导图社区 遗传的分子生物学基础
这是一个关于遗传的分子生物学基础的思维导图,关于DNA和RNA在生物体中作用及其相互关系对比了DNA和RNA在化学结构、化学修饰和结构稳定性方面的差异,并阐述了两者在遗传信息传递过程中的功能差异。RNA作为遗传信息的传递者,其转录、加工和运输过程也在脑图中得到了详细解释。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
遗传的分子生物学基础
DNA是主要的遗传物质
DNA的结构
双螺旋结构
两条互补的多核苷酸链
磷酸和脱氧核糖构成的骨架
四种碱基:腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤
碱基配对原则
腺嘌呤与胸腺嘧啶配对
胞嘧啶与鸟嘌呤配对
DNA的功能
遗传信息的载体
编码蛋白质的氨基酸序列
控制细胞的生长、发育和功能
复制过程
半保守复制
DNA双链解开
每条单链作为模板合成新链
确保遗传信息的稳定性
DNA和RNA的化学结构
核苷酸组成
DNA
脱氧核糖核苷酸
脱氧核糖
五碳糖
缺少一个氧原子
磷酸基团
与脱氧核糖的3'和5'碳原子相连
碱基
腺嘌呤(A)
胸腺嘧啶(T)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
两条互补链
A与T配对
G与C配对
碱基对通过氢键连接
磷酸和脱氧核糖骨架在外侧
RNA
核糖核苷酸
核糖
含有氧原子
与核糖的3'和5'碳原子相连
尿嘧啶(U)
单链结构
可以形成局部双链
通过碱基配对形成二级结构
碱基配对规则
A与T通过两个氢键配对
G与C通过三个氢键配对
A与U通过两个氢键配对
功能差异
存储遗传信息
通过复制传递遗传信息
参与蛋白质合成
可以作为信使RNA(mRNA)
可以作为转运RNA(tRNA)
可以作为核糖体RNA(rRNA)
可以参与调控基因表达
化学修饰
甲基化
影响基因表达
可能与疾病相关
剪接
去除内含子
连接外显子
修饰
核糖核苷酸的修饰
如mRNA的5'帽和3'尾
碱基修饰
如tRNA的修饰碱基
结构稳定性
双螺旋结构稳定
通过氢键和磷酸骨架保持稳定
单链结构较不稳定
易于折叠形成稳定的二级结构
重要性
是遗传信息的载体
对生物体的生长发育至关重要
在基因表达中起关键作用
是蛋白质合成的直接参与者
DNA的复制
复制的必要性
遗传信息的传递
确保子代细胞拥有与亲代相同的遗传信息
维持生物种群的遗传稳定性
细胞分裂前的准备
确保每个子细胞都能获得完整的遗传信息
为细胞分裂提供必要的遗传物质基础
复制的基本过程
起始阶段
识别复制起点
在DNA分子上找到特定的序列作为复制的起始点
起始点通常富含AT碱基对,易于解开双螺旋
解开双螺旋
DNA解旋酶的作用下,DNA双链解开形成两条单链模板
形成复制叉
延伸阶段
合成前导链
DNA聚合酶沿5'到3'方向合成新的DNA链
前导链连续合成,不需要引物
合成滞后链
滞后链不连续合成,形成多个短片段(Okazaki片段)
终止阶段
连接Okazaki片段
DNA连接酶将Okazaki片段连接成完整的DNA链
确保DNA链的连续性
复制完成
形成两个完全相同的DNA分子
每个子代DNA分子包含一条旧链和一条新合成的链
复制的准确性
校对机制
DNA聚合酶的校对功能
在合成过程中识别并纠正错误
提高复制的准确性
修复机制
错配修复
修复DNA复制过程中产生的碱基配对错误
确保遗传信息的准确性
损伤修复
修复DNA分子因外界因素造成的损伤
维持DNA分子的完整性
复制的调控
复制起始的调控
细胞周期依赖性
细胞周期的特定阶段启动DNA复制
确保DNA复制在细胞分裂前完成
复制因子的作用
如复制起始蛋白等因子的参与
确保复制的正确启动和进行
复制速率的调控
细胞内环境
细胞内营养、能量供应等因素影响复制速率
适应细胞生长和分裂的需要
外部信号
激素、生长因子等外部信号影响复制速率
响应细胞外环境的变化
RNA的转录和加工
RNA转录
转录定义
DNA模板转录成RNA的过程
信息从DNA流向RNA
转录步骤
启动
RNA聚合酶识别启动子
形成转录起始复合物
延伸
RNA聚合酶沿DNA模板链移动
合成RNA链
终止
遇到终止信号
转录产物释放
转录调控
启动子序列
决定转录起始位置
影响转录效率
转录因子
结合启动子区域
调节RNA聚合酶活性
RNA加工
前体RNA加工
剪接机制
剪接体识别剪接位点
通过剪接反应去除内含子
5'帽结构
在mRNA的5'端添加甲基化鸟嘌呤
保护mRNA免受降解
3'尾部
添加多聚腺苷酸尾
促进mRNA的稳定性和翻译效率
RNA编辑
核苷酸的改变
通过酶催化
改变RNA序列
功能影响
影响蛋白质的氨基酸序列
调节基因表达
RNA运输
从细胞核到细胞质
通过核孔复合体
确保mRNA在正确的位置进行翻译
转运机制
结合特定的运输蛋白
通过特定信号序列指导运输
RNA的类型
mRNA
信使RNA
携带遗传信息到核糖体
tRNA
转运RNA
运输氨基酸到核糖体
rRNA
核糖体RNA
组成核糖体的结构成分
其他非编码RNA
miRNA
微小RNA
siRNA
干扰RNA
参与RNA干扰过程
lncRNA
长链非编码RNA
参与多种调控过程
遗传密码和蛋白质的翻译
遗传密码
定义
遗传信息的编码方式
由DNA或RNA中的核苷酸序列组成
组成
三联体密码
每个密码子由三个连续的核苷酸组成
每个密码子对应一种氨基酸或起始/终止信号
通用性
所有生物体共用一套遗传密码
例外情况存在,但极为罕见
研究意义
解码生命
理解遗传信息如何指导蛋白质合成
为基因工程和疾病治疗提供理论基础
突变分析
研究突变对蛋白质功能的影响
评估遗传疾病的风险
蛋白质的翻译
翻译过程
转录
从DNA到mRNA的过程
mRNA携带遗传信息到核糖体
翻译
mRNA上的密码子被tRNA上的反密码子识别
氨基酸通过肽键连接形成多肽链
翻译机构
核糖体
翻译的主要场所
由大亚基和小亚基组成
转运氨基酸到核糖体
每种tRNA携带特定的氨基酸
翻译后修饰
蛋白质折叠
多肽链折叠成特定的三维结构
形成活性蛋白质
修饰加工
加入糖基、磷酸基等
影响蛋白质的稳定性和功能
遗传密码与蛋白质翻译的关系
密码子与氨基酸对应
每个密码子指导合成特定的氨基酸
密码子的识别是翻译的基础
翻译效率与准确性
翻译的准确性影响蛋白质的正确合成
翻译效率影响蛋白质的合成速率
翻译调控
通过转录后调控影响蛋白质的合成
包括mRNA的稳定性和翻译起始的调控