医学生化成教ch3nucleicacid

第三章,核酸的结构与功能Structure and Function of Nucleic Acid,2,概述,1、核酸的发现及命名1869年25岁的瑞士人Miescher发现“核素”核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)与核糖核酸(RNA)2、核酸的分类、分布及生理功用 分 类 主要分布 主要生理功用 DNA 细胞核 遗传信息的载体 RNA 细胞质 参与蛋白质的生物合成,3,3、核酸的水解,核酸,核苷酸,水解,4,第一节 核酸的化学组成,一、戊糖,5,二、碱基,腺嘌呤 A,鸟嘌呤 G,胞嘧啶 C,胸腺嘧啶 T,尿嘧啶 U,6,DNA、RNA基本组成的异同,戊 糖 碱 基 磷酸 DNA 脱氧核糖 A、G、C、T 磷酸 RNA 核 糖 A、G、C、U 磷酸,小结：,7,（三）稀有碱基,8,9,三、核苷(nucleoside),1）定义：碱基与戊糖通过糖苷键相连而成的化合物。2）碱基与戊糖的连接部位：3）分类：核糖核苷与脱氧核糖核苷,10,四、核苷酸(nucleotide),1）定义：核苷与磷酸通过酯键相连而成的化合物2）连接部位：戊糖的第五位碳上的羟基磷酸化3）分类：核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸注：一磷酸核苷 monophosphate (MP) 二磷酸核苷 diphosphate (DP) 三磷酸核苷 triphosphate (TP),11,核苷酸的结构,碱基连接（糖苷键）,酯 键,（DNA为H）,1,2,3,4,5,12,13,14,核苷酸的衍生物,15,16,17,第二节 核酸的一级结构,1、定义：组成DNA或RNA的核苷酸的排列顺序2、连接键：3，5 -磷酸二酯键 （多核苷酸链的方向：53） 3、表达方式：结构式 线条式 文字式,18,19,20,第三节 DNA的空间结构与功能,一、DNA的二级结构（一）双螺旋结构模型碱基组成的Chargaff规则1、 A=T、G=C、A+G=T+C；2、有种属特异性，不同生物种属DNA碱基组成不同；3、无组织器官特异性，同一个体不同组织器官的DNA具有相同的碱基组成。,21,22,23,（二）DNA双螺旋结构模型要点,1、是反向平行的互补双链结构，右手双螺旋结构，存在大沟、小沟。2、亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于螺旋外侧，碱基位于内侧，两链间通过碱基形成氢键。3、A与T形成两个氢键，G与C形成三个氢键，碱基处于一个碱基平面，与纵轴垂直。直径2.0nm，每圈10对碱基，每个碱基旋转36，螺距3.4nm4、碱基堆砌力、氢键和离子键维系双螺旋结构的稳定，其中碱基堆砌力为主要作用力。,24,25,26,（二） DNA结构的多样性,27,二、DNA的三级结构,（一）DNA的超螺旋结构 正超螺旋和负超螺旋（二）原核生物DNA的高级结构绝大多数为共价封闭的环状双螺旋分子，形成超螺旋结构,28,29,（三）DNA在真核生物细胞核内的组装染色质(chromatin)和染色体(chromosome)核小体(nucleosome)：DNA+组蛋白(histone, H)注：组成核小体的组蛋白H2A、H2B、H3、H4各二分子；H1位于核小体之间；人体每个体细胞DNA长1m,细胞直径0.1mm,细胞核0.05mm。,30,31,三、DNA的功能,基因(gene)： DNA分子中有功能的特定区段遗传密码(genetic codon)基因组(genome)： 包含了所有编码RNA和蛋白质的序列及所有的非编码序列，也就是DNA分子的全部序列。人类的基因组是由约3109个bp（碱基对）组成。,32,第四节 RNA的空间结构与功能,RNA的分类及功能： 分 类 主要功能 mRNA 蛋白质生物合成的模板 tRNA 氨基酸的搬运工具 rRNA 与蛋白结合成核蛋白体，为 蛋白质生物合成提供场所RNA的总体结构特点：以单链形式存在；局部可形成双螺旋；碱基组成比例无规律性,33,34,35,一、信使RNA(messenger RNA, mRNA)1) mRNA含量少、更新快、分子大小不一 2) mRNA可形成局部双螺旋结构的二级结构。3) mRNA在真核生物中的初级产物称为hnRNA4) 5-端有7-甲基鸟苷三磷酸(m7Gppp)的帽子结构5) 3-端有多聚腺苷酸(PolyA)尾巴结构,36,37,二、转运RNA(transfer RNA, tRNA),1) 分子最小；大小均一；含有稀有碱基最多2) 二级结构：呈“三叶草”型。包括：氨基酸臂、DHU环、反密码环、附加环、TC环等3) 三级结构：倒“L”型,38,39,40,三、核糖体RNA(ribosomal RNA, rRNA),1）rRNA是含量最多的RNA，占总量的80。2）rRNA与蛋白质构成核蛋白体（由大、小亚基组成原核生物：5S, 16S, 23S 小亚基：16S 大亚基：5S和23S真核生物：5S，5.8S，18S，28S 小亚基：18S 大亚基：5.8S，5S，28S,41,第五节核酸的理化性质,42,一、核酸的生物大分子性质,1. 相对分子质量 DNA 1 1061 107 RNA 1 1042. 碱基或碱基对数(bp)3. 链长 1bp660 1mDNA双螺旋 3000bp或 21064. 沉降系数(s) RNA平均含P量为9.4%，DNA平均含P量为9.9%,43,二、核酸的酸碱性质,核酸为两性化合物呈酸性在人体正常生理状态下核酸一般带负电荷对于DNA的碱基对，在pH4.0-11.0之间最为稳定,44,三、核酸的溶解度与黏度,核酸微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。核酸是高分子物质，黏度很大，DNA黏度大于RNA。DNA分子纤维状，RNA分子无定形。DNA变性时黏度变小。,45,四、核酸的紫外吸收,1、 最大紫外吸收峰：260nm2、产生原因：碱基中的共轭双键3、应用：定量分析；鉴定纯度,46,五、核酸的变性和复性,（一）变性1、定义：在理化因素作用下，DNA双螺旋的两条 互补链松散而分开变成单链的过程。2、变性的因素：高温（常用） 强酸、强碱 有机溶剂等3、变性的实质：氢键断裂（磷酸二酯键完好）4、主要改变：紫外吸收值增加-高色效应：指DNA变性后对260nm紫外光的光吸收度增加的现象。,47,48,5、Tm值(melting temperature)： 加热使DNA变性50%时的温度。6、影响Tm的因素：1）DNA分子的大小 2）碱基组成比例经验公式：(G+C)%=(Tm/ -69.3) 2.44,49,50,（二）复性,DNA的变性是可逆的。热变性后，温度缓缓下降，被解开的两条链又可重新互补结合，恢复成原来完整的DNA双螺旋结构分子。这一过程称为复性或退火。黏度增高、低色效应、生物学活性恢复。退火温度分子杂交(hybridization)和探针(probe),51,52,1. 核酸的基本组成成分，核苷酸的组成及各组成连接方式，核苷酸的命名、缩写2. 核酸一级结构、空间结构3. DNA双螺旋模型4. RNA分类、结构特点及功能5. DNA、RNA在组成上的异同6.