核酸的化学精选课件

1、核酸的化学核酸的基本结构单位核苷酸DNA的分子结构与功能RNA的分子结构与功能核酸的理化性质第一节 概 述核酸(nucleic acid)的分类DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）分布细胞核、线粒体细胞核、细胞质功能遗传信息的贮存和携带者参与遗传信息的表达 核酸是遗传的物质基础 核酸的发现核酸的发现 1868年 瑞士外科医生Friedrich Miesher 从脓细胞的核中分离出的一类含磷的化合物，呈酸性，命名为核酸 nucleic acid遗传性的研究 肺炎球菌：S型-致病 不致病 R型-不致病 噬菌体：32P标记核酸 35S标记蛋白质灭活第二节 核酸的基本组成单位核苷酸核酸的化学组成元

2、素组成 主要元素：C、H、O、N、P 特点：一般不含S P含量比较恒定：9-10% 应用：核酸的定量分析 注意：与蛋白质相区别核酸的分子组成 核酸 核苷酸 nucleotide 磷酸 核苷 戊糖 碱基 一、碱 基含氮杂环化合物分类：嘌呤purine-腺嘌呤A、鸟嘌呤G 嘧啶pyrimidine-胞嘧啶C、尿嘧啶U/胸腺嘧啶T DNA- A, G, C,T RNA- A, G, C,U稀有碱基：正常碱基的衍生物，甲基化、羟基化 含量低碱基的互变异构 酮式烯醇式、氨基亚氨基氨式亚氨式互变异构酮式烯醇式互变异构二、戊糖 呋喃型 核糖（ribose）、脱氧核糖（deoxyribose） RNA中：,D

3、 核糖 DNA中：,D,2 脱氧核糖三、 核苷 戊糖C1与嘧啶N1或嘌呤N9形成N-C糖苷键四、核苷酸 戊糖C5羟基与磷酸缩合形成酯键 (d)NMP、（d）NDP、（d）NTP 环化核苷酸 如：cAMP、cGMP 五、多核苷酸的连接3,5-磷酸二酯键多聚核苷酸是通过一分子核苷酸的C3-OH与另一分子核苷酸的5-磷酸基形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA链；由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链多核苷酸链的方向性: 5 磷酸末端、3 羟基末端表示方法5PAPCPGPCPTPGPTPA 3 或5 ACGCTGTA 3DNA与RNA结构对比DNARNA碱基A、G、C

4、、TA、G、C、U戊糖,D,2 脱氧核糖,D 核糖核苷脱氧腺苷、鸟苷、胞苷、胸苷腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷核苷酸dAMP、dGMP、dCMP、dTMPAMP、GMP、CMP、UMP第三节 DNA分子的结构与功能一、一级结构核苷酸的排列顺序，即碱基序列遗传信息储存于一级结构中稳定因素： 3,5-磷酸二酯键二、二级结构 1. 1953年, Watson&Crick, DNA双螺旋结构两条多核苷酸链，反向平行，右手螺旋 直径约2nm，每个螺旋结构含10对碱基，螺距3.4nm，大沟与小沟 脱氧核糖和磷酸交替出现在双螺旋外侧，组成DNA骨架，碱基位于内部两条链之间，碱基互补配对 A-T G-C，方向垂直长轴

5、形成大沟和小沟(有助于DNA结合蛋白与之识别和结合)维系双螺旋稳定：氢键、碱基堆积力 2. DNA结构的多样性右手螺旋：B型（主要）、A型、C型、D型左手螺旋：Z型三、三级结构双螺旋进一步折叠、盘曲形成超螺旋（正、负）生物体闭环DNA均以超螺旋形式存在（病毒、细菌、 线粒体DNA结构）真核生物基因组DNA结构 真核生物染色体DNA呈线性，染色体的基本结构单位是核小体（nucleosome） 核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4） 核小体核心颗粒 串珠样核小体 超螺旋的生物学意义 便于包装 影响与调节分子的作用DNAH1、DNA第四节 RNA的分子结构与功能RNA分子结构特点：四种NMP通过3

6、,5-磷酸二酯键形成的多核苷酸链主要为单链，可局部互补（A-U、C-G）形成双链（发卡结构）RNA的种类:mRNA 信使RNAtRNA 转运RNArRNA 核糖体RNAhnRNA 核内不均一RNAsnRNA 小分子核内RNA一、信使RNAmessenger RNA, mRNA 功能：转录遗传信息，蛋白质翻译的模板占总量的1-5%种类多，分子大小差异大不稳定,寿命短真核细胞mRNA结构特点5端帽子结构 5端第一个核苷酸都是甲基化G (m7G), 5-5三磷酸酯键. 保护5端免受降解，并在翻译中起作用3端尾巴结构 多聚腺苷酸 (poly A), 20-200个 维持稳定和翻译活性碱基修饰存在编码区

7、和非编码区(UTR)单顺反子: 一条mRNA只为一种蛋白质编码.5端帽子结构原核细胞mRNA结构特点多顺反子：一分子mRNA含有多个蛋白质的遗传信息, 为多种蛋白质编码.无帽子、尾巴结构无碱基修饰二、转运RNAtransfer RNA, tRNA 功能：转运特异氨基酸至核糖体,参与蛋白质生物合成占总量的15%种类多，每种氨基酸至少一种相应的tRNA与之结合一级结构特点 1. 单链小分子，碱基组成恒定：73-93个核苷酸 2. 较多稀有碱基 3. 5端磷酸化， 5 pG常见 4. 3端CCA-OH：携带氨基酸部位二级结构-三叶草形 局部互补配对形成双链结构（茎环样结构）具有四环四臂 4个环： D

8、HU环 (二氢尿嘧啶环) 反密码环 TC环 可变环（附加叉） 4个臂： 氨基酸臂接收活化的氨基酸三级结构倒L形 结合氨基酸部位、反密码子环三、核糖体RNA ribosomal RNA ，rRNA功能：与蛋白质构成核糖体(ribosome)，是蛋白质生物合成的场所细胞内含量最丰富，80%核糖体:大亚基接受氨基酸 小亚基结合mRNA原核生物70S 小亚基30S (16S rRNA) 大亚基50S (5S 23S rRNA)真核生物80S 小亚基40S (18S rRNA) 大亚基60S (28S 5.8S 5S rRNA)四、其它RNA（一） 核内不均一RNA（hnRNA）真核细胞mRNA的前体

9、加工：加帽，加尾，修饰，剪接，编辑 10%（二）小分子核内RNA（snRNA） 与蛋白质组装成小分子核内核蛋白颗粒（snRNPs) 参与mRNA的剪接、加工（三）小分子胞浆RNA, scRNA 与蛋白质组装成小分子胞浆内蛋白颗粒 功能不清五、核酶（ribozyme)具有催化活性的RNA第五节 核酸的理化性质一、一般理化性质生物大分子较强酸性 酸性条件下稳定黏度 DNARNADNA易断裂，RNA易降解二、紫外吸收性质碱基中含有共轭双键，最大吸收峰260nm，OD260可用于核酸的定性、定量分析OD260 / OD2801OD=50g DNA双链/40g RNA/33g DNA单链三、变性、复性与

10、杂交（一）变性 (denaturation)概念：理化因素，破坏氢键、碱基堆积力，导致DNA二级结构破坏，DNA双连解离成为两条单链变性后理化性质的改变：黏度降低增色效应(hyperchromic effect)吸光度：天然DNA变性后DNA游离核苷酸混合物吸光度之和融解温度(melting temperature Tm) 50%双螺旋结构被破坏影响Tm值的因素影响因素：碱基组成(GC含量)、分子长度、变性条件（二）复性（renaturation)/ 退火（annealing)同源的两条DNA链在适宜条件下可自动退火, 重新形成双链的过程. 理化性质得到恢复发生于变性分开的互补序列之间适宜条件

11、分子基础：碱基互补配对两个阶段（三）杂交（hybridization)不同来源的核苷酸链之间的复性。DNA-DNA,RNA-DNA, RNA-RNA之间杂交. 分子基础：碱基互补配对分子探针技术 探针: 经同位素标记的已知序列的核酸片断第六节 核酸酶与核酸序列测定一、核酸酶（nuclease)水解核酸分类：按底物：DNA酶、RNA酶按催化部位：外切核酸酶(exonuclease) 内切核酸酶 （endonuclease)二、核苷酸序列测定一般核酸内切酶限制性核酸内切酶本章要点核酸元素组成特点. 各种碱基, 核苷和核苷酸的中文名称及英文缩写符号.DNA与RNA分子组成的异同.核苷酸之间的连接方式; 碱基配对规律DNA的分子结构与功能：二级结构RNA的分子