核酸概述分子生物学

1、关于核酸概述分子生物学第一张，PPT共八十五页，创作于2022年6月一 核酸19251930年，Levene确定核酸是由4种核苷酸组成；Chargaff发现四种核苷酸并不是简单的1：1的关系。1 核酸的发现1868年，Miescher发现核素，是一类在白细胞中富含磷酸酸性的物质。1889年，Altmann在酵母中制备了不含蛋白的核素，称之为核酸（Nucleic acid）。第二张，PPT共八十五页，创作于2022年6月转化实验 1928年，Griffith等人肺炎双球菌实验（图11）； 1944年，Avery提出转化因子是DNA（图12）。Blendor实验 1952年，Hershey进一步证

2、明DNA是遗传物质 （图13）。第三张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第四张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第五张，PPT共八十五页，创作于2022年6月噬菌体模式图第六张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第七张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第八张，PPT共八十五页，创作于2022年6月2 核酸的分类与分布 90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleic acid, DNA)脱氧核糖核酸(ribonucleic acid, RNA) 核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotyp

3、e)。参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。第九张，PPT共八十五页，创作于2022年6月二 核酸的化学成分第十张，PPT共八十五页，创作于2022年6月嘧啶碱基嘌呤碱基碱基第十一张，PPT共八十五页，创作于2022年6月-D-核糖 -D-2-脱氧核糖戊糖第十二张，PPT共八十五页，创作于2022年6月腺苷(AR) 脱氧胞苷(dCR)1,N9-糖苷键 1,N1-糖苷键11N9N1，N糖苷键主要核苷有八种核苷第十三张，PPT共八十五页，创作于2022年6月核苷酸第十四张，PPT共八十五页，创作于2022年6月核酸第十五张，PPT共八十五页，创作于2022年6月5p

4、pppppppp3DNA5ppppppppp3RNA5p35p3核酸的简写式：第十六张，PPT共八十五页，创作于2022年6月5353第十七张，PPT共八十五页，创作于2022年6月三 核酸的理化性质溶解性 均溶于水 不溶于一般有机溶剂,在70%乙醇中形成沉淀 晶形 DNA为白色纤维状固体 RNA为白色粉末状固体两性解离 呈酸性 在中性溶液中带负电荷第十八张，PPT共八十五页，创作于2022年6月沉降速度： RNA 环状DNA 开环、线状DNA粘度 DNA粘度大 RNA粘度小旋光性 均很强密度 RNA双链DNA； 环状DNA 开环、线状DNA 单链DNA 双链DNA 第十九张，PPT共八十五页

5、，创作于2022年6月核酸的紫外吸收 碱基、核苷、核苷酸和核酸在240290nm的紫外波段有强烈的光吸收，max=260nm 1 OD260dsDNA=50g/ml 1 OD260ssDNA=33g/ml 1 OD260 RNA=40g/ml 纯DNA A260/A280=1.8 纯RNA A260/A280=2.0第二十张，PPT共八十五页，创作于2022年6月核酸的酸解和碱解 DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别RNA的碱解第二十一张，PPT共八十五页，创作于2022年6月酶水解 核酸水解酶:水解磷酸二酯键。 DNA水解酶（DNases）:以DNA为底物 RNA水解酶（RNases）

6、:以RNA为底物的。 核酸外切酶:从一端（3-端或5-端）开始 核酸内切酶:从中间开始第二十二张，PPT共八十五页，创作于2022年6月四 DNA的一级结构1 、DNA的一级结构DNA分子中核苷酸的排列顺序，DNA顺序（或序 列）DNA分子主要由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成第二十三张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第二十四张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第二十五张，PPT共八十五页，创作于2022年6月DNA一级结构模式图第二十六张，PPT共八十五页，创作于2022年6月1）DNA结构的特点：DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成

7、的。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，它的组成有一定的规律。第二十七张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第二十八张，PPT共八十五页，创作于2022年6月2）DNA分子的多样性 碱基的排列顺序，构成了DNA分子的多样性100bpDNA分子可能排列方式就是4100DNA中的碱基排列顺序是DNA分子的重要属性基因的功能取决于DNA的一级结构 第二十九张，PPT共八十五页，创作于2022年6月五 DNA的二级结构1、 DNA二级结构特征Watson和Crick在1953年根据DNA纤维X射线晶体衍射图，提出了

8、DNA为右手双螺旋结构的科学假设。二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。通常情况下，DNA二级结构分为两类：一类是右手螺旋， 如ADNA，BDNA；一类是左手螺旋，即ZDNA。第三十张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第三十一张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第三十二张，PPT共八十五页，创作于2022年6月2、DNA双螺旋的稳定性氢键疏水作用碱基堆积力离子第三十三张，PPT共八十五页，创作于2022年6月3、 DNA结构的多态性 目前已知DNA双螺旋结构可分为A、B、C、D及Z型等数种，除Z型为左手双螺旋外，其余均为右手双螺旋。 B型 A型 D型C型 E型9

9、2相对湿度75相对湿度DNARNA杂交分子66相对湿度碱基对减少1) 右手螺旋第三十四张，PPT共八十五页，创作于2022年6月DNA结构类型和螺旋参数结构类型螺旋（nm）螺旋对称性每个核苷酸残基轴（h）和扭角轴（I）沟的宽度（nm）沟的深度（nm）h（nm）I（度）小沟大沟小沟大沟A2.82110.25632.71.100.270.281.35B3.38100.33836.00.571.170.750.85C3.109.330.33238.60.481.050.790.75D2.4380.30445.00.130.890.58E2.437.50.32548.0第三十五张，PPT共八十五页，创

10、作于2022年6月 Z型:在DNA单链中存在嘌呤与嘧啶（CGCGCG或CACACA）交替排列的顺序时，就会出现左手双螺旋结构。在主链中各个磷酸根呈锯齿状排列，犹如“之”字形一样，因此叫做Z型沟象。2) 左手螺旋Z型 特点：每圈螺旋12个碱基，螺距4.464.47nm，h为0.74nm，-60度旋转，碱基负倾斜-7度，直径1.81-1.84nm（B型DNA为1.93nm），只有小沟，且窄而深（宽0.88nm，深1.38nm），嘌呤糖苷键呈顺式（B型所有糖苷键均为反式）。第三十六张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第三十七张，PPT共八十五页，创作于2022年6月不同螺旋形式DNA分子主要参

11、数比较双螺旋碱基倾角（度）碱基间距（nm）螺旋直径（nm）每轮碱基数螺旋方向A-DNA 200.262.611右B-DNA60.342.010右Z-DNA70.371.812左第三十八张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第三十九张，PPT共八十五页，创作于2022年6月3）Z型DNA与生物的基因调控有关A 邻近调控控制区启动子转录区Z-DNAB-DNA不转录转录第四十张，PPT共八十五页，创作于2022年6月B 远距离调控控制区Z-DNABDNA可能转录负超螺旋程度高，有扭转能力不转录负超螺旋程度低，无扭转张力第四十一张，PPT共八十五页，创作于2022年6月六 DNA超螺旋结构 超螺旋

12、结构是DNA分子高级结构的主要形式。可分为正超螺旋和负超螺旋两类。 负超螺旋松弛DNA正超螺旋拓扑异构酶溴乙锭拓扑异构酶溴乙锭第四十二张，PPT共八十五页，创作于2022年6月A：正超螺旋；B：环状双链DNA；C：负超螺旋用电话线说明DNA链中的螺旋与超螺旋第四十三张，PPT共八十五页，创作于2022年6月1、超螺旋特点 I型DNA共价闭合环状 II型DNA开环，松弛型型线状 I型开环，松弛型pH11.3pH11.3pH11.3pH11.3I第四十四张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第四十五张，PPT共八十五页，创作于2022年6月 溴化乙锭（ethidium bromide， EB）

13、，通过嵌入到配对碱基之间的方式与DNA结合，导致DNA双螺旋的局部解旋（untwisting）沉降系数EB浓度第四十六张，PPT共八十五页，创作于2022年6月 CsCl密度梯度（含EB）离心： 超螺旋开环、线性第四十七张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第四十八张，PPT共八十五页，创作于2022年6月 环状DNA分子常以超螺旋结构存在，并以负超螺旋为主，有利于转录的起始。DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。 第四十九张，PPT共八十五页，创作于2022年6月七 核小体与染色体 1、 核小体 DNA双螺旋链，等距离缠绕组蛋白（见表2

14、-5）（H2A、H2B、H3、H4）各二分子，组成八聚体，形成众多核心颗粒，外绕1.75圈左右的DNA链，每圈约85bpDNA，各颗粒之间为带有H1组蛋白的连接区DNA。进化上的极端保守性；无组织特异性；氨基酸分布的不对称性；修饰作用；组蛋白富H5含赖氨酸.第五十张，PPT共八十五页，创作于2022年6月核小体单位核心颗粒染色小体2第五十一张，PPT共八十五页，创作于2022年6月3第五十二张，PPT共八十五页，创作于2022年6月 H2A、H2B、H3和H4各两分子组成组蛋白八聚体，构成核心组蛋白，双螺旋DNA(146bp)以左手超螺旋的方式绕核心颗粒1.75 圈，缠绕在核心组蛋白表面，构成

15、核心颗粒，两端各有11bp与H1结合，形成完整的核小体连接区DNA（平均55bp）将相邻的核小体连接。4第五十三张，PPT共八十五页，创作于2022年6月5第五十四张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第五十五张，PPT共八十五页，创作于2022年6月其他非组蛋白：HMC蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白.第五十六张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第五十七张，PPT共八十五页，创作于2022年6月DNA （2nm, 200bp ）核小体链（ 11nm,每个核小体200bp）纤丝（ 30nm,每圈6个核小体）突环（ 150nm,每个突环大约75000bp） 玫瑰花结 （ 300nm

16、 ,6个突环） 螺旋圈（ 700nm,每圈30个玫瑰花） 染色体（ 1400nm 每个染色体含10个玫瑰花）第五十八张，PPT共八十五页，创作于2022年6月核小体螺线管超螺线管染色单体压缩7倍压缩6倍压缩5倍压缩30-40倍 DNA共压缩6300-8400倍第五十九张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第六十张，PPT共八十五页，创作于2022年6月八、基因与基因组1、基因 DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。合成有功能的多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。第六十一张，PPT共八十五页，创作于2022年6月类型编码蛋白质的基因不转录的基

17、因只有转录而没有翻译功能的基因结构基因调节基因酶和结构蛋白阻遏蛋白tRNA基因、 rRNA基因调节性RNA启动基因操纵基因调节控制作用第六十二张，PPT共八十五页，创作于2022年6月2、基因组指某种生物所包含的全套基因。不同生物体中具有不同的基因组大小。第六十三张，PPT共八十五页，创作于2022年6月3、 原核生物基因组基因组很小，且大小相差较大单倍体（逆转录病毒除外）基因重叠结构简练转录单元（多顺反子结构）基因多是连续的（真核细胞病毒除外）第六十四张，PPT共八十五页，创作于2022年6月 基因组大小 编码蛋白质 乙肝病毒 3Kb 4种 痘病毒 3000Kb 几百种大肠杆菌 4600Kb

18、 30004000第六十五张，PPT共八十五页，创作于2022年6月X174：单链DNA病毒编码11个蛋白质分子，总分子量为25万左右，相当于6078个核苷酸所容纳的信息量，但其DNA本身只有5375个核苷酸，最多能编码总分子量为20万的蛋白质分子，为解决这一矛盾，出现了基因重叠。第六十六张，PPT共八十五页，创作于2022年6月基因重叠的几种情况： （1）完全重叠 （2）部分重叠 （3）两个基因只有一个碱基重叠 一个基因终止密码子的最后一个碱基是另一个基因起始密码子的第一个碱基第六十七张，PPT共八十五页，创作于2022年6月读框不同5GAAGGAGUGAUGUAAUGUCUAAAGGU35

19、GAAGGAGUGAUGUAA3 Glu Gly Val Met Stop 基因D 5AUGUCUAAAGGU3 Met Set Lys 基因J5GAAGGAGUGA3 Lys Gly Stop 基因E X174mRNA D、J、E基因重叠5GCTGGTGGAAAATGAGGAAATTCAAT3 DNA序列 Leu Val Glu Asn Glu Glu Ile Gln K蛋白 Ala Gly Gly Lys Ter A蛋白 fMet Arg Lys Phe Asn C蛋白 噬菌体G4一段DNA序列内A、C、K基因三重重叠第六十八张，PPT共八十五页，创作于2022年6月*基因读框相同，只是起

20、始部位不同第六十九张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第七十张，PPT共八十五页，创作于2022年6月4 、真核生物基因组1）C值单倍体基因组中的DNA含量同类生物不同种属之间DNA总量变化很大从编码每类生物所需DNA量的最低值看，C值具有从低等到高等增加的趋势第七十一张，PPT共八十五页，创作于2022年6月A 基因组大，含有多种序列组分B 染色体C 重复序列 D 断裂基因E 单顺反子2）特点第七十二张，PPT共八十五页，创作于2022年6月C 重复序列（序列组分）快复性成分 高度重复序列中复性成分 中度重复序列慢复性成分 不重复序列第七十三张，PPT共八十五页，创作于2022年6月高

21、度重复序列：重复频率高，复性速度很快 ，在基因组中所占比例随种属而异。常被称为卫星DNA。特点 2-100bp 成串排列 着丝粒区和端粒区 约占 5-6根据长度 卫星DNA：100bp左右 小卫星DNA：15-70bp 微卫星DNA：2-5bp功能 与染色体稳定性有关第七十四张，PPT共八十五页，创作于2022年6月第七十五张，PPT共八十五页，创作于2022年6月中度重复序列特点在基因组中重复数十至数万（105）次复性速度快于单拷贝顺序，慢于高度重复顺序所占比例在不同种属之间差异很大大多不编码蛋白质大多数与单拷贝基因间隔排列,少数在基因组中 成串排列在一个区域具有种特异性第七十六张，PPT共八十五页，创作于2022年6月 r RNA 真核生物rRNA基因的重复次数多 真核生物有四种rRNA（18S、28S、5S、5.8S ) 基因组中 18S、28S和5.8S rRNA基因在同一转录单位 5S rRNA 在低等真核生物（如：酵母）中也和18S、28SrRNA在同一转录单位；而在高等生物