《生化第三章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生化第三章.ppt（52页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、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
2、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,第一节 核酸的化学组成,核酸的化学组成,1. 元素组成 C、H、O、N、P（910%）,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,磷酸,H3PO4,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,核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP,体内重要的游离核苷酸及其衍生物,
3、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,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。,书写方法,5 pApCpTpGpCpT-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,沃森,克里克,（二） DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）,DNA分子由两
4、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2nm，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; GC） 。 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
5、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,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：D
6、NA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：H1 H2A H2B H3 H4,三、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
7、的C2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。,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。,tRNA的一级结构特点 含 1020% 稀有碱基，如 DHU 3末端为 CCA-OH 5末端大多数为G 具有 TC,二、转运RNA（tRNA）,N,N二甲基鸟嘌呤,N6-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
8、密码环 额外环 TC环,氨基酸臂,额外环,tRNA的三级结构 倒L形,tRNA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3109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（OD260）（A260）处。 利用紫外吸收特
9、性，可对核酸进行定量、定性分析。,1. DNA或RNA的定量 OD260=1.0相当于 50g/ml双链DNA 40g/ml单链DNA（或RNA） 20g/ml寡核苷酸 2.判断核酸样品的纯度 DNA纯品: OD260/OD280 = 1.8 RNA纯品: OD260/OD280 = 2.0,OD260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：,（A260）OD260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（A260）OD260增高的现象。,Tm：紫外光吸收值（A260）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OD260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 。,