生化第三章教材.ppt

<p>单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 三 章核酸的结构和功能,核 酸,是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。,核酸的发现和研究工作进展,1868,年,Fridrich Miescher,从脓细胞中提取,“,核素,”,1944,年,Avery,等人,证实DNA是遗传物质,1953年,Watson,和,Crick,发现,DNA,的双螺旋结构,1968,年,Nirenberg,发现,遗传密码,1975,年,Temin,和,Baltimore,发,现,逆转录酶,1981,年,Gilbert,和,Sanger,建,立,DNA,测序方法,1985,年,Mullis,发明,PCR,技术,1990,年 美国启动,人类基因组计划,(,HGP,),1994,年 中国人类基因组计划启动,2001,年 美、英等国,完成人类基因组计划基本框架,核酸的分类及分布,90%,以上分布于细胞核，其余分布于核外,如线粒体，叶绿体，质粒等。,分布于胞核、胞液。,(DNA),(RNA),脱氧核糖核酸,核糖核酸,携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型。,参与细胞内,DNA,遗传信息的表达。某些病毒,RNA,也可作为遗传信息的载体。,核酸的化学组成,1.,元素组成,C,、,H,、,O,、,N,、,P,（,910%,）,2.,分子组成,碱基,(base),：嘌呤碱，嘧啶碱,戊糖,(ribose),：核糖，脱氧核糖,磷酸,(phosphate),嘌呤,腺嘌呤,(A),鸟嘌呤,(G),一、碱 基,嘧啶,胞嘧啶,(C),尿嘧啶,(U),胸腺嘧啶,(T),二、戊糖,（构成,RNA,）,1,2,3,4,5,核糖,(ribose),（构成,DNA,）,脱氧核糖,(deoxyribose),磷酸,H,3,PO,4,HO-P-OH,OH,O,核酸,核苷酸,磷酸,三、,核苷,戊糖 碱基,核酸的基本成分,磷酸、戊糖和碱基,是组成,核酸的基本成分,核苷：,AR,GR,UR,CR,脱氧核苷：,dAR,dGR,dTR,dCR,四、核苷酸,1.,核苷的形成,碱基和核糖（脱氧核糖）通过,糖苷键,连接形成核苷（脱氧核苷）。,1,1,核苷酸：,AMP,GMP,UMP,CMP,脱氧核苷酸：,dAMP,dGMP,dTMP,dCMP,2.,核苷酸的结构与命名,核苷（脱氧核苷）和磷酸以,磷酸酯键,连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。,体内重要的游离核苷酸及其衍生物,含核苷酸的生物活性物质：,NAD,+,、,NADP,+,、,CoA-SH,、,FAD,等都含有,AMP,多磷酸核苷酸：,NMP,，,NDP,，,NTP,环化核苷酸,:,cAMP,，,cGMP,AMP,ADP,ATP,cAMP,NADP,+,NAD,+,5,端,3,端,五、,核苷酸的连接方式,核苷酸之间以,磷酸二酯键,连接形成多核苷酸链，即,核酸,。,C,G,A,第二节,DNA,的结构与功能,一、核酸的一级结构,定义,核酸中核苷酸的排列顺序。,由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为,碱基序列,。,5,端,3,端,C,G,A,A,G,P,5,P,T,P,G,P,C,P,T,P,OH 3,书写方法,5,p,A,p,C,p,T,p,G,p,C,p,T,-,OH,3,5,A C T G C T,3,二、,DNA,的二级结构,双螺旋结构,（一）,DNA,双螺旋结构的研究背景,碱基组成分析,Chargaff,规则：,A,=,T,G,C,碱基的理化数据分析,A-T,、,G-C,以,氢键,配对较合理,DNA,纤维的,X-,线衍射图谱分析,沃森,克里克,（二）,DNA,双螺旋结构模型要点,（,Watson,Crick,1953,）,DNA,分子由两条,相互平行但走向相反,的脱氧多核苷酸链组成，两链以,-,脱氧核糖,-,磷酸,-,为骨架，以,右手螺旋,方式绕同一公共轴盘。螺旋直径为,2,nm,，形成大沟及小沟相间。,（二）,DNA,双螺旋结构模型要点,（,Watson,Crick,1953,）,碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成,氢键配对,（互补配对形式：,A=T;G,C,）。,相邻碱基平面距离,0.34nm,，,螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。,碱基互补配对,T,A,G,C,（二）,DNA,双螺旋结构模型要点,（,Watson,Crick,1953,）,氢键,维持双链,横向稳定性,，,碱基堆积力,维持双链,纵向稳定性,。,磷酸和脱氧核糖交替出现形成双螺旋的,外围骨架,，碱基位于螺旋,内侧,。,反向平行,的,两条,多核苷酸链,碱基互补规律,A=T,C=G,C,G,G,A,T,G,T,A,G,C,C,C,G,G,A,T,G,T,A,G,C,C,C,G,G,A,T,G,T,A,G,C,C,T,A,G,C,C,C,G,G,A,T,G,DNA,结构的多样性,B-DNA,右手,双螺旋结构 生理盐水,92%,湿度,Z-DNA,左手,双螺旋结构,人工合成晶体结构,A-DNA,右手,双螺旋结构,相对湿度,75%,以下,B-DNA,Z-DNA,A-DNA,二、,DNA的,超级（超螺旋）,结构,超螺旋结构,DNA,双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。,正超螺旋,盘绕方向与,DNA,双螺旋方向,相同,负超螺旋,盘绕方向与,DNA,双螺旋方向,相反,如：原核生物,DNA,的超级结构,附：,DNA,在真核生物细胞核内的组装,真核生物,染色体,由,DNA,和蛋白质,构成，其基本单位是,核小体,。,核小体的组成,DNA,：,约,200bp,组蛋白：,H,1,H,2,A,H,2,B,H,3,H,4,三、,DNA,的功能,DNA,的基本功能,是生物遗传信息的携带者，并作为基因复制和转录的模板。通过,DNA,的碱基序列决定蛋白质的氨基酸顺序。,DNA,是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。,基因从结构上定义，,是指,DNA,分子中的特定区段。其中的,核苷酸排列顺序,决定了基因的功能。,第三节,RNA,的结构与功能,RNA,的种类、分布、功能,*,mRNA,结构特点,1.,大多数真核,mRNA,的,5,末端均在转录后加上一个,7-,甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的,C,2,也是甲基化，形成,帽子结构,：,m,7,GpppN,m,-,。,2.,大多数真核,mRNA,的,3,末端有一个多聚腺苷酸,(polyA),结构，称为,多聚,A,尾,。,一、信使,RNA,（,mRNA,）,帽子结构,3.mRNA,的功能,把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，,再依照自身的碱基顺序指导,蛋白质,合成过程中,的氨基酸排列顺序。,DNA,mRNA,蛋白,转录,翻译,原核细胞,细胞质,细胞核,DNA,内含子,外显子,转录,转录后剪接,转运,mRNA,hnRNA,翻译,蛋白,真核细胞,tRNA,的一级结构特点,含,10,20%,稀有碱基，如,DHU,3,末端为,CCA-OH,5,末端大多数为,G,具有,T,C,二、转运,RNA,（,tRNA,）,N,N,二甲基鸟嘌呤,N,6,-,异戊烯腺嘌呤,双氢尿嘧啶,4-,巯尿嘧啶,稀有碱基,*,tRNA,的二级结构,三叶草形,氨基酸臂,DHU,环,反密码环,额外环,TC,环,氨基酸,臂,额外环,tRNA,的三级结构,倒,L,形,t,RNA,的功能,活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。,细胞内含量最多的,RNA,。,三、核蛋白体,RNA,（,rRNA,）,rRNA,的功能,参与组成核蛋白体，作为,蛋白质生物合成的场所,。,核 酸 的 理 化 性 质,第 四 节,一、核酸的一般性质,DNA,是生物大分子，两性电解质。人的染色体,DNA,约为,310,9,碱基对。,DNA,溶液属于高分子溶液，具有,很高的,粘度和较强的酸性,。,二、核酸的紫外吸收,由于核酸的组成成分嘌呤碱及嘧啶碱具有强烈的紫外吸收性质，所以核酸有紫外吸收，最大吸收值在,260nm,（,OD,260,）（,A,260,）,处。,利用紫外吸收特性，可对核酸进行定量、定性分析。,1.DNA,或,RNA,的定量,OD,260,=1.0,相当于,50,g/ml,双链,DNA,40,g/ml,单链,DNA,（或,RNA,）,20,g/ml,寡核苷酸,2.,判断核酸样品的纯度,DNA,纯品,:,OD,260,/OD,280,=1.8,RNA,纯品,:,OD,260,/OD,280,=2.0,OD,260,的应用,三、,DNA,的变性与复性,变性定义,：,在某些理化因素作用下，,DNA,双链解开成两条单链的过程。,方法：,过酸，过碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。,变性后其它理化性质变化：,（,A,260,）,OD,260,增高粘度下降,比旋度下降浮力密度升高,酸碱滴定曲线改变生物活性丧失,DNA,变性的本质,是双链间氢键的断裂,例：变性引起,紫外吸收值,的改变,DNA,的紫外吸收光谱,增色效应,：,DNA,变性时其溶液（,A,260,）,OD,260,增高的现象。,Tm,：,紫外光吸收值（,A,260,）达到最大值的,50%,时的温度称为,DNA,的解链温度，又称融解温度,(melting temperature,Tm),。其大小与,G+C,含量成正比。,热变性,四、,DNA,的复性与分子杂交,DNA,复性的定义,当变性条件缓慢解除后，变性,DNA,的两条互补链可重新配对，恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为,复性,。,减色效应,DNA,复性时，其溶液,OD,260,降低。,热变性的,DNA,经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为,退火,。,</p>