生物化学第五章核酸

生物化学第五章核酸第1页，课件共60页，创作于2023年2月核酸脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）tRNAmRNArRNA蛋白质合成第一节核酸的种类、分布和化学组成一、核酸的发现二、核酸的种类和分布第2页，课件共60页，创作于2023年2月DNA：原核：裸露的DNA分子集中于核区质粒DNA真核：细胞核DNA：98%与组蛋白结合染色体细胞器DNA：一般裸露，环状双链第3页，课件共60页，创作于2023年2月RNA：细胞质，参与蛋白质合成rRNA：核仁中合成，占总RNA的80%参与核糖体的构成tRNA：核内合成，占总RNA的15%携带氨基酸到核糖体mRNA：核内合成，占总RNA的5%，蛋白质合成的模板第4页，课件共60页，创作于2023年2月核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖嘌呤碱嘧啶碱核糖（RNA）脱氧核糖（DNA）三、核酸的化学组成第5页，课件共60页，创作于2023年2月组成核酸的碱基腺嘌呤鸟嘌呤12第6页，课件共60页，创作于2023年2月尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶21第7页，课件共60页，创作于2023年2月稀有碱基tRNA中的N6-甲基腺嘌呤和5-甲基胞嘧啶嘌呤环和嘧啶环均呈平面或接近于平面的结构。第8页，课件共60页，创作于2023年2月戊糖组成核酸的戊糖有两种:DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖，RNA所含的糖则为β-D-核糖。第9页，课件共60页，创作于2023年2月核苷核苷是一种糖苷，由戊糖与碱基缩合而成，糖与碱基之间以糖苷键连接，称为C-N糖苷键。根据核苷中所含戊糖的不同，将核苷分成两大类：（碱基）核糖核苷和脱氧核糖核苷。鸟嘌呤脱氧核苷第10页，课件共60页，创作于2023年2月糖苷键糖的第一位碳原子（C1）与嘧啶碱的第一位氮原子（N1）相连，或与嘌呤碱的第九位氮原子（N9）相连。胞嘧啶核苷腺嘌呤核苷第11页，课件共60页，创作于2023年2月核苷酸核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的核苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。第12页，课件共60页，创作于2023年2月常见的核苷酸及其缩写符号第13页，课件共60页，创作于2023年2月第14页，课件共60页，创作于2023年2月特殊的核苷酸第15页，课件共60页，创作于2023年2月3`，5`-环化腺苷酸3`,5`-环化腺苷酸（cAMP)，普遍存在于生物细胞内，含量极小，具有放大激素信号的作用。第16页，课件共60页，创作于2023年2月3‘，5’-环化鸟苷酸具有缩小激素信号的作用，cAMP和cGMP被称为第二信使。第17页，课件共60页，创作于2023年2月第二节核酸的分子结构DNA的分子结构DNA的一级结构DNA的二级结构RNA的分子结构DNA的三级结构mRNA的结构tRNA的结构rRNA的结构第18页，课件共60页，创作于2023年2月连键：3`，5`-磷酸二酯键方向：3`-末端5`-末端一、核酸的一级结构第19页，课件共60页，创作于2023年2月一级结构的线条式缩写在多聚核苷酸中，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）。第20页，课件共60页，创作于2023年2月一级结构的文字式缩写TGCAGGTTAAAGG它的互补链:ACGTCCAATTTCC(误)CCTTTAACCTGCA(正)3’-ACGTCCAATTTCC-5’(正)第21页，课件共60页，创作于2023年2月实验1：肺炎链球菌实验1928年，英国细菌学家Griffith用肺炎链球菌感染小鼠的实验。第22页，课件共60页，创作于2023年2月1952年，Hershey和Chase用噬菌体标记的感染实验。

实验2：T2噬菌体感染实验第23页，课件共60页，创作于2023年2月二、DNA的空间结构1953年Watson和Crick提出了著名的DNA双螺旋结构模型第24页，课件共60页，创作于2023年2月DNA的Na盐纤维和DNA晶体的X光衍射分析。Franklin第25页，课件共60页，创作于2023年2月DNA双螺旋结构模型的主要内容由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘绕而成的右手双螺旋碱基处于螺旋内侧，而磷酸及戊糖位于外侧。碱基的平面与螺旋轴相垂直，糖平面与碱基平面几乎成直角第26页，课件共60页，创作于2023年2月沿着走向，磷酸、戊糖骨架形成深浅不同的凹陷，即大沟和小沟。3.螺旋的直径为2nm，相邻碱基在螺旋轴上间距为0.34nm，旋转夹角为3６°。每１０对核苷酸形成螺旋的一圈，螺距为３.4nm。第27页，课件共60页，创作于2023年2月两条链借碱基之间的氢键和碱基堆积力牢固地连为一体。碱基配对严格按照互补原则，即A与T配对，其间形成2个氢键，G与C配对其间形成3个氢键。

5.碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制。第28页，课件共60页，创作于2023年2月第29页，课件共60页，创作于2023年2月DNA双螺旋结构的稳定性碱基堆积力形成疏水环境（主要因素）互补碱基对间的氢键G、C含量越多，越稳定静电排斥力磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子之间形成离子键，中和了磷酸基上的负电荷间的斥力，有助于DNA稳定。疏水相互作用碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受水溶性活性小分子的攻击。第30页，课件共60页，创作于2023年2月DNA，双螺旋，正反向，互补链。A对T，GC连，配对时，靠氢键。十碱基，转一圈，螺旋34点中间。碱基力和氢键，维持螺旋结构坚。第31页，课件共60页，创作于2023年2月DNA双螺旋结构的类型B-DNAA-DNAZ-DNA第32页，课件共60页，创作于2023年2月22第33页，课件共60页，创作于2023年2月第34页，课件共60页，创作于2023年2月

三股螺旋DNAK.Hoogsteen1963通常是一条同型寡核苷酸与寡嘧啶核苷酸-寡嘌呤核苷酸双螺旋的大沟结合：Py.Pu*Py/Pu当DNA的一段寡嘧啶（寡嘌呤）构成镜像重复时可以形成三股螺旋（铰链DNA，hingedDNA,H-DNA)第35页，课件共60页，创作于2023年2月三、DNA的三级结构定义：DNA的三级结构是指在二级结构的基础上，通过扭曲和折叠所形成的特定构象。第36页，课件共60页，创作于2023年2月DNA超螺旋的形成互绕数=22螺旋圈数=20超螺旋数=2第37页，课件共60页，创作于2023年2月四、RNA的分子结构RNA分子一级结构的特点：1.常由60－95个核苷酸组成，分子量25000左右，沉降系数为4S左右。2.分子中含有较多的修饰碱基。3.3'-末端都具有CpCpAOH的结构。第38页，课件共60页，创作于2023年2月mRNA的一级结构真核细胞mRNA分子结构特点：在3`-末端有一段长约250个残基的聚腺苷酸（PolyA）真核细胞mRNA的5`-末端有一极为特殊的帽子结构，称为“帽子（Cap）”：m7GpppNmAA….AA~200APolyA3`-端5`-端帽子结构非编码区非编码区编码区第39页，课件共60页，创作于2023年2月第40页，课件共60页，创作于2023年2月转移RNAtRNA二级结构特点：分子量较小；在碱基组成上，有较多的稀有碱基；tRNA的3`-末端，皆为……CCAOH；5`末端多数为pG…，也有pC…..；tRNA的二级结构都呈三叶草形。三叶草结构由氨基酸臂、二氢尿嘧啶环、反密码环、额外环和TψC环等五部分组成。第41页，课件共60页，创作于2023年2月tRNA的三级结构tRNA的三级结构呈倒L形第42页，课件共60页，创作于2023年2月第43页，课件共60页，创作于2023年2月第三节核酸的性质一、核酸的一般性质二、核酸的紫外吸收性质四、核酸的变性、复性和分子杂交第44页，课件共60页，创作于2023年2月一、核酸的一般性质1.核酸和核苷酸都是两性电解质，在电场中有电泳行为。但磷酸基团为多元酸，因此核酸具有较强的酸性，等电点较低。2.核酸不溶于一般的有机溶剂，但可溶于乙醇的水溶液50%75%3.核酸溶液有较大的粘度

双链DNA>不规则线团

DNA>RNA第45页，课件共60页，创作于2023年2月碱水解：RNA的磷酸酯键易水解产生核苷酸室温，0.3~1mol/LKOH，24h，可将RNA完全水解，得到2’-或3’-核苷酸的混合物。

DNA的磷酸酯键不易水解

原因：RNA的核糖上有2'-OH第46页，课件共60页，创作于2023年2月酸水解：糖苷键＞磷酸酯键嘌呤糖苷键＞嘧啶糖苷键最不稳定的是嘌呤和脱氧核糖之间的C-NDNA比RNA易发生酸水解利用酸水解可以研究核酸的碱基组成。第47页，课件共60页，创作于2023年2月酶水解：非特异性水解磷酸二酯键的酶为磷酸二酯酶。专一水解核酸的磷酸二酯酶称核酸酶根据底物专一性分为：核糖核酸酶RNase脱氧核糖核酸酶DNase根据酶对底物作用的部位：

核酸外切酶（exonuclease)核酸内切酶(endonuclease)在分子生物学研究中最有应用价值的是限制性核酸内切酶。这种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。第48页，课件共60页，创作于2023年2月三、DNA的紫外吸收性质碱基、核苷、核苷酸和核酸在250~290nm的紫外波段有强烈的光吸收最大吸收峰：260nm第49页，课件共60页，创作于2023年2月四、核酸的变性、复性和分子杂交第50页，课件共60页，创作于2023年2月1.核酸的变性变性：是指核酸双螺旋碱基对的氢键断裂，双链转变成单链，从而使核酸的天然构象和性质发生改变。第51页，课件共60页，创作于2023年2月变性的实质：二级结构改变（氢键断裂），一级结构不变（共价键不断裂）。引起变性的因素：加热、酸、碱、尿素、有机溶剂变性的性质变化：增色效应、粘度降低、生物活性部分和全部丧失。增色效应：由于核酸变性而使紫外吸收增加的现象。第52页，课件共60页，创作于2023年2月第53页，课件共60页，创作于2023年2月与DNA的Tm值有关的因素DNA的均一性

均一性越高，变性的温度范围越窄。G-C含量：与Tm成正比Tm=69.3+0.41（G+C）G+C=（Tm-69.3）×2.44介质中的离子强度

离子强度低DNA的Tm值低，变性过程发生在较宽温度范围内。熔解温度（Tm）：通常把加热变性使DNA的双螺旋失去一半时的温度称为DNA的熔解温度。第54页，课件共60页，创作于2023年2月2.DNA的复性与分子杂交复性：热变性的DNA，在缓慢冷却后，分开的双链又可恢复为双螺旋结构的过程。影响复性速度的因素：

1.DNA的大小DNA片段越大，复性越慢；

2.离子强度盐浓度越高，复性越快

3.DNA的浓度DNA浓度越大，复性越快。减色效应：核酸复性时，紫外吸收降低，由于核酸复性而引起紫外吸收降低的现象称减色效应。第55页，课件共60页，创作于2023年2月热变性DNA在缓慢冷却时可以复性，快速冷却不能复性。核酸的杂交：热变性的DNA单链，在复性时并不一定与同源DNA互补链形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互补序列的异源DNA单链形成双螺旋结构。第56页，课件共60页，创作于2023年2月第57页，课