《核酸的化学》PPT课件.ppt

核酸的化学,The Chemistry of Nucleic Acid,1,82,核 酸(nucleic acid),是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。,2,82,Friedrich Miescher (1844-1895),3,82,Reichard, P. J. Biol. Chem. 2002;277:13355-13362,Oswald T. Avery (1877-1955).,4,82,一、核酸的发现和研究工作进展,1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 1994年 中国人类基因组计划启动 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架,5,82,二、核酸的分类及分布,6,82,第一节 核酸的化学组成 The Chemical Component of Nucleic Acid,7,82,中心法则：,8,一、核酸的重要性,核酸的化学组成,1. 元素组成 C、H、O、N、P（910%）,二、核酸的基本结构单位单核苷酸,9,82,1）构成核苷酸的主要碱基,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C),DNA,胸腺嘧啶(T),尿嘧啶(U),RNA,核酸的碱基组成差异,11,12,82,2）组成核酸的两种核糖的结构,核苷：AR, GR, UR, CR 脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR,3）核苷酸的结构,13,82,核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP,14,82,15,82,16,82,第二节 核酸的分子结构 Molecular Structure of Nucleic Acid,17,82,一、DNA的分子结构,定义 核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。,（一）DNA的一级结构,18,82,C,G,A,19,82,20,82,书写方法,5 pApCpTpGpCpT-OH 3,5 A C T G C T 3,目 录,21,82,（二）DNA的二级结构 双螺旋结构,22,82,23,82,1953年 J.D.Watson F.C.Crick,将DNA的功能 与结构特征联 系起来 。,1.DNA双螺旋结构的研究背景,目 录,24,82,碱基互补配对,T,A,G,C,A=T,GC,25,82,1、右双螺旋，反向平行,2、碱基在内，主链在外,3、碱基互补，AT，GC,4、螺旋一圈，十对碱基,5、结构稳定，副键维系,6、大沟小沟，调节关键,26,82,2. DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）,27,82,氢键:双链横向稳定 碱基堆积力:纵向稳定 磷酸基与介质之间:离子键,（三）染色质与染色体,真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是 核小体(nucleosome)。,核小体的组成 DNA：约200bp 组蛋白：H1 H2A，H2B H3 H4,28,82,29,82,30,82,30nm 染色质纤维是以 4 个核小体为结构单元，各单元之间通过相互扭转形成一个左手双螺旋高级结构，该研究也首次明确了连接组蛋白 H1 在 30nm 染色质纤维形成过程中的重要作用。,Science, 25 April 2014,（一）RNA的种类、分布、功能,二、RNA的种类和分子结构,31,82,（二） RNA的结构特征,AMP、GMP、CMP及UMP 含有稀有碱基。 3，5磷酸二酯键 单链结构，局部双链螺旋(发夹结构) AU，GC。 易被碱水解,32,82,（三）参与蛋白质生物合成的三类RNA的结构,* tRNA的一级结构特点 含 1020% 稀有碱基，如 DHU 3末端为 CCA-OH 5末端大多数为G,1.转运RNA的结构与功能,33,82,* tRNA的二级结构 三叶草形 氨基酸臂 DHU环 反密码环 额外环 TC环,氨基酸臂,额外环,34,82,* tRNA的三级结构 倒L形,* tRNA的功能 活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。,35,82,2.信使RNA的结构与功能,内含子 (intron),* mRNA成熟过程,外显子 (exon),目 录,36,82,* mRNA结构特点,真核mRNA 5末端: 帽子结构：m7GpppNm,2. 真核mRNA的3末端: polyA, 多聚A尾。,37,82,帽子结构,38,82,帽子结构: 保护mRNA免受核酸酶从5端的降解作用 在翻译起始中具有促进核糖体与mRNA的结合、加速翻译起始速度的作用 多聚A尾: 增加mRNA的稳定性 维持其翻译活性,帽子结构和多聚A尾的功能,39,82,* mRNA的功能 ?,* rRNA的结构,3.核蛋白体RNA的结构与功能,* rRNA的功能 参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。,41,82,核 酸 的 理 化 性 质 The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid,第 三 节,目 录,42,82,一、紫外吸收,43,82,1. DNA或RNA的定量 OD260=1.0相当于 50g/ml双链DNA 40g/ml单链DNA（或RNA） 20g/ml寡核苷酸 2.判断核酸样品的纯度 DNA纯品: OD260/OD280 = 1.8 RNA纯品: OD260/OD280 = 2.0,OD260的应用,44,82,二、DNA的变性(denaturation),定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。,方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、 酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。,变性后其它理化性质变化：,OD260增高 粘度下降 比旋度下降 浮力密度升高 酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失,目 录,45,82,DNA变性的本质是双链间氢键的断裂,46,82,例：变性引起紫外吸收值的改变,DNA的紫外吸收光谱,增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。,目 录,47,82,热变性,解链曲线：如果在连续加热DNA的过程中以温度对A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm处的吸光率）值作图，所得的曲线称为解链曲线。,48,82,Tm：变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的