第三章核酸的化学ppt课件

1、第三章第三章 核酸的化学核酸的化学核膜核膜染色体丝染色体丝核孔核孔核基质纤维核基质纤维组蛋组蛋白与白与非组非组蛋白蛋白DNA(2nm dm)核小体核小体(11nm dm)一、核酸的发现和研讨简史一、核酸的发现和研讨简史 18681868年，瑞士科学家年，瑞士科学家F. MiescherF. Miescher从细胞核中分别得到一种酸性从细胞核中分别得到一种酸性物质，称为核素。物质，称为核素。18891889年年AltmanAltman从酵母和动物组织中制备了核酸从酵母和动物组织中制备了核酸nucleic nucleic acidacid。193019304040年，年，Kossel &

2、LeveneKossel & Levene等确定核酸的的组分：等确定核酸的的组分：DNADNA和和RNARNA。2020世纪世纪20204040年代末，年代末，GriffithGriffith英国和英国和AveryAvery美国美国 的的“肺炎双球菌转化实验证明肺炎双球菌转化实验证明DNADNA是有机体的遗传物质。是有机体的遗传物质。19521952年，年，HersheyHershey和和ChaseChase利用病毒完成更有压服力的利用病毒完成更有压服力的“噬菌体噬菌体实验。实验。19531953年年J.D.WatsonJ.D.Watson和和F.CrickF.Crick提出提出DNA

3、DNA的双螺旋构造，的双螺旋构造，2020世纪自世纪自然科学最伟大的成就之一。然科学最伟大的成就之一。19901990年年 美国启动人类基因组方案美国启动人类基因组方案(HGP)(HGP) 1953年年J.D.Watson和和F.Crick提出提出DNA的双螺旋构的双螺旋构造，造，20世纪自然科学最伟大的成就之一。世纪自然科学最伟大的成就之一。一、核酸的发现和研讨简史一、核酸的发现和研讨简史 核核 酸酸 是以核苷酸为根本组成单是以核苷酸为根本组成单位的生物大分子，携带和传位的生物大分子，携带和传送遗传信息。送遗传信息。第一节第一节 核酸的分子的化学组成核酸的分子的化学组成第一节第一节 核酸的分

4、子的化学组成核酸的分子的化学组成核酸核酸核糖核酸核糖核酸(RNA) (RNA) 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(DNA)(DNA)90%90%存在细胞质中，存在细胞质中，10%10%存在细胞核中存在细胞核中主要存在细胞核主要存在细胞核一、核酸种类与生物学功能一、核酸种类与生物学功能1 1、种类、种类脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸DNA)DNA分子含有生物物种的一切遗传信息，分子量普通都很大；分子含有生物物种的一切遗传信息，分子量普通都很大；DNA为双链分子，其中大多数是链状构造大分子，也有少部分为双链分子，其中大多数是链状构造大分子，也有少部分呈环状构造。呈环状构造。真核：细胞核真核：细胞核DNA：与组蛋

5、白、非组蛋白构成染色体；：与组蛋白、非组蛋白构成染色体； 细胞器细胞器DNA：双链环形，普通裸露：双链环形，普通裸露原核：裸露的原核：裸露的DNA分子集中于核区；分子集中于核区；核糖核酸核糖核酸ribonucleic acid , RNA)RNA主要是担任主要是担任DNA遗传信息的翻译和表达，分子遗传信息的翻译和表达，分子量要比量要比DNA小得，小得，RNA为单链分子。为单链分子。根据根据RNA的功能，可以分为：的功能，可以分为：snRNA Small nuclear RNA snoRNA Small nucleoar RNA scRNA Small cytoplasmic RNA反义反义RN

6、AAntisense RNA核酶核酶Ribozyme内切核酸酶内切核酸酶RNase P 1、转移、转移RNAtransfer RNA , tRNA) 2、核糖体、核糖体RNAribosomal RNA , rRNA) 3、信使、信使RNAmessenger RNA , mRNA) 4、特殊功能的、特殊功能的RNA一一DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质1944 ， O. Avery 肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验1952 ， A.D Hershey 和和M. Chase 噬菌体感染实验噬菌体感染实验2、核酸的生物学功能、核酸的生物学功能 转化转化: :指受体细胞直接摄取供体细胞的遗传物

7、指受体细胞直接摄取供体细胞的遗传物质质DNADNA片段，将其同源部分进展碱基配对，片段，将其同源部分进展碱基配对，组合到本人的基因中，从而获得供体细胞的组合到本人的基因中，从而获得供体细胞的某些遗传性状，这种变异景象，称为转化。某些遗传性状，这种变异景象，称为转化。 20世纪世纪2040年代末，年代末，Griffith英国和英国和Avery美国美国 的的“肺炎双球菌肺炎双球菌转化实验证明转化实验证明DNA是有机体的遗传物质。是有机体的遗传物质。DNAR型，无型，无荚膜，不荚膜，不致病致病温育温育有荚膜，致病有荚膜，致病传代传代传代传代S型，有荚膜，型，有荚膜，致病致病有荚膜，致病有荚膜，致病有

8、荚膜，致病有荚膜，致病肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验噬菌体噬菌体T2感染大肠感染大肠杆菌实验杆菌实验搅拌破碎器作用搅拌破碎器作用离心分别离心分别阐明噬菌体感染大肠杆菌时仅是阐明噬菌体感染大肠杆菌时仅是DNA进入细菌的细胞，而蛋白质外壳没有进入细菌的细胞，而蛋白质外壳没有进入。进入。二二RNA功能的多样性功能的多样性1、控制蛋白质的合成、控制蛋白质的合成 2、作用于、作用于RNA的转录后加工与修饰的转录后加工与修饰3、参与基因表达与细胞功能的调控、参与基因表达与细胞功能的调控4、生物催化作用、生物催化作用5、遗传信息的加工与进化、遗传信息的加工与进化二、核酸的元素组成二、核酸的元素组成u组

9、成核酸的根本元素：组成核酸的根本元素：C C、H H、O O、N N、P P；u其中其中P P 的含量比较稳定：的含量比较稳定： u DNA DNA平均含磷量为平均含磷量为9.9%9.9%，RNARNA为为9.4%9.4%。u 经过测定经过测定P P 的含量来推算核酸的含量的含量来推算核酸的含量u 定磷法。定磷法。 u任何核酸都含磷酸，所以核酸呈酸性。任何核酸都含磷酸，所以核酸呈酸性。三、核酸分子的根本单位三、核酸分子的根本单位- -核苷酸核苷酸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戊糖戊糖 碱基碱基磷酸磷酸核苷酸通式表示为：碱基戊糖磷酸核苷酸通式表示为：碱基戊糖磷酸核苷核苷酸核

10、苷酸核苷核苷磷酸磷酸戊糖戊糖一核苷酸的组成成分一核苷酸的组成成分碱基碱基OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脱氧核糖1 1、戊糖、戊糖RNA:RNA:核糖核糖DNA:DNA:脱氧核糖脱氧核糖 2. 2.碱基碱基嘌呤碱嘌呤碱嘧啶碱嘧啶碱腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)胞嘧啶胞嘧啶(C)(C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)(T)尿嘧啶尿嘧啶(U)(U)1HCHNHCCHCHN23456CNCCCNNNCHHHNH2123456789 嘧啶嘧啶 嘌呤嘌呤:DNA:DNA特有特有:RNA:RNA特有特有两者均有两者均有CNCHCCCNNHCHNH2腺嘌

11、呤腺嘌呤(A)6CNCCCCNNHCHOH2N鸟嘌呤鸟嘌呤(G) 26 嘌呤嘌呤CNCCCNNNCHHHNH2123456789OONCHNCHCCHH胞嘧啶胞嘧啶C C两者均有两者均有尿嘧啶尿嘧啶U U： RNA RNA特有特有胸腺嘧啶胸腺嘧啶T TDNADNA特有特有OCHNCCCHNHCH3OOCC NCHCHNHNH2 嘧啶嘧啶1HCHNHCCHCHN234563 3、磷酸：、磷酸：DNADNA、RNARNA均有均有RNA(AMP)DNA(dAMP)HHOOHOHHO两类核酸的根本化学组成比较两类核酸的根本化学组成比较碱基碱基戊糖戊糖磷酸磷酸嘌呤碱嘌呤碱嘧啶碱嘧啶碱脱氧核糖脱氧核糖核糖

12、核糖腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)胞嘧啶胞嘧啶 (C) (C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)(T)腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)胞嘧啶胞嘧啶(C)(C)尿嘧啶尿嘧啶(U)(U)磷酸磷酸磷酸磷酸C-NC-N糖苷键糖苷键磷酸酯键磷酸酯键CH2CH2二核苷酸的构造二核苷酸的构造碱基与戊糖之间：糖苷键碱基与戊糖之间：糖苷键核苷与磷酸之间：磷酸酯键核苷与磷酸之间：磷酸酯键C C N N C C HC HC C C C C N N N N H H CH CH NH2 NH2 + + 9 9 核苷：由戊糖和碱基以糖苷键衔接而成核苷：由戊糖和碱基以糖苷键衔接而成 核苷戊糖碱基核苷戊

13、糖碱基C C N N C C HC HC C C C C N N N N H H CH CH NH2 NH2 腺苷腺苷 糖糖苷苷键键胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNO HH ONNNH2H ONNO HH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHH OCH2H OCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHH OCH2OHHOHHOHHH OCH211119911核苷核苷核苷酸核苷酸= =核苷磷酸核苷磷酸 HO+POHHOOHO核苷酸：由磷酸与核核苷酸：由磷酸与核 苷上戊糖苷上戊糖5 5位碳原子位碳原子 上的上的-OH-OH脱水构成磷脱水构成磷 酸酯键构成的构造。酸酯键构成的构造。磷酸

14、酯键磷酸酯键核苷酸的构造和命名核苷酸的构造和命名腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸 AMP AMP脱氧腺嘌呤核苷酸脱氧腺嘌呤核苷酸dAMPdAMPOH鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸GMPGMP胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸CMPCMP尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸UMPUMP脱氧鸟嘌呤核苷酸脱氧鸟嘌呤核苷酸dGMPdGMP脱氧胞嘧啶核苷酸脱氧胞嘧啶核苷酸dCMPdCMP脱氧胸腺嘧啶核苷酸脱氧胸腺嘧啶核苷酸dTMPdTMPH脱氧腺苷酸脱氧腺苷酸 dAMP dAMP 腺苷酸腺苷酸AMPAMP 脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸 dGMP dGMP 鸟苷酸鸟苷酸 GMP GMP 脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸 dCMP dCMP 胞苷酸胞苷酸 CMP

15、 CMP 脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸 dTMP dTMP 尿苷酸尿苷酸 UMP UMP通式：碱基通式：碱基+ +戊糖戊糖+ +磷酸磷酸三核苷酸种类三核苷酸种类 1. 1.核苷酸核苷酸DNA:dNMPRNA:NMPO-POO-NNNNN H2OHHO HHO HHO C H2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)AMPAMPADPADPATPATPAMPAMPADPADPATPATP+P+P+P+P脱氧二磷酸腺苷酸脱氧二磷酸腺苷酸 dADP dADP 二磷酸腺苷酸二磷酸腺苷酸 ADP ADP脱氧二磷酸鸟苷酸脱氧二磷酸鸟苷酸 dGDP dGDP 二磷酸鸟苷酸二磷酸鸟苷酸 GDP GDP脱氧二磷酸

16、胞苷酸脱氧二磷酸胞苷酸 dCDP dCDP 二磷酸胞苷酸二磷酸胞苷酸 CDP CDP脱氧二磷酸胸苷酸脱氧二磷酸胸苷酸 dTDP dTDP 二磷酸尿苷酸二磷酸尿苷酸 UDP UDP通式：碱基通式：碱基+ +戊糖戊糖+2+2磷酸磷酸2.二磷酸核苷酸二磷酸核苷酸DNA:dNDPRNA:NDP脱氧三磷酸腺苷酸脱氧三磷酸腺苷酸 dATP dATP 三磷酸腺苷酸三磷酸腺苷酸ATPATP脱氧三磷酸鸟苷酸脱氧三磷酸鸟苷酸 dGTP dGTP 三磷酸鸟苷酸三磷酸鸟苷酸 GTP GTP脱氧三磷酸胞苷酸脱氧三磷酸胞苷酸 dCTP dCTP 三磷酸胞苷酸三磷酸胞苷酸 CTP CTP脱氧三磷酸胸苷酸脱氧三磷酸胸苷酸 d

17、TTP dTTP 三磷酸尿苷酸三磷酸尿苷酸 UTP UTPDNA:dNTPRNA:NTP通式：碱基通式：碱基+ +戊糖戊糖+3+3磷酸磷酸3.三磷酸核苷酸三磷酸核苷酸 写出以下核苷酸的中文全称写出以下核苷酸的中文全称 dTTP dTTP 、GDPGDP、 dCMP dCMP 写出以下核苷酸的英文简写写出以下核苷酸的英文简写 脱氧二磷酸腺苷酸脱氧二磷酸腺苷酸 三磷酸尿苷酸三磷酸尿苷酸 脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸练习练习1.1.核酸的根本构造单位是核酸的根本构造单位是。2.2.核苷酸的主要组成是核苷酸的主要组成是、和和.3.3.两类核酸在细胞中的分布不同，两类核酸在细胞中的分布不同，DNADNA主要位于

18、主要位于中，中，RNARNA主要位于主要位于中。中。5. 5. 维持蛋白质分子一级构造的键是维持蛋白质分子一级构造的键是，维持核酸分子一级，维持核酸分子一级构造的键是构造的键是。6.6.举出几个含有核苷酸的辅酶：举出几个含有核苷酸的辅酶：7.7.举出几个含有核苷酸的高能化合物：举出几个含有核苷酸的高能化合物：8.8.举出几个含有核苷酸的信号分子：举出几个含有核苷酸的信号分子：9.9.写出以下核苷酸的中文全称写出以下核苷酸的中文全称 dTTP dTTP 、GDPGDP、 dCMP dCMP10.10.写出以下核苷酸的英文简写写出以下核苷酸的英文简写 脱氧二磷酸腺苷酸脱氧二磷酸腺苷酸 ; ;三磷酸

19、尿苷酸三磷酸尿苷酸 ; ;脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸HSCoA、 NAD+、NADP+、FADATP、GTP、CTP等等cAMP， cGMP33、5-5-磷酸二酯键磷酸二酯键肽键肽键三、体内重要的游离核苷酸三、体内重要的游离核苷酸核苷酸的衍生物核苷酸的衍生物ATP (腺嘌呤核糖核苷三磷酸腺嘌呤核糖核苷三磷酸)ATPATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。各种核是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。各种核苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸是体内合成苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸是体内合成RNARNA和和DNADNA合成的直接原合成的直接原料。它的构造如下：料。它的构造如下：O-POO-NNNNNH

20、2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP) AMPADPATPO-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)AMPAMPADPADPATPATP1 1、腺苷三磷酸、腺苷三磷酸(ATP)(ATP)主要功能：主要功能： 提供能量提供能量AMPAMPADPADPATPATP能量储存能量储存能量释放能量释放能量储存能量储存能量释放能量释放2 2、环苷酸、环苷酸主要功能：细胞内信号传导过程中的重要主要功能：细胞内信号传导过程中的重要信息分子。信息分子。l cAMP cAMPl cGMP cGMPcAMPATP催化催化蛋白

21、激酶蛋白激酶A第二节第二节 核酸的构造核酸的构造核酸的构造核酸的构造一级构造一级构造空间构造空间构造一一. .核酸的一级构造核酸的一级构造 定义：由核苷酸按一定的定义：由核苷酸按一定的数目、比例和特定的陈列数目、比例和特定的陈列顺序，经过顺序，经过3 3,5,5- -磷酸二磷酸二酯键衔接而成的多核苷酸酯键衔接而成的多核苷酸长链。长链。维系键：磷酸二酯键维系键：磷酸二酯键u方式：多核苷酸长链方式：多核苷酸长链 u 单链单链C CG GA A5355333, 5磷酸二酯键磷酸二酯键AARNADNA磷酸二磷酸二酯键酯键碱基碱基碱基碱基5末端末端3末端末端5353OHOHp p p p pA T G

22、C A OH53RNA: 5pUGCCA-OH 3多核苷酸链的简写式：多核苷酸链的简写式：DNA: 5dpApTpGpCpA- OH 3 或或5dpATGCA- OH 3u线条式缩写线条式缩写u字母式缩写字母式缩写ATGCAUGCCA53DNADNA的一级构造中碱基的一级构造中碱基顺序即为遗传信息储顺序即为遗传信息储存的分子方式。生物存的分子方式。生物界物种的多样性即寓界物种的多样性即寓于于DNADNA分子中四种核分子中四种核苷酸千变万化的不同苷酸千变万化的不同陈列组合之中。陈列组合之中。5 53 3T TA AC CG GT T一一DNADNA的空间构造的空间构造DNADNA的空间构造的空间

23、构造二级构造二级构造三级构造三级构造二、核酸的空间构造二、核酸的空间构造 DNA的构造的构造一级构造：一级构造：二级构造：二级构造：DNA的两条多聚核苷酸链间经过氢键构成的两条多聚核苷酸链间经过氢键构成的双螺旋构造。的双螺旋构造。 三级构造：三级构造：DNA双链进一步折叠卷曲构成的构象。双链进一步折叠卷曲构成的构象。二二 DNA的二级构造的二级构造1953年，年，Watson和和Crick根据根据Chargaff 规律和规律和DNA Na盐纤维盐纤维的的X光衍射分析提出了光衍射分析提出了DNA的双的双螺旋构造模型，并对模型的生物螺旋构造模型，并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。学意义作

24、出了科学的解释和预测。Chargaff 规律规律 1950年：年：p26 DNA的构造的构造课外作业：课外作业：DNA双螺旋构造的双螺旋构造的发现过程？发现过程？ 英国生物物理学家英国生物物理学家 Astbury (18981961) 1938年曾经过年曾经过X射线结晶衍射图发射线结晶衍射图发现现DNA分子是多聚核苷酸分子的长链陈列。分子是多聚核苷酸分子的长链陈列。DNA Na盐纤维盐纤维X光衍射光衍射 具有非凡才干的英国女科学家具有非凡才干的英国女科学家Franklin 19201958加盟到威尔金斯小组。加盟到威尔金斯小组。她凭着独特的思想，设计了更能从多方面了解物质不同景象的实验方法，如

25、获她凭着独特的思想，设计了更能从多方面了解物质不同景象的实验方法，如获取在不同温度下的取在不同温度下的DNA的的X射线衍射图。把这些各种部分的构造外形汇总，射线衍射图。把这些各种部分的构造外形汇总，DNA的衍射图片越来越全面。的衍射图片越来越全面。1952年年5月她获得了一张明晰的月她获得了一张明晰的DNA的的X光衍射光衍射照片。照片。 弗兰克林与威尔金斯提出弗兰克林与威尔金斯提出DNA的构造能够是双螺旋。的构造能够是双螺旋。 1950 1950年，爱尔兰科学家年，爱尔兰科学家Wilkins Wilkins 19161916的研讨小组坚持的研讨小组坚持DNADNA纤维的潮湿形状且测定纤维的潮湿

26、形状且测定DNADNA在较高温度下的在较高温度下的X X射线衍射。射线衍射。DNADNA的的X X光衍射照片中有明显的几组点组成了十字的一横，提示光衍射照片中有明显的几组点组成了十字的一横，提示DNADNA的整个的整个构造为螺旋形，但证据并不充分。构造为螺旋形，但证据并不充分。 在在1953年年2月的讨论中，月的讨论中， Wilkins出示了出示了Franklin获得的获得的非常明晰的非常明晰的DNA晶体衍射照片。晶体衍射照片。这张照片忽然激发了沃森头脑这张照片忽然激发了沃森头脑中的思想，中的思想，DNA链只能是双链链只能是双链的才会显示出这样美丽而明晰的才会显示出这样美丽而明晰的图。的图。1

27、953年年2月月28日沃森和克日沃森和克里克重新摆弄出了正确的里克重新摆弄出了正确的DNA双螺旋构造。双螺旋构造。1953年年4月月25日日杂志发表了沃森与克里克杂志发表了沃森与克里克的的DNA双螺旋构造假说的不到双螺旋构造假说的不到1000字短文字短文。 双螺旋构造模型要点：双螺旋构造模型要点： 两条反向平行的多核苷酸链两条反向平行的多核苷酸链, ,走向分别为走向分别为5 533和和3 355；右手螺旋；碱基配对原那么：、右手螺旋；碱基配对原那么：、；两链为互补；两链为互补链链, , 中间构成氢键。中间构成氢键。5C 5C 磷酸与脱氧核糖在外磷酸与脱氧核糖在外 侧，构成的骨架。侧，构成的骨架

28、。 碱基在双螺旋内侧。碱基在双螺旋内侧。 ( (可变可变) )( (不变不变) )不变不变 可变可变T TA AC GC GC GC GT AT AA TA TG CG CT AT AAGTACTCG碱基配对原那么碱基配对原那么:A:AT,GCT,GC5353 ? ? ?2.0 nm小小沟沟大大沟沟5ACTGTAACGT 磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖 碱基碱基3 维持维持DNADNA双螺旋构造稳定的要素：双螺旋构造稳定的要素： 碱基堆积力：主要要素碱基堆积力：主要要素 氢键氢键 静电排斥力静电排斥力DNADNA互补双螺旋构造的意义：互补双螺旋构造的意义： 本身复制的功能，经过复制本身复制的功能，经

29、过复制可以合成与其一模一样的可以合成与其一模一样的DNADNA分子分子 。4AG2.0 nm小小沟沟大大沟沟 DNA二级构造的多型性二级构造的多型性 1 B D N A ： 典 型 的： 典 型 的Watson-Crick双螺旋双螺旋DNA，右手双螺旋；右手双螺旋；2A-DNA：右手双螺旋，：右手双螺旋，外形粗短。外形粗短。 RNA分子双螺分子双螺旋区、旋区、RNA-DNA杂交分子杂交分子具有这种构造。具有这种构造。 3Z-DNA：左手螺旋，外：左手螺旋，外形细长。形细长。天然天然B-DNA的部分区域可以的部分区域可以构成构成Z-DNA。 A-、B-、Z-DNA的比较的比较原核生物原核生物DN

30、ADNA的高级构造的高级构造2.DNA2.DNA的三级构造的三级构造: :超螺旋超螺旋DNADNA在真核生物细胞核内的组装在真核生物细胞核内的组装Pr+DNA2(H2A、H2B、H3、H4组蛋白八聚体中心组蛋白八聚体中心DNA环绕在外环绕在外中心颗粒中心颗粒H1核小体核小体串联串联串珠状构造串珠状构造超螺旋超螺旋染色体染色体二二RNARNA的空间构造的空间构造uRNARNA双链部分、双链部分、DNADNA与与RNARNAu 间碱基配对原那么：间碱基配对原那么：u A AU, G CU, G Cu存在方式存在方式: :u 单股多核苷酸链单股多核苷酸链( (主，主，u 部分双链次部分双链次5 53

31、 3A AC CG GU UA A1 1、转运、转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)： 蛋白质合成时携带活化氨蛋白质合成时携带活化氨 基酸基酸 3 3、核糖体、核糖体RNA(rRNA): RNA(rRNA): 与蛋白质结合构成核糖体与蛋白质结合构成核糖体, , 蛋白质合成场所蛋白质合成场所2 2、信使、信使RNA(mRNA)RNA(mRNA)： 蛋白质合成中起模板作用蛋白质合成中起模板作用分类分类 RNA的构造的构造一一 RNA的一级构造的一级构造AMP、GMP、CMP、UMP经过经过3、5磷酸二酯键构成线形多聚体。磷酸二酯键构成线形多聚体。RNA分子中的一级构造见图分子中的一级构造见图1

32、33 组成组成RNA的戊糖是核糖的戊糖是核糖 RNA的的U替代替代DNA中的中的T，此外，此外，RNA中常有一些稀有碱基。中常有一些稀有碱基。 天然天然RNA分子都是单链线形分子，只需部分区域是分子都是单链线形分子，只需部分区域是A-型双螺旋型双螺旋构造。构造。二二 tRNA的构造的构造 构造：二级构造是三叶草形构造：二级构造是三叶草形 RNA的构造的构造有较多稀有碱基有较多稀有碱基3末端为末端为CCA-OH5末端大多为末端大多为pG或或pC氨基酸臂氨基酸臂二氢尿嘧啶环二氢尿嘧啶环反密码环反密码环额外环额外环(可变环可变环)TC环假尿嘧啶环环假尿嘧啶环NNHNHNNOCH3CH3识别识别mRN

33、AmRNA上密码上密码33端为端为-CCA,-CCA,蛋白质合蛋白质合成时衔接活化的氨基酸成时衔接活化的氨基酸1 1、tRNAtRNA二级构造二级构造: :三叶草形三叶草形DHU环环T环环NNN HNNHC H2C H CC H3C H3N HN HOOHHHHNHNHSON,N二甲基鸟嘌呤二甲基鸟嘌呤N6-异戊烯腺嘌呤异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶双氢尿嘧啶(DHU)4-巯尿嘧啶巯尿嘧啶 稀有碱基稀有碱基 tRNA的三级构造的三级构造:倒倒L形形在三叶草型二级构造的根底上，突环上未配对的碱基由于整个在三叶草型二级构造的根底上，突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配成对，目前知的分子的扭曲而配成对，

34、目前知的tRNAtRNA的三级构造均为倒的三级构造均为倒L L型型tRNA三级构造倒三级构造倒L形形 tRNA的三级构造的三级构造:倒倒L形形tRNA的功能：的功能：转运氨基酸转运氨基酸识别密码子识别密码子参与翻译起始参与翻译起始参与参与DNA的反转录的反转录参与基因表达调控参与基因表达调控1 1、tRNAtRNA二级构造二级构造: :三叶草形三叶草形三级构造倒三级构造倒L L形形33端为端为-CCA,-CCA,蛋白质合成时蛋白质合成时 衔接活化的氨基酸衔接活化的氨基酸密码环上有反密码子识别密码环上有反密码子识别 mRNA mRNA上密码上密码 2、 mRNA转录转录DNADNA信息，作为蛋白

35、质合成的直接模板信息，作为蛋白质合成的直接模板 mRNA的构造的构造mRNA是在细胞核及线粒体内产生，然后进入细胞质及核糖体。是在细胞核及线粒体内产生，然后进入细胞质及核糖体。 mRNA约占细胞约占细胞RNA总量的总量的35%，是蛋白质合成的模板。原，是蛋白质合成的模板。原核生物和真核生物核生物和真核生物mRNA在构造上有所区别：在构造上有所区别：原核：没有原核：没有5帽子和帽子和3polyA构造。构造。真核：真核细胞真核：真核细胞mRNA的的3-末端有一段长达末端有一段长达200个核苷酸左右的聚个核苷酸左右的聚腺苷酸腺苷酸(polyA)，称为，称为 “尾构造尾构造 ，5 -末端有一个甲基化的

36、鸟苷末端有一个甲基化的鸟苷酸，称为酸，称为 帽构造帽构造“ 。 RNA的构造的构造AAAAAAAA5 5加帽加帽3 3加尾加尾2 2、mRNAmRNA构造特点：构造特点： 5 5有由有由7 7甲基鸟嘌呤核苷酸三磷酸组甲基鸟嘌呤核苷酸三磷酸组 成的帽状构造成的帽状构造 3 3有由多聚腺苷酸组成的尾部构造有由多聚腺苷酸组成的尾部构造AAAAAAAA5 5加帽加帽3 3加尾加尾帽子构造帽子构造7甲基鸟嘌呤核苷酸三磷酸甲基鸟嘌呤核苷酸三磷酸l甲基化鸟苷酸经焦磷酸与甲基化鸟苷酸经焦磷酸与mRNA的的5末端核苷酸相连，末端核苷酸相连，构成构成5 ， 5 三磷酸衔接。三磷酸衔接。 rRNA的构造的构造一切生

37、物的核糖体都是由大小不同的两个亚基所组成，大小亚一切生物的核糖体都是由大小不同的两个亚基所组成，大小亚基分别由几种基分别由几种rRNA和数十种蛋白质组成。和数十种蛋白质组成。 RNA的构造的构造 rRNA的功能：的功能：组成核糖体成分；组成核糖体成分；催化蛋白质肽键的构成；催化蛋白质肽键的构成；参与参与tRNA与与mRNA的结合。的结合。 核糖体核糖体 rRNA +Pr rRNA +Pr 大、小亚基大、小亚基 大亚基：大亚基：tRNAtRNA附着部位附着部位小亚基：小亚基：mRNAmRNA附着部位附着部位80S80S60S60S40S40S 小结小结 DNA:DNA:主要的遗传物质，主要存在于

38、细胞主要的遗传物质，主要存在于细胞核；核； 经过复制传送遗传信息给子经过复制传送遗传信息给子代；代； 通常为双链；通常为双链； 含脱氧核糖，含脱氧核糖，T T为特有成分为特有成分。 RNA: RNA: 主要在核内合成，主要分布于细主要在核内合成，主要分布于细胞质；胞质； 遗传信息表达分子，指点合成蛋遗传信息表达分子，指点合成蛋白质；白质； 通常为单链；通常为单链； 含核糖，含核糖，U U为特有成分。为特有成分。第三节第三节 核酸的理化性质核酸的理化性质二、酸碱性：两性解离二、酸碱性：两性解离 ， 普通呈酸性普通呈酸性 在中性溶液中带负电荷，可用电泳在中性溶液中带负电荷，可用电泳 或或 离子交换

39、法进展分别离子交换法进展分别一、溶解度：微溶于水，不溶于一、溶解度：微溶于水，不溶于 乙醇、乙醚等有机溶剂乙醇、乙醚等有机溶剂 大分子，粘度高大分子，粘度高三、核酸的紫外吸收三、核酸的紫外吸收缘由：核酸中有嘌呤与嘧啶碱缘由：核酸中有嘌呤与嘧啶碱 碱基、核苷、核苷酸和核酸在碱基、核苷、核苷酸和核酸在240290nm的紫外波段有剧的紫外波段有剧烈的光吸收，烈的光吸收，max=260nm三、三、 核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收1、 鉴定纯度鉴定纯度 纯纯DNA的的A260/A280应大于应大于1.8 纯纯RNA的的A260/A280应为应为2.0。假设溶液中含有杂蛋白或苯酚，那么假设溶液中含有杂蛋白或

40、苯酚，那么A260/A280比值明显降比值明显降低。低。2、 含量计算纯样品含量计算纯样品 A260 1 ，相当于：，相当于：50ug/mL双螺旋双螺旋DNA 或或40ug/mL单链单链DNA或或RNA 或或20ug/mL寡核苷酸寡核苷酸四、核酸的变性、复性和杂交四、核酸的变性、复性和杂交概念：加热、酸碱等条件下，核酸双螺旋区的氢键断裂，概念：加热、酸碱等条件下，核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链，不涉及共价键断裂。变成单链，不涉及共价键断裂。 方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿方法：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、丙素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等酮等一变

41、性一变性DNADNA变性的本质是双链间氢键的断裂变性的本质是双链间氢键的断裂不涉及磷酸二酯断裂，一级构造完好不涉及磷酸二酯断裂，一级构造完好变性过程变性过程( (一一) ) 变性变性四、四、 核酸的变性、复性及杂交核酸的变性、复性及杂交 (一) 变性 变性要素 ： 四、四、 核酸的变性、复性及杂交核酸的变性、复性及杂交变性后的理化性质变性后的理化性质 ：二级构造改动，双螺旋区氢键断裂，空间构造破坏，构成单链无规二级构造改动，双螺旋区氢键断裂，空间构造破坏，构成单链无规线团状，只涉及次级键的破坏线团状，只涉及次级键的破坏, 260nm紫外吸光度值升高；粘度降紫外吸光度值升高；粘度降低；浮力密度升高；比旋下降；部分失活等。低；浮力密度升高；比旋下降；部分失活等。 增色效应与减色效应：增色效应与减色效应：增色效应：在增色效应：在DNA的变性过程中，内部碱基暴露的变性过程中，内部碱基