《生物化学核酸》PPT课件

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1、第三章核酸本章内容核酸的化学组成DNA的结构RNA的结构与功能核酸的性质核酸的序列测定（自学）核酸(nucleicacid)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。核酸的发现和重要的相关研究1868年FridrichMiescher从脓细胞核中提取“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破译了遗传密码1975年Temin和Baltimore发现逆转录酶1981年Gilbert和Sanger建立

2、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年美、英等国完成人类基因组计划基本框架2002年中国率先绘就水稻（籼稻）基因组的工作框架图,并完成水稻第四号染色体精确测序。一、核酸的组成成分核糖和脱氧核糖嘌呤碱和嘧啶碱核苷嘌呤碱N9或嘧啶碱N1与核糖或脱氧核糖C1′通过N-β-糖苷键相连形成核苷或脱氧核苷。核苷酸核苷酸是核苷的磷酸脂。核苷酸可分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸两大类：核糖核苷酸AMP，GMP，UMP，CMP脱氧

3、核糖核苷酸dAMP，dGMP，dTMP，dCMP核苷酸的连接核苷酸之间以3′,5′-磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。二、DNA的结构(一)DNA的一级结构DNA分子的脱氧核苷酸组成与排列（sequence）(二)DNA的二级结构--双螺旋结构1DNA双螺旋结构的研究背景碱基组成分析Chargaff规则：(1)[A]=[T]，[G]=[C]；(2)不同生物种属的DNA碱基组成不同；(3)同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同。(4)一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或环境变化而改变

4、。碱基的理化数据分析A-T、G-C以氢键配对较合理DNA纤维的X-线衍射图谱分析用来阐明DNA结构的关键的X射线衍射照片。它证明了DNA是螺旋形结构。照片中心的十字形的X射线反射图形表明了螺旋的形式；位于顶端和底部的很深的黑色区域表明相距0.34nm的嘌呤和嘧啶碱基是规则的相邻叠加的，并垂直于螺旋轴。1953年，Watson和Crick提出了B型DNA双螺旋结构模型。2DNA双螺旋结构模型的要点(1)主链。两条反向平行的脱氧多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手螺旋，其中一条为5′3′,另一条为

5、3′5′,3′5′者为正向链。脱氧核糖基-磷酸基骨架位于螺旋外侧，彼此通过3′,5′-磷酸二酯键连接。碱基位于内侧，碱基平面与螺旋的长轴垂直，糖环的平面则与纵轴平行。（2）碱基配对。两条链通过碱基间的氢键相连，A对T有两个氢键，C对G有三个氢键，这种A-T、C-G配对的规律，称为碱基互补规则。(3)螺旋参数。DNA双链是右手螺旋结构螺旋直径2nm，每圈螺旋含10个碱基对(bp)，螺距为3.4nm。（4）螺旋表面。配对碱基并不充满双螺旋的全部空间，而且碱基对占据的空间不对称，因此在双螺旋的表面形成两条螺形凹

6、沟，一条较深称为大沟(majorgroove)，一条较浅称为小沟(minorgroove)。(5)维持双螺旋稳定的因素：横向为互补碱基间的氢键，纵向为碱基平面间的疏水性堆积力。磷酸基团上的负电荷与带正电荷的组蛋白或介质中的阳离子之间形成离子键;范德华力。（参见P92)见P923DNA双螺旋结构的多样性化（自学）B型DNA双螺旋是核酸二级结构的重要形式。当改变了溶液的离子强度和相对湿度时，DNA螺旋结构可以改变，除B型外，还有Z型及A型。在体内，不同构象的DNA可能与基因表达的调控有关。见P76(三)DNA

7、的三级结构DNA双螺旋链再盘绕,形成一种比双螺旋更高层次的空间构象。包括线形DNA形成的纽结、超螺旋和多重螺旋、环状DNA形成的结、超螺旋和连环等结构正超螺旋(positivesupercoil)指左手方向的超螺旋,增加螺旋圈数。负超螺旋(negativesupercoil)指右手方向的超螺旋,减少增加螺旋圈数。生物体内多数超螺旋以负超螺旋的形式存在。意义DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。真核生物染色体由DNA和蛋白质构成（自学）其基本单位是核小体(

8、nucleosome)。核小体的组成DNA：约200bp组蛋白：H1、H2A，H2B、H3、H4见P80-81DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它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。三、RNA的结构与功能RNA：通常以单链形式存在，但也有复杂的局部二级结构或三级结构。种类较多功能多样分子大小不一