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1、关于生化与核酸第一页，本课件共有61页核酸核苷酸核苷磷酸戊糖碱基核苷酸：nucleotide核苷：nucleoside第二页，本课件共有61页 1868 1868年Miescher博士从外科绷带上的脓细胞中分离出一种酸性很强的有机物,并在所有细胞的核里都找到了此物质,故命名核质核质(Nuclein)。核酸研究简史核酸研究简史 1889 1889年Altman建议将核质改名为“核酸核酸”,并且已经认识到“核质”乃“核酸”与蛋白质的复合体。第三页，本课件共有61页1.碱基 Bases o嘌呤 PurinenAdenine 腺嘌呤nGuanine 鸟嘌呤o嘧啶 Pyrimidinen Thymine
2、 胸腺嘧啶nCytosine 胞嘧啶第四页，本课件共有61页第五页，本课件共有61页核酸中的戊糖核酸中的戊糖D-核糖（核糖（D-ribose）D-脱氧核糖（脱氧核糖（D-deoxyribose）核酸据此分类：核酸据此分类：脱氧核糖脱氧核糖DNA；核糖核糖RNA；核酸中的戊糖均为核酸中的戊糖均为-D-型型第六页，本课件共有61页2.核苷 Nucleosides oRNA 核糖核苷oDNA 脱氧核糖核苷 (核糖的2-OH由H原子取代)第七页，本课件共有61页 连接方式连接方式核苷：核苷：戊糖与碱基缩合而成，戊糖与碱基缩合而成，并以糖苷键相连接。并以糖苷键相连接。糖苷键糖苷键：二者的连接是二者的连接
3、是C-N键，称键，称C-N 糖苷键糖苷键。1 1 2 2 3 3 4 4 5 5(OH)第八页，本课件共有61页 A G C U dA dG dC dTDNA DNA、RNARNA分别有四种核苷分别有四种核苷 第九页，本课件共有61页DNA中的核苷oDeoxyadenosine脱氧腺核苷oDeoxyguanosine脱氧鸟核苷oDeoxythymidine脱氧胸腺核苷oDeoxycytidine脱氧胞嘧啶核苷第十页，本课件共有61页第十一页，本课件共有61页3.核苷酸 Nucleotides odNMPs5-脱氧核苷单磷酸odNDPs 5-脱氧核苷二磷酸odNTPs 5-脱氧核苷三磷酸odAT
4、P5-脱氧腺嘌呤核苷三磷酸odGTP5-脱氧鸟嘌呤核苷三磷酸odCTP5-脱氧胞嘧啶核苷三磷酸odTTP5-脱氧胸腺嘧啶核苷三磷酸第十二页，本课件共有61页核苷酸的基核苷酸的基本结构本结构第十三页，本课件共有61页35phosphodiester bonds 35磷酸二酯键oThe covalent bonding between the phosphates and sugarso对每一个核苷酸而言,糖基5位羟基上所连的磷酸基连接到下一个核苷酸的糖基的3位羟基上.因为每个磷酸-羟基键都是酯键,故称两个核苷酸之间的连接为35磷酸二酯键.第十四页，本课件共有61页第十五页，本课件共有61页特殊核
5、苷酸特殊核苷酸1）环核苷酸：）环核苷酸：核糖核糖3-,5-成环。成环。cAMP、cGMP 功能：功能：第二信使，激素、一些第二信使，激素、一些药物、神经递质通过其药物、神经递质通过其发挥生理作用。发挥生理作用。第十六页，本课件共有61页 其他核苷酸其他核苷酸 主要起调节作用，如主要起调节作用，如：ppGpp：鸟苷：鸟苷5二磷酸二磷酸3二磷酸二磷酸 第十七页，本课件共有61页4.核酸一级结构o3，5磷酸二酯键连接的核苷酸序列。o核苷酸序列的方向都是5-3。第十八页，本课件共有61页DNA序列的书写方式the 5-3 direction第十九页，本课件共有61页多聚核苷酸（核酸）多聚核苷酸（核酸）
6、多聚核苷酸是通过一个核苷酸的多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C C3 3-OH -OH 与另一分与另一分子核苷酸的子核苷酸的5-5-磷酸基形成磷酸基形成3,5-3,5-磷酸二酯磷酸二酯键键相连而成的链状聚合物。相连而成的链状聚合物。5533第二十页，本课件共有61页第二十一页，本课件共有61页22核核酸酸的的连连接接方方式式5 磷酸基末端磷酸基末端3 羟基末端羟基末端3,5 -磷磷酸二酯键酸二酯键第二十二页，本课件共有61页一、核酸的一级结构一、核酸的一级结构 多核苷酸链多核苷酸链中各核苷酸中各核苷酸残基的排列残基的排列顺序称顺序称。第二十三页，本课件共有61页1）一级结构表示方法如下：）一级结构
7、表示方法如下：A、磷酸（、磷酸（P）的位置）的位置 在左在左：表示与：表示与5-OH结合；结合；在右在右：与：与3-OH结合结合 如：如：pApCpTpGB、箭头表示核酸酶的水解部位：、箭头表示核酸酶的水解部位：pApCpTpG，即，即C的的3-OH游离。游离。C、一般将碱基缩写用连字符连起表示，、一般将碱基缩写用连字符连起表示，如：如：A-C-G-U第二十四页，本课件共有61页2）读向：碱基序列碱基序列从左到右表示从左到右表示5 3，由，由3-,5磷酸二酯键连接。磷酸二酯键连接。若两链反向平行，则需注明每条链的走向。若两链反向平行，则需注明每条链的走向。如：如：5A-T-G-C-C-T-G-
8、A 3 3T-A-C-G-G-A-C-T 5第二十五页，本课件共有61页8.2 DNA-遗传信息载体o肺炎球菌转化实验o噬菌体感染实验第二十六页，本课件共有61页第二十七页，本课件共有61页第二十八页，本课件共有61页（）嘌呤碱基等于嘧啶碱基，即（）嘌呤碱基等于嘧啶碱基，即（）腺嘌呤与胸腺嘧啶等量存在，鸟嘌（）腺嘌呤与胸腺嘧啶等量存在，鸟嘌呤与胞嘧啶等量存在，即呤与胞嘧啶等量存在，即这一特点对于双螺旋结构模型的提这一特点对于双螺旋结构模型的提出具有重要意义。出具有重要意义。8.3 DNA碱基组成-Chargaff 法则第二十九页，本课件共有61页8.4 DNA二级结构-双螺旋第三十页，本课件共
9、有61页 要点（1）两条链反向平行，绕同一轴相互缠绕成右手螺旋；（2）磷酸和戊糖交替处于螺旋外围，碱基处于内部，形成碱基对；(3)双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm；（4）互补碱基配对:A-T,G-C。*第三十一页，本课件共有61页Watson-CrickWatson-Crick的的的的DNADNA双螺旋双螺旋双螺旋双螺旋第三十二页，本课件共有61页双螺旋结构的特点双螺旋结构的特点:(Watson-Crick模型）模型）1）形成）形成 两条链反向平行；两条链反向平行；以相同的旋转绕同以相同的旋转绕同一个公共轴形成右一个公共轴形成右手螺旋。手螺旋。第三十三页，本课件共有61页2.0
10、 nm小沟小沟大沟大沟碱基按互补配碱基按互补配对原则进行配对原则进行配对，对，A与与T配对，配对，之间形成两个之间形成两个氢键，氢键，C与与G配对，配对，之间形成三个之间形成三个氢键。氢键。第三十四页，本课件共有61页DNADNA中的四种碱基及它们间的氢键中的四种碱基及它们间的氢键胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌啉鸟嘌啉腺嘌啉腺嘌啉TCAG第三十五页，本课件共有61页第三十六页，本课件共有61页 碱基的配对使得双螺碱基的配对使得双螺旋旋DNADNA分子在复制时以半保分子在复制时以半保留的形式进行。留的形式进行。第三十七页，本课件共有61页2）结构）结构 A、核糖核糖-磷酸以磷酸以3-,5磷酸二
11、酯磷酸二酯键连接成骨架位于键连接成骨架位于双螺旋的外侧；双螺旋的外侧；碱基位于链的内部；碱基位于链的内部；B、大沟、小沟。大沟、小沟。大沟大沟小沟小沟第三十八页，本课件共有61页3）尺寸）尺寸A、螺旋直径：、螺旋直径：2nm；B、碱基距离：、碱基距离：0.34nm；C、螺距：、螺距：3.nm；D、一周、一周10.个核苷酸。个核苷酸。第三十九页，本课件共有61页第四十页，本课件共有61页4）双螺旋的稳定性）双螺旋的稳定性A、氢键（横向）、氢键（横向）B、碱基对疏水的芳香、碱基对疏水的芳香环堆积所产生的疏水环堆积所产生的疏水中作用力（纵向）中作用力（纵向）C、离子键、离子键第四十一页，本课件共有6
12、1页A-DNA is favored when DNA is dehydrated.Major and minor grooves are similar in width.B-DNA is the conformation normally found inside cells.Z-DNA is favored in certain G/C-rich sequences.No grooves left handed helix第四十二页，本课件共有61页正螺旋和负螺旋正螺旋和负螺旋正螺旋和负螺旋正螺旋和负螺旋负超螺旋负超螺旋负超螺旋负超螺旋 右旋右旋右旋右旋正超螺旋正超螺旋正超螺旋正超螺旋
13、左旋左旋左旋左旋 DNA双螺旋为右手螺旋。原核细胞中的环状DNA一般呈负超螺旋，即右手螺旋不足导致部分碱基不能形成配对，分子通过整体拓扑学上的右旋来补足右手螺旋的不足，在数学上呈1：1，即分子整体右旋一圈来补双螺旋上的一圈不足。正超螺旋为双螺旋旋转过度，通过分子整体的左旋来解开过度的螺旋。8.5 DNA的三级结构 第四十三页，本课件共有61页Eukaryotic chromosome真核生物染色体oHistone 组蛋白oNonhistone protein 非组蛋白oChromatin 染色质oPacking ratio 包装比8.6 染色质第四十四页，本课件共有61页o组蛋白是真核生物染色
14、体的基本结构蛋白,是一类小分子碱性蛋白质,有五种类型：H1、H2A、H2B、H3、H4，它们富含带正电荷的碱性氨基酸,能够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。oDNA:组蛋白=1:1第四十五页，本课件共有61页DNA分子如何被压缩？核小体包装比核小体包装比Packing ratio=7第四十六页，本课件共有61页组蛋白八聚体：（a)前面观；(b)顶面观；（c）沿着染色体纤维长轴的透视图；(d)DNA与组蛋白空间结构的模式图。（a)核小体的结构图，左图为沿核小体轴观察的图示；右图为沿核小体轴垂直方向观察的图示；(b)一半核小体的结构图。第四十七页，本课件共有61页30 nm fiber 30n
15、m纤维oSolenoid 螺线管每圈约6个核小体oPacking ratio=6x7第四十八页，本课件共有61页第四十九页，本课件共有61页8.7 几种类型的几种类型的RNA信使信使RNA（messenger RNA,mRNA)核糖体核糖体RNA(ribosomel RNA,rRNA)转运转运RNA(transfer RNA,tRNA)第五十页，本课件共有61页此外，在真核细胞中还有少量：此外，在真核细胞中还有少量：核内小核内小RNA（snRNA）:参与核糖体的组成。参与核糖体的组成。不均一不均一RNA（hnRNA）：）：mRNA的前体。的前体。反义反义RNA（asRNA）：）：可与可与mRN
16、A部分或全部序列互补；抑部分或全部序列互补；抑 制制DNA复制、转录；抑制复制、转录；抑制mRNA翻译。翻译。第五十一页，本课件共有61页m7Gppp AUG GUG UAA AAA An535 帽子结构帽子结构 密码子密码子 3 多聚多聚A尾尾o真核细胞真核细胞mRNAmRNA的的3 3-末端有一段长达末端有一段长达200200个核个核苷酸左右的聚腺苷酸苷酸左右的聚腺苷酸(polyA)polyA)，称为称为 “尾结构尾结构”，5 5 有一个甲基化的鸟苷酸，称为有一个甲基化的鸟苷酸，称为”帽结帽结构构“。、mRNA mRNA一般呈单链，分子大小不一。可以自身一般呈单链，分子大小不一。可以自身
17、回折成一般回折成一般RNA的二级结构，如发夹式。的二级结构，如发夹式。第五十二页，本课件共有61页“帽子结构帽子结构”的作用：的作用：n 防止防止mRNA被降解被降解n 蛋白质生物合成时被起始因子识别的标志蛋白质生物合成时被起始因子识别的标志“Poly A的作用的作用”：引导引导mRNA由胞核转移到胞质由胞核转移到胞质功能：功能：蛋白质生物合成的膜板，蛋白质生物合成的膜板，mRNA分子中分子中每三个相邻的碱基代表每三个相邻的碱基代表1个氨基酸个氨基酸密码子密码子第五十三页，本课件共有61页 mRNA的功能的功能 把把DNADNA所所携携带带的的遗遗传传信信息息，按按碱碱基基互互补补配配对对原原
18、则则，抄抄录录并并传传送送至至核核糖糖体体，用用以以决决定定其其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。合成蛋白质的氨基酸排列顺序。第五十四页，本课件共有61页、tRNA 约占全部约占全部RNA的的15%；由；由70-90个核个核苷酸组成许多种类。苷酸组成许多种类。功能：功能：多肽链合成中选择多肽链合成中选择性转运氨基酸性转运氨基酸第五十五页，本课件共有61页*tRNAtRNA的一级结构特点的一级结构特点 含含 1020%稀有碱基，如稀有碱基，如 DHU 3末端为末端为 CCA-OH 5末端大多数为末端大多数为G 具有具有 T C 第五十六页，本课件共有61页*tRNA的二级结构的二级结构三叶草形三叶草形
19、n 氨基酸臂氨基酸臂n DHU环环n 反密码环反密码环n 额外环额外环n TC环环氨基酸氨基酸臂臂额外环额外环第五十七页，本课件共有61页tRNA二级结构特点（二级结构特点（四环四臂四环四臂）氨基酸臂氨基酸臂（接受茎）（接受茎）：七对碱基，：七对碱基，末端为末端为CCA，能接受活化的氨基，能接受活化的氨基酸；酸；二氢尿嘧啶环二氢尿嘧啶环（DHU环环 或或D环）：环）：812个核苷酸，因具两个二氢尿嘧个核苷酸，因具两个二氢尿嘧啶而得名。与分类有关，通过啶而得名。与分类有关，通过二氢尿二氢尿嘧啶臂嘧啶臂（D茎）与其它相连；茎）与其它相连；第五十八页，本课件共有61页tRNA结构结构第五十九页，本课件共有61页 反密码环反密码环：7个核苷酸，中部为反密码子，个核苷酸，中部为反密码子，与与mRNA密码子配对。通过密码子配对。通过反密码茎反密码茎与其与其它相连；它相连；额外环额外环：318个核苷酸，是个核苷酸，是tRNA分类的分类的依据。依据。TC环环：7个核苷酸，可能与在核糖体处落个核苷酸，可能与在核糖体处落下有关。通过下有关。通过TC臂与其它相连。臂与其它相连。第六十页，本课件共有61页感感谢谢大大家家观观看看第六十一页，本课件共有61页