章核酸通论结构

章核酸通论结构演示文稿当前1页，总共66页。（优选）章核酸通论结构当前2页，总共66页。一、核酸的发现和研究简史核酸是活细胞中重要的大分子，含有细胞生存和繁殖所需要的全部信息。当前3页，总共66页。（一）、核酸的发现1968年，瑞士F.Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者从脓细胞分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷量很高的酸性化合物，称为核素（nuclein)当前4页，总共66页。（二）、核酸的早期研究1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）技术上的突破带来理论研究的重大发展（显微紫外分光光度研究、组织化学实验、亚细胞部分分离、化学分析等证明DNA存在于细胞核，RNA存在于细胞质，是生物共同的重要组成成分）当前5页，总共66页。（三）、DNA双螺旋结构模型的建立

DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式，它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型。当前6页，总共66页。DNA双螺旋结构的研究背景：

1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：①DNA碱基组成有物种差异，且物种亲缘关系越远，差异越大；②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；③DNA分子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规律性，即A=T、G=C、A+G=T+C。这一规律被称为Chargaff原则。当前7页，总共66页。1953年由Wilkins研究小组完成的研究工作，发现了DNA晶体的X线衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明DNA是一种螺旋构象。在中心形成的一个交叉的图斑指示了螺旋结构的存在。顶端和底部的深带对应于重复出现的碱基。DNA的X－ray照片当前8页，总共66页。（四）、生物技术的兴起20世纪70年代前期诞生了DNA重组技术（DNArecombinanttechnology）三项关键技术：DNA切割技术（工具酶）、分子克隆（用细菌质粒重组体得到克隆）和快速测序（酶法测序、化学测序）80年代RNA研究出现第二个高潮（核酶、反义RNA、mRNA编辑，RNA的世界…..）当前9页，总共66页。（五）、人类基因组计划开辟了生命科学新纪元1986年，诺贝尔奖得主H.Dulbecco在Science杂志上率先提出“人类基因组计划”（简称HGP）;1990年10月，美国政府出资30亿美元，计划用15年时间完成“人类基因组计划”，中国1999年加入，承担1%的测序任务;当前10页，总共66页。测序技术的突破导致提前完成测序任务，生命科学进入”后基因组时代“（post-genomeera），出现“功能基因组学”(functionalgenomics)、“蛋白质组学”（proteomics）、“结构基因组学”（structuralgenomics）、“RNA组学”(RNomics)或“核糖核酸组学”(ribonomics)等新学科。back当前11页，总共66页。二、核酸的种类和分布大分子酸性物质：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。DNA是主要的遗传信息的载体，RNA主要参与遗传信息的表达；RNA和DNA都是以单核苷酸为基本单位所组成的多核苷酸长链。DNA多为双链结构（D-2-脱氧核糖，ATGC），RNA为单链结构（D-核糖，AUGC）当前12页，总共66页。原核生物染色体DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA；真核生物染色体是线型双链DNA，末端有高度重复序列形成的端粒结构；动物病毒DNA通常是环状双链或线型双链；植物病毒基因组大多是RNA，DNA较少见。当前13页，总共66页。RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。当前14页，总共66页。细胞核和胞液线粒体功能核蛋白体RNArRNAmttRNA核蛋白体组成成分信使RNAmRNAmtmRNA蛋白质合成模板转运RNAtRNAmttRNA转运氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前体小核RNAsnRNA参与hnRNA的剪接、转运小胞浆RNAscRNA/7SL-RNA蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分RNA的分类back当前15页，总共66页。三、核酸的生物功能

DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。

DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因（gene）。一个生物体的全部DNA序列称为基因组（genome）。基因组的大小与生物的复杂性有关，如病毒SV40的基因组大小为5.1×103bp，大肠杆菌为5.7×106bp，人为3×109bp。当前16页，总共66页。（一）DNA是主要的遗传物质1928年格雷费斯首次报告了其著名的细菌转化实验。即已经被灭活的有毒的光滑型肺炎球菌（S型）能在动物体内使无毒的粗糙荚膜型肺炎球菌（R型）变成有毒的S型。当前17页，总共66页。当前18页，总共66页。DNA是遗传物质的证明——转化实验1944年艾佛里(Avery)和他的同事从两种肺炎球菌提取液中获得纯化DNA(R和S)，进行细菌转化实验。该实验首次证明DNA是遗传物质。细菌转化机制当前19页，总共66页。DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验蔡斯－何西用同位素35Ｓ和32Ｐ标记噬菌体，并用标记的噬菌体感染细菌，进一步证明了DNA是遗传物质。当前20页，总共66页。（二）RNA参与蛋白质的生物合成当前21页，总共66页。（三）RNA功能的多样性控制蛋白质合成；作用于RNA转录后加工与修饰；基因表达与细胞功能的调节；生物催化与其他细胞持家功能；遗传信息的加工与进化。总之，与遗传信息的表达和表达调控有关。当前22页，总共66页。本章重点：核苷酸、脱氧核糖核酸、核糖核酸知识点：1、核酸的早期研究和双螺旋结构模型；2、核酸的种类，分类和生物学功能。back当前23页，总共66页。第十三章

核酸的结构当前24页，总共66页。核酸的水解产物当前25页，总共66页。一、核苷酸（一）、碱基1.嘧啶碱：尿嘧啶

胞嘧啶

胸腺嘧啶当前26页，总共66页。2.嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤当前27页，总共66页。当前28页，总共66页。互变异构当前29页，总共66页。3.稀有碱基：大多数是甲基化碱基，tRNA中含有较多的稀有碱基，可高达10%当前30页，总共66页。（二）核苷核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。在大多数情况下，核苷是由核糖或脱氧核糖的C1’β-羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合，故生成的化学键称为β-N糖苷键。当前31页，总共66页。β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖当前32页，总共66页。腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)β1’,N9-糖苷键

β1’,N1-糖苷键β1’β1’N9N1当前33页，总共66页。

“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。假尿苷（ψ）β1’,C5-糖苷键β1’C5当前34页，总共66页。（三）、核苷酸

核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。由于与磷酸基缩合的位置不同而分别生成2’-核苷酸、3’-核苷酸和5’-核苷酸。最常见者为5’-核苷酸（5’常被省略）。当前35页，总共66页。核苷酸的分子结构当前36页，总共66页。

5’-核苷酸又可按其在5’位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。当前37页，总共66页。当前38页，总共66页。核苷酸的命名及缩写符号

脱氧碱基磷酸基数目磷酸dAMPGDTTCU当前39页，总共66页。环核苷酸的分子结构环一磷酸腺苷环一磷酸鸟苷

当前40页，总共66页。back当前41页，总共66页。二、核酸的共价结构（一）、核酸中核苷酸的连接方式一分子的核苷酸的3’-位羟基与另一分子核苷酸的5’-位磷酸基通过脱水可形成3’,5’-磷酸二酯键，从而将两分子核苷酸连接起来。当前42页，总共66页。多核苷酸链：核酸就是由许多核苷酸单位通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的长链状化合物。核酸具有方向性的长链状化合物，多核苷酸链的两端，一端称为5’-端，另一端称为3’-端。DNARNA当前43页，总共66页。（二）DNA的一级结构DNA分子是由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来的直线形或环形多聚体。当前44页，总共66页。（三）RNA的一级结构RNA分子主要是由AMP，GMP，CMP，UMP四种核糖核苷酸通过3’-5’-磷酸二酯键连接起来的无分支的线型多聚体。RNA的种类很多（tRNA、mRNA、rRNA等），结构各不一样。当前45页，总共66页。mRNA的结构与功能mRNA在真核生物中的初级产物称为HnRNA。大多数真核成熟的mRNA分子具有典型的5’-端的7-甲基鸟苷三磷酸（m7GTP）帽子结构和3’-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴结构。（messengerRNA）当前46页，总共66页。

mRNA分子中带有遗传密码，其功能是为蛋白质的合成提供模板。

mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码（coden）当前47页，总共66页。真核生物mRNA5’-端帽子结构当前48页，总共66页。真核生物mRNA3’-端的polyA结构back当前49页，总共66页。三、DNA的高级结构（一）DNA碱基组成的Chargaff原则A=T、G=C、A+C=T+GA+G=T+C当前50页，总共66页。（二）DNA的二级结构

——双螺旋结构模型目前已知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。当前51页，总共66页。B型双螺旋DNA的结构特征当前52页，总共66页。碱基配对及氢键形成当前53页，总共66页。当前54页，总共66页。B型双螺旋DNA的结构特点：1.为右手反平行双螺旋；2.主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；3.两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢键，G与C为三个氢键）；4.螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；5.螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。当前55页，总共66页。（三）、DNA的三级结构

——超螺旋结构（1）原核生物DNA的三级结构：绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。当前56页，总共66页。当前57页，总共66页。（2）真核生物中的核小体结构：在真核生物中，双螺旋的DNA分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕，从而形成特殊的串珠状结构，称为核小体。核小体结构属于DNA的三级结构。核小体当前58页，总共