页数:52页文件大小:4.19 MB来源: 生物化学ppt课件
本课件讲述核酸作为遗传信息载体的结构与性质,涵盖核酸的发现史与种类分布、戊糖碱基与核苷酸、DNA的一级结构与双螺旋模型、RNA的类型与功能,以及核酸的变性与分子杂交。
第三章核酸化学
核酸是一类重要的生物大分子,担负着生命信息的储存与传递。核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域,是基因工程操作的核心分子。核酸概述
第一节核酸是遗传物质的载体一、核酸的研究发现史1868年,F. Miescher从细胞核中分离得到一种酸性物质,即现在被称为核酸的物质。
1944年,Avery的转换转化实验orand可分离
98%核中(染色体中)真核线粒体(mDNA)核外叶绿体(ctDNA)DNA 拟核原核核外:质粒(plasmid)病毒:DNA病毒二、核酸的种类和分布核酸分为两大类:脱氧核糖核酸Deoxyribonucleic Acid (DNA)核糖核酸Ribonucleic Acid(RNA)
第二节核酸的基本化学组成核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖元素组成:C H O N P 核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖(核糖或脱氧核糖)和磷酸的混合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖,一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外,还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可用层析或电泳等方法分离鉴定。
组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖;RNA所含的糖则为β-D-核糖。一、戊糖RiboseDeoxyribose
2.嘧啶(Pyrimidine)123456尿嘧啶uracilU胞嘧啶cytosineC胸腺嘧啶thymineT
核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。
假尿苷(ψ)次黄苷(肌苷)I黄嘌呤核苷X二氢尿嘧啶核苷D取代核苷的表示方式7-甲基鸟苷m5G5OHAdenosine Guanosine Cytidine Uridine
四、核苷酸(nucleotide)核苷酸核苷+磷酸戊糖+碱基+磷酸HHHHHHHHH
五、核苷酸衍生物1. 继续磷酸化AMPADPATP
2.环化磷酸化cAMPcGMP
3.肌苷酸及鸟苷酸(强力味精)4. 辅酶NAD、NADP、FMNIMPGMP
六、多聚核苷酸(核酸)多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C3’-OH 与另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成3’,5’-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。5’5’3’3’
5′-磷酸端(常用5’-P表示);3′-羟基端(常用3’-OH表示)多聚核苷酸链具有方向性,当表示一个多聚核苷酸链时,必须注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。多聚核苷酸的表示方式DNA RNA5′PdAPdCPdGPdTOH3′ 5′PAPCPGPUOH′ 或5′ACGTGCGT 3′ 5′ACGUAUGU 3′ACGTGCGT ACGUAUGUT5’3’OHU5’3’OHOHOHOHOH
2. 基因与基因组基因(gene):一段有功能的DNA片段,生物细胞中DNA分子的最小功能单位(交换单位)。蛋白质(mRNA 蛋白质)产物tRNA RNA rRNA调节功能:调节基因无产物作用未知结构基因
基因组(genome):某生物体(完整单倍体)所含全部遗传物质的总和。包括:核基因组(拟核/核DNA)及核外(质粒/质体DNA)bp(碱基对)103 104 105106 107108109 101010111012人两栖类鱼类藻类酵母细菌E.Coli病毒质粒各种细胞、病毒和细菌质粒中基因组的大小
DNA双螺旋模型要点B型结构两条链反向平行,右手螺旋碱基在内(A=T,G≡C)碱基平面垂直于螺旋轴戊糖在外,双螺旋每转一周为10碱基对(bp)A型结构碱基平面倾斜20º,螺旋变粗变短,螺距2~3nm。Z型结构左手螺旋,只有小沟2.0 nm小沟大沟
双螺旋DNA的结构参数:下表列出相关数据。
| 类型 | 旋转方向 | 螺旋直径(nm) | 螺距(nm) | 每转碱基对数 | 碱基对间垂直距离(nm) | 碱基对与水平面倾角 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A-DNA | 右 | 2.0 | 2.8 | 11 | 0.255 | 20º |
| B-DNA | 右 | 2.3 | 3.4 | 10 | 0.34 | 0º |
| Z-DNA | 左 | 1.8 | 4.5 | 12 | 0.272 | 7º |
双螺旋的稳定力为氢键、碱基堆积力(疏水相互作用及范德华力)与离子键等;热、pH、脲/酰胺与有机溶剂可使其变性。
DNA的存在形式
二、DNA的三级结构DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构,负超螺旋原核双链环状DNA(dcDNA)病毒单链环状DNA(scDNA)单链线性DNA(ssDNA)
真核双链线性DNA(dsDNA)
tRNA的三级结构
rRNA与核糖体组成:下表列出相关数据。
| 来源 | 核糖体 | 小亚基rRNA | 大亚基rRNA |
|---|---|---|---|
| 原核生物 | 70S(30S+50S) | 16S | 5S、23S |
| 真核生物 | 80S(40S+60S) | 18S | 5S、5.8S、28S |
rRNA约占细胞总RNA的80%。
四、mRNA和hnRNA占细胞总RNA的3%~5%真核细胞mRNA的3‘-末端有一段长达200个核苷酸左右的聚腺苷酸(polyA),称为“尾结构”,5’-末端有一个甲基化的鸟苷酸,称为”帽结构“。五、snRNA (small nucleic RNA 核小RNA)scRNA (small cytoplasmic RNA)asRNA (antisense RNA)
四、核酸的序列测定1.双脱氧链终止法(Sanger酶法)2. Gilbert化学降解法
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