《核酸化学》课件.ppt

1、第5章核酸的化学、Nucleic Acid Chemistry、第5章核酸的化学、第1节核酸的化学组成第2节核酸的分子构造第3节核酸的理化性质第4节核酸的分离和含量测定， 核酸的发现和研究进展1868年Fridrich Miescher从脓细胞球中提取“核素”的1944年Avery等人证实了DNA是遗传物质的1953年Watson和Crick发现了DNA的双线构造1968年Nirenberg发现了遗传查询密码1 ltimore发现反转录酶的1981年gic t和Sanger创立了DNA序列测定方法1985年Mullis发明了PCR技术1990年美国启动了人类基因组修订版(HGP ) 1990年

2、中国人类基因组修订版2001年美国， 英吉利等国家完成了人类基因组修订版的基本信息帧工作，遗传病遗传物质变化和受致病基因控制的疾病遗传病特征具有垂直传递和终身性特征，并具有父母传给子孙的特点。 指致病基因的传达。 父母的生精细胞所具有的致病基因，通过生殖把致病基因传给下一代表现家族性，基因疗法、治疗基因治疗遗传病是根本和有前途的方法。 人的遗传物质可以借用其他生物，即向有基因缺陷的细胞球注入正常的基因，以达到治疗目的。 基因治疗首先发现缺陷基因，在云同步中制备相应的正常基因，然后将正常基因转移到细胞球内替代缺陷基因，在正常研究和探索阶段表达。 现阶段遗传病的“显性性状治疗”方法，只能消除一代人

3、的疾病，致病基因将一如既往地传给子孙后代。 第一节核酸的化学组成、基本元素体组成： c、h、o、n、p的含量比较稳定，为9%-10%，核酸含量：通过测定p的含量进行推定(定磷法)，分子量RNA :数万dna :核苷戊糖磷酸、盐化学基、嘧啶盐化学基(pyrimidine ) : 核苷酸中的盐化学基组成、嘌呤盐化学基(purine ) :I、x、稀有盐化学基、稀有盐化学基、假尿嘧啶“稀有核苷”由“稀有盐化学基”生成，一些稀有核苷、核苷结构命名为： 核苷酸和磷酸脱水缩合生成磷酸酯类化合物类的磷酸化学基缩合的位置分别生成： 2核苷酸、3核苷酸、5核苷酸最常见的核苷酸是5核苷酸(大多省略5 )。5 -核

4、苷的分子结构、核苷一磷酸、2-d-3-ADP、环化核苷、环状一磷酸腺嘌呤核苷一磷酸鸟苷、核苷多磷酸：含有两个以上磷酸化学基的核苷酸、各种核苷三磷酸在体内能量代谢中的作用ATP能量GTP是蛋白质和嘌呤的合成、第二信使cAMP、重要的核苷酸诱导体几个重要的辅助酶催化剂、NAD烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NADP烟碱腺嘌呤二核苷酸磷酸FAD黄嘌呤二核苷酸coacoa、- H2O、核苷酸为3， 一方面参加由5-磷酸二酯类化合物键连接的线状结构，另一方面核酸的初生结构、第二节核酸的分子结构、c、g、a、标记方法、5 pApCpTpGpCpT-OH 3、5 A C T G C T 3、线条式、字符表达式、二级结构

5、： 2条单链DNA DNA的盐化学基组成(Chargaff法则) 盐化学基当量法则A G=T C，二，DNA的二级结构，盐化学基互补对： A=T G C，DNA双线结构模型、1，双线结构模型的要点是，(1) DNA分子是相互平行且反向的脱氧多核苷酸链吗一条链的方向5 3，另一条链的方向3 5，(2)盐化学基重叠于螺旋的内侧，垂直于纵轴，磷酸和脱氧核糖在外侧，形成DNA的骨架。糖环平面与中轴平行，与盐化学基环平面形成90角，0.34nm、2nm、直径、(3)螺旋直径约为2nm，邻接2盐化学基间距离为0.34nm，角度为36间距： 10对核苷酸/环高度，2条链沿着同一轴平行地卷绕，形成右手双线螺旋

6、结构稳定双螺旋结构的力量？ (1)盐化学基堆积力盐化学基间的防水作用力内部形成强防水区域，与介质中的水分子隔离，有利于盐化学基间氢键的形成。 (2)氢键碱基对间DNA外侧的氧在介质中的水或蛋白质上的-OH (3)络离子键磷酸化学基上的负电荷和介质中的正络离子之间形成络离子键，以减少双链间的静电排斥力。 问题：碱基对的化学基础？ 由于几何形状的限制，碱基对只能在嘧啶和嘌呤配对的双线内适当放置。 两个嘧啶配对时几何形状过小，两个三氟代乙烷磺酰氯配对时几何形状过大，容纳不下双螺旋。 只有A-T盐化学基和G-C碱基对的几何形状适合双线的大小。大槽和小槽从碱基对的方向性来看，由于碱基对所占的空间不对称，

7、在双线表面形成两个凹陷的槽，一个槽大，一个槽小，分别称为大槽和小槽。 问题： DNA双螺旋为什么有大沟的空间配置，Watson DNA双螺旋结构(b型)，3双螺旋的多态性，不同的DNA纤维的空间结构，A-DNA和B-DNA之间的相互转换是可能的，转录时DNA分子发生BA的转换。 Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋。 这种螺旋有可能作用于基因表达和遗传重组。 3种DNA双螺旋结构比较，Z-DNA、多核苷酸链中，脱氧核糖的五元环可以折叠为多个结构. 另外，CN葡萄糖苷键和3，5 -磷酸二酯类化合物键的旋转，具有相同碱基对的DNA双线能够取不同的构象，在DNA构象上，这种差异称为多态性。 DNA空间结

8、构多态性的原因是什么？ 在多嘧啶和多嘌呤区段，局部形成三条螺旋。 DNA三股螺旋(H-DNA )多位于真核细胞基因的表达调节区。镜像重复序列、镜像重复序列、DNA三条螺旋始终位于双螺旋的大槽，四条链DNA :可能存在于真核细胞染色体的端粒。 稳定DNA的结构，保持生物遗传特性的相对连续性。 损伤修复容易，一个多核苷酸链损伤时，可以根据碱基对原则进行修复，使遗传特征稳定。 双螺旋结构的生物科学意义，三、DNA三级结构：超螺旋，在二级结构的基础上进一步扭曲形成的超螺旋。 螺旋、线状DNA形成的超螺旋、闭环DNA的超螺旋形式，如细菌质粒DNA、细小病毒DNA、噬菌体DNA、腺粒体DNA。 闭环超螺旋

9、结构，密、体积影响较小的双线解链过程，影响DNA分子与其它分子的相互作用。 超螺旋是什么意思？ 答：压缩分子空间，真核生物染色体由DNA和蛋白质组成，其基本单位为核小体(nucleosome )。 核小体组成： DNA约200bp组蛋白H1 H2A、H2B H3 H4，例如组装成DNA超螺旋结构的染色质，核小体的结构、核粒子、2分子(H2A、H2B、H3、H4)构成八聚体。 核小体纤维：核小体再螺旋形成染色体：核小体纤维再螺旋形成，从双螺旋DNA到染色体，DNA共压缩约800010000倍，真核生物染色体DNA组成不同层次的结构，DNA(2nm )、核小体链各突环约75000bp )、玫瑰花结

10、(300nm 螺旋环(700nm，每转30个玫瑰花)、染色体(1400nm，每染色体包括10个玫瑰花200bp )、DNA功能、DNA功能数字小大板块用于遗传信息复制和遗传信息传送。 基因DNA分子中具有特定生物科学功能的片断。 将染色体组的一个生物的所有DNA序列。四、RNA的种类和分子结构，rRNA占总量的80% tRNA，最小RNA占总量的15% mRNA占总量的35%，在蛋白质合成中起着铸造模型的作用。 在蛋白质合成时起到携带活性氨基酸的作用。 核糖体是蛋白质合成的情况，存在RNA的种类、分布、功能、RNA的结构、单链形式，并且能够局部地具有二次或三级结构。 比DNA分子小：的构成数十

11、个核苷酸组成，大的构成数千个核苷酸构成初生结构RNA二级结构三级结构，RNA初生结构： AMP、GMP、CMP、UMP 3、5磷酸二酯类化合物结合连接在线性分子上。 RNA二级结构：单链RNA自身缠绕，形成局部双线多的“茎”、多“环”结构的螺旋部分“茎”或“臂”、非螺旋部分“环”。 (tRNA :转运氨基酸，初生结构单链小分子，含有7393个核苷酸，含有1020%稀有盐化学基，如DHU沉降系数在4S左右. 5端经常磷酸化且经常为pG . 3端是CCAOH，氨基酸臂7对bp组成，末端含有-CCAOH DHU环的8-12个核苷酸反密码环是由7个核苷酸构成的外圈3-18个核苷酸构成的t环7个核苷酸、

12、氨基酸臂、tRNA的二级结构三叶草DHU环识别和结合氨基酸tRNA合成酶催化剂的额外环大小的差异是tRNA分子分类的指标，氨基酰基tRNA、tRNA的三级结构：进一步折叠形成反l型结构，有利于具有氨基酸的tRNA进入核糖体的特定部位。 额外环：在tRNA的l型三次元结构中负责连接两个区域(d环反密码子环和TC接纳体臂)。氨基酰基trna合成酶催化剂、识别氨基酰基rna合成酶催化剂的部位：倒l结构中与该作用相关的核糖体识别部位：倒l结构中的TC环与其相关。 对于DHU环反密码环氨基酸臂、tRNA、(二) mRNA的结构，单链大部分具有突环状二级结构。 分子量数百2万个核苷酸不同，变化大。 mRN

13、A占细胞球RNA总量的1%5%，代谢活跃，初生结构研究带来一定困难。 原核和真核生物mRNA的结构差异进行了分别探讨，顺反子：将遗传学上构成一个多肽的遗传单位称为顺反子、前导区翻译区(多顺反子)末端序列、原核生物mRNA的结构特征：1、多顺反子2 .一般不修饰盐化学基。 每个顺反子都是特异的翻译区。每个翻译区域和核蛋白质之间有独立的结合部位。每个翻译区域之间有5端，3端由没有查询密码功能的核苷酸序列连接而成的非查询密码区域。 真核生物mRNA结构，5端帽结构(m7GTP) 3端尾结构(polyA，20200个a )修饰盐化学基(甲基化) 5非查询密码区翻译开始信号： AUG，“帽”单顺反子帮助

14、“”核糖体与mRNA结合，翻译以AUG (起始密码子)开始，5，5，聚a尾功能： 关于mRNA从细胞核向细胞质的转移，与翻译相关，没有polyA翻译活性的降低。 新合成的聚a尾长老化的聚a尾短，* mRNA的功能有：条摘录，铸造模型功能，(3)，rRNA的结构和功能，rRNA是细胞球中含量最多的RNA，占总量80%的rRNA与蛋白质一起为核蛋白体(核糖体)，在构成蛋白质的原核生物中， 16S的rRNA参与构成核蛋白体的小亚基，5S和23SrRNA参与构成核蛋白体的大亚单位。在真核生物中，18S的rRNA参与了构成核蛋白体的小亚基，其佝偻病的rRNA参与了构成核蛋白体的大亚单位。核糖体组成、rR

15、NA的二级结构、特点：单链、螺旋化程度低于tRNA，在蛋白质组成的核糖体后方发挥其功能，5sRNA的二级结构，大肠菌群16S rRNA的二级结构，rRNA的结构研究，原核生物16SrRNA 3端有一个保守序列accu，位于5SrRNA 4347位真核生物5.8SrRNA也有相同的CGAAC序列，是与tRNA相互识别、相互作用的部位，rRNA的主要作用是具有肽酰基转移酶活性。 提供结合位点的是tRNA (A位、p位、e位)多个蛋白质合成因子选择性结合的mRNA，在蛋白质合成开始时、肽链延长中核糖体尺寸亚单位的结合、校对阅读等作用。 细胞球不同部位其他种类的小分子RNA的总称主要包括核内小RNA(snRNA )、核仁小RNA (snoRNA )、细胞质小RNA (scRNA催化小RNA(ribozyme ) )小片段干扰作用RNA (s