核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸注課件

第2章核酸的結(jié)構(gòu)與功能

概述：

1、核酸的發(fā)現(xiàn)及命名

核酸是脫氧核糖核酸（DNA）與核糖核酸（RNA）的通稱(chēng)

2、核酸的分類(lèi)、分布及生理功用

分類(lèi)主要分布主要生理功用

DNA

細(xì)胞核遺傳信息的載體

RNA

細(xì)胞質(zhì)參與蛋白質(zhì)的生物合成DNARNAProteinsTranscription

轉(zhuǎn)錄Translation

翻譯Replication

復(fù)制

線粒體也有DNADNA主要分布在細(xì)胞核，而RNA主要分布在細(xì)胞漿。核酸的分布3、核酸的水解核酸核苷酸磷酸核苷戊糖堿基水解基本結(jié)構(gòu)單位：核苷酸；基本組成成分：磷酸、戊糖和堿基一、核酸的化學(xué)組成及特點(diǎn)組成核苷酸的元素：Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ，Ｐ與蛋白質(zhì)相比組成上的兩大特點(diǎn)：１核酸不含元素Ｓ，２核酸中Ｐ元素的含量多,且恒定（９％－１０％）

(可用于核酸含量測(cè)定)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及一級(jí)結(jié)構(gòu)(H)OHHHOHOHHOCH2H1’2’3’4’5’OHRAN:-D-核糖DNA:-D-2-脫氧核糖.為區(qū)別堿基中的碳原子的編號(hào),戊糖中的碳原子標(biāo)以C-1’,C-2’...1.戊糖脫氧部位C-2’DNA比RNA穩(wěn)定!二、核酸分子中的基本組成成分*2.堿基（base):嘌呤堿

(purine)鳥(niǎo)嘌呤(guanineG)腺嘌呤(adenineA)嘧啶堿(pyrimidine)胞嘧啶(cytosineC)尿嘧啶(uracilU)胸腺嘧啶(thymimeT)堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征（含共軛雙鍵）嘌呤(purine)

腺嘌呤(adenine,A)鳥(niǎo)嘌呤(guanine,G)嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)RNADNA尿嘧啶U胸腺嘧啶T胞嘧啶C鳥(niǎo)嘌呤G腺嘌呤A小結(jié)：DNA、RNA基本組成的異同*

戊糖堿基磷酸

DNA

脫氧核糖

A、G、C、T

磷酸

RNA

核糖

A、G、C、U

磷酸

3、核苷（nucleoside)

1）核苷的定義：堿基與戊糖通過(guò)糖苷鍵相連而成的化合物。2）堿基與戊糖的連接部位：

3）分類(lèi)：核糖核苷脫氧核糖核苷糖苷鍵4、核苷酸(nucleotide)

1）定義：核苷與磷酸通過(guò)酯鍵相連而成的化合物2）連接部位：戊糖的第五位碳上的羥基磷酸化3）分類(lèi)：核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸注：一磷酸核苷monophosphate(MP)

二磷酸核苷diphosphate(DP)

三磷酸核苷triphosphate(TP)核苷酸的結(jié)構(gòu)堿基連接（糖苷鍵）酯鍵（對(duì)DNA為H）1`2`3`4`5`

三、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)

1、定義：組成DNA（或RNA）的脫氧核苷酸（或核苷酸）的排列順序

2、連接鍵：3′5′---磷酸二酯鍵（多核苷酸鏈的方向：5′→3′）3、表達(dá)方式：結(jié)構(gòu)式線條式文字式15′端3′端CGAA

G

P5PT

PG

PC

PT

POH35

pApCpTpGpCpT-OH35

ACTGCT

3

第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能一、DNA堿基組成的特點(diǎn)1、有物種特異性，且物種親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，差異越大；2、無(wú)組織器官特異性。不同組織器官中DNA堿基組成相同，而且不因年齡、環(huán)境及營(yíng)養(yǎng)而改變；3、組成的規(guī)律性：DNA分子中四種堿基的摩爾百分比，即A=T、G=C、A+G=T+CDNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)*（B型）

1、反向平行的右手雙螺旋結(jié)構(gòu)，螺距為3.4nm，直徑為2.0nm。每圈10對(duì)堿基，存在大溝、小溝2、主鏈位于螺旋外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)。3、兩鏈間A與T互補(bǔ)形成兩個(gè)氫鍵，G與C互補(bǔ)形成三個(gè)氫鍵4、螺旋的穩(wěn)定因素為氫鍵和堿基堆砌力堿基互補(bǔ)配對(duì)

TAGCDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性超螺旋（原核生物）核小體（真核生物）三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋分子在空間進(jìn)一步折疊或環(huán)繞成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，即DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)。（人體每個(gè)體細(xì)胞DNA長(zhǎng)2m,細(xì)胞直徑0.1mm,細(xì)胞核0.05mm）（一）DNA超螺旋

—原核生物DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)正超螺旋:盤(pán)旋方向與DNA雙螺旋方向相同負(fù)超螺旋：盤(pán)旋方向與DNA雙螺旋方向相反超螺旋核小體核心組蛋白H2A，H2B，H3，H4

各兩分子,146bpDNA纏繞----核心顆粒2.組蛋白H1+60bpDNA

----

連接區(qū)（二）核小體DNA四級(jí)結(jié)構(gòu)有人把染色體稱(chēng)為DNA的四級(jí)結(jié)構(gòu)RNA的種類(lèi)、分布、功能第三節(jié)RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能

主要RNA的分類(lèi)及功用

分類(lèi)主要功用

mRNA蛋白質(zhì)生物合成的模板

tRNA

氨基酸的搬運(yùn)工具

rRNA

與蛋白結(jié)合成核蛋白體，為蛋白質(zhì)生物合成提供場(chǎng)所

RNA的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：以單鏈形式存在；局部可形成雙螺旋；堿基組成比例無(wú)規(guī)律性

真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）mRNA含量少、更新快、分子大小不一

2)mRNA可形成局部雙螺旋結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。3)mRNA在真核生物中的初級(jí)產(chǎn)物稱(chēng)為HnRNA

4)5’-端有7-甲基鳥(niǎo)苷三磷酸(m7GTP)的帽子結(jié)構(gòu)5)3’-端有多聚腺苷酸(PolyA)尾巴結(jié)構(gòu)

一、

信使RNA（mRNA）----蛋白質(zhì)合成的直接模板

二、tRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1)分子最?。淮笮【?；含有稀有堿基最多

2）局部雙鏈形成莖-環(huán)樣結(jié)構(gòu)/發(fā)夾結(jié)構(gòu)

3)二級(jí)結(jié)構(gòu)：呈“三葉草”型。包括：氨基酸臂、DHU環(huán)、反密碼環(huán)、附加環(huán)、TψC環(huán)等

4）三級(jí)結(jié)構(gòu)：倒“L”型N,N二甲基鳥(niǎo)嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶

稀有堿基

tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)：三葉草形結(jié)構(gòu)反密碼子TψC環(huán)反密碼環(huán)DHU環(huán)氨基酸臂額外環(huán)*tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)——倒L形*tRNA的功能活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核蛋白體成為蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所三、核蛋白體RNA（rRNA）：：大分子物質(zhì)在超速離心沉降中的一個(gè)物理學(xué)單位，反映分子質(zhì)量的大小S

小亞基大亞基原核生物70S含：30S50S真核生物80S含：40S60S

rRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）rRNA是含量最多的RNA，占總量的80％。2）rRNA與蛋白質(zhì)構(gòu)成核蛋白體（由大、小亞基組成）原核生物：5S,

16S,23S

小亞基含：16S

亞基含：5S和23S真核生物：5S，5.8S，18S，28S

小亞基含：18S

大亞基含：5.8S，5S，28S

第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)、變性和復(fù)性及其應(yīng)用

一、核酸的一般理化性質(zhì)（一）為兩性電解質(zhì)；呈酸性；分子大，粘度高（二）紫外吸收特性：1、最大紫外吸收峰：260nm

2、產(chǎn)生原因：堿基中的共扼雙鍵3、應(yīng)用：定量分析；鑒定純度

三、核酸變性（DNA變性）1、定義：在理化因素作用下，DNA雙螺旋的兩條互補(bǔ)鏈松散而分開(kāi)變成單鏈的過(guò)程。2、變性的因素：①高溫（常用）②強(qiáng)酸、強(qiáng)堿③有機(jī)溶劑等3、變性的實(shí)質(zhì)：氫鍵斷裂（磷酸二酯鍵完好）

4、主要性質(zhì)改變：

1)紫外吸收值增加-增色效應(yīng)

增色效應(yīng):指DNA變性后對(duì)260nm紫外光的光吸收度增加的現(xiàn)象。

2)旋光性下降；3)粘度降低；4)生物功能喪失或改變Tm解鏈溫度OD260TDNA熱變性曲線呈S型50％DNA變性四、DNA的熱變性1、定義：將DNA稀鹽溶液加熱使之變性的過(guò)程2、解鏈溫度Tm（meltingtemperature):使50%DNA分子變性的溫度----Tm

主要影響Tm大小的因素：

1、堿基中的G+C比例

2、核酸分子大小相關(guān)五、DNA復(fù)性/退火（annealing)復(fù)性：變性DNA在適當(dāng)條件下可重新配對(duì)，恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)像的現(xiàn)象。退火：熱變性的DNA隨著溫度的緩慢降低再重新形成雙螺旋的過(guò)程。復(fù)性過(guò)程：成核反應(yīng)→拉鏈反應(yīng)

DNA的變性與復(fù)性高溫變性緩慢冷卻急速冷卻熱復(fù)性復(fù)性失敗

六、核酸雜交(hybridization)