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1、生物化学第三章核酸第1页，共42页，编辑于2022年，星期一核酸核酸nucleic acid脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸deoxyribonucleic acid(DNA)核糖核酸核糖核酸ribonucleic acid(RNA)核糖体核糖体RNAribosomal RNArRNA转移转移RNAtransfer RNA(tRNA)信使信使RNAmessenger RNA(mRNA)核酸的分类核酸的分类第2页，共42页，编辑于2022年，星期一核酸的重要性核酸的重要性DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质3、DNA可以自我复制。可以自我复制。2、DNA在代谢上高度稳定；在代谢上高度稳定；1、细胞核内
2、的、细胞核内的DNA含量十分恒定；含量十分恒定；4、少数病毒以、少数病毒以RNA为遗传物质为遗传物质RNA在蛋白质生物合成中起重要作用在蛋白质生物合成中起重要作用第3页，共42页，编辑于2022年，星期一核酸的化学组成核酸的化学组成核酸核酸nucleic acid核苷核苷nucleoside磷酸磷酸phosphoric acid嘌呤和嘧啶嘌呤和嘧啶purines and pyrimidines核糖（或脱氧核糖）核糖（或脱氧核糖）ribose(or 2-deoxyribose)核苷酸核苷酸nucleotide 第4页，共42页，编辑于2022年，星期一碱基（碱基（base）：又称含氮碱）：又称含
3、氮碱（1）嘧啶碱（）嘧啶碱（pyrimidine,Py）第5页，共42页，编辑于2022年，星期一（2）嘌呤碱（）嘌呤碱（purine,Pu）第6页，共42页，编辑于2022年，星期一戊糖（pentose）-D-2-脱氧核糖-D-核糖1155223344第7页，共42页，编辑于2022年，星期一DNA与与RNA中所含戊糖与碱基的比较中所含戊糖与碱基的比较pentosepentosebasesbasespurinespurinespyrimidinespyrimidinesDNADNA2 2-deoxyribose-deoxyriboseA and GA and GC and TC and TR
4、NARNAriboseriboseA and GA and GC and UC and U第8页，共42页，编辑于2022年，星期一核苷核苷(Nucleosides)嘌呤第嘌呤第9位上的位上的N或嘧啶或嘧啶第第1位上的位上的N与糖的半缩与糖的半缩醛羟基脱水形成醛羟基脱水形成N 苷苷腺苷腺苷2-脱氧胸苷脱氧胸苷91第9页，共42页，编辑于2022年，星期一假尿苷（假尿苷（）5第10页，共42页，编辑于2022年，星期一核苷核苷 核糖核苷（核苷）：核糖核苷（核苷）：A、G、C、U 脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：dA、dG、dC、dT 第11页，共42页，编辑于2022年，星期
5、一核苷酸核苷酸（nucleotide,Nt）的形成的形成第12页，共42页，编辑于2022年，星期一(2-AMP)(3-AMP)(5-AMP)自然界中游离的核苷酸多为自然界中游离的核苷酸多为5-磷酸酯磷酸酯第13页，共42页，编辑于2022年，星期一第14页，共42页，编辑于2022年，星期一ATP腺苷三磷酸腺苷三磷酸(ATP)第15页，共42页，编辑于2022年，星期一环状核苷酸环状核苷酸 第16页，共42页，编辑于2022年，星期一第17页，共42页，编辑于2022年，星期一Regulation of protein kinase A.The binding of four molecul
6、esof cAMP activates protein kinase A by dissociating the inhibited holoenzyme(R2C2)into a regulatory subunit(R2)and two catalytically active subunits(C).第18页，共42页，编辑于2022年，星期一多核苷酸链多核苷酸链第19页，共42页，编辑于2022年，星期一核苷酸的连接方式：核苷酸的连接方式：多核苷酸链结构的特点：多核苷酸链结构的特点：1、主链由戊糖、主链由戊糖磷酸组成，侧链由碱基组成；磷酸组成，侧链由碱基组成；2、具有方向性：、具有方向性
7、：5-端端 3-端端3 ，5-磷酸二酯键磷酸二酯键第20页，共42页，编辑于2022年，星期一Structure of a DNA chain.The chain has a 5 end,which is usually attached to a phosphate,and a 3 end,which is usually a free hydroxyl group.表示方法表示方法A C G第21页，共42页，编辑于2022年，星期一碱基的性质碱基的性质紫外吸收紫外吸收第22页，共42页，编辑于2022年，星期一核酸的结构核酸的结构指多核苷酸链上核苷酸的排列顺序指多核苷酸链上核苷酸的排列顺
8、序表示方法：表示方法：P：表示磷酸表示磷酸A、U、G、C、dT、dA、dG、dC：表示核苷：表示核苷方向：从左向右为方向：从左向右为 5-端端 3-端端例如；例如；pACGUCGOH一级结构一级结构第23页，共42页，编辑于2022年，星期一1953年年Watson和和Crick提出了提出了DNA双螺旋结构。双螺旋结构。DNA双螺旋二级结构双螺旋二级结构第24页，共42页，编辑于2022年，星期一The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962for their discoveries concerning the molecular structu
9、re of nucleic acids and its significance for information transfer in living materialFrancis Harry Compton Crick James Dewey Watson Maurice Hugh Frederick Wilkins 第25页，共42页，编辑于2022年，星期一第26页，共42页，编辑于2022年，星期一DNA碱基组成的定量分析碱基组成的定量分析 20世纪世纪40年代年代chargaff规则规则 DNA碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异性。碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异
10、性。A=T；G=C；A+G=T+C 第27页，共42页，编辑于2022年，星期一Watson-Crick model of double-helical DNA.One polynucleotide chain is shown in blue and the other inred.The purine and pyrimidine bases are shown in lightercolors than the sugar-phosphate backbone.(A)Axial view.The structure repeats along the helical axis(verti
11、cal)at intervals of 3.4 nm which corresponds to 10 nucleotides on each chain.(B)Radial view,looking down the helix axis.第28页，共42页，编辑于2022年，星期一第29页，共42页，编辑于2022年，星期一6121234162342第30页，共42页，编辑于2022年，星期一The Double Helix Structure for DNA The Double Helix Structure for DNA 第31页，共42页，编辑于2022年，星期一DNA 双螺旋二级
12、结构的要点：双螺旋二级结构的要点：1、DNA分子是由两条方向相反的平行多核苷酸链构成的，一条分子是由两条方向相反的平行多核苷酸链构成的，一条链的链的5-末端与另一条链的末端与另一条链的3-末端相对，两链的糖末端相对，两链的糖-磷酸主链均为磷酸主链均为右手螺旋，且有一共同的螺旋轴。螺旋表面有一条大沟，一条小沟。螺右手螺旋，且有一共同的螺旋轴。螺旋表面有一条大沟，一条小沟。螺旋直径旋直径2nm；3、成对的碱基大致处于同一个平面，该平面与螺旋轴基本垂直。相、成对的碱基大致处于同一个平面，该平面与螺旋轴基本垂直。相邻碱基对平面间的距离为邻碱基对平面间的距离为0.34nm，该距离使碱基平面间的，该距离使
13、碱基平面间的电子云电子云可在一定程度上相互交盖，形成碱基堆积力。每转一周有可在一定程度上相互交盖，形成碱基堆积力。每转一周有10个碱个碱基对；基对；2、两链的碱基均在主链的内侧，一链的、两链的碱基均在主链的内侧，一链的A与另一链的与另一链的T配对，配对，G与与C配配对，前者配对形成二个氢键，后者配对形成三个氢键；对，前者配对形成二个氢键，后者配对形成三个氢键；第32页，共42页，编辑于2022年，星期一DNA 双螺旋二级结构的稳定因素：双螺旋二级结构的稳定因素：1、氢键、氢键2、碱基堆积力、碱基堆积力3、离子键、离子键第33页，共42页，编辑于2022年，星期一Diagram of semic
14、onservative replication.Parental DNA is shown in blue and newly synthesized DNA in red.After M.Meselson and F.W.Stahl.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.44(1958):671.第34页，共42页，编辑于2022年，星期一Citations per year of Watson and Cricks first 1953 Citations per year of Watson and Cricks first 1953 NatureNature paper i
15、n scientific paper in scientific journals(English language only).journals(English language only).第35页，共42页，编辑于2022年，星期一Cover of Nature human genome issue,published on 15 February 2001 第36页，共42页，编辑于2022年，星期一Paintings of DNA models on a Millennium Collection stamp,Paintings of DNA models on a Millenni
16、um Collection stamp,designed by Mark Curtis(1999designed by Mark Curtis(1999 2000),from the UK Royal Mails 2000),from the UK Royal Mails Scientists Tale collectionScientists Tale collection 第37页，共42页，编辑于2022年，星期一Spirals Time Spirals Time Time Spirals Time Spirals by Charles Jencks(2000)by Charles Je
17、ncks(2000)at Cold Spring Harbor Laboratoryat Cold Spring Harbor Laboratory 第38页，共42页，编辑于2022年，星期一第39页，共42页，编辑于2022年，星期一第40页，共42页，编辑于2022年，星期一A-DNA：与B-DNA相同处：与B-DNA不同点:（1）螺体宽而短，直径2.55nm；11个核苷酸一圈，螺距2.86nm。（2）碱基的倾角大一些A-DNA：RNA分子中的双螺旋区；分子中的双螺旋区；DNA-RNA杂交分子。杂交分子。A-DNA和B-DNA之间可以相互转换，推测在转录时，DNA分子发生BA的转变。反向的两条多核苷酸链，右手螺旋。反向的两条多核苷酸链，右手螺旋。第41页，共42页，编辑于2022年，星期一Z-DNA的生物功能：Zig-zag与基因表达、基因调控有关。1979年美国ARich等人发现了左旋DNA（左手DNA双螺旋结构）第42页，共42页，编辑于2022年，星期一