13 第一章 核酸化学.ppt

第1页：第一章 核酸化学

第一章核酸化学本章内容

核酸的分布和分类核酸的化学组成核酸的分子结构核酸的性质核酸的分离纯化核酸的定量测定

第2页：核酸的分布和分类

核酸脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）tRNAmRNArRNA蛋白质合成一、核酸的分布和分类

第3页：核酸的分布DNA

核酸的分布DNA

细胞核（98%）、线粒体、叶绿体RNA：细胞质1.rRNA：核仁中合成，占总RNA的80%2.tRNA：核内合成，占总RNA的15%3.mRNA：核内合成，占总RNA的5%

第4页：核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖嘌呤碱嘧啶

核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖嘌呤碱嘧啶碱核糖（RNA ）脱氧核（DNA ）二、核酸的化学组成

第5页：碱基

碱基

第6页：稀有碱基

稀有碱基

第7页：戊糖

戊糖

第8页：核苷与核苷酸1.

核苷与核苷酸1.核苷

2.核苷酸

第9页：核苷

核苷

第10页：糖苷键

糖苷键

第11页：核苷酸

核苷酸

第12页：常见的核苷酸及其缩写

常见的核苷酸及其缩写符号

第13页：多磷酸核苷酸

多磷酸核苷酸

第14页：常见核苷酸及缩写核糖核苷酸（RNA

常见核苷酸及缩写核糖核苷酸（RNA）脱氧核糖核苷酸（DNA）核苷一磷酸核苷二磷酸核苷三磷酸脱氧核苷一磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷三磷酸Adenosine monophosphate (AMP)Adenosine diphosphate(ADP)Adenosine triphosphate(ATP)Deoxyadenosine monophosphate(dAMP)Deoxyadenosine diphosphate(dADP)Deoxyadenosine triphosphate(dATP)Guanosine monophosphate (GMP)Guanosine diphosphate(GDP)Guanosine triphosphate(GTP)Deoxyguanosine monophosphate(dGMP)Deoxyguanosine diphosphate(dGDP)Deoxyguanosine (dGTP)Cytidine monophosphate(CMP)Cytidine diphosphate(CDP)Cytidine triphosphate(CTP)Deoxycytidine monophosphate(dCMP)Deoxycytidine diphosphate(dCDP)Deoxycytidine triphosphate(dCTP)Uridine monophosphate(UMP)Uridine diphosphate(UDP)Uridine triphosphate(UTP)Deoxyuridine monophosphate(dTMP)Deoxyuridine diphosphate(dTDP)Deoxyuridine triphosphate(dTTP)

第15页：特殊的核苷酸

特殊的核苷酸

第16页：环化腺苷酸

3`，5`-环化腺苷酸

第17页：核酸的分子结构图示

第18页：核酸的分子结构示意图

第19页：核酸的分子结构结构图

第20页：核酸的分子结构

• 三、核酸的分子结构
• DNA的分子结构
• DNA的一级结构
• DNA的二级结构
• RNA的分子结构
• DNA的三级结构
• mRNA的结构
• tRNA的结构
• rRNA的结构

第21页：连键

连键

3`，5`-磷酸二酯键方向：3`-末端5`-末端核酸的一级结构

第22页：一级结构的线条式

一级结构的线条式缩写

第23页：一级结构的文字式缩写

一级结构的文字式缩写TGCAGGTTAAAGG它的互补链:ACGTCCAATTTCC(误)CCTTTAACCTGCA(正)3’-ACGTCCAATTTCC-5’(正)

第24页：Chargaff规律1.

Chargaff规律1.嘌呤与嘧啶的摩尔数相等：A=T；G=C；A+G=C+T2.DNA的碱基组成具有种的特异性3.DNA的碱基组成没有组织的特异性4.年龄、营养状态、环境的改变不影响DNA的碱基组成

第25页：的空间结构1953年Watson和

DNA的空间结构1953年Watson和Crick提出了著名的DNA双螺旋结构模型

第26页：双螺旋结构模型的主要内容1

DNA双螺旋结构模型的主要内容1.由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘绕而成的右手双螺旋2.碱基处于螺旋内侧，而磷酸及戊糖位于外侧。碱基的平面与螺旋轴相垂直，糖平面与碱基平面几乎成直角

第27页：螺旋的直径为2 nm相邻碱基在螺旋轴

3.螺旋的直径为2nm相邻碱基在螺旋轴上间距为0.34nm，旋转夹角为3６°，每１０对核苷酸形成螺旋的一圈，螺距为３.4nm。沿着走向，磷酸、戊糖骨架形成深浅不同的凹陷，即大槽和小槽。

第28页：两条链借碱基之间的氢键和碱基堆积牢固

4.两条链借碱基之间的氢键和碱基堆积牢固地连为一体。碱基配对严格按照互补原则即A与T配对，其间形成2个氢键，G与C配对其间形成3个氢键。

第29页：螺旋结构演

DNA螺旋结构演示

第30页：双螺旋结构的类型B-DNAA-DNA

DNA双螺旋结构的类型B-DNAA-DNAZ-DNA

第31页：双螺旋结构的稳定性1.碱基

DNA双螺旋结构的稳定性1.碱基对间的氢键2.碱基堆积3.环境中的正离子

第32页：的三级结构定义

DNA的三级结构定义

DNA的三级结构是指在二级结构的基础上DNA双螺旋的进一步卷曲。类型：开链环状、闭链环状、超螺旋结构

第33页：超螺旋的形成单击此处

DNA超螺旋的形成单击此处

第34页：的分子结构RNA分子结构

RNA的分子结构RNA分子结构的特点：1.多以单链形式存在；2.单链RNA分子局部回折，在某些区域形成短的双螺旋区；3.没有参与配对的区域形成突环；

第35页：信使RNA（m RNA）的结构RNA

信使RNA（mRNA）的结构RNA分子结构特点：1.大多数真核细胞mRNA在3`-末端有一段长约200个残基的多聚腺苷酸（PolyA）2.真核细胞mRNA的5`-末端有一极为特殊的帽子结构，称为“帽子（Cap）”：m7GpppNmAA….AA~200APoly A3`-端5`-端帽子结构非编码区非编码区编码区

第36页：转移RNA（t流程图

第37页：转移RNA（t RNA）t RNA

转移RNA（tRNA）tRNA二级结构特点：1.分子量较小；2.在碱基组成上，有较多的稀有碱基；3.tRNA的3`-末端，皆为……CCAOH；4.5`末端多数为pG…，也有pC…..；5.tRNA的二级结构都呈三叶草形。三叶草结构由氨基酸臂、二氢尿嘧啶环、反密码环、额外环和TψC环等五部分组成。

第38页：的三级结构t模式图

第39页：的三级结构t RNA的三级结

tRNA的三级结构tRNA的三级结构呈倒L形

第40页：核酸的性质核酸的一般性质

四、核酸的性质核酸的一般性质核酸的紫外吸收性质核酸的变性、复性和分子杂交

第41页：核酸的一般性质核酸及核苷酸

核酸的一般性质核酸及核苷酸都是两性电解质核酸不溶于一般的有机溶剂，但可溶于乙醇的水溶液核酸有较大的粘度

第42页：的紫外吸收性质最

DNA的紫外吸收性质最大吸收峰

260nm减色效应：大分子的DNA在260nm的消光值，比DNA分子中的各个碱基260nm处的消光值总各小得多，这种现象称减色效应。

第43页：核酸的变性、复性和分子杂交

核酸的变性、复性和分子杂交变性

在一些理化因素的作用下，核酸中氢键断裂，双螺旋解开，变成无规则线团的现象增色效应：核酸变性时，在260nm的消光值显著增加的现象解链温度（Tm）：通常

第44页：与DNA的Tm值有关的因素DNA的均

与DNA的Tm值有关的因素DNA的均一性G-C含量：G-C%=（Tm-69.3）×2.44介质中的离子强度

第45页：的复性与分子杂交

DNA的复性与分子杂交复性

热变性的DNA，在缓慢冷却后，分开的双链又可恢复为双螺旋结构的过程。影响复性的因素：1.离子强度2.温度3.DNA的大小4.DNA的浓度

第46页：Southern凝胶转移杂交

Southern凝胶转移杂交技术

第47页：核酸的分离纯化1.分离纯化的一般原

五. 核酸的分离纯化1.分离纯化的一般原则总的要求：去除蛋白质等各种杂质，保持核酸不发生变性或降解，最终得到完整而具有天然生物活性的核酸制品。注意事项：（1）避免高温、强酸和强碱等变性因素，在低温（0－4度）和PH5－9的条件操作。（2）在制备DNA时要避免机械力的剪切作用，操作时动作轻缓，搅拌要温和，避免用细口滴管吸放DNA。（3）防止核酸酶的作用，特别在制备RNA时要防止RNA酶的降解作用。

第48页：分离纯化方法DNA的分离纯

2.分离纯化方法DNA的分离纯化

（1）在破碎细胞的同时，用浓盐或SDS等使蛋白质与DNA解联。（2）蛋白酶K消化以使蛋白质部分裂解。（3）通过缓冲液饱和的苯酚抽提以除去蛋白。（4）通过RNAase消化使RNA降解。（5）通过透析除去小分子物质如核苷酸、氨基酸、小分子糖。（6）利用氯仿-异戊醇处理进一步除去蛋白。（7）70％乙醇沉淀DNA.（8）Sepharose或Sephadex凝胶柱纯化。（9）琼脂糖凝胶电泳进一步分离和鉴定。（10）线粒体、叶绿体DNA的提取应先分离线粒体、叶绿体。

第49页：核酸的保存将DNA溶解于PH 8的10

3.核酸的保存将DNA溶解于PH8的10mmol/L Tris-1 mmol/L EDTA的TE缓冲液中，在4度以下可保存半年。将DNA以沉淀的形式保存在75％乙醇中，在-20度中可以长期保存。RNA可以冻干成干粉的形式或在含2％的醋酸钠的乙醇中低温保存。

第50页：核酸、核苷酸的颜色反应及其在分析测定上的

六. 核酸、核苷酸的颜色反应及其在分析测定上的应用1.核酸和核苷酸中糖的颜色反应核糖与苔黑酚反应(670nm):RNA+浓盐酸＋苔黑酚蓝绿色物质（3,5-二羟甲苯）100度脱氧核糖与二苯胺反应(595nm)：DNA+冰醋酸和少量浓硫酸＋二苯胺蓝色物质100度

第51页：核酸和核苷酸的含磷量测定DNA含P

2.核酸和核苷酸的含磷量测定DNA含P: 9.2％RNA含P：9.0％核酸的量为磷的量的11倍左右先用浓硫酸将核酸、核苷酸消化，使有机磷转化为无机磷，然后用钼酸铵定磷试剂测定（660nm）。

第52页：本章重点掌握的内容基本

本章重点掌握的内容基本知识

基础性的框架知识核酸的结构：DNA、tRNA和mRNA核酸的性质