核酸ppt演示课件

.,1,核 酸,生物化学,.,2,一、核酸的发现和研究简史 p470,第一节 核酸概论,基因是片段因子染色体是遗传单位基因位于染色体上染色体上包含线状排列的基因突变是基因的物理变化交换导致重组DNA是遗传物质一个基因编码一个蛋白质DNA是双螺旋的DNA复制是半保留的遗传的密码是三联体的DNA是可以测序的基因组是可以测序的.,.,3,第一节 核酸概论,.,4,第一节 核酸概论,Miescher从小牛胸腺里提取了核酸动物核酸DNAAltmann从酵母中也提出一种核酸植物核酸RNA细胞核里的核酸与小牛胸腺的核酸相似,而细胞质里的核酸与植物核酸相似.经过一系列的研究,到核酸的化学组成,由四种核苷酸组成。两者的差别主要是核糖的不同，DNA是脱氧核糖，RNA是核糖( Hammars,1894)。细胞核里的核酸称为脱氧核糖核酸（DNA）细胞质里的核酸称为核糖核酸（RNA）,.,5,四核苷酸假说,Phoebus Levene (Russian-American, （1869-1940),核酸概论,贡献：核酸的化学结构及核酸中糖的鉴定,.,6,.,7,.,8,Erwin Chargaff showed (1950s):不同来源的DNA的碱基组成不同同一生物的不同组织里的DNA碱基是相同的。DNA中嘌呤碱基等于嘧啶碱基。%A=%T and %G=%C,Edwin Chagraff (1905-2002),核酸概论,.,9,James Watson (American, 1928-)Francis Crick (British, 1916-2004),核酸概论,Maurice Wilkins (1916-) and Rosalind Franklin (1920-1958),.,10,1960年1973年发现了逆转录酶.发现了基因工程的工具酶.1972年由Cohen实现了DNA的体外重组.1973年以后明确了基因的概念.基因工程的兴起.一级结构的顺序测定的发展.高级结构的测定.核酸的人工合成.,.,11,（一）脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid , DNA)原核：裸露的DNA分子集中于核区真核：细胞核DNA：与组蛋白、非组蛋白形成染色体 细胞器DNA：双链环形，一般裸露,二、核酸的种类和分布,核酸概论,.,12,1、核糖体RNA（ribosomal RNA , rRNA)2、转移RNA（transfer RNA , tRNA) : 保守性最强3、信使RNA（messenger RNA , mRNA),核酸概论,（二）核糖核酸（ribonucleic acid , RNA),.,13,DNA含量恒定，RNA含量与细胞生长状态有关。,1、rRNA (ribosome RNA )，核糖体RNA，细胞中最主要的RNA，占细胞中总RNA80%左右。大肠杆菌rRNA中有三种，分别是：16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA；真核细胞rRNA中有四种，分别是：28SrRNA、18SrRNA、5.8SrRNA、5SrRNA。核糖体是蛋白质合成的场所。,核酸概论,.,14,2、tRNA (transfer RNA)，转移RNA，是细胞中最小的一种RNA分子，占细胞总RNA的15%左右。是结构研究最清楚的一类RNA。在蛋白质的生物合成中，tRNA起携带氨基酸的作用。,3、mRNA (messenger RNA)，信使RNA，占细胞总RNA的5%左右，含量最少，代谢活跃。mRNA在蛋白质的生物合成中起模板作用。它将DNA的遗传信息传递给蛋白质。,另外，在细胞质里还存在胞质小RNA(sc RNA).,上述RNA存在于细胞质，另外在细胞核里面还存在一些RNA，如核不均一RNA（hnRNA）、核内小RNA（snRNA）、核仁小RNA、反义RNA（asRNA）等。,核酸概论,.,15,20世纪40年代DNA和RNA都是细胞的重要组成物质，前者可引起遗传性状的转化，后者可能参与蛋白质的生物合成。（一）DNA是主要的遗传物质遗传物质细胞细胞核染色体DNA（非蛋白质）DNA片段基因,核酸概论,三、核酸的生物功能,.,16,.,17,（二）RNA参与蛋白质的生物合成 显微紫外分光光法，组织化学法，化学分析方法测生长和分泌旺盛进行蛋白生物合成的细胞中RNA含量特别丰富。（三）RNA功能的多样性1、参与蛋白质的合成 2、RNA的转录后加工与修饰3、参与基因表达的调控4、生物催化作用5、遗传信息的加工与进化,核酸概论,三、核酸的生物功能,.,18,Nature Biotechnology,反义基因,番茄导入反义基因可防止软化,抑制果肉软化的酶：果胶酶pectinase,.,19,香蕉殖入病原菌抗原作成口服疫苗,Nature Biotechnology,David Ow,萤火虫发光基因导入烟草,转基因植物,抗虫基因转移,.,20,“多莉”羊的诞生，是动物能够人工进行无性繁殖的标志。,核酸概论,.,21,开发制造奇特而又贵重的新型药品A、利用转基因细菌大量生产贵重药物 1977年，美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一个基因工程药物-人生长激素释放抑制激素。 传统方法：50万头羊下丘脑 5mg 现代方法：9升细菌发酵液 5mgB、利用转基因动物大量生产贵重药物 利用转基因牛、羊、猪等生产一些细菌无法生产有活性的药品，如人体球蛋白、人凝血因子等。 目前，全世界已有20多种基因工程药物面市。另外还有约400多种生物制剂正在进行临床试验，2000多种处于前期的实验室研究阶段。,提高生命质量，延长人类寿命,.,22,第二节 核酸的结构单元核苷酸,一、核酸的化学组成,.,23,两类核酸的基本化学组成,P479 表13-1,第二节 核酸的结构单元核苷酸,.,24,核苷酸的基本构造,MonophosphateDiphosphateTriphosphate,AdenineGuanineThymineCytosineUracil,Nucleoside (Adenosine),Nucleotide (Adenosine monophosphate, AMP),核苷,核苷酸,磷 酸,五碳糖,碱 基,Juang RH (2004) BCbasics,.,25,核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物，它们分别属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤碱(purine)主要是鸟嘌呤(guanine, G)和腺嘌呤(adenine, A)，嘧啶碱(pyrimidine)主要是胞嘧啶(cytosine, C)、尿嘧啶(uracil, U)和胸腺嘧啶(thymine, T)。,核 苷 酸,P479 结构式,嘌呤,嘧啶,（一）碱基,二、核酸组成部分的化学结构,.,26,核 苷 酸,（一）碱基,嘌呤和嘧啶环中含有共轭双键，对260nm左右波长的紫外光有较强的吸收。碱基的这一特性常被用来对碱基、核苷、核苷酸和核酸进行定性和定量分析.,嘌呤,嘧啶,.,27,嘧啶,核 苷 酸,1、嘧啶,胞嘧啶C,尿嘧啶U,胸腺嘧啶T,5-甲基胞嘧啶,5-羟甲基胞嘧啶,.,28,核 苷 酸,2、嘌呤,嘌呤,腺嘌呤,鸟嘌呤,六元环是实际上是嘧呤环，五元环部分是咪唑环。嘌呤的定位与嘧啶不同，嘧啶从底边开始定，而嘌呤从侧面开始定位。,.,29,核 苷 酸,3、稀有碱基（修饰碱基）,修饰主要是甲基化，RNA中以tRNA含修饰碱基最多。,二氢尿嘧啶,6-甲-氨基腺嘌呤,.,30,核 苷 酸,4、碱基互变异构,核酸中五种碱基中的酮基和氨基，均位于碱基环中氮原子的邻位，可以发生酮式-烯醇式或氨基-亚氨基之间的结构互变。这种互变异构在基因的突变和生物的进化中具有重要作用。,.,31,核 苷 酸,（二）戊糖,核酸中的戊糖是D型的，有核糖(ribose)和脱氧核糖(deoxyribose)两种，分别存在于核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸中。为了与碱基标号相区别，通常将戊糖的C原子编号都加上撇“ ”，而碱基中原子的标号不加撇，以示区别。,无氧,1,核糖,脱氧核糖,.,32,三、核苷 (nucleoside),戊糖与嘧啶或嘌呤碱以C-N糖苷键连接就称为核苷，通常是戊糖的C1与嘌呤碱的N9或嘧啶碱的N1相连接。,腺嘌呤核苷,胞嘧啶脱氧核苷,b型糖苷键,碱基与糖环平面互相垂直，反式存在。,核 苷 酸,.,33,1、常见核苷,各种常见核苷,碱基 核糖核苷 脱氧核糖核苷,嘌呤,腺嘌呤鸟嘌呤,腺嘌呤核苷鸟嘌呤核苷,腺嘌呤脱氧核苷鸟嘌呤脱氧核苷,嘧啶,核 苷 酸,.,34,2、稀有核苷,稀有碱基+正常的糖正常碱基+修饰糖或其它糖正常碱基+正常糖，但是非正常的糖苷糖假尿嘧啶核苷（）P481,核 苷 酸,.,35,核 苷 酸,.,36,核苷中戊糖C2 、C3、C5羟基被磷酸酯化,就形成核苷酸。核苷酸分成核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸P481结构式：5-AMP (5腺嘌呤核苷酸） 3-dCMP（3胞嘧啶脱氧核苷酸）,四、核苷酸 p481,5-AMP,2-AMP,3-AMP,腺嘌呤核苷-n-磷酸酯,核 苷 酸,.,37,碱 基,五碳糖,磷 酸,核,苷,酸,全称：腺嘌呤核苷（一磷）酸简称：碱基的简称+ 苷+酸 如： 腺 苷 酸,核 苷 酸,.,38,核 苷 酸,.,39,由于自然界中的核苷酸主要是5-核苷酸，所以如果不是特指，以上的表示都是5位核苷酸，都是指一磷酸。如果是一个脱氧核糖的核苷酸，则它的名称（无论是全称还是简称）都是在核糖核苷酸的前面加上脱氧二字。如脱氧腺嘌呤核苷酸，脱氧腺苷酸。,符号简称：,腺嘌呤核苷一磷酸 AMP pA A脱氧腺嘌呤核苷一磷酸 dAMPdpA dA,核苷酸通式：,5-NMP 5-dNMP如不特指5-可以省略。,核 苷 酸,.,40,RNA：AMP、 GMP、 UMP、 CMP,1、 构成DNA、RNA的核苷酸 P481表13-4,DNA：dAMP、 dGMP、 dTMP、 dCMP,核 苷 酸,.,41,2、细胞内的游离核苷酸及其衍生物,NMP,NDP,NTP,dNTP,ddNTP,核 苷 酸,核苷5-多磷酸化合物。(脱氧)核苷二磷酸、(脱氧)核苷三磷酸,在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。 双脱氧核苷酸的结构 在DNA的序列测定中使用.,.,42,环化核苷酸 3,5-cAMP， 3,5-cGMP 信号分子，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。,2、细胞内的游离核苷酸及其衍生物,3,5-cAMP,3,5-cGMP,核 苷 酸,.,43,其它多磷酸核苷酸核苷5多磷酸3多磷酸化合物ppGpp pppGpp ppApp多磷酸化合物中5，3通常省略。ppNpp,在碱基N的左侧为5，在N右侧的为3.,2、细胞内的游离核苷酸及其衍生物,核 苷 酸,.,44,辅酶核苷酸核苷酸衍生物 CoA、 NAD+、NADP+、FAD等辅助因子。 GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖基供体。,2、细胞内的游离核苷酸及其衍生物,核 苷 酸,.,45,核 苷 酸,.,46,3、核苷酸的性质,一般的性状 核苷酸为无色粉末或结晶状,易溶于水,不溶于有机溶剂,有较高的熔点,酸性较强.由于其分子的不对称性和带有C*的糖环故有旋光性.核苷酸的紫外吸收由于核苷酸中的碱基具有与苯环类似的共轭双键,所以它有强烈的吸收紫外光的能力，碱基、核苷和核苷酸的紫外吸收峰的吸收区间在240290nm，各种核苷酸的最大吸收峰不同,但一般在260nm左右有较大的紫外吸收,故常用260nm作为核酸特征吸收峰值,利用这一点可作核酸的定量测定.,核 苷 酸,.,47,3、核苷酸的性质,核苷酸的定量测定,核 苷 酸,.,48,3、核苷酸的性质,利