核酸考研科目动物生物化学专家讲座.pptx

,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,4,章 核酸,(Nucleic Acid),本章主要内容,1.,核酸化学组成与结构,2.RNA,分子结构,3.,核酸理化性质,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第1页,重点,:,核苷酸生物学功效、,RNA,种类和结构,难点,:DNA,双螺旋结构,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第2页,第一节 核酸概述,是以,核苷酸,为基本组成单位生物大分子，能够储存、携带和传递遗传信息。,1,核 酸,(nucleic acid),核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第3页,1868年，瑞士青年科学家,F.Miescher,2,核酸发觉,从外科绷带上脓细胞细胞核中分离得到一个含磷较高酸性物质，,称之为,核素（,nuclein）,。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第4页,3,核酸种类、分布,（,1,）核酸种类（,RNA、DNA、）,核糖核酸（,ribonucleic acid:RNA）,转移,RNA(transfer RNA:tRNA),信使,RNA(messenger RNA:mRNA),核糖体,RNA（ribosomal RNA:rRNA）,功效：三者共同参加,遗传信息表示。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第5页,脱氧核糖核酸（,deoxyribonucleic,acid:DNA）,功效：遗传信息载体，负责遗传信,息贮存和公布。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第6页,DNA(,脱氧核糖核酸,),RNA,（核糖核酸）,分 布,98%于细胞核中，少许存于线粒体,和叶绿体中,90%,细胞质，,10%,细胞核，其中：,tRNA15%,，,mRNA5%,rRNA80%,功效,遗传物质基础（主要）,传递遗传信息，指导蛋白质合成,核糖,碱基,磷酸,D-2-,脱氧核糖,A,、,C,、,G,、,T,磷酸,D-,核糖,A,、,C,、,G,、,U,磷酸,（,2,）核酸分布与功效,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第7页,第二节 核酸化学组成,一、核酸化学组成,1,基本元素,C H O N P,普通不含,S,P,含量较多，而且恒定（9%-10%）,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第8页,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),核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第9页,核酸,低聚核苷酸,单核苷酸,磷酸,核苷,核糖,碱基,核酸水解过程,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第10页,嘧啶,(pyrimidine),胞嘧啶,(cytosine,C),尿嘧啶,(uracil,U),胸腺嘧啶,(thymine,T),（1）组成核酸碱基,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第11页,嘌呤,(purine),腺嘌呤,(adenine,A),鸟嘌呤,(guanine,G),DNA,碱基组成,：,A G C T,RNA,碱基组成：,A G C U,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第12页,核酸中除了5类基本碱基外，还有一些含量甚少碱基，称为,稀有碱基。,组成核酸稀有碱基,I,m,5,C,hm,5,C,DHU,N,N,N,N,O,N,N,NH,2,O,CH,3,次黄嘌呤,5-,甲基胞嘧啶,5-,羟甲基胞嘧啶,二氢尿嘧啶,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第13页,组成核酸戊糖有两种。,DNA,所含戊,糖为,-D-2-,脱氧核糖；,RNA,所含戊糖则为,-D-,核糖。,（,2,）核 糖,OH,H,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第14页,核苷：,A G U C,脱氧核苷：,dA dG dT dC,（,3,）核苷,(ribonucleoside),碱基和核糖（脱氧核糖）经过,糖苷键,连接形成核苷（脱氧核苷）。,1,1,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第15页,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第16页,假尿苷,胸腺嘧啶核糖核苷,稀有核苷（,tRNA）,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第17页,（,4,）核苷酸,(ribonucleotide),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）。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第18页,核苷酸：,AMP,GMP,UMP,CMP,脱氧核苷酸：,dAMP,dGMP,dTMP,dCMP,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第19页,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第20页,核糖核苷酸糖环上有三个（,5,、,3,、,2,）游离羟基，能够形成三种,核苷酸。,脱氧核糖核苷酸有两个（,5,、,3,）,游离羟基，形成两种核苷酸。,但天然只发觉,5,连接磷酸核苷,酸。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第21页,OH,H,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第22页,核苷酸生物功效,（1）,ATP,参加能量代谢（,GDP,、,GTP,）,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第23页,（,2,）参加细胞信号转导,cAMP(3,5-,环腺苷酸)和,cGMP,(3,5-,环鸟苷酸)主要功效是作为细,胞之间传递信息信使（第二信使）。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第24页,cAMP,和,cGMP,环状磷酯键是一个高能键。,在,pH 7.4,条件下,cAMP,和,cGMP,水解能约为43.9,kj/mol，,比,ATP,水解能高得多。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第25页,（,3,）辅助因子成份,参加代谢辅酶或者辅基含有核苷酸,NAD,+,、,NADP,+,、,CoA-SH,、,FAD,等都,含有,AMP,NADP,+,NAD,+,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第26页,（,4,）参加,rRNA,调控,一些 细菌中含有尿苷四磷酸,（,ppGpp,）和尿苷五磷酸（,pppGpp,）,参加,rRNA,调控。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第27页,二,DNA,分子结构,1 DNA,分子大小：,分子质量很大，普通在,10,6,10,10,bp,，,DNA,为生物大分子，,DNA,呈,双股,dsDNA,或单股,ssDNA,，呈线,型或环型,2 DNA,碱基组成：,A T C G,，还有少许稀有碱基,（,m,5,C,、,hm,5,c,）等。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第28页,DNA,碱基组成特点,（,1,）含有种特异性。,（,2,）没有器官和组织特异性。,（,3,）嘌呤碱基总摩尔数等于嘧啶碱基总,摩尔数。,碱基当量定律：,A=T,，,G=C+m,5,C,A+G=T+C+m,5,C,（,4,）年纪、营养情况和环境改变不影响,DNA,碱基组成。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第29页,3 DNA,一级结构,概念：,指,DNA,分子中核苷酸连接方式、,核苷酸种类数量以及排列次序。,基本结构单位：,脱氧核糖核苷酸,连接键：,3,，,5,磷酸二酯键,书写及阅读方向：,从,5,端到,3,端,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第30页,（,2,）多聚核苷酸,多聚核苷酸是经过与前一分子核苷酸,3OH,和后一分子核苷酸,5,磷酸基,均形,成,磷酸二酯键，,这么鱼贯联结而成链状,聚合物（,3,，,5,连接,）。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第31页,因为核苷酸间差异主要是碱基不一样，所以也称为,碱基序列,。,5,端,3,端,C,G,A,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第32页,A,G,P,5,P,T,P,G,P,C,P,T,P,OH 3,（,2,）书写方法,5,p,A,p,G,p,T,p,G,p,C,p,T,-,OH,3,5,A C T G C T,3,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第33页,4 DNA,二级结构：双螺旋结构,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第34页,（,1,）,DNA,双螺旋结构研究背景,碱基组成份析,Chargaff,规则：,A,=,T,G,C,碱基理化数据分析,A-T,、,G-C,以,氢键,配对较合理,DNA,纤维,X-,线衍射图谱分析,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第35页,（,2,）,DNA,双螺旋结构特点,两条多聚,脱氧核糖核苷酸,链沿着同一根轴,反向平行盘绕,，形成右手双螺旋结构。即其中一条链方向为,53,，而另一条链方向为,35,。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第36页,碱基位于螺旋内,侧，磷酸和脱氧核糖基位,于螺旋外侧。,内侧碱基呈平面状，,碱基环平面与螺旋轴垂直。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第37页,螺旋横截面,直径约为,2 nm,，每,条链相邻两个碱基,平面之间距,0.34,nm,，每,10,个核苷酸,形成一个螺旋，其,螺矩高度为,3.4nm,。,0.34nm,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第38页,形成双螺旋力是,链间碱基对所形成,氢键。,碱基相互结合,含有严格配对规律。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第39页,碱基互补配对,T,A,G,C,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第40页,DNA,双螺旋结构生理意义,1,储存和传递遗传信息分子。,2 DNA,复制、转录以及反转录,分子基础。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第41页,（,3,）,DNA,双螺旋结构多样性,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第42页,不一样构型,DNA,比较,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第43页,在基因,调控区或染色质重组,部位有,DNA,三螺旋结构,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第44页,4,DNA,三级结构（超螺旋结构）,指,DNA,双螺旋经过弯曲和扭转所形成特定构象，即,DNA,三级结构,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第45页,线形,DNA,松弛环形,DNA,DNA,负超螺旋,解链环形,DNA,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第46页,超螺旋结构,(superhelix,或,supercoil)DNA,双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。,正超螺旋,(positive supercoil),盘绕方向与,DNA,双螺旋方同相同,负超螺旋,(negative supercoil),盘绕方向与,DNA,双螺旋方向相反,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第47页,核小体串珠状结构,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第48页,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第49页,三,RNA,结构与功效,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第50页,1 RNA,种类、分布、功效,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第51页,（,1,）信使,RNA,mRNA,：,占细胞中,RNA,总量,3%-5%,，分子量大小不一，不稳定，代谢活跃，更新快速，是合成蛋白质模板。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第52页,mRNA,结构特点,大多数真核,mRNA,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,C,2,也是甲基化，形成,帽子结构：,m,7,Gppp,。,大多数真核,mRNA,3,末端有一个多聚腺苷酸,(polyA),结构，称为,多聚,A,尾。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第53页,把DNA所携带遗传信息，按碱基互补配对标准，,抄录并传送至核糖体,，用以决定其合成蛋白质氨基酸排列次序。,mRNA,功效,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第54页,DNA,mRNA,蛋白,转录,翻译,原核细胞,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第55页,（,2,）转运,RNA,（,tRNA,）,约占细胞中,RNA,总量,15%,。约由,75-90,个核苷酸组成。,蛋白质合成中携带活化氨基酸。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第56页,tRNA,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,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第57页,t,RNA,功效,活化、搬运氨基酸到核糖体，参加蛋白质翻译。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第58页,（,3,）核蛋白体,RNA(rRNA),rRNA,是细胞中最多一类,RNA,，占,RNA,总量,80,。,是核糖体主要组成部分。,为蛋白质生物合成场所。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第59页,rRNA,种类（依据沉降系数）,真核生物,5S rRNA,28S rRNA,5.8S rRNA,18S rRNA,原核生物,5S rRNA,23S rRNA,16S rRNA,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第60页,核蛋白体组成,原核生物,真核生物,小亚基,30S,40S,rRNA,16S,1542,个核苷酸,18S,1874,个核苷酸,蛋白质,21,种,占总重量40%,33,种,占总重量50%,大亚基,50S,60S,rRNA,23S,5S,2940,个核苷酸,120,个核苷酸,28S,5.85S,5S,4718,个核苷酸,160,个核苷酸,120,个核苷酸,蛋白质,31,种,占总重量30%,49,种,占总重量35%,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第61页,2 RNA,一级结构,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第62页,RNA,是单链分子，所以，在,RNA,分子中，并不恪守碱基种类数量百分比关系，即分子中嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数。,3 RNA,二级结构,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第63页,发卡式结构：,A-U,，,C-G,配对,RNA,分子中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋部分，则形成突环。这种结构能够形象地称为“发夹型”结构。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第64页,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第65页,第三节,DNA,理化性质,1 DNA,为白色,纤维状固体,，,微溶于水,，其,钠盐在水中溶解度较大。,但不溶,于乙醇、,乙醚和氯仿等,普通有机溶剂,。,2 DNA,溶液粘度很大，核酸发生变性或降解后其粘度降低。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第66页,4,与蛋白质相同，核酸分子中既含有,酸,性基团（磷酸基）,也含有,弱碱性基团,碱基,，因而核酸也含有,两性性质,。,3,核酸受到,强大离心力,作用时，可从溶液中沉降下来，其沉降速度与核酸大小和密度相关。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第67页,5,紫外吸收特征,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第68页,6 DNA,变性,(denaturation),定义,：,在一些理化原因作用下，,DNA,双,链解开成两条单链过程。,方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如,尿素、酰胺以及一些有机溶剂如乙醇、丙酮等。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第69页,DNA,变性本质是双链间氢键断裂,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第70页,变性后其它理化性质改变：,OD,260,增高 粘度下降,比旋度下降 沉降系数增加,酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第71页,Tm,：,变性是在一个相当窄温度范围内完成，在这一范围内，,50%,分子发生变性时温度称为,DNA,解链温度，又称融解温度,(melting temperature,Tm),。,热变性,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第72页,普通,DNA,Tm,值在70-85,C,之间,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第73页,G,和,C,含量高，,T,m,值高：,因而测定,Tm,值，可反应,DNA,分子中,G,、,C,含量，,可经过经验公式计算：,（,G+C)%=(Tm-69.3)X2.44,影响,Tm,值原因,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第74页,DNA,均一性：,均质,DNA,熔解过程发生在一较,小温度范围内；,异质,DNA,熔解过程发生在一较,宽温度范围内。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第75页,Tm,与溶液性质相关：,DNA,保留应在含盐缓冲液中。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第76页,（,7,）增色效应,DNA,紫外吸收光谱,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第77页,增色效应：变性后,DNA,对260,nm,紫外光,吸收率（,A260）,比变性前显著增加，,这种现象称为增色效应.,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第78页,8 DNA,复性,DNA,复性,(renaturation),定义,在适当条件下，变性,DNA,两条互补链可恢复天然双螺旋构象，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,DNA,经迟缓冷却后即可复性，这一过程称为,退火,(annealing),。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第79页,DNA,复性,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第80页,在,DNA,变性后复性过程中，假如将不一样种类,DNA,单链分子或,RNA,分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度,碱基配对关系,，在适宜条件下，就能够在不一样分子间形成,杂化双链,(heteroduplex),。,9,核酸分子杂交,(hybridization),核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第81页,这种杂化双链能够在不一样,DNA,与,DNA,之间形成，也能够在,DNA,和,RNA,分子间或者,RNA,与,RNA,分子间形成。这种现象称为,核酸分子杂交,。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第82页,DNA-DNA,杂交双链分子,变性,复性,不一样起源,DNA,分子,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第83页,核酸杂交,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第84页,核酸探针（,nucleic acid probe,）,:,已知核苷,酸序列,DNA,或,RNA,用同位素或其它化学,方法进行标。通常是人工合成。,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第85页,核酸分子杂交应用,研究,DNA,分子中某一个基因位置,确定两种核酸分子间序列相同性,检测某专一序列在待检样品中存在是否,基因芯片技术基础,核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第86页,核酸杂交应用,Southern blotting(Southern,印迹),Northern blotting(Northern,印迹),Western blotting (Western,印迹),核酸考研科目动物生物化学专家讲座,第87页,