因是细胞遗传信息的携带者，它具有多种功能，主要包括以下几
个方面：
2.1 蛋白质编码
基因的主要功能是编码蛋白质。
在细胞内，通过DNA转录成RNA，再通过翻译将RNA转化为蛋白质。
蛋白质是细胞的主要功能单元，参
与细胞的结构组成、代谢活动以及调节生物功能等。
2.2 遗传信息传递
基因作为遗传信息的携带者，在有性繁殖中扮演着重要角色。
它们
通过传递父母的遗传特征，在子代中决定了个体的特征和性状。
基因
的突变或重组可以导致遗传多样性和进化。
2.3 发育调控
基因在生物体的发育过程中发挥重要的调控作用。
它们通过不同的
表达方式，在胚胎发育、器官形成和组织分化等方面发挥作用。
基因
的表达调控决定了生物个体的组织结构和功能。
2.4 环境适应
基因也参与了生物对环境的适应过程。
在面对外界逆境或新环境时，基因通过调控表达来使生物适应新的条件，从而保障生物的生存和繁衍。
三、结论
基因是生物体中具有重要功能的基本单位。
通过了解基因的结构和
功能，我们能更好地理解生物的遗传性状和多样性。
基因的研究也为
人类疾病的预防和治疗提供了新的思路。
未来，随着对基因的深入研究，我们将对生物体的奥秘有更加完整的认识。