生物信息学的生物学基础精选PPT.ppt

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1、关于生物信息学的生物学基础第1页，讲稿共58张，创作于星期二第二章第二章 生物信息学的生物学基础生物信息学的生物学基础第2页，讲稿共58张，创作于星期二调查：调查：咱们已经具备了怎样的生物咱们已经具备了怎样的生物学基础？学基础？第3页，讲稿共58张，创作于星期二普通生物学普通生物学细胞细胞 遗传遗传 进化进化分子生物学分子生物学 研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能和研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能和相互关系相互关系 研究生物大分子在生命活动中的重要性、规律性，从研究生物大分子在生命活动中的重要性、规律性，从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘分子水平上真正揭开生物世界的奥秘 第4页，

2、讲稿共58张，创作于星期二生物信息学生物信息学生物信息是：生物信息是：核酸核酸 和和蛋白质蛋白质第5页，讲稿共58张，创作于星期二n细胞细胞n蛋白质蛋白质n核酸核酸n研究手段研究手段提纲提纲第6页，讲稿共58张，创作于星期二n生生命命活活动动的的基基本本单单位位是是什什么？么？Question 1第7页，讲稿共58张，创作于星期二细胞细胞生命的精致生命的精致生命不息，生命不息，细胞活动不止细胞活动不止第8页，讲稿共58张，创作于星期二细胞细胞细胞活动不止细胞活动不止第9页，讲稿共58张，创作于星期二细胞细胞两类细胞：两类细胞：原核细胞：细菌、蓝细菌、原绿藻原核细胞：细菌、蓝细菌、原绿藻真核细胞

3、：如真菌、动物、植物真核细胞：如真菌、动物、植物思考：原核和真核细胞的区别？思考：原核和真核细胞的区别？第10页，讲稿共58张，创作于星期二原原 核核 细细 胞胞主要特点主要特点：1.1.遗传物质仅一个环状遗传物质仅一个环状DNA或或RNA2.2.无细胞核，无核膜无细胞核，无核膜3.3.无细胞器无细胞器,无细胞骨架无细胞骨架4.4.以无丝分裂或出芽繁殖以无丝分裂或出芽繁殖代表生物代表生物:支原体支原体,细菌细菌,兰藻兰藻,螺旋藻螺旋藻(人类未来的蛋白质人类未来的蛋白质食物新来源食物新来源)细胞细胞第11页，讲稿共58张，创作于星期二真真 核核 细细 胞胞主要特点主要特点：1.1.遗传物质主要聚

4、集在染色体上遗传物质主要聚集在染色体上2.2.有细胞核，有核膜有细胞核，有核膜3.3.有细胞器有细胞器,有细胞骨架有细胞骨架4.4.有丝分裂和减丝分裂有丝分裂和减丝分裂代表生物代表生物:酵母，动物和植物等。酵母，动物和植物等。细胞细胞第12页，讲稿共58张，创作于星期二真真 核核 细细 胞胞三大结构体系三大结构体系3.3.膜系统膜系统:质膜质膜,内膜系统内膜系统,细胞器细胞器1.1.细胞核系统细胞核系统:遗传信息表达系统遗传信息表达系统2.2.骨架系统骨架系统:细胞质细胞质,细胞核等的骨架系统细胞核等的骨架系统细胞细胞第13页，讲稿共58张，创作于星期二真真 核核 细细 胞胞细胞细胞第14页，

5、讲稿共58张，创作于星期二真真 核核 细细 胞胞细胞细胞细胞的主要构成部分：细胞核细胞膜细胞器细胞质第15页，讲稿共58张，创作于星期二细细 胞胞 核核细胞细胞真核细胞中的细胞控制中心真核细胞中的细胞控制中心包含遗传信息（染色质）包含遗传信息（染色质）与细胞质中的其它细胞器通讯与细胞质中的其它细胞器通讯 第16页，讲稿共58张，创作于星期二细细 胞胞 膜膜细胞细胞细胞膜的最重要的特细胞膜的最重要的特征是？征是？半透性半透性第17页，讲稿共58张，创作于星期二细细 胞胞 器器细胞细胞线粒体：能量加工厂线粒体：能量加工厂内质网：蛋白质和脂肪合成场所内质网：蛋白质和脂肪合成场所高尔基体：加工和包装的

6、场所高尔基体：加工和包装的场所溶酶体：水解酶催化降解的场所溶酶体：水解酶催化降解的场所第18页，讲稿共58张，创作于星期二真真 核核 细细 胞胞 的的 分分 裂裂细胞细胞第19页，讲稿共58张，创作于星期二真真 核核 细细 胞胞 细胞细胞思考题：思考题：遗传物质基本一样的细胞，为什么形遗传物质基本一样的细胞，为什么形成细胞群的功能千变万化？成细胞群的功能千变万化？细胞分化，细胞分化，基因表达模式，基因表达模式，蛋白的修饰蛋白的修饰第20页，讲稿共58张，创作于星期二n生生命命活活动动的的执执行行者者是是什什么么？Question 2第21页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质第22页，讲稿

7、共58张，创作于星期二20种标准氨基酸种标准氨基酸蛋白质蛋白质氨基酸名称氨基酸名称英文缩写英文缩写简简 写写氨基酸名称氨基酸名称英文缩写英文缩写简简 写写甘氨酸甘氨酸GlyG丝氨酸丝氨酸SerS丙氨酸丙氨酸AlaA苏氨酸苏氨酸ThrT缬氨酸缬氨酸ValV天冬酰胺天冬酰胺AsnN异亮氨酸异亮氨酸IleI谷酰胺谷酰胺GlnQ亮氨酸亮氨酸LeuL酪氨酸酪氨酸TyrY苯丙氨酸苯丙氨酸PheF组氨酸组氨酸HisH脯氨酸脯氨酸ProP天冬氨酸天冬氨酸AspD甲硫氨酸甲硫氨酸MetM谷氨酸谷氨酸GluE色氨酸色氨酸TrpW赖氨酸赖氨酸LysK半胱氨酸半胱氨酸CysC精氨酸精氨酸ArgR第23页，讲稿共58张

8、，创作于星期二20种标准氨基酸种标准氨基酸蛋白质蛋白质按照侧链化学性质的不同分为：按照侧链化学性质的不同分为：极性氨基酸极性氨基酸（容易与水分子形成氢键（容易与水分子形成氢键 ）Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Tyr、Gly带电氨基酸带电氨基酸His、Arg、Lys（+）碱性氨基酸）碱性氨基酸Asp、Glu（-）酸性氨基酸）酸性氨基酸疏水性氨基酸疏水性氨基酸Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Pro和和Met第24页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构第25页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的一级结构蛋白质的

9、一级结构 （primary structure）蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸的序列（包蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸的序列（包括二硫桥的位置）括二硫桥的位置）第26页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构1953年，桑格所测定的牛胰岛素序列年，桑格所测定的牛胰岛素序列 第27页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 （secondary structure）二级结构主要有以下几种形式：二级结构主要有以下几种形式：（i i）螺旋螺旋（iiii）折叠折叠 平行折叠平行折叠 反平行折叠反平行折叠（iiiii

10、i）转角转角 连接作用连接作用”U”U”型结构（大多型结构（大多Phe,GlyPhe,Gly组成）组成）（iviv）无规卷曲）无规卷曲-没有确定规律性的肽链构象，但仍是紧密有序的稳定结构没有确定规律性的肽链构象，但仍是紧密有序的稳定结构 （v v）无序结构）无序结构多肽链中有的区段为多肽链中有的区段为 螺旋和螺旋和 折叠折叠 第28页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构 螺旋螺旋 肽链主链骨架围绕中心轴盘旋成螺旋状的结构。肽链主链骨架围绕中心轴盘旋成螺旋状的结构。第29页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构 折叠折叠 在多肽链之间或一条肽

11、链的肽段之间靠氢键联结在多肽链之间或一条肽链的肽段之间靠氢键联结而成的锯齿状片层结构而成的锯齿状片层结构第30页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构 转角转角 在球状的蛋白质分子中，肽链经常出现的回折，在球状的蛋白质分子中，肽链经常出现的回折，由由4个连续的氨基酸组成。（大多个连续的氨基酸组成。（大多Phe,Gly组成）组成）第31页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构 在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象螺旋折叠Zn疏水核心螺旋第32页，讲稿共58张，创作于星期二蛋

12、白质蛋白质蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构 组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式，多组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式，多以弱键互相连接。疏水力、氢键、盐键以弱键互相连接。疏水力、氢键、盐键第33页，讲稿共58张，创作于星期二第34页，讲稿共58张，创作于星期二蛋白质蛋白质蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系一级结构一级结构即氨基酸顺序即氨基酸顺序高级结构高级结构生物学功能生物学功能 （1 1）蛋白质一级结构与功能的关系）蛋白质一级结构与功能的关系序列分析序列分析（2 2）蛋白质空间构象与功能的关系）蛋白质空间构象与功能的关系结构分析结构分

13、析第35页，讲稿共58张，创作于星期二细胞细胞蛋白质蛋白质核酸核酸研究手段研究手段第36页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸核酸的化学结构核酸的化学结构碱基碱基+戊糖戊糖核苷核苷 +磷酸磷酸核苷酸核苷酸聚合聚合核酸核酸碱基戊糖磷酸第37页，讲稿共58张，创作于星期二符符 号号含含 义义说说 明明GG鸟嘌呤鸟嘌呤 AA腺嘌呤腺嘌呤TT胸腺嘧啶胸腺嘧啶 CC胞嘧啶胞嘧啶RGorA嘌呤嘌呤YTorC嘧啶嘧啶 MAorC氨基氨基KGorT酮基酮基SGorC强氢键（强氢键（3 3个氢键）个氢键）WAorT弱氢键（弱氢键（2 2个氢键）个氢键）HAorCorT非非G GBGorTorC非非A AVGor

14、CorA非非T(T(非非U)U)DGorAorT非非C C NGorAorTorC任意碱基任意碱基扩展的遗传学字母表或扩展的遗传学字母表或IUPAC编码编码第38页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸DNA的一级结构的一级结构（1 1）DNA的碱基组成的碱基组成（i）A=T,G=C （ii）A+G=C+T（2 2）DNA的一级结构的一级结构 由由A、T、C、G四种脱氧核苷酸通过四种脱氧核苷酸通过33、5-5-磷酸磷酸二酯键连接而成的长链高分子多聚体为二酯键连接而成的长链高分子多聚体为DNADNA分子的一级分子的一级结构结构第39页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸RNA和核糖体和核糖体RNA

15、是单链分子是单链分子,RNA主要有三种主要有三种:信使信使RNA（mRNA）-转录遗传信息转录遗传信息 核糖体核糖体RNA（rRNA）-蛋白质合成蛋白质合成转运转运RNA（tRNA）-转运氨基酸转运氨基酸 核糖体是蛋白质合成的场所，核糖体主要由蛋白核糖体是蛋白质合成的场所，核糖体主要由蛋白质分子和质分子和rRNA组成组成 第40页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸RNA和核糖体和核糖体反密码子反密码子氨基酸氨基酸新生肽链新生肽链核糖体核糖体mRNAmRNA，tRNA，rRNAtRNA16S rRNA可识别可识别mRNA起始位点起始位点第41页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸遗传密码的基本

16、特征遗传密码的基本特征密码无标点符号密码无标点符号 密码的简并性（密码的简并性（degeneracydegeneracy）特殊密码子特殊密码子 第42页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸中心法则中心法则 复制 DNA 转录 逆转录 复制 RNA 蛋白质 翻译 调控第43页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸基基 因因基因具有几个重要的特征：基因具有几个重要的特征：基因基因是一种相对独立的遗传信息单位；是一种相对独立的遗传信息单位；基因基因是一段是一段DNA分子，遗传信息贮存在分子，遗传信息贮存在DNA中中；基因基因通过指导合成蛋白质或通过指导合成蛋白质或RNA，进而产生生理功能，或，进而产生

17、生理功能，或影响其他基因的表达。影响其他基因的表达。第44页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸基基 因因原核生物基因的转录：原核生物基因的转录：ipoZYA操纵子模型操纵子模型结构基因结构基因调节基因调节基因操纵基因操纵基因操纵子操纵子第45页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸基基 因因真核生物基因组真核生物基因组 特点：特点：（1 1）真核细胞的基因结构）真核细胞的基因结构外显子外显子(ATG,TAA,TGA,TAG)内含子（内含子（5-GTAG-3）完整的基因结构完整的基因结构（2 2）单拷贝基因和基因家族）单拷贝基因和基因家族（3 3）重复序列）重复序列第46页，讲稿共58张，创作于

18、星期二TATA盒盒翻译起始翻译起始植物植物C/GAANNATGG动物动物A/GNNATGG各内含子各内含子加加poly(A)信号信号植物植物 G/AATAA1-3动物动物 AATAAA终止密码子终止密码子各个外显子各个外显子AGGA或或 CAAT盒盒加帽位点加帽位点 5m7GpppNp5端真核基因的一般结构真核基因的一般结构 TSS第47页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸基基 因因真核生物基因：真核生物基因：TSS第48页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸基基 因因-蛋蛋 白白ORF第49页，讲稿共58张，创作于星期二核酸核酸真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 转录前调控转录前

19、调控 转录调控转录调控转录后调控转录后调控 翻译调控翻译调控蛋白质后加工蛋白质后加工第50页，讲稿共58张，创作于星期二细胞细胞蛋白质蛋白质核酸核酸研究手段研究手段第51页，讲稿共58张，创作于星期二基本分子生物学研究手段基本分子生物学研究手段PCRPCRPCR反应液体的成分反应液体的成分:PCRPCR循环的程序循环的程序:PCRPCR原理：原理：第52页，讲稿共58张，创作于星期二基本分子生物学研究手段基本分子生物学研究手段RT-PCR反转录反转录PCRmRNA-cDNA-PCR第53页，讲稿共58张，创作于星期二基本分子生物学研究手段基本分子生物学研究手段Cutting by enzymes 第54页，讲稿共58张，创作于星期二基本分子生物学研究手段基本分子生物学研究手段Southern Blot第55页，讲稿共58张，创作于星期二基本分子生物学研究手段基本分子生物学研究手段Northern Blot第56页，讲稿共58张，创作于星期二n细胞细胞n蛋白质蛋白质n核苷酸核苷酸n研究手段研究手段提纲提纲第57页，讲稿共58张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第58页，讲稿共58张，创作于星期二