2024年度中職化學(xué)第三章核酸的化學(xué)課件

中職化學(xué)第三章核酸的化學(xué)課件12024/2/2目錄核酸概述與分類核酸組成單位-核苷酸DNA結(jié)構(gòu)與功能RNA結(jié)構(gòu)與功能核酸提取、純化和鑒定方法核酸在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景22024/2/201核酸概述與分類Chapter32024/2/2核酸是一類由核苷酸組成的生物大分子，是生命體內(nèi)遺傳信息的攜帶者。核酸定義核酸在生物體內(nèi)主要承擔(dān)遺傳信息的儲(chǔ)存、傳遞和表達(dá)等任務(wù)，對(duì)于生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等過(guò)程具有至關(guān)重要的作用。核酸功能核酸定義及功能42024/2/2根據(jù)組成和結(jié)構(gòu)不同，核酸主要分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）兩大類。DNA通常由兩條核苷酸鏈組成，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)；RNA則由單條核苷酸鏈構(gòu)成，局部區(qū)域可形成雙鏈或高級(jí)結(jié)構(gòu)。兩類核酸的堿基組成和排列順序不同，決定了其不同的生物功能。核酸種類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)核酸種類與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)52024/2/2DNA主要分布在細(xì)胞核中，少量存在于線粒體和葉綠體內(nèi)；RNA則廣泛分布于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核以及各種細(xì)胞器中。分布DNA作為遺傳信息的載體，負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和復(fù)制遺傳信息；RNA則參與遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程，對(duì)于蛋白質(zhì)的合成具有關(guān)鍵作用。此外，RNA還在基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)等方面發(fā)揮重要作用。作用生物體內(nèi)核酸分布及作用62024/2/202核酸組成單位-核苷酸Chapter72024/2/201核苷酸由磷酸、五碳糖和含氮堿基三部分構(gòu)成。020304磷酸與五碳糖通過(guò)酯鍵相連，形成磷酸酯。五碳糖與含氮堿基通過(guò)糖苷鍵相連，形成核苷。核苷酸可根據(jù)五碳糖的不同，分為脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸兩類。核苷酸基本結(jié)構(gòu)82024/2/2根據(jù)含氮堿基的不同，核苷酸可分為腺嘌呤核苷酸、鳥嘌呤核苷酸、胞嘧啶核苷酸和尿嘧啶核苷酸等。核苷酸的命名通常以含氮堿基的名稱加上“核苷酸”三字構(gòu)成，如腺嘌呤核苷酸。對(duì)于脫氧核糖核苷酸，通常在核苷酸前加“脫氧”二字，如脫氧腺嘌呤核苷酸。核苷酸種類與命名規(guī)則92024/2/2

核苷酸間連接方式核苷酸之間通過(guò)磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈。在DNA中，脫氧核糖核苷酸通過(guò)3’，5’-磷酸二酯鍵連接形成雙鏈結(jié)構(gòu)。在RNA中，核糖核苷酸通過(guò)3’，5’-磷酸二酯鍵連接形成單鏈結(jié)構(gòu)，部分區(qū)域可形成雙鏈或高級(jí)結(jié)構(gòu)。102024/2/203DNA結(jié)構(gòu)與功能Chapter112024/2/2雙螺旋結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成，呈現(xiàn)出螺旋狀結(jié)構(gòu)；堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A-T、C-G）；存在大溝和小溝，為蛋白質(zhì)識(shí)別提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素堿基互補(bǔ)配對(duì)形成的氫鍵和堿基堆積力；脫氧核糖和磷酸基團(tuán)形成的親水性骨架，保持雙鏈穩(wěn)定；環(huán)境中的陽(yáng)離子（如Na+）可中和DNA分子上的負(fù)電荷，進(jìn)一步穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型122024/2/2遺傳信息儲(chǔ)存于堿基排列順序中DNA分子中堿基的排列順序代表了遺傳信息，不同的堿基排列順序?qū)?yīng)著不同的遺傳信息。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證信息穩(wěn)定傳遞在DNA復(fù)制過(guò)程中，堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了遺傳信息的穩(wěn)定傳遞，使得子代DNA分子與親代DNA分子具有相同的遺傳信息。DNA遺傳信息儲(chǔ)存原理132024/2/2DNA復(fù)制過(guò)程在DNA聚合酶的作用下，以親代DNA分子為模板，從5'端向3'端合成子代DNA鏈；復(fù)制方式為半保留復(fù)制，即新合成的子代DNA分子中，一條鏈來(lái)自親代，另一條鏈為新合成。DNA修復(fù)機(jī)制細(xì)胞內(nèi)存在多種DNA修復(fù)機(jī)制，以應(yīng)對(duì)DNA損傷和突變；常見的修復(fù)方式包括直接修復(fù)、切除修復(fù)、重組修復(fù)和跨損傷修復(fù)等；這些修復(fù)機(jī)制對(duì)于維護(hù)基因組的穩(wěn)定性和細(xì)胞的正常生理功能至關(guān)重要。DNA復(fù)制和修復(fù)機(jī)制142024/2/204RNA結(jié)構(gòu)與功能Chapter152024/2/2RNA通常以單鏈形式存在，由核糖核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵連接而成。單鏈線性分子RNA中的堿基包括腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U），與DNA中的堿基略有不同。含有堿基在某些情況下，RNA分子內(nèi)會(huì)形成局部的雙鏈結(jié)構(gòu)，如tRNA的反密碼子環(huán)。存在局部雙鏈結(jié)構(gòu)RNA單鏈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)162024/2/2攜帶遺傳信息，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。在細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄形成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行翻譯。mRNA（信使RNA）tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）rRNA（核糖體RNA）其他非編碼RNA負(fù)責(zé)在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。具有特定的三級(jí)結(jié)構(gòu)，能夠識(shí)別并結(jié)合相應(yīng)的氨基酸。與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核糖體，作為蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。在核糖體內(nèi)，rRNA參與催化肽鍵的形成。如miRNA、lncRNA等，參與基因表達(dá)的調(diào)控過(guò)程，如轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯調(diào)控等。不同類型RNA功能簡(jiǎn)介172024/2/2在細(xì)胞核內(nèi)，以DNA為模板合成RNA的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA前體經(jīng)過(guò)加工成為成熟的mRNA、tRNA和rRNA。轉(zhuǎn)錄過(guò)程在細(xì)胞質(zhì)中，以mRNA為模板、tRNA為轉(zhuǎn)運(yùn)工具、rRNA參與構(gòu)成的核糖體為場(chǎng)所，合成蛋白質(zhì)的過(guò)程稱為翻譯。翻譯包括起始、延長(zhǎng)和終止三個(gè)階段，其中RNA在各個(gè)階段均發(fā)揮重要作用。翻譯過(guò)程RNA在蛋白質(zhì)合成中作用182024/2/205核酸提取、純化和鑒定方法Chapter192024/2/2離心柱法利用硅膠膜或陰離子交換膜等吸附材料，將核酸從樣品中吸附并分離出來(lái)。該方法適用于高通量樣本處理，但成本相對(duì)較高。酚氯仿抽提法利用酚、氯仿對(duì)蛋白質(zhì)的變性作用及對(duì)核酸的不溶性，將核酸從細(xì)胞中分離出來(lái)。該方法操作簡(jiǎn)便，但需注意酚、氯仿等有機(jī)溶劑的使用安全。磁珠法利用磁珠表面的官能團(tuán)與核酸的特異性結(jié)合，通過(guò)磁場(chǎng)作用將核酸從樣品中分離出來(lái)。該方法操作簡(jiǎn)便、快速，且易于自動(dòng)化。實(shí)驗(yàn)室常用提取方法比較202024/2/2可通過(guò)酚氯仿抽提、蛋白酶K消化等方法去除樣品中的蛋白質(zhì)污染。去除蛋白質(zhì)可通過(guò)RNaseA或RNaseH等酶處理樣品，去除其中的RNA污染。去除RNA可通過(guò)離心、超濾、透析等方法去除樣品中的無(wú)機(jī)離子及小分子雜質(zhì)。去除無(wú)機(jī)離子及小分子雜質(zhì)避免核酸降解、保持低溫操作、避免劇烈震蕩等。操作注意事項(xiàng)純化策略及操作注意事項(xiàng)212024/2/2紫外分光光度法通過(guò)測(cè)量核酸在260nm和280nm處的吸光度，計(jì)算核酸的濃度和純度。該方法操作簡(jiǎn)便，但需注意樣品稀釋倍數(shù)及光程長(zhǎng)度對(duì)結(jié)果的影響。熒光定量PCR法通過(guò)特異性引物和熒光探針，對(duì)核酸進(jìn)行定量檢測(cè)。該方法靈敏度高、特異性強(qiáng)，但需注意引物和探針的設(shè)計(jì)及反應(yīng)條件的優(yōu)化。瓊脂糖凝膠電泳法通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳分離不同大小的核酸片段，并通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品比較判斷核酸的完整性和大小。該方法操作簡(jiǎn)便、直觀，但需注意電泳條件及染色方法對(duì)結(jié)果的影響。結(jié)果解讀根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮退x鑒定方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理解讀，包括核酸濃度、純度、完整性及大小等信息。01020304鑒定方法選擇和結(jié)果解讀222024/2/206核酸在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景Chapter232024/2/2利用核酸分子雜交、PCR等技術(shù)，檢測(cè)基因突變、基因多態(tài)性等，為疾病預(yù)測(cè)、診斷和預(yù)后評(píng)估提供依據(jù)。通過(guò)替換、修復(fù)或沉默致病基因，達(dá)到治療遺傳性疾病、感染性疾病和腫瘤等目的，具有廣闊的應(yīng)用前景?；蛟\斷和基因治療技術(shù)基因治療基因診斷242024/2/2藥物設(shè)計(jì)和篩選策略藥物設(shè)計(jì)基于核酸結(jié)構(gòu)和功能的研究，設(shè)計(jì)針對(duì)特定靶點(diǎn)的核酸藥物，如反義寡核苷酸、核酸適配體等。藥物篩選利用高通量篩選技術(shù)，從大量化合物中篩選出具有特定生物活性的核酸藥物候選物，為藥物研發(fā)提供有力支持。252024/2/2疾病預(yù)防和監(jiān)測(cè)應(yīng)用通過(guò)