生物化学核酸课件

1、关于生物化学核酸课件第一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核 酸(nucleic acid) 是由核苷酸组成的生物大分子，携带和传递遗传信息。第一节 概述第二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核酸是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递。核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。第三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第一节 核酸是遗传物质的载体一、核酸的研究发现史1868年，科学家从细胞核中分离得到一种酸性物质，即现在被称为核酸的物质。第四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核酸的分类及分布 主要在细胞核存在于胞核、胞液中。

2、脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)生物遗传的物质基础第五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核酸的分类及分布 存在于细胞核和线粒体内。存在于胞核、胞液和线粒体。(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脱氧核糖核酸 核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个体的遗传型(genotype)。参与遗传信息的复制与表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。第六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月RNA的分类和功能信使RNA（mRNA） 携带DNA遗传信息转运RNA（tRNA） 通过反密码子识别mRNA的 密码子，使氨基酸对号入

3、座核蛋白体 (rRNA) 与核糖体蛋白形成核糖体， 是蛋白质合成的场所第七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 98核中（染色体中） 真核 线粒体（mDNA） 核外 叶绿体（ctDNA）DNA 拟核 原核 核外：质粒（plasmid） 病毒：DNA病毒二、核酸的种类和分布 核酸分为两大类： 脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid （DNA） 核糖核酸 Ribonucleic Acid（RNA）第八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第二节核酸的分子组成第九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖元素组成： C H O N P 核酸完全水

4、解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸的混合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外，还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可用层析或电泳等方法分离鉴定。第十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核酸的基本组成单位是核苷酸 碱基戊糖磷酸核苷酸核苷核酸DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 。RNA的基本组成单位是核糖核苷酸 。第十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月嘌呤 嘧啶 碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）DNA、RNA均有DNA有RNA有核苷酸的结构每种核酸都含有四

5、种碱基 。第十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月戊 糖（构成RNA） 核糖 （构成DNA）脱氧核糖第十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月嘌呤腺嘌呤(adenine, A)鸟嘌呤(guanine, G)碱 基第十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)尿嘧啶(uracil, U)胸腺嘧啶(thymine, T)第十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。第十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核苷（或脱氧核苷）：碱基和核糖（或脱氧核糖）通过

6、糖苷键连接形成。OHH糖苷键HHN2O112OHOHHCH2ONNHHH脱氧胞嘧啶核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH12糖苷键腺嘌呤核苷第十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷酸（脱氧核苷酸）：核苷（脱氧核苷）和磷酸以酯键连接形成。 第十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 多磷酸核苷酸： NMP，NDP，NTP第二十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 环化核苷酸: cAMP，cGMP第二十一张，PPT共

7、七十七页，创作于2022年6月 肌苷酸及鸟苷酸(强力味精) 辅酶 NAD、NADP、FMNIMP GMP第二十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 多聚核苷酸（核酸）多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C3-OH 与另一分子核苷酸的5-磷酸基形成3,5-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。5533第二十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第二十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月5-磷酸端（常用5-P表示）；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53或是35。多聚核苷酸的表示方式DNA RNA5PdAPdCPdGPdTOH

8、 3 5PAPCPGPUOH 或5ACGTGCGT 3 5ACGUAUGU 3 ACGTGCGT ACGUAUGUT53OH U53OH OH OH OH OH 第二十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月DNA的合成原料： dATP, dGTP, dCTP, dTTP. RNA的合成原料： ATP, GTP, CTP, TTP. 第二十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第二节 核酸的分子结构一、DNA的一级结构脱氧核糖核酸的排列顺序可以用碱基排列顺序表示连接键：3，5-磷酸二酯键磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架碱基形成侧链多核苷酸链均有5-末端和3-末端 DNA的碱基顺序本身就

9、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。 第二十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月2. 基因与基因组基因（gene）：一段有功能的DNA片段，生物细胞中DNA分子的最小功能单位（交换单位）。 蛋白质（mRNA 蛋白质）产物 tRNA RNA rRNA 调节功能：调节基因无产物 作用未知结构基因第二十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月基因组（genome）：某生物体（完整单倍体）所含全部遗传物质的总和。包括：核基因组（拟核/核DNA）及核外（质粒/质体DNA） bp（碱基对） 103 104 105 106 107

10、108 109 1010 1011 1012人两栖类鱼类藻类酵母细菌E.Coli病毒质粒各种细胞、病毒和细菌质粒中基因组的大小第二十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3. 原核生物基因组特点 重复序列少，多位编码区 多为操纵子形式组织 有重叠基因存在 真核生物基因组特点 以染色体存在 重复序列多 基因组计划人类基因组计划（Human Genome Project， HGP ）酵母基因组计划 （YGP）大肠杆菌（E.Coli）第三十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月二、DNA的二级结构 DNA的双螺旋模型1953年，J. Watson和F. Crick 在前人研究工作的基础上，

11、根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。第三十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月DNA双螺旋模型要点B型结构 两条链反向平行，右手螺旋 碱基在内（AT，GC）碱基平面垂直于螺旋轴 戊糖在外，双螺旋每转一周 为10碱基对（bp）A型结构 碱基平面倾斜20，螺旋变粗变短，螺距23nm。Z型结构 左手螺旋，只有小沟2.0 nm小沟大沟第三十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第三十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月双螺旋DNA的结构参数类型旋转

12、方向螺旋直径（nm）螺距（nm）每转碱基对数目碱基对间垂直距离（nm）碱基对与水平面倾角ADNABDNAZDNA右右左2.02.31.82.83.44.51110120.2550.340.272007双螺旋稳定的力 氢键 碱基堆积力（疏水相互作用及范德华力） 离子键等 则DNA变性剂（热、pH、脲/酰胺、有机溶剂）第三十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月DNA的存在形式第三十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月二、DNA的三级结构DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，负超螺旋 原核 双链环状DNA（dcDNA） 病毒 单链环状DNA（scDNA） 单链线性DNA（ssDNA）

13、 第三十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月真核 双链线性DNA（dsDNA）第三十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第四节 RNA的结构与功能一、结构特点碱基组成 A、G、C、U （AU/GC） 稀有碱基较多，稳定性较差，易水解多为单链结构，少数局部形成螺旋分子较小分类mRNA（hnRNA 核不均一RNA）tRNA rRNA （snRNA/asRNA）少数RNA病毒第三十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月二、tRNA占RNA总量的15一种氨基酸对应最少一种RNA分子量25000左右，大约由7090个核苷酸组成，沉降系数为4S左右。分子中含有较多的修饰成分。3-末端

14、都具有CpCpAOH的结构。第三十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月tRNA的三级结构第四十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月三、rRNA占RNA总量的80原核生物真核生物核糖体rRNA核糖体rRNA 30s70s 50s16s5s 、23s 40s80s 50s 18s5s、5.8s、28s第四十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月四、mRNA和hnRNA占细胞总RNA的35真核细胞mRNA的3-末端有一段长达200个核苷酸左右的聚腺苷酸(polyA)，称为 “尾结构” ，5 -末端有一个甲基化的鸟苷酸，称为” 帽结构“ 。五、snRNA （small nuclei

15、c RNA 核小RNA） scRNA （small cytoplasmic RNA） asRNA （antisense RNA）第四十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第四节 核酸的分子结构一，DNA的分子结构 （一）DNA的一级结构： 定义核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。第四十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月5端3端核苷酸之间以3 , 5 -磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。CGAo第四十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月书写方法第四十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 DNA 与RNA的区别核酸碱基

16、戊糖DNAA、G、C、T脱氧核糖RNAA、G、C、U核糖第四十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（二） DNA的二级结构 双螺旋结构第四十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月DNA双螺旋结构模型要点 1.两条链反向，平行，碱基互补A = T G C 。 2.围绕同一中心轴构成右手双螺旋 。螺旋直径2nm，表面有大沟和小沟（蛋白质结合部位）。3. 碱基在内侧。每圈螺旋含10个碱基对 (bp)，螺距为3.4nm。4. 维持双螺旋稳定的因素：横向为氢键，纵向为碱基间的堆积力。第四十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月碱基互补配对 TAGC第四十九张，PPT共七十七页，创作于

17、2022年6月（一）原核生物DNA的高级结构（三）DNA的三级结构第五十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（二）真核生物DNA的高级结构真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是 核小体。核小体的组成DNA：约200bp 组蛋白：H1H2A，H2BH3H4八聚体第五十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第五十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第五十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月DNA的功能：基因是DNA分子中的某一段核苷酸排列顺序，编码特定的蛋白质。第五十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月二、RNA的种类和分子结构RNA的一级结构：多核糖

18、核苷酸链中核苷酸的排列顺序RNA为一条多核苷酸链，有的碱基配对，有的不配对，可以螺旋，也可以不螺旋。RNA通常以单链形式存在，局部可有二、三级结构第五十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月动物细胞内主要RNA的种类及功能核蛋白体RNA信使RNA转运RNA功能核蛋白体组分蛋白质合成模板转运氨基酸核蛋白体RNA信使RNA转运RNA细胞核和胞液功能rRNAmRNA tRNA核蛋白体组分二、RNA的种类和分子结构核蛋白体RNA第五十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（一 ）信使RNAhnRNA 内含子(intron)mRNA * mRNA成熟过程 外显子(exon)mRNA的功能：作

19、为蛋白质合成的模板。第五十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月* mRNA结构特点1. 大多数真核mRNA的5末端形成帽子结构：m7GpppNm-。2. 大多数真核mRNA的3末端有多聚A尾。第五十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月* tRNA的一级结构特点 含稀有碱基较多 3末端为 CCA-OH 5末端大多数为G 由7090个核苷酸组成（二）转运RNA* tRNA的功能选择性搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。第五十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月* tRNA的二级结构三叶草形氨基酸臂额外环第六十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月* tRNA的三级结构

20、 倒L形第六十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月* rRNA的结构（三）核蛋白体RNA* rRNA的功能参与组成核蛋白体（ rRNA+pr） ，作为蛋白质生物合成的场所。核蛋白体包括大亚基和小亚基第六十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月核酸的理化性质第 三 节第六十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月一、一般的理化性质 两性解离 / 一般呈酸性（在中性溶液中带负电荷），微 溶于水，不溶于有机溶剂线性大分子（粘度高。抗剪切力差）可用电泳或离子交换（色谱）进行分离室温条件下，DNA在碱中变性，但不水解，RNA水解加热条件下，D核糖浓盐酸苔黑酚 绿色 D2脱氧核糖酸二苯胺

21、 蓝紫色第六十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月一、紫外吸收在260nm波长有最大吸收峰，是由碱基的共轭双键决定的。这一特性常用作核酸的定性、定量分析。第六十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月二、核酸的紫外吸收特性在核酸分子中，由于嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，因而具有独特的紫外线吸收光谱，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作为核酸及其组份定性和定量测定的依据。以A260/A280进行定性、定量DNA和RNA溶液中加入溴化乙锭（EB），在紫外下发出荧光第六十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月三、核酸的变性、复性与分子杂交1. 变性稳定核酸双螺旋次级键断裂，空

22、间结构破坏，变成单链结构的过程。核酸的的一级结构(碱基顺序)保持不变。变性表征 生物活性部分丧失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收增加（增色效应）变性因素： pH（11.3或5.0） 变性剂（脲、甲酰胺、甲醛） 低离子强度 加热第六十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月二、DNA的变性定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。变性因素：过量酸，碱，加热等。第六十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月DNA变性的本质是双链间氢键的断裂第六十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，通常将紫外吸收的增加量达最大量一半时的温度称熔解温度，用Tm表示。一般DNA的Tm值在70-85C之间。DNA的Tm值与分子中的G和C的含量有关。G和C的含量高，Tm值高。因而测定Tm值，可反映DNA分子中G, C含量，可通过经验公式计算：（G+C)%=(Tm-69.3)X2.442. 热变性和Tm第七十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月例：变性引起紫外吸收值的改变DNA的紫外吸收光谱增色效应：DNA变性