高中生物 核酸课件 新人教版.ppt

1869年核酸最早分离自外科绷带脓细胞的细胞核 当时发现这种物质含磷量之高超过当时发现的任何一种有机物 并且含有很强的酸性 故得名核酸 1909年其组成被研究清楚 1944年生物功能初步澄清 在x射线衍射技术支持下1951年结构澄清 据戊糖 即五碳糖 的不同可以将核酸分为脱氧核糖核酸 deoxyribonucleicacid dna 和核糖核酸 ribonuckeicacid rna 两大类 核酸的含p恒定 平均为9 2003年5 dna与rna分类的主要依据是 p22a 空间结构的不同b 所含碱基不同c 所含戊糖不同d 在细胞中存在的部位不同 第一节核苷酸核酸是一种线形多聚核苷酸 它的基本结构单位是核苷酸 核苷酸还可以进一步分解成核苷和磷酸 核苷再进一步分解成碱基和戊糖 糖与碱基之间的c n键 称为c n糖苷键 形成糖苷键时也失去一分子水 rna和dna的基本组成单位 rna 一磷酸核苷或核苷一磷酸 简写成nmp 如amp gmp cmp ump 这四种核苷酸为rna分子的基本组成成分 dna 一磷酸脱氧核苷或脱氧核苷一磷酸 简写成dnmp 如damp dgmp dcmp dtmp 以上四种脱氧核苷酸为dna分子的基本组成成分 核酸中的戊糖有两类 d 核糖 d ribose 和d 2 脱氧核糖 d 2 deoxyribose 碱基分两大类 嘌呤碱 双环 与嘧啶碱 单环 包括 腺嘌呤a 鸟嘌呤g 胞嘧啶c 胸腺嘧啶t 尿嘧啶u 规律 在各种核苷中 都是糖基的c 1通过碱基的n原子连接到碱基上 若碱基是嘧啶 如c或t或u等 则所结合的是碱基的第1位的氮原子 n 1 若碱基是嘌呤 则所结合的是碱基的第9位氮原子 n 9 但也有特例 2007年74 trna中 假尿嘧啶与核糖以 参阅普生p29a c n相连b c c相连c n n相连d c o相连解析 在trna中含有少量假尿嘧啶核苷 用 表示 它的核糖与嘧啶环的c5相连 答案 b 如果是其他碱基则选a项 5 腺瞟呤核苷酸 5 amp 3 胞嘧啶脱氧核苷酸 3 dcmp 嘌呤碱和嘧啶碱分子中都含有共轭双键体系 在紫外区有吸收 核酸的最大吸收值在260nm左右 环状核苷酸参新编p443 第二节多聚核苷酸 多聚核苷酸是通过核苷酸的5 磷酸基与另一分子核苷酸的3 oh形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物 由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为dna链 由核糖核苷酸聚合而成的则称为rna链 多聚核苷酸具有一定的核苷酸顺序 即碱基顺序 核酸的碱基顺序 核苷酸的顺序 是核酸的一级结构 和蛋白质的一级结构比较 体内存在的游离核苷酸多是5 核苷酸 在多聚核苷酸中 两个核苷酸之间形成的磷酸二酯键通常称为3 5 磷酸二酯键 多聚核苷酸链一端的c5 带有一个自由磷酸基 称为5 磷酸端 常用5 p表示 另一端c3 带有自由的羟基 称为3 羟基端 常用3 oh表示 多聚核苷酸链具有方向性 当表示一个多聚核苷酸链时 必须注明它的方向是5 3 或是3 5 在多聚核苷酸 dna或rna 链中 由于构成核苷酸单元的戊糖和磷酸基是相同的 当然前提是同种核酸的核苷酸 体现核苷酸差别的实际上只是它所带的碱基 所以多聚核苷酸链结构也可表示为 在讨论有关核酸问题时 一般只关心其中碱基的种类和顺序 所以上式可以进一步简化为 5 papcpgpupa3 或直接写成 5 acgua3 dna的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式 生物界物种的多样性即寓于dna分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中 而mrna 信使rna 的碱基顺序 则直接为蛋白质的氨基酸编码提供模板 并决定蛋白质的氨基酸顺序 一 脱氧核糖核酸 dna 1 dna的碱基组成 1 参与dna组成的主要有四种碱基即 腺嘌呤a 鸟嘌呤g 胞嘧啶c和胸腺嘧啶t 此外 在dna分子中也还含有少量稀有碱基 所有dna中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等 即a t 鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔含量相等 即g c 故有a g t c 2 dna的碱基组成具有种的特异性 即不同生物种的dna具有自己独特的碱基组成 但dna的碱基组成没有组织和器官的特异性 生长发育阶段 年龄 营养状态和环境的改变都不影响dna的碱基组成 只与生物的遗传特性有关 2 dna的一级结构dna的一级结构是由数量极其庞大的四种脱氧核糖核苷酸即 脱氧腺嘌呤核苷酸 脱氧鸟嘌呤核苷酸 脱氧胞嘧啶核苷酸和脱氧胸腺嘧啶核苷酸 通过3 5 磷酸二酯键连接起来的线形或环形多聚体 真核细胞染色体dna都是线形的 线粒体和叶绿体中则是环形分子 细菌dna也是环形的 包括拟核区和质粒dna 普生p525普生p437 很多病毒的dna也是环形的 普生p4112001年39 从某种病毒中提取出核酸 经测定 其碱基的组成中 与 含量相等 与 的含量相等 以下有关这种病毒核酸种类的结论哪个正确 p21 单链 双链 环状 2005年5 原核与真核细胞相同的特性是 p23a 均含有环状dnab 均含有线状dnac 染色体的基本单位是核小体d 均含有作为蛋白质合成的机器 核糖体解析 a d 原核细胞中的环状dna为核区dna或质粒 真核细胞的环状dna在线粒体或叶绿体中 只有真核细胞含有线状dna 原核细胞中dna不与组蛋白结合成核小体结构 原核细胞不含复杂的细胞器 但是与真核细胞一样含核糖体 2002年p2266 原核微生物的质粒是细菌等的 a 染色体dnab 细胞器dnac 核外dnad 附加体2005年62 质粒与病毒的主要区别是 a 质粒dna是环状的b 质粒可以在大肠杆菌内繁殖c 质粒dna与蛋白质结合d 病毒基因组能编码外壳蛋白解析 d a病毒的dna也可以是环状的 b病毒也可以在大肠杆菌内繁殖 c质粒dna不与蛋白质结合 d外壳蛋白是病毒特有的 3 dna的空间结构1953年 j watson和f crick在前人研究工作的基础上 根据dna结晶的x 衍射图谱和分子模型 提出了著名的dna双螺旋结构 二级结构 模型 并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测 在生物体内 绝大部分dna是以b dna双螺旋结构形式存在的 随着湿度和盐度等条件的影响 dna还可能有其他构象 各构象可以互变 还有一种左手螺旋dna 即z dna 其生理功能尚不清楚 1 b dna双螺旋结构的要点 反向 平行 右手螺旋两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴缠绕 两条链均为右手螺旋 链间碱基配对相连磷酸与核糖在外侧 彼此通过3 5 磷酸二酯键相连接 形成dna分子的骨架 碱基平面与纵轴垂直 糖环的平面则与纵轴平行 嘌呤与嘧啶碱基位于双螺旋的内侧 链间碱基配对相连 两条核苷酸链彼此依靠碱基之间形成的氢键相连系结合在一起 a只能与t配对形成两个氢键 g与c配对 形成三个氢键 所以g与c之间的连接较为稳定 上述碱基之间配对的原则称为碱基互补配对原则 每10个碱基对螺旋上升一周双螺旋结构上有二条螺形凹沟 一条较深 一条较浅 较深的沟称大沟 较浅的称小沟 大沟的宽度为1 2nm 深度为0 85nm 小沟的宽度为0 6nm 深度为0 75nm 双螺旋的平均直径为2nm 两个相邻的碱基对之间相距的高度 即碱基堆积距离为0 34nm 两个核苷酸之间的夹角为36 因此 沿中心轴每旋转一周有10个核苷酸 每一转的高度 即螺距 为3 4nm 即0 34nm乘以10 一条链为主动链 另一条为被动链 根据碱基互补配对原则 当一条多核苷酸链的序列被确定以后即可推知另一条互补链的序列 注 氢键维系横向稳定性 碱基平面间的堆积力维系纵向稳定性 2 a dna双螺旋结构的要点dna也是由反向的两条多核苷酸链组成的双螺旋 也为右手螺旋 但是螺体较宽而短 碱基对于中心轴之倾角也不同 呈19 3 z dna分子的结构它不是右手螺旋 而是左手螺旋 这种dna称左旋dna 普生p411 2005年多选1 关于dna分子的构象 以下哪些说法是正确的 p23a dna二级结构 双螺旋 主要具有a b d e z等构象b b型是右手螺旋 其它是左手螺旋c 活细胞中b型最多 且稳定不变d 细胞中a b z型等都可能存在 在一定的生理条件下发生部分变构e 不同的构象转录活性不一样 a型最高解析 a d a型 b型 d型 e型为右手螺旋 z型为左手螺旋 活细胞中是b型最多 但相对湿度 溶液的盐浓度 离子种类 有机溶剂等都能引起dna构象的改变 4 dna的三级结构 1 真核生物dna的三级结构单位是由dna与组蛋白构成的核小体 真核细胞染色体的dna念珠状三级结构 参阅普生p95及细胞生物学课件染色体部分 2 原核生物以及真核生物细胞器环状dna的超螺旋三级结构 生物体内有些dna是以双链环形dna形式存在的 如某些病毒dna 某些噬菌体dna 细菌质粒dna 真核细胞中的线粒体dna 叶绿体dna等 5 dna的一般特性 p337 dna分子的长度 天然dna分子的长度往往是很长的 dna分子结构中的碱基互变异构体 腺嘌呤和胞嘧啶环上的氮原子常处于氨基 nh2 状态 只有极少数处于亚胺基 nh 状态 同样 鸟嘌呤和胸腺嘧啶环上c6上的氧原子常为酮式 c o 很少有烯醇式 coh dna分子的可塑性 在溶液中dna分子有较大的可塑性 dna分子发生弯曲 缠绕或伸展是由于dna分子多核苷酸链的骨架上的共价键的转角改变所引起的 氢键未断 dna分子的稳定性 dna双螺旋结构在生理状态下是很稳定的 维持这种稳定性的因素包括 主要因素是碱基堆积力 双螺旋结构内部形成的疏水碱基是疏水的区 与介质中水分子隔开 其次是其他弱键包括 两条dna链之间形成的氢键 介质中的阳离子 如na k 和mg2 中和了磷酸基团的负电荷 降低了dna链之间的排斥力 离子键 范德华引力等 改变介质条件和环境温度 将影响双螺旋的稳定性 6 dna的生物学功能dna是遗传物质 是遗传信息的载体 dna可通过复制遗传给下一代 dna的组成差异决定了细胞中所有蛋白质 rna的结构特征 多细胞的dna控制了细胞分化 个体形成乃至个体的生老病死 尽管间接的证据早就提示dna可能是遗传物质 但是直接证明dna的遗传功能还是由avery在1944年用细菌转化作用的实验完成的 1 间接的证据包括 dna分布在染色体内 是染色体的主要成分 而染色体是直接与遗传有关的 细胞核内dna含量十分稳定 而且与染色体数目的多少有平行关系 体细胞 则双倍体 dna含量为生殖细胞 单倍体 dna含量的两倍 dna在代谢上较稳定 不受营养条件 年龄等因素影响 可作用于dna的一些物理和化学因素 如紫外线 x 射线 氮芥等都可以引起遗传特性的改变 2 直接的证据 1944年avery等人第一次证明了dna是细菌的转化因子 这项研究在分子遗传学上有极其重要的意义 avery从光滑型肺炎球菌 有荚膜 菌落光滑 分别提取dna 蛋白质及多糖物质 并分别与粗糙型肺炎球菌 无荚膜 菌落粗糙 一起培养 发现只有dna能使一部分粗糙型细菌转变成为光滑型 而且转化率与dna的纯度有关 dna越纯 转化率越高s 二 核糖核酸 rna 1 rna的结构rna是无分支的线形多聚核糖核苷酸 主要由四种核糖核苷酸组成 即腺嘌呤核糖核苷酸a 鸟嘌呤核糖核苷酸g 胞嘧啶核糖核苷酸c和尿嘧啶核糖核苷酸u 这些核苷酸中的戊糖不是脱氧核糖而是核糖 组成rna的核苷酸也是以3 5 磷酸二酯键彼此连接起来的 天然rna并不象dna那样都是双螺旋结构 而是单链线形分子 只有局部区域为双螺旋结构 这些双链结构是由于rna单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇 形成氢键结合而成的 同时形成双螺旋结构 不能配对的区域形成突环 loop 参阅普生p413 被排斥在双螺旋结构之外 rna中的双螺旋结构为a dna类型的结构 每一段双螺旋区至少需要有4 6对碱基才能保持稳定 一般说 双螺旋区约占rna分子的50 rna中的碱基配对原则是 a u g c 2 rna的类型动物 植物和微生物细胞内都含有三种主要rna 即核糖体rna ribosomerna 缩写成rrna 转运rna transferrna 缩写成trna 信使rna messengerrna 缩写成mrna 1 trna参阅普生p413trna的分子量在25kd左右 沉降系数在4s左右 碱基组成中有较多的稀有碱基 3 末端都为 cpcpaoh 用来接受活化的氨基酸 这个末端称接受末端 5 末端大多为pg 磷酸化的甲基鸟苷酸 也有pc 的 2002年p2159 稀有核苷酸碱基主要是在下列哪类核酸中发现 a rrnab mrnac trnad 核仁dna 包括五部分 氨基酸臂 二氢尿嘧啶区 反密码区 或叫环 tyc区和可变区 又叫额外环 trna的二级结构trna的二级结构都呈 三叶草 形状 在结构上具有某些共同之处 一般可将其分为 trna的三级结构 在三叶草型二级结构的基础上 突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配成对 目前已知的trna的三级结构均为倒l型 2 mrna参阅普生p412 413在真核生物中最初转录生成的rna称为不均一核rna hnrna 它是mrna的前体 或前身 经加工后可转变为成熟的mrna 成熟mrna的特点如下 真核细胞mrna的3 末端有一段长达200个核苷酸左右的多聚腺苷酸 polya 称为 尾结构 5 末端有一个甲基化的鸟苷三磷酸 称为 帽子结构 polya是在转录后经polya聚合酶作用添加的 原核生物的mrna一般无polya 但某些病毒mrna也有3 polya polya可能有多方面功能 与mrna从细胞核到细胞质的转移有关 与mrna的半寿期有关 新合成的mrna polya链较长 而衰老的mrnapolya链缩短 2002年判断33题p23注意 密码子的特点与例外参阅普生p421 3 rrna参阅普生p414rrna含量大 占细胞rna总量的80 左右 是构成核糖体的骨架 rrna的合成在核仁 动物细胞核糖体rrna有四类 5srrna 5 8srrna 18srrna 28srrna 许多rrna的一级结构及由一级结构推导出来的二级结构都已阐明 但是对许多rrna的功能迄今仍不十分清楚 三 核酸的性质参阅新编p444 嘌呤碱和嘧啶碱分子中都含有共轭双键体系 使碱基 核苷 核苷酸和核酸在紫外区有吸收 核酸的最大吸收值在260nm左右 可作为核酸定性 定量分析的依据 核酸的紫外区有吸收的性质 2 核酸的变性和复性核酸的变性 从双螺旋到单链的转变 主要是由二级结构的改变引起的 不涉及共价键的断裂 故一级结构不发生