生物奥赛之生物化学重点串讲核苷酸与核酸

生物奥赛之生物化学重点串讲核苷酸与核酸第1页，课件共49页，创作于2023年2月核酸通论脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）核酸（nucleicacid）第2页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的功能（一）DNA是主要的遗传物质（携带与传递遗传信息）核酸通论直接证据：肺炎双球菌转化实验噬菌体感染实验DNA双螺旋结构模型第3页，课件共49页，创作于2023年2月（二）RNA功能的多样性（参与遗传信息的表达、调节遗传信息的表达、催化功能。。。。。。。）tRNArRNAmRNA其他的RNA核酸通论第4页，课件共49页，创作于2023年2月核酸（nucleicacid）核苷酸（nucleotide）

磷酸（phosphoricacid）核苷（nucleoside）戊糖（pentose）碱基（base）一、核酸的组成核酸的结构或核糖第5页，课件共49页，创作于2023年2月核糖核苷酸（ribonucleotide）脱氧核糖核酸（DNA）脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide）核酸的结构核糖核酸（RNA）第6页，课件共49页，创作于2023年2月两类核苷酸的基本化学组成核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸组成戊糖核糖（D-ribose）脱氧核糖（D-2-deoxyribose）碱基腺嘌呤（adenine）、鸟嘌呤（guanine）、胞嘧啶（cytosine）、尿嘧啶（uracil）腺嘌呤（adenine）、鸟嘌呤（guanine）、胞嘧啶（cytosine）、胸腺嘧啶（thymine）磷酸phosphoricacidphosphoricacid核酸的结构第7页，课件共49页，创作于2023年2月第8页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构

核糖与碱基之间通过N-(-)糖苷键相连，形成核苷；核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，形成核苷酸，核苷与磷酸之间主要通过5’-磷酸酯键相连。第9页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构嘧啶核苷嘌呤核苷1’2’3’4’5’(OH)1’2’3’4’5’(OH)第10页，课件共49页，创作于2023年2月构成DNA的核苷酸：5’－脱氧核苷酸核酸的结构第11页，课件共49页，创作于2023年2月构成RNA的核苷酸：5’－核苷酸核酸的结构第12页，课件共49页，创作于2023年2月二、核酸的共价结构核酸（DNA与RNA）是核苷酸聚合成的生物大分子，无分支结构。核酸的共价结构就是核酸的一级结构，通常指核酸的核苷酸序列。核酸的结构第13页，课件共49页，创作于2023年2月DNA与RNA均以3',5'-磷酸二酯键连接核苷酸。核酸的结构第14页，课件共49页，创作于2023年2月DNA一级结构的特点无分支的线形或环形链；DNA链很长，分子量很大，编码巨大的信息量；真核生物与原核生物具有不同的特性核酸的结构第15页，课件共49页，创作于2023年2月RNA一级结构的特点无分支的线形链；不同种类具有不同结构：核酸的结构RNA种类碱基组成3'端5'端其他特点原核mRNA无修饰碱基有一段非翻译区有一段非翻译区有多顺反子mRNA真核mRNA有修饰碱基有poly(A)有5'端帽子单顺反子第16页，课件共49页，创作于2023年2月三、DNA的三维空间结构二级结构：DNA的两条多聚核苷酸链间通过氢键形成的双螺旋（doublehelix）结构。三级结构：DNA双链进一步折叠卷曲形成的构象。四级结构：DNA与蛋白质的复合体结构核酸的结构第17页，课件共49页，创作于2023年2月（一）DNA的二级结构核酸的结构1953年，Watson和Crick根据Chargaff规律和DNA钠盐纤维的X光衍射结果提出了DNA的双螺旋结构模型。第18页，课件共49页，创作于2023年2月Watson-Crick双螺旋结构模型核酸的结构

两条反向平行（一条5’→3’，另一条3’→5’）的多核苷酸链绕同一中心轴相互缠绕，形成右手双股螺旋。第19页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构碱基位于双螺旋的内侧，磷酸与脱氧核糖在双螺旋外侧，构成DNA分子的骨架；外部亲水，内部疏水。第20页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构碱基平面接近与纵轴垂直，糖环的平面接近与纵轴平行。第21页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构

双螺旋是一种有规律的结构平均直径2nm螺距3.4nm每旋转一周的核苷酸数目10碱基堆积距离0.34nm相邻核苷酸夹角36o2.0nm第22页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构

大沟与小沟。第23页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构

两条链依靠碱基之间形成的氢键结合在一起。碱基配对原则：A－TG－C第24页，课件共49页，创作于2023年2月稳定双螺旋结构的因素①碱基堆积力（base-stackinginteractions）疏水作用＋范德华力②碱基配对的氢键。GC含量越多，双螺旋越稳定。核酸的结构第25页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构

碱基在一条链上的排列顺序不受任何影响；但是根据碱基配对原则，当一条链的序列被确定后，即可决定另一条互补链的序列。第26页，课件共49页，创作于2023年2月(二）DNA的三级结构DNA在双螺旋的基础上通过扭曲和折叠形成的构象包括不同二级结构单元间的相互作用、单链与二级结构单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征超螺旋（supercoil）是DNA三级结构的主要形式核酸的结构第27页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构超螺旋的功能超螺旋有助于DNA在细胞内的包装；负超螺旋易于解链，有利于DNA的复制、重组和转录等过程的进行；生物体内可通过调节DNA的拓扑结构来调节其功能。第28页，课件共49页，创作于2023年2月（三）DNA与蛋白质复合物的结构（四级结构）核酸的结构病毒：类型多样（环状双链、线型双链、线型单链、环状单链）原核：环状双链分子，集中于核区，包括DNA与质粒DNA真核：细胞核DNA－线型双链分子，与组蛋白等形成染色体（chromosome）细胞器DNA－环状双链分子，一般裸露第29页，课件共49页，创作于2023年2月

染色体DNA组装不同层次的结构核酸的结构第30页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构四、RNA的结构RNA通常是单链线型分子

RNA可自身回折形成局部双螺旋（二级结构），并进一步折叠形成三级结构

RNA可与蛋白质形成核蛋白复合体（四级结构，例如核糖体）第31页，课件共49页，创作于2023年2月tRNA的高级结构三叶草形二级结构：茎＋环倒L形三级结构核酸的结构第32页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的结构

维系tRNA三级结构的因素：氢键、碱基堆积力

tRNA分子功能：转运氨基酸

tRNA分子具有与其功能相适应的柔韧性。第33页，课件共49页，创作于2023年2月

核酸的水解核酸的酸碱性质核酸的紫外吸收核酸的变性和复性核酸的理化性质第34页，课件共49页，创作于2023年2月一、核酸的水解对酸的敏感性：糖苷键＞磷酸酯键，脱氧核糖＞核糖RNA的磷酸酯键对碱敏感，DNA抗碱水解（生理意义）酶水解：酶的专一性；限制性内切酶（特点、应用）核酸的理化性质第35页，课件共49页，创作于2023年2月二、核酸的酸碱性质碱基、核苷与核苷酸均能发生解离核苷酸与核酸的磷酸基具有酸性，碱基具有碱性，因此核苷酸与核酸具有两性解离的性质。核苷酸与核酸中磷酸基的酸性大于碱基的碱性，其等电点偏低（等电点的应用）核酸的理化性质第36页，课件共49页，创作于2023年2月三、核酸的紫外吸收核酸的理化性质

嘌呤碱与嘧啶碱具有共轭双键，使碱基、核苷、核苷酸和核酸在240－290nm的紫外波段有强烈的光吸收

λmax≈260nm第37页，课件共49页，创作于2023年2月紫外吸收光谱的应用鉴定纯度核苷酸与核酸含量计算判断变性（增色效应、减色效应）核酸的理化性质在DNA的变性过程中，(P)值增大（增色效应，hyperchromiceffect）在DNA的复性过程中，(P)值减小（减色效应，hypochromiceffect）第38页，课件共49页，创作于2023年2月四、核酸的变性、复性及杂交核酸的理化性质(一)变性（denaturation）核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链，不涉及共价键断裂。第39页，课件共49页，创作于2023年2月熔解温度（Tm）：加热变性使DNA的双螺旋结构失去一半时的温度。核酸的理化性质meltingtemperature影响DNA的Tm值的因素第40页，课件共49页，创作于2023年2月(二)复性核酸的理化性质变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。影响DNA复性的因素降温速率，负效应（热变性的DNA在缓慢冷却的条件下可以复性，称为退火－annealing）第41页，课件共49页，创作于2023年2月(三)分子杂交（hybridization）核酸的理化性质在变性的DNA溶液中加入外源DNA单链分子或RNA单链分子（与原DNA具有序列互补性），去掉变性条件后复性形成双螺旋结构的过程。第42页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的理化性质分子杂交的种类SouthernBlotting：检测DNANorthernBlotting：检测RNA第43页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的研究方法核酸的分离纯化和定量测定核酸的离心分析核酸的凝胶电泳核酸的测序PCRDNA的化学合成核酸的研究方法（结束）第44页，课件共49页，创作于2023年2月核酸的分离纯化要点：利用各种核酸的特性选择合适的纯化方法（注意掌握原理）；抑制核酸酶的作用，防止核酸的降解和变性。核酸的研究方法第45页，课件共49页，创作于2023年2月核酸含量的测定紫外分光光度法核酸的研究方法A260=150g/ml双螺旋DNA20g/ml寡核苷酸40g/ml