生物化学chap11

1、 第十一章第十一章 遗传物质组分的结构和性遗传物质组分的结构和性 质质 下页 学习要求学习要求 上页 下页 章首 n1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则 n1970s 建立DNA重组技术 n1980s后 分子生物学、分子遗传学等学科突 飞猛进发展，提出并完成HGP 核酸化学的发展过程 上页 下页 章首 本章目录本章目录 上页 下页 章首 一.核酸的概念和重要性核酸的概念和重要性 核酸的概念 核酸的重要性 上页 下页 章首 核酸的概念 上页 下页 章首 节首 上页 下页 章首 节首 DNA和 和RNA 返回 核酸的重要性核酸的重要性 上页 下页 章首 节首 核酸类物质RNA的重要功能

2、返回 二二. .核酸的化学组成核酸的化学组成 及其基本结构单位核苷酸及其基本结构单位核苷酸 核酸的化学组成 核酸的基本结构单位核苷酸 上页 下页 章首 核酸的化学组成核酸的化学组成 n元素组成：C、H、O、N、P nP元素的含量较多并且恒定，约占911%。 n核酸在酸、碱或酶作用下会水解成核苷酸， 进一步水解可得碱基(嘌呤或嘧啶)，戊糖 (核糖或脱氧核糖) 和磷酸 上页 下页 章首 节首 组成核酸的戊糖有两种。组成核酸的戊糖有两种。DNADNA所含的糖为所含的糖为 -D-D- 2-2-脱氧核糖；脱氧核糖；RNARNA所含的糖则为所含的糖则为-D-D-核糖。核糖。 (一)戊糖 O H H OH

3、H OH OH H HOCH2 HOCH2 O H H OH H H OH H D-核糖D-2-脱氧核糖 上页 下页 章首 节首 上页 下页 章首 节首 上页 下页 章首 节首 核苷核苷 戊糖戊糖+ +碱基碱基 糖与碱基之间的糖与碱基之间的C-NC-N键，称为键，称为C-NC-N糖苷键糖苷键 (OH) (OH) 上页 下页 章首 节首 嘧啶核苷嘧啶核苷 嘌呤核苷嘌呤核苷 上页 下页 章首 节首 上页 下页 章首 节首 （四）核苷酸（四）核苷酸（nucleotide） 核苷酸核苷酸 核苷核苷+ +磷酸磷酸 戊糖戊糖+ +碱基碱基+ +磷酸磷酸 H H H H H H H H H 上页 下页 章首

4、 节首 嘧啶核苷嘧啶核苷 （四）核苷酸（四）核苷酸（nucleotide） 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 上页 下页 章首 节首 （四）核苷酸（四）核苷酸（nucleotide） 核苷酸核苷酸 上页 下页 章首 节首 （五）核苷酸衍生物（五）核苷酸衍生物 上页 下页 章首 节首 O-P O O- N N N N NH2 O H H OH H OH H OCH2O-P O O- O-P O O- 三磷酸腺苷 (ATP) AMP ADP ATP （五）核苷酸衍生物（五）核苷酸衍生物 上页 下页 章首 节首 2.2.环化磷酸化环化磷酸化 cAMPcGMP 3. 3. 肌苷酸及鸟苷酸肌苷酸及鸟苷酸( (特鲜味

5、精特鲜味精) ) 4. 4. 辅酶辅酶 NADNAD、NADPNADP、FMNFMN IMP GMP 上页 下页 章首 节首 三. 核酸的一级结构及其测定 核酸的一级结构 核苷酸序列分析 上页 下页 章首 核酸的一级结构 上页 下页 章首 节首 5 5 3 3 RNA，DNA一级结构示意图 上页 下页 章首 节首 核酸的表示方式核酸的表示方式 DNA RNA 5PdAPdCPdGPdTOH 3 5PAPCPGPUOH 或5ACGTGCGT 3 5ACGUAUGU 3 ACGTGCGT ACGUAUGU T 53 OH U 53 OH OH OH OH OH 若不特别注明，一般规定从5端书写至

6、3端 上页 下页 章首 节首 核酸序列分析 上页 下页 章首 节首 返回 DNA酶法测序 n1977年sanger发明末端终止法测定DNA序 列 n根据sanger测序法，现在已经有各种DNA 自动测序仪，DNA测序速度大大加快HGP 得以提前完成 上页 下页 章首 节首 DNA酶法测序 上页 下页 章首 节首 DNA酶法测序 上页 下页 章首 节首 平行进行四组反应，每组反应均使用相同的模板， 相同的引物以及四种脱氧核苷酸；并在四组反应中 各加入适量的四种之一的双脱氧核苷酸，使其随机 地接入DNA链中，使链合成终止，产生相应的四组具 有特定长度的、不同长短的DNA链。这四组DNA链再 经过聚

7、丙烯酸胺凝胶电泳按链的长短分离开，经过 放射自显影显示区带，就可以直接读出被测DNA的核 苷酸序列,如下图所示： DNA酶法测序 上页 下页 章首 节首 DNA酶法测序 上页 下页 章首 节首 四. DNA的高级结构 上页 下页 章首 DNA的二级结构 上页 下页 章首 节首 2.0 nm 小小 沟沟 大大 沟沟 DNA的二级结构类型 上页 下页 章首 节首 B B型结构型结构 两条链反向平行，右手螺两条链反向平行，右手螺 旋旋 碱基在内（碱基在内（A AT T，G GCC） 碱基平面垂直于螺旋轴碱基平面垂直于螺旋轴 戊糖在外，双螺旋每转一戊糖在外，双螺旋每转一 周为周为1010碱基对（碱基对

8、（bpbp） A A型结构型结构 碱基平面倾斜碱基平面倾斜2020，螺旋变，螺旋变 粗变短，螺距粗变短，螺距2 23nm3nm。 Z Z型结构型结构 左手螺旋，只有小沟左手螺旋，只有小沟 返回 返回 上页 下页 章首 节首 DNA的三级结构 上页 下页 章首 节首 DNA的三级结构 上页 下页 章首 节首 特殊DNA的结构 上页 下页 章首 节首 特殊DNA的结构 上页 下页 章首 节首 特殊DNA的结构 上页 下页 章首 节首 五五. RNA. RNA的高级结构的高级结构 上页 下页 章首 RNARNA的二级结构的二级结构 上页 下页 章首 节首 上页 下页 章首 节首 1、tRNA 上页

9、下页 章首 节首 2、rRNA 5sRNA5sRNA的二级结构的二级结构 上页 下页 章首 节首 3、mRNA和hnRNA 上页 下页 章首 节首 3、mRNA和hnRNA 原核生物原核生物mRNAmRNA特征特征： 先导区先导区+ +翻译区（多顺反子）翻译区（多顺反子）+ +末端序列末端序列 真核生物真核生物mRNAmRNA特征特征： “帽子帽子”（m m7 7G-5G-5 ppp5ppp5 -N-3-N-3 p p）+ +单顺反子单顺反子+ + “尾巴尾巴”（Poly APoly A） 原核细胞原核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点 5 3 顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子 插入

10、顺序插入顺序插入顺序插入顺序 先导区先导区末端顺序末端顺序 真核细胞真核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点 AAAAAAA-OH 5 “帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子 m7G-5 ppp-N-3 p RNARNA的三级结构的三级结构 上页 下页 章首 节首 六六. .核酸和核苷酸的理化性质核酸和核苷酸的理化性质 上页 下页 章首 核酸和核苷酸的理化性质核酸和核苷酸的理化性质 上页 下页 章首 节首 沉降特性沉降特性 上页 下页 章首 节首 高分子量高分子量 上页 下页 章首 节首 高粘度高粘度 上页 下页 章首 节首 紫外吸收紫外吸收 上页 下页 章首 节首 酸碱性质酸碱性质 上

11、页 下页 章首 节首 核酸的磷酸基具有酸性，碱基具有碱性，因此，核酸的磷酸基具有酸性，碱基具有碱性，因此， 核酸具有核酸具有两性电离的性质两性电离的性质。但核酸中磷酸基的酸。但核酸中磷酸基的酸 性大于碱基的碱性，其等电点偏酸性。性大于碱基的碱性，其等电点偏酸性。DNADNA的的pIpI约约 为为4 45 5，RNARNA的的pIpI约为约为2.02.02.52.5，在，在pH7pH78 8电泳时电泳时 泳向正极。泳向正极。 变性与复性变性与复性 上页 下页 章首 节首 返回 返回 七.核酸的分离提取和纯化 上页 下页 章首 DNADNA的分离的分离 上页 下页 章首 节首 上页 下页 章首 节

12、首 RNARNA的分离的分离 上页 下页 章首 节首 上页 下页 章首 节首 定磷法定磷法 上页 下页 章首 节首 紫外线吸收法紫外线吸收法 上页 下页 章首 节首 定糖法定糖法 上页 下页 章首 节首 上清液 酸溶物质 (核苷酸,寡核苷酸) 上清液 脂溶性含磷物质 上清液 上清液 纯RNA 沉渣 纯DNA 沉渣 纯DNA ,RNA 沉渣 DNA ,RNA 沉渣 核酸制剂 为保持核酸的 生物活性，分 离、分析必须 在温和条件下 进行，防止过 酸 、过碱、 强 烈搅拌。 上页 章首 节首 n1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则 n1970s 建立DNA重组技术 n1980s后 分子生物

13、学、分子遗传学等学科突 飞猛进发展，提出并完成HGP 核酸化学的发展过程 上页 下页 章首 （五）核苷酸衍生物（五）核苷酸衍生物 上页 下页 章首 节首 O-P O O- N N N N NH2 O H H OH H OH H OCH2O-P O O- O-P O O- 三磷酸腺苷 (ATP) AMP ADP ATP DNA酶法测序 上页 下页 章首 节首 平行进行四组反应，每组反应均使用相同的模板， 相同的引物以及四种脱氧核苷酸；并在四组反应中 各加入适量的四种之一的双脱氧核苷酸，使其随机 地接入DNA链中，使链合成终止，产生相应的四组具 有特定长度的、不同长短的DNA链。这四组DNA链再 经过聚丙烯酸胺凝胶电泳按链的长短分离开，经过 放射自显影显示区带，就可以直接读出被测DNA的核 苷酸序列,如下图所示： 四. DNA的高级结构 上页 下页 章首 DNA的三级结构 上页 下页 章首 节首 上页 下页 章首 节首 3、mR