《核酸化学改》ppt课件

1、 一、核酸的分布与分类一、核酸的分布与分类二、核酸的化学组成二、核酸的化学组成三、核酸的分子构造三、核酸的分子构造四、核酸的化学性质四、核酸的化学性质质质质质质质DNARNA核核酸酸主要在主要在核中核中tRNArRNAmRNA核核酸酸磷磷酸酸核核苷苷核核糖糖碱碱基基核核苷苷酸酸嘧啶嘧啶(TCU)嘌呤嘌呤(AG)脱氧脱氧非脱氧非脱氧Py Pu碱基碱基碱基碱基嘌呤嘌呤碱基碱基嘧啶嘧啶核糖核糖核苷核苷核苷酸核苷酸三磷酸核苷酸三磷酸核苷酸cAMPcGMP甲基化甲基化: 如甲基鸟嘌呤如甲基鸟嘌呤环化环化: 如如cAMP假尿苷假尿苷: 其它其它: 如二氢尿嘧啶如二氢尿嘧啶 次黄嘌呤等次黄嘌呤等稀有核苷酸稀

2、有核苷酸核苷酸的作用核苷酸的作用组成核酸组成核酸组成小分子活性物质组成小分子活性物质能量物质能量物质组成辅酶组成辅酶(基基) AMP ADP ATP dAMP dADP dATP GMP GDP GTP d- CMP CDP CTP d- TMP TDP TTP d- UMP UDP UTP N(恣意碱基恣意碱基)NMP,NDP,NTP dNMP, dNDP, dNTPI 次黄嘌呤次黄嘌呤X 黄嘌呤黄嘌呤Py嘧啶恣意嘧啶恣意Pu嘌呤恣意嘌呤恣意lDNA 分子构造分子构造lRNA 分子构造分子构造lDNA的碱基组成的碱基组成lDNA的空间构造的空间构造Chargaff规律规律: 1. A=T G

3、=C 2. 有种的特异性有种的特异性 3. 环境条件不改动碱环境条件不改动碱基组成基组成DNA的碱基组成的碱基组成DNADNA一级构造的表示法一级构造的表示法5 3 构造式构造式5 ACTGCATAGCTCGA 3 字母式字母式5 3 p p p pOH3 ACTG1 线条式线条式请留意请留意:键型键型: 3, 5 -磷酸二磷酸二酯键酯键方向方向: 3 -末端和末端和5-末末端端简写简写:简写时的方向简写时的方向:TGCAGGTTAAAGG它的互补链它的互补链:ACGTCCAATTTCC(误误)CCTTTAACCTGCA(正正)3-ACGTCCAATTTCC-5(正正)DNA的空间构造的空间构

4、造:DNA的二级构造的二级构造(双螺旋双螺旋)DNA的三级构造的三级构造DNA的二级构造的二级构造 (双螺旋构造双螺旋构造)XHNNNNHHNHAOOHHNNHHHTOHNNNNHGNHHOHNNCNHHH1.08 nm1.08 nm(1)两条反向平行的多核苷酸两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴向右环绕构链围绕同一中心轴向右环绕构成右手双螺旋成右手双螺旋(反向是指两条反向是指两条多核苷酸链的走向相反，一条多核苷酸链的走向相反，一条链的磷酸二酯链衔接相邻戊糖链的磷酸二酯链衔接相邻戊糖基是基是53方向，另一条链那方向，另一条链那么为么为35方向方向)。 (2)由磷和脱氧核糖交替陈由磷和脱氧核糖

5、交替陈列构成的主链在双螺旋的列构成的主链在双螺旋的外侧，而嘌呤碱和嘧啶碱外侧，而嘌呤碱和嘧啶碱位于双螺旋的内侧。碱基位于双螺旋的内侧。碱基平面与双螺旋中轴垂直，平面与双螺旋中轴垂直，糖环平面与中轴平行。糖环平面与中轴平行。 (3)双螺旋的平均直径为双螺旋的平均直径为2 nm，螺距为，螺距为3.4nm，沿中，沿中心轴每旋转上升一周包含心轴每旋转上升一周包含10个碱基对，相邻碱基间个碱基对，相邻碱基间隔为隔为0.34nm，之间旋转的，之间旋转的角度为角度为36。 (4)沿中心轴方向察看，双螺沿中心轴方向察看，双螺旋构造上有两条螺形旋构造上有两条螺形 凹槽，凹槽，一条较宽深，称为大沟；一一条较宽深，

6、称为大沟；一条较浅小，称为小沟。条较浅小，称为小沟。碱基对间的氢键碱基对间的氢键碱基堆积碱基堆积(主要的主要的)环境中正离子环境中正离子双螺旋的详细数据螺距、直径等随含水量的不同有一定的差别。可分为：型在特殊时间还有三股链的存在lB-DNAlA-DNAlZ-DNAA-DNAMajor GrooveMinor Groove定义：DNA的三级构造是指在二级构造的根底上DNA双螺旋的进一步卷曲。DNA的三级构造：DNA双螺旋构造进一步盘曲构成的复杂构造。以超螺旋最为常见 负超螺旋模型多见正超螺旋Relaxed state超螺旋超螺旋DNA Supercoiling连环数连环数L-在在DNA双螺旋中，

7、双螺旋中，一条链沿右手螺旋绕另一条链缠绕一条链沿右手螺旋绕另一条链缠绕的次数。的次数。Lk缠绕数缠绕数T-在在DNA分子中分子中WatsonCrick螺旋数。螺旋数。Tw超螺旋周数或扭曲数超螺旋周数或扭曲数WWrL=T+W核小体染色体的根本单位核小体染色体的根本单位病毒颗粒病毒颗粒核酸与蛋白质的复合物核酸与蛋白质的复合物染色质的电镜照片染色质的电镜照片染色体构造chromosomeHIVSARS :Coronavirus(a) a bacterial virus, bacteriophage T4; (b) an animal virus, adenovirus (inset at great

8、er magnification); (c) a plant virus, tobacco mosaic virus. mRNA tRNA rRNA编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区polyA帽子构造帽子构造UTRUTRORFm7G5pppNTTTTTTTTTTTTAAAA反密码环反密码环 由由7个核苷酸组个核苷酸组成。环中部为反密码子，由成。环中部为反密码子，由3个核苷酸组成，次黄嘌呤核苷个核苷酸组成，次黄嘌呤核苷酸酸(也称肌苷酸，缩写成也称肌苷酸，缩写成 I )常常出现于反密码子中。反密码环出现于反密码子中。反密码环经过由经过由5对的双螺旋区对的双螺旋区(反密码反密码臂臂)与与t

9、RNA的其他部分相连。的其他部分相连。额外环额外环 由由318个个核苷酸组成。不同的核苷酸组成。不同的tRNA具有不同大小的具有不同大小的额外环，所以是额外环，所以是tRNA分类的重要目的。分类的重要目的。T C环环 由由7个核苷酸组成，其个核苷酸组成，其中含有胸腺嘧啶核糖核苷酸中含有胸腺嘧啶核糖核苷酸(T)和假和假尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸()，经过由，经过由5对碱基对碱基组成的双螺旋区组成的双螺旋区(T C臂臂)与与tRNA的的其他部分相连。几乎一切其他部分相连。几乎一切tRNA在此在此环中都含有环中都含有T C。从以上可以看出从以上可以看出,tRNA的三叶草形二的三叶草形二级构造特征可概括

10、为四环四臂，含级构造特征可概括为四环四臂，含有大量的稀有碱基。有大量的稀有碱基。tRNA的三级构造的三级构造rRNA的二级构造的二级构造Ban et al., Science 289 (905-920), 2000 Secondary StructureOf large ribosomal RNATertiary StructureOf large ribosome subunitlCatalytic RNA催化RNAlmiRNAmicroRNA小RNAlsiRNAsmall interfere RNA小干扰RNAlsignal recognition particle，SRP 信号识别颗粒中

11、的 RNAltelemerase 端粒酶中的RNASecondary StructureOf large ribosomal RNATertiary StructureOf large ribosome subunit带电性：带电性： 核酸、核苷酸可以在电场中泳动核酸、核苷酸可以在电场中泳动可溶性：可溶性： 溶于水。在乙醇中：溶于水。在乙醇中： 大于大于50%的乙醇时的乙醇时 DNA沉沉淀淀 大于大于75%的乙醇时的乙醇时RNA沉淀。不溶于氯仿沉淀。不溶于氯仿-异戊醇异戊醇溶液，而蛋白可以溶解溶液，而蛋白可以溶解粘度：粘度： 线形分子粘度大。线形分子粘度大。DNA大于大于RNA不对称性：由于分

12、子不对称，故有正旋光性。不对称性：由于分子不对称，故有正旋光性。吸光性：吸光性：由于碱基的存在使核酸对由于碱基的存在使核酸对260nm的光有剧烈的吸的光有剧烈的吸收。可根据此对核酸定量与检测。收。可根据此对核酸定量与检测。减色效应：减色效应：核酸构成双链后对紫外吸收的才干减弱的景象。核酸构成双链后对紫外吸收的才干减弱的景象。增色效应：增色效应：核酸双链翻开后对紫外吸收才干添加的景象。核酸双链翻开后对紫外吸收才干添加的景象。变性：变性：DNA双链分开变成单链的过程。只涉及双链分开变成单链的过程。只涉及H键键的断裂，没有其它共价键的破坏。的断裂，没有其它共价键的破坏。变性的要素：变性的要素：加热、

13、强酸、强碱、溶剂、紫外线等。加热、强酸、强碱、溶剂、紫外线等。变性后核酸的性量变化：变性后核酸的性量变化：生物活性丧失；粘度下降；浮力密度添加；生物活性丧失；粘度下降；浮力密度添加；紫外吸收添加。紫外吸收添加。高温引起的变性称为热变性熔解高温引起的变性称为热变性熔解解链温度熔解温度、熔点，解链温度熔解温度、熔点， Tm：增色效应到达一半时的温度增色效应到达一半时的温度G-C含量含量: G-C含量越高含量越高Tm值越高值越高(三个氢键的缘故三个氢键的缘故)。介质中的离子强度介质中的离子强度: 离子强度越高离子强度越高Tm值越高。在值越高。在1mol/L的的NaCl中稳定。中稳定。DNA 的不均一

14、性：的不均一性： 影响到了温度范围，而不影响影响到了温度范围，而不影响Tm值的大小。值的大小。DNA的复性：的复性：加热后缓慢冷却加热后缓慢冷却DNA恢复双链的过程恢复双链的过程DNA的大小：的大小： 小的分子比大的分子易复性。小的分子比大的分子易复性。离子强度：离子强度： 离子强度添加复性就快。离子强度添加复性就快。DNA的浓度：的浓度： 浓度大的比浓度小的易于复性。浓度大的比浓度小的易于复性。 在在DNA的复性的过程中，同的复性的过程中，同源或异源的源或异源的DNA，只需碱基互补，只需碱基互补就可以构成杂种分子，此过程称就可以构成杂种分子，此过程称为分子杂交。为分子杂交。 分子杂交是一种极其有用的分子杂交是一种极其有用的生物技术手段。生物技术手段。Nucleic Acids from Different Species Can Form Hybrids电泳酶切印迹杂交探针NCSouthern blotDNANorthern blotRNAWestern blotProteinDNA MicroarrayGene ChipDNA SDS/CTAB(十六烷基三甲基溴化铵) 醋酸钾 酚氯仿 异戊醇 乙醇/异丙醇 TETrisHCl, EDTARNA T