核酸的结构与功能.ppt

1、核酸的结构和功能讲座：倪雪峰，核酸的结构和功能，开始和结束，(伊甸园)不同的生物组织有共同的化学特征。鸟类、野兽、植物和土壤微生物与人类共享相同的基本结构单元(细胞)。绍兴大学医学院，核酸的结构与功能，1。核酸的分类、分布和功能。核酸的分子组成。核酸的分子结构。核酸的物理和化学性质。核酸酶评论参考，返回，摇动大学医学院，1。核酸的分类、分布和功能。核酸是以核苷酸为基本单位的生物大分子，能够携带和传递遗传信息。核酸的研究史是生命的物质基础。根据所含的不同戊糖，核酸可分为两类：脱氧核糖核酸(DNA):脱氧核糖核酸(DNA)，核糖核酸(RNA):核糖核酸的分类和分布，功能性核糖核酸的分类及其在蛋白质

2、生物合成中的作用。核酸与蛋白质的比较，返回，邵兴大学医学院，核酸研究史，1868，弗里德里希米舍尔(瑞士外科医生)，“在人类脓细胞中发现的核素”，第一篇论文发表于1871年。1889年，阿尔特曼首次提出了“核酸”这个词。艾弗里等人在1944年证明了DNA是遗传物质。沃森和克里克，脱氧核糖核酸双螺旋模型，与威尔金斯一起获得了1962年的诺贝尔生理医学奖。尼伦伯格于1968年发现了遗传密码，特明和巴尔第摩于1975年发现了逆转录酶，吉尔伯特和桑格于1981年建立了DNA测序方法，穆利斯于1985年发明了聚合酶链反应技术，人类基因组计划(HGP)于1994年在中国启动了人类基因组计划，2001年完成

3、了美国和英国人类基因组计划的基本框架(序列草图)，2003年基本完成了人类基因组计划的测序。返回，摇动大学医学院，核糖核酸分类及其在蛋白质生物合成中的作用，核糖核酸“直接模板”，核糖核酸“运输工具”，核糖核酸和蛋白质构成核糖体“合成位点”。反过来，信使核糖核酸信使核糖核酸转移核糖核酸转移核糖核酸核糖核酸核糖核酸核糖核酸绍兴大学医学院第二，核酸的分子组成，核酸是由多核苷酸组成的核酸的基本元素。三种基本成分通过核酸水解获得：磷酸、戊糖和碱。核酸的基本单位是核苷酸、核苷和其他重要的核苷酸。返回，比较两种类型的核酸成分，比较两种类型的核酸成分，核苷酸的分子结构，摇动大学医学院，核酸的基本元素，包括碳，

4、氢，氧，氮，磷(特征元素)，有一个恒定的磷含量：脱氧核糖核酸的平均磷含量是9.9%，核糖核酸的平均磷含量是9.4%，只要测量一个核酸样品的磷含量(固定磷法)，就可以计算出样品的核酸含量。返回绍兴大学医学院，核苷酸、碱基和戊糖通过糖苷键缩合形成核苷，包括核糖核苷、脱氧核糖核苷和磷酸通过磷酸键结合形成核苷酸，包括核糖核苷酸、脱氧核苷酸，而生物体中的大多数核苷酸都是5-核苷酸。，返回，核苷和核苷酸的示意图，核苷和核苷酸的分子结构，构成两种核酸的核苷酸的分子结构，摇动大学医学院，其他重要的核苷酸，单磷酸核苷酸(NMP)，二磷酸核苷(NDP)和三磷酸核苷(三磷酸核苷三磷酸)都是重要的高能磷酸化合物。环核

5、苷酸cAMP和cGMP是细胞信号转导中的第二信使辅酶核苷酸NAD和FAD。归来，震撼大学医学院，三。核酸的分子结构，核酸分子中脱氧核糖核酸的分子结构和功能，核糖核酸的分子结构和功能，返回，摇动大学医学院，核酸分子的结构水平和返回，核酸分子的结构水平的基本结构：一级结构，空间结构：二级结构，三级结构，各种核酸都有特定的结构和功能，摇动大学医学院，核酸的基本结构，返回，脱氧核糖核酸是由四种脱氧核苷酸(潮湿， dGMP，dCMP，dTMP)，RNA由四种核糖核苷酸组成(AMP，GMP，CMP，UMP)，5-磷酸二酯相连形成多核苷酸链：线型结构：5-磷酸端，3-羟基端，核苷酸残基磷酸和戊糖构成链的骨架

6、， 碱基在链的一侧延伸的核酸链的方向：一般认为53是正向多核苷酸链，它是核酸的基本结构：多核糖核苷酸链：核糖核酸链多脱氧核苷酸链：脱氧核糖核酸链核酸分子多核苷酸链上核苷酸的排列顺序称为核酸的一级结构，即碱基序列。 核酸分子中的核糖(或脱氧核糖)和磷酸共同构成其骨架结构，但不参与遗传信息的储存和表达。遗传信息的携带和传递依赖于碱基序列的变化。不同碱基序列提供的编码能力几乎是无限的。多核苷酸链示意图，摇动大学医学院，3，5-磷酸二酯键，并返回，由一个核苷酸的C3-羟基和相邻核苷酸的C5-磷酸脱水缩合形成的酯键称为3，5-磷酸二酯键。摇动大学医学院，脱氧核糖核酸的分子结构和功能，返回，脱氧核糖核酸的

7、一级结构，脱氧核糖核酸的二级结构，脱氧核糖核酸的三级结构的功能，脱氧核糖核酸的一级结构，返回，脱氧核苷酸在脱氧核糖核酸分子中的顺序称为脱氧核糖核酸的一级结构，即碱基序列。脱氧核糖核酸分子由两条反平行的多脱氧核苷酸链组成。生物体的遗传信息存在于脱氧核糖核酸分子链的碱基序列中。摇动大学医学院，DNA二级结构，返回，DNA分子结构的研究背景二级结构模型DNA双螺旋结构模型DNA二级结构多样性的意义，沃森，克里克和DNA双螺旋结构，沙星大学医学院，DNA分子结构的研究背景，返回，1868年，弗里德里希米舍尔提取了核酸(当时称为核素核蛋白)。20世纪20年代，莱文在20世纪40年代末提出了核酸组成的“四

8、核苷酸假说”。研究表明核酸可能是遗传物质。20世纪50年代初，埃尔文查戈夫提出了DNA碱基组成的规则。20世纪50年代初，罗莎琳德富兰克林和莫里斯威尔金斯拍摄了脱氧核糖核酸的x光衍射照片，表明脱氧核糖核酸是一种螺旋分子。1953年，沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型，摇晃大学医学院，查格拉夫规则，追溯到20世纪40年代末至50年代初，查格拉夫等人用色谱法和紫外吸收分析法研究了DNA分子的碱基组成，提出了查格拉夫规则：不同物种的DNA碱基组成不同，同一个体不同细胞的DNA碱基组成相同，不同年龄、营养状况和环境变化时，个体的DNA碱基组成不变；g=C；绍兴大学医学院，DNA双螺旋结构模型的关键

9、点，返回，DNA分子是由两条反平行的多聚脱氧核苷酸链围绕同一中心轴形成的右旋双螺旋结构。双螺旋结构的表面有主槽和次槽。磷酸和脱氧核糖连接在一起形成了螺旋的骨架，碱基从骨架中伸出，指向螺旋的内侧。基准面垂直于螺旋线的纵轴。双螺旋的直径为2 (2.37)纳米，相邻两个碱基之间的距离为0.34纳米，旋转的夹角为36，每次旋转包含10 (10.5)对碱基，其间距为3.4 (3.54)纳米。两条链之间的碱基通过氢键配对的原理称为碱基互补法则，at通过两个氢键连接，而GC通过三个氢键连接。成对的碱基被称为互补碱基，即碱基对(bp)。双螺旋结构的稳定因素：水平方向：互补碱基之间的氢键；垂直方向：上、下碱基对

10、之间形成的碱基堆积力，属于碱基平面之间的疏水相互作用。脱氧核糖核酸双螺旋结构的三维演示，摇晃大学医学院，沃森，克里克和脱氧核糖核酸双螺旋结构，1953年，沃森和克里克在英国剑桥大学卡文迪什实验室制作脱氧核糖核酸双螺旋结构模型。1953年，沃森(美国人，25岁)和克里克(英国人，37岁)提出了脱氧核糖核酸双螺旋模型，并发表在英国自然杂志上。1962年，他和威尔金斯一起获得了诺贝尔生理医学奖。这一发现被认为是生物学发展的里程碑。摇动大学医学院，DNA双螺旋结构模型的意义，揭示了遗传信息在DNA中的储存方式，DNA遗传信息复制和表达的分子基础，标志着生物科学发展的里程碑，开创了现代分子生物学的新时代

11、。摇晃大学医学院，脱氧核糖核酸三级结构，返回，脱氧核糖核酸三级结构是指空间结构形成的进一步缠绕和折叠的双螺旋，这通常被称为超螺旋结构。大多数原核生物的脱氧核糖核酸是一种共价闭合的环状双螺旋分子，以超螺旋结构的形式存在于细胞中。真核生物的脱氧核糖核酸以线性紧密的形式存在于细胞核中，通常以染色质细丝的形式出现，并在细胞分裂过程中形成染色体。染色质由脱氧核糖核酸和蛋白质(包括组蛋白和非组蛋白)组成，是脱氧核糖核酸的超结构形式。染色质的基本单位是核小体。被相邻核小体连接的染色质细丝螺旋形成一个螺线管，然后螺旋形成一个超级螺线管，它被进一步盘绕和折叠成一个染色(单一)体。摇动大学医学院，DNA的功能和返

12、回，DNA是遗传信息的载体，它可以作为遗传信息复制和生物体基因转录的模板。生物遗传信息储存在脱氧核糖核酸的碱基序列中。基因是脱氧核糖核酸分子的功能片段，它包含转录成完整核糖核酸或翻译成蛋白质的遗传信息序列。细胞或有机体中包含的一整套基因称为基因组。SV40病毒基因组DNA包含约5.1103 bp(碱基对)，大肠杆菌基因组DNA包含约5.7106 BP，非典病毒基因组DNA包含约29736 bp(非典病毒是核糖核酸病毒，可通过人类反转录获得)，人类基因组DNA(在46条染色体上)包含约3109 bp。在遗传学意义上，体细胞是全能的，也就是说，一个体细胞携带了这个个体的一整套遗传信息。1996年7

13、月，克隆羊多莉诞生了。美国学者雷纳托杜尔贝科(1975年诺贝尔生理医学奖获得者)于1986年在科学杂志上发表了一篇题为“癌症研究的转折点人类基因组测序”的短文。指出要研究癌症的发生、发展和转移机制，不能只从少数几个孤立的癌基因入手，而要研究人类细胞基因组的全序列。这个想法在全球科学界引起了广泛的兴趣。认为这项工作对于了解人类的起源、生理和病理过程、对主要疾病的易感性以及探索新的治疗方法具有极其重要的前瞻性价值。人类基因组计划(HGP)是美国科学家在1986年首次提出的。它旨在阐明人类基因组DNA的3109个碱基对的序列和染色体上所有基因的位置，从而破译所有人类遗传信息，在分子水平上更深入地理解生命现象。HGP的实施将促进整个生命科学的发展，揭示高血压、冠心病、糖尿病、白血病、肿瘤、精神病、自身免疫性疾病等多基因疾病的病因，发现致病基因或易感基因，建立各种疾病的诊断和治疗方法，从而为人类健康做出重要贡献。人类基因组计划最近的研究表明，人类基因组仅包含约340，000个基因，远远少于最初的估计(约100，000个)，仅约为果蝇基因数量的两倍，这足以打破我们的物种优越感