核酸化学PPT课件

1、导导 学学1.掌握核酸的分子组成和一级结构概念；掌握核酸的分子组成和一级结构概念；DNA双螺旋碱基配对规则；维持双螺旋结构稳定双螺旋碱基配对规则；维持双螺旋结构稳定的主要因素。的主要因素。2.熟悉核酸的理化性质和各类熟悉核酸的理化性质和各类RNA的结构特点的结构特点3.了解了解DNA双螺旋模型要点和三级结构。双螺旋模型要点和三级结构。第第1页页/共共49页页教学内容教学内容第一节第一节 核苷酸的组成与结构核苷酸的组成与结构第二节第二节 核酸的分子结构核酸的分子结构第三节第三节 核酸的理化性质核酸的理化性质第第2页页/共共49页页DNA（脱氧核糖核酸）脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）核糖核酸）m

2、RNA（信使信使RNA）tRNA（转运转运RNA）rRNA（核糖体核糖体RNA）核酸核酸第第3页页/共共49页页第一节第一节 核苷酸的组成与结构核苷酸的组成与结构核酸的基本组成单位：核苷酸核酸的基本组成单位：核苷酸主要组成元素：主要组成元素：C、H、O、N、PP平均含量：平均含量：9%10%第第4页页/共共49页页一、核苷酸的组成一、核苷酸的组成核酸核酸核苷酸核苷酸 核苷核苷磷酸磷酸 碱基碱基 戊糖戊糖第第5页页/共共49页页（一）戊糖（一）戊糖RNA DNA第第6页页/共共49页页二、碱基二、碱基腺嘌呤腺嘌呤 ( (adenine, A)A) 鸟嘌呤鸟嘌呤 (guanine, G) 胞嘧啶胞

3、嘧啶 (cytosine, C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine,T) 尿嘧啶尿嘧啶 (uracil,U) 嘌呤嘌呤(purine) 嘧啶嘧啶(pyrimidine)第第7页页/共共49页页 腺嘌呤（腺嘌呤（A A）（6-6-氨基嘌呤）氨基嘌呤） 鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）（2-2-氨基氨基-6-6-氧嘌呤）氧嘌呤）嘌呤嘌呤第第8页页/共共49页页嘧啶嘧啶 胞嘧啶（胞嘧啶（C C）（2-2-氧氧 ,4- ,4-氨基嘧啶）氨基嘧啶） 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）（5-5-甲基尿嘧啶）甲基尿嘧啶） 尿嘧啶（尿嘧啶（U U） （2 2，4-4-二氧嘧啶）二氧嘧啶）第第9页页/共共49页页（三）磷（三）

4、磷 酸酸POHOHOHOH3PO4Pi第第10页页/共共49页页RNARNA和和DNADNA组成组成A G CA G C U UA G CA G C T TD-D-核糖核糖D-2-D-2-脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸磷酸磷酸胞质胞质胞核胞核主要碱基主要碱基戊糖戊糖磷酸磷酸部位部位RNARNADNADNA第第11页页/共共49页页二、核苷酸的结构二、核苷酸的结构（一）核苷与脱氧核苷（碱基（一）核苷与脱氧核苷（碱基+ +戊糖）戊糖）第第12页页/共共49页页（二）核苷酸和脱氧核苷酸（核苷（二）核苷酸和脱氧核苷酸（核苷 + + 磷酸）磷酸） 碱基碱基 |磷酸磷酸 戊糖戊糖糖苷键磷酸酯键核苷核苷酸磷酸通常

5、连在戊糖的第磷酸通常连在戊糖的第5位碳原子上位碳原子上第第13页页/共共49页页核苷酸或脱氧核苷酸核苷酸或脱氧核苷酸第第14页页/共共49页页（三）二磷酸或三磷酸核苷（三）二磷酸或三磷酸核苷第第15页页/共共49页页cAMP cGMP第第16页页/共共49页页第二节第二节 核酸的结构核酸的结构第第17页页/共共49页页一、一、3，5-磷酸二酯键和多聚核苷酸链磷酸二酯键和多聚核苷酸链单核苷酸之间的连接键：单核苷酸之间的连接键：3 3 , 5, 5 - -磷酸二酯键磷酸二酯键 核酸链的二个游离末端核酸链的二个游离末端: 5: 5 磷酸基末端磷酸基末端 3 3 羟基末端羟基末端书写方向：书写方向：

6、5 5 3 3 （一）核酸的连接方式（一）核酸的连接方式第第18页页/共共49页页核核酸酸的的连连接接方方式式5 磷酸基末端磷酸基末端3 羟基末端羟基末端3 , 5 -磷磷酸二酯键酸二酯键第第19页页/共共49页页5 p G pC pA pT pT-OH 3 5 G C A T T 3 OH5 3 PPPPP G C A T TG C A T T（二）核酸的表示简式（二）核酸的表示简式第第20页页/共共49页页二、二、 DNA的分子结构的分子结构（一）（一）DNA的一级结构的一级结构 由由dAMP、dGMP、dCMP、dTMP四种脱氧四种脱氧核苷酸通过核苷酸通过3，5-磷酸二酯键磷酸二酯键按一

7、定顺序排列按一定顺序排列而成的高分子化合物。而成的高分子化合物。即：即：DNA分子中脱氧核苷酸残基的排列顺序分子中脱氧核苷酸残基的排列顺序第第21页页/共共49页页（二）（二）DNA的二级结构的二级结构1、DNA的碱基组成规律的碱基组成规律Chargaff 规则规则n 不同物种的不同物种的DNA碱基组成不同碱基组成不同n 同一生物体的不同组织的同一生物体的不同组织的DNA的碱基的碱基 组成相同组成相同n A=T，G=C，A+G=T+C第第22页页/共共49页页DNA 的碱基配对的碱基配对第第23页页/共共49页页2 2、DNADNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构19531953年，年

8、，WatsonWatson和和CrickCrick提出双螺旋结构模型提出双螺旋结构模型第第24页页/共共49页页第第25页页/共共49页页DNADNA双螺旋结构特点双螺旋结构特点反向平行，右手螺旋反向平行，右手螺旋碱基在螺旋内侧，磷酸核糖的骨架在外侧碱基在螺旋内侧，磷酸核糖的骨架在外侧直径直径2 2nmnm，螺距螺距3.43.4nmnm，1010碱基对碱基对/ /圈圈A=TA=T，GCGC稳定双螺旋：氢键（横向）稳定双螺旋：氢键（横向） 碱基堆砌力（纵向）碱基堆砌力（纵向）第第26页页/共共49页页（三）（三）DNADNA的三级结构的三级结构DNADNA在二级结构基础上双螺旋进一步扭曲或盘绕形

9、在二级结构基础上双螺旋进一步扭曲或盘绕形成更加复杂的超螺旋结构成更加复杂的超螺旋结构第第27页页/共共49页页真核生物真核生物DNADNA中基因的排布特点中基因的排布特点n生物体的遗传特征主要由生物体的遗传特征主要由DNADNA决定，细胞内每一种决定，细胞内每一种蛋白质的氨基酸序列以及每一种蛋白质的氨基酸序列以及每一种RNARNA的核苷酸序列的核苷酸序列都是由都是由DNADNA的核苷酸序列编码的的核苷酸序列编码的n基因基因( (gene)gene)：是编码有功能的蛋白质多肽链或：是编码有功能的蛋白质多肽链或RNARNA所必需的全部核酸序列所必需的全部核酸序列n基因组：一个细胞或病毒携带的基因组

10、：一个细胞或病毒携带的一整套一整套遗传信息，遗传信息，或整套基因或整套基因第第28页页/共共49页页三、三、RNARNA的种类和分子结构的种类和分子结构四种核糖核苷酸通过四种核糖核苷酸通过33，5-5-磷酸二酯键连磷酸二酯键连接而成的多聚核糖核苷酸链接而成的多聚核糖核苷酸链RNARNA一级结构一级结构三类：三类：mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA第第29页页/共共49页页（一）（一）tRNAtRNA功能：功能：转运氨基酸转运氨基酸1、tRNA的一级结构的一级结构 单链分子单链分子 含有稀有碱基，含有稀有碱基，3/末端为末端为CCA-OH结构（连接结构（连接 氨基酸部位）氨基酸

11、部位）第第30页页/共共49页页2.2.tRNAtRNA的的二二级级结结构构三叶草型三叶草型第第31页页/共共49页页tRNA二级结构特点：二级结构特点： 氨基酸接受臂：氨基酸接受臂：3/末端为末端为- -CCA-OHCCA-OH，连接连接AAAA DHU环环 反密码环（与反密码环（与mRNA的密码子互补配对）的密码子互补配对） TC环环 可变环（可变环（tRNA分类的依据）分类的依据）第第32页页/共共49页页3 3、tRNAtRNA的三级结构的三级结构连接氨基酸连接氨基酸与密码子配对与密码子配对第第33页页/共共49页页（二）（二）mRNAmRNAm7Gppp AUG GUG UAA AA

12、A An535 帽子结构帽子结构 密码子密码子 3 多聚多聚A尾尾1、结构：、结构：第第34页页/共共49页页mRNA的的5 帽子结构帽子结构m7GpppN第第35页页/共共49页页“帽子结构帽子结构”的作用：的作用：l 防止mRNA被降解l 蛋白质生物合成时被起始因子识别的标志Poly A的作用：引导的作用：引导mRNA由胞核转移到胞质由胞核转移到胞质第第36页页/共共49页页2、功能：、功能：蛋白质生物合成的膜板蛋白质生物合成的膜板mRNA分子中每三个相邻的碱基代表分子中每三个相邻的碱基代表1个氨基个氨基酸酸密码子密码子第第37页页/共共49页页功能：功能：与蛋白质结合形成核蛋白体，是蛋白

13、质生物合成场所与蛋白质结合形成核蛋白体，是蛋白质生物合成场所结构：结构：核蛋白体有大、小两个亚基组成核蛋白体有大、小两个亚基组成（三）（三）rRNArRNA第第38页页/共共49页页70S80S50S30S60S40S31 proteins23S RNA5S RNA21 proteins16S RNA49 proteins28S RNA5.8S RNA33 proteins18S RNA原核原核真核真核大亚基大亚基小亚基小亚基大亚基大亚基小亚基小亚基第第39页页/共共49页页第第40页页/共共49页页（四）其他小分子（四）其他小分子RNA核内小核内小RNA（snRNA）胞质小胞质小RNA（sc

14、RNA）小片段干扰小片段干扰RNA（siRNA）催化性小催化性小RNA（small catalytic RNA）核酶：具有催化活性的核酶：具有催化活性的RNA第第41页页/共共49页页第三节第三节 核酸的理化性质核酸的理化性质一、核酸的紫外吸收一、核酸的紫外吸收 最大吸收峰最大吸收峰 ：260nm第第42页页/共共49页页二、变性与复性二、变性与复性1.1.核酸的变性：核酸的变性：在某些理化因素作用下（温度、酸在某些理化因素作用下（温度、酸碱、有机溶剂、尿素等），核酸分子互补双链之碱、有机溶剂、尿素等），核酸分子互补双链之间氢键断裂，使双螺旋结构松散变成单链的过程。间氢键断裂，使双螺旋结构松散

15、变成单链的过程。2.2.核酸的复性：核酸的复性：又称又称退火退火，变性核酸在一定条件下，变性核酸在一定条件下如温度逐步恢复到生理范围内，两条互补链重新如温度逐步恢复到生理范围内，两条互补链重新恢复天然的双螺旋构象。恢复天然的双螺旋构象。第第43页页/共共49页页核酸的变性 核酸的复性第第44页页/共共49页页增色效应：增色效应：核酸在变性过程中核酸在变性过程中260260nmnm波长吸收波长吸收值（值（ A260 A260 ）增加增加减色效应：减色效应：核酸在核酸在复复性过程中性过程中260260nmnm波长吸收波长吸收值（值（ A260 A260 ）减小减小第第45页页/共共49页页DNA加热加热50%DNA发生变性发生变性此时的温度此时的温度熔点熔点 Tm第第46页页/共共49页页三、三、 核酸分子杂