核酸化学 (4)精品课件

1、关于核酸化学 (4)第一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（1）核酸的种类（2）核酸的分布（3）核酸的功能1.概 述第二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月DNA双链DNA(dsDNA)线状：如真核生物染色体DNA、病毒 DNA等。环状：如细菌染色体DNA、质粒DNA、 线粒体、 叶绿体DNA 单链DNA（ssDNA）线状：如小鼠的微小病毒DNA。环状：如噬菌体M13、f2的DNA。（1）核酸的种类第三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月mRNA tRNArRNA 5s rRNA5.8s rRNA18s rRNA28s rRNA线粒体、叶绿体RNARNA 成熟RNA（

2、存在细胞质） 原核生物三种 真核生物四种23s rRNA16s rRNA 5s rRNA前体RNA tRNA前体rRNA前体mRNA前体（细胞核）病毒RNA 部分其它RNA（存在于细胞核）snRNA (小核RNA)chRNA（与染色体结合RNA）第四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月DNA 细胞核：98%以上核仁线粒体、叶绿体少量RNA 细胞核:10 %细胞质:90 %（2）核酸的分布第五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月病毒DNA病毒:只含DNA,不含RNA.RNA病毒(植物病毒大多是):只含RNA,不含DNA.亚病毒类病毒:不含Pr的游离RNA分子Prion:仅是Pr。

3、第六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1、核酸是遗传变异的基础 遗传和变异是生命的基本特征，也是最重要的生命现象。遗传变异的物质基础是核酸：（1）DNA含量恒定：（2）细菌转化实验：（3）噬菌体感染实验：（4）烟草花叶病毒（TMV）重组实验：2、RNA在蛋白质的生物合成中起重要作用（三）核酸的功能第七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月细菌转化实验第八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（a）光滑型肺炎双球菌注入小鼠体内小鼠致死。（b）粗糙型肺炎双球菌注入小鼠体内小鼠无害。（c）光滑型肺炎双球菌加热杀死后注入小鼠体内小鼠无害。（d）将加热杀死的光滑型肺炎双球菌与粗糙型

4、肺炎双球菌一起注入小鼠体内小鼠死掉。 暗示: 被杀死的光滑型菌中含有某种因子，它进入了粗糙型菌,并将它转化成致死的光滑型菌。第九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（e）从加热杀死的光滑型肺炎双球菌中提取DNA，并且尽可能地将混在DNA中的蛋白质除去，然后将除去了蛋白质的DNA与粗糙型肺炎双球菌混合后，再注入小鼠体内，小鼠死掉。证明：引起粗糙型菌转化成致死光滑型菌的物质就是DNA。第十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（1）用放射性同位素32P标记噬菌体DNA，使标记的噬菌体感染大肠杆菌，经短期保温后，噬菌体就附着在细菌上。（2）然后用搅拌器（10000转/分）搅拌几分钟，使

5、噬菌体与大肠杆菌分开，再用高速离心机使细菌沉淀，分析沉淀和上清中的放射性。（3）用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，进行同样的验证实验。噬菌体感染实验第十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月噬菌体感染过程噬菌体感染实验第十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（1）用放射性同位素32P标记噬菌体DNA，使标记的噬菌体感染大肠杆菌，经短期保温后，噬菌体就附着在细菌上。（2）然后用搅拌器（10000转/分）搅拌几分钟，使噬菌体与大肠杆菌分开，再用高速离心机使细菌沉淀，分析沉淀和上清中的放射性。（3）用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，进行同样的验证实验。噬菌体感染实验操作第十三张，PPT

6、共一百零五页，创作于2022年6月第十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 噬菌体感染放射性实验结果：（1）大多数噬菌体的DNA存在于细菌中，而外壳留在上清中。（2）被感染的细菌内部出现：随着被感染的细菌的培养，有的细菌破裂，释放出很多噬菌体来。证明：用于复制的遗传信息通过病毒DNA，而不是通过病毒蛋白质导入细菌内的.第十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月烟草花叶病毒重组烟草病毒结构图解 TMV是一个由2130相同蛋白质亚单位组成的中空圆柱，一个单链RNA分子以螺旋形围绕在亚单位之中。当完整的病毒在酚中振荡时就裂解成蛋白质和RNA组分。第十六张，PPT共一百零五页，创作于

7、2022年6月1、用洗涤剂处理TMV颗粒制备普通TMV外壳。2、用弱碱处理霍氏车前病毒（HR）制备RNA。第十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月3、普通TMV外壳和HR的RNA重新聚合形成杂合病毒颗粒。4、对普通TMV的抗体能使杂合钝化，但对HR的抗体不能使杂合病毒钝化（即蛋白质外壳是TMV）。5、杂合颗粒侵染植株时病灶表现HR的特征。6、从病灶中分离出来的病毒颗粒具有HR的RNA和HR的外壳，因此能被HR的抗体所钝化。证明：TMV病毒遗传信息是RNA第十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2. 核酸的化学组成（1）核酸的元素组成：（2）核酸的构件分子核苷酸：第十九张，P

8、PT共一百零五页，创作于2022年6月 C、N、H、O、P，其中P的含量较稳定9-10% 。此为定磷法测定核酸含量的基础。（1）核酸的元素组成第二十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（2）核酸的基本分子核苷酸核酸的水解核蛋白蛋白质核酸单核苷酸磷酸核苷核糖或脱氧核糖嘌呤或嘧啶第二十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月戊糖第二十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月RNA和DNA定量测定的基础（定糖法）：D-核糖与浓HCl和甲基间苯二酚混合后，加热呈绿色（因核糖与酸作用产生糠醛，糠醛与甲基间苯二酚和FeCl3作用呈绿色）。D-2-脱氧核糖与酸和二苯胺一同加热呈蓝色（因D

9、-2-脱氧核糖与酸作用产生-羟基-酮戊醛，后者与二苯胺作用呈蓝色）。 第二十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月碱基第二十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月上一页AdeUraCytGuaThy核酸组成碱基第二十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月稀有碱基第二十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月碱基的互变异构形式： 每种碱基的互变异构形式都处于平衡中，但在大多数细胞的内部，氨式和酮式占优势，是最稳定的。第二十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 嘌呤和嘧啶碱基与核糖或脱氧核糖连接形成核苷。核苷第二十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6

10、月核苷酸 核苷酸是核苷的磷酸酯。核苷含有3个可以被磷酸酯化的羟基（2、3和5），而脱氧核苷含有2个这样的羟基（3和5）。在自然界中出现的核苷酸，磷酰基通常都是连接在5-羟基的氧原子上，因此不作特别指定时，提到一个核苷酸指的都是5-磷酸酯。第二十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（四） 核苷酸 nucleotide第三十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第三十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第三十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第三十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第三十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第三十五张，PP

11、T共一百零五页，创作于2022年6月第三十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第三十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（1）一般物理性质 核苷酸为无色粉末或结晶，易溶于水,不溶于有机溶剂，具有旋光性。 在酸性溶液中不稳定，易破坏，在中性及碱性溶液中很稳定。 核苷酸的性质第三十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（2）互变异构现象 凡碱基上有酮基的核苷酸有酮式和烯醇式的互变异构现象。酮式和烯醇式两种互变异构体常同时存在，并处于一定的平衡状态。在体内核酸结构中酮式占优势，这对于核酸分子中氢键的形成是很重要的。 第三十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（3

12、）紫外吸收 由于嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键，所以碱基、核苷及核苷酸在240-290nm波段有一强烈的吸收峰，其最大吸收值在260nm附近。不同的核苷酸有不同的紫外吸收曲线，因此可用紫外分光光度法作核苷酸的定性和定量测定。第四十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月几个重要的核苷酸的紫外吸收曲线摩尔吸收系数第四十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（4）核苷酸的两性解离和等电点 核苷酸分子既含磷酸基，又含碱基，是两性电解质，在不同pH值的溶液中解离程度不同，在一定条件下可形成两性离子，有等电点。第四十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第四十三张，PPT共一百零五页，创

13、作于2022年6月3. 核酸的一级结构 （1） 核苷酸间的连接键 （2） 核酸的一级结构的概念 （3） 核酸的一级结构表示法第四十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1、核苷酸间的连接键 核酸分子中核苷酸的连接方式第四十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2、核酸的一级结构概念一级结构：核苷酸分子的排列顺序355- End5- End3- End3- End3- End第四十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第四十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月3、核酸一级结构的表示法pApCpGpTpAPA-C-G-T-ApACGTApACGTA核酸一级结构的简

14、化式153153第四十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月4. DNA的高级结构（1）DNA的二级结构-双螺旋结构模型（2）DNA的三级结构-超螺旋（3）DNA的四级结构-DNA与蛋白复合物第四十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月、双螺旋结构模型的基本特征、双螺旋结构模型的稳定因素、双螺旋的不同类型（1）DNA的双螺旋结构模型第五十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 双螺旋结构模型的基本特征（1）DNA分子是由两条相互平行但方向相反的多核苷酸围绕一个共同的轴向右盘绕形成右手双螺旋结构，一条是53方向，另一条是35方向。脱氧核糖核酸和磷酸相互连接构成的DNA主链处

15、在螺旋的外侧，而碱基则处于螺旋的内侧。螺旋的直径是2nm。第五十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（2）DNA两条链上的碱基以氢键配对，这称为碱基配对或碱基互补，碱基配对一定是A与T、G与C配对，A-T间可形成二个氢键，G-C间可形成三个氢键。 碱基配对很重要，其重要性在于： 双链DNA一条链上的碱基顺序决定了另一条链上的碱基顺序。 它是遗传信息传递的分子基础。说明DNA的两条链是不相同的。第五十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（3）碱基对平面穿过螺旋轴，并与轴垂直，与戊糖环平面近乎垂直。碱基对平面的轴向距离是0.34nm，方向差36，也就是说一圈螺旋包括10个碱基对

16、，螺距是3.4nm.第五十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月(4)多核苷酸链中的碱基顺序没有任何限制。遗传信息是由碱基的精确顺序决定的。碱基顺序的无限制性保证了遗传信息的无穷无尽的多样性。第五十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（5）沿螺旋轴方向观察，在双螺旋表面形成了两个深浅不同的槽，分别称为大沟和小沟。这些沟对DNA与蛋白质的相互识别是很重要的，因为只有在沟内才能觉察到碱基的顺序。第五十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月总结以上所说的，DNA双螺旋结构的主要特征是： 两条链反向平行； 两条链上碱基间互补配对以氢键相连； 两条链形成右手螺旋； 双螺旋表面有

17、大沟小沟第五十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 双螺旋结构模型的稳定因素 DNA的双螺旋结构是十分稳定的，其稳定的因素有三：（1）两条链上的碱基对之间形成的氢键；（2）碱基堆积力；（3）处于螺旋外侧的带负电荷的磷酸基与带正电荷的阳离 子之间以离子键结合形成盐可降低两条链之间的静电斥力第五十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 双螺旋的不同类型右螺旋DNA左螺旋DNA Z-DNAB-DNA家族A-DNAB-DNAC-DNAD-DNAT-DNA第五十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月ABZ三种类型的双螺旋结构模式第五十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6

18、月第六十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（2）DNA的三级结构-超螺旋第六十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月环状双螺旋结构的超螺旋第六十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 当将线性过旋或欠旋的双螺旋DNA连接形成一个环时，都会自动形成额外的超螺旋来抵消过旋或欠旋造成的应力，目的是维持B构象。过旋DNA会自动形成额外左手螺旋，这样的超螺旋称之正超螺旋；而欠旋形成额外右手螺旋，称之负超螺旋。第六十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 负超螺旋也可以通过DNA的局部解旋消除，解旋区域通常发生在富含A/T的地方，因为这些部位稳定性比富含G/C的区域差。局

19、部解旋在DNA复制和转录的起始期间是非常重要的，因为复制和转录起始时需要将两条链分开，DNA是负超螺旋时，这些过程就更容易进行。第六十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第六十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第六十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 染色质去折叠后象一条线上串许多“珠”子，即是DNA-组蛋白的复合体-核小体，而“线”是双螺旋DNA。（3）DNA四级结构DNA与蛋白复合物第六十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 核小体是由各2分子的H2A、H2B、H3和H4和大约200个DNA碱基对组成，组蛋白形成8聚体蛋白复合体，而有146个DN

20、A的碱基对的DNA缠绕在蛋白复合体的外面，大约缠绕1.75圈。形成紧密结合的组蛋白复合体核心颗粒。核心颗粒之间的“线”称之连接DNA，大约有54个碱基对长。第5个组蛋白H1既与连接DNA结合，又和核小体核心颗粒结合。第六十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第六十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月.染色体的结构 形成（玫瑰）花结，每1花结包括6个突环。 在此基础上，由30个花结绕成螺管，最后形成染色单体。第七十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月5. RNA的高级结构（1）RNA的二级结构（2）tRNA的二级结构（3）rRNA的二级结构（4）tRNA的三级结构第七

21、十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（1）RNA的二级结构第七十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 RNA绝大多数是单链分子（ssRNA），其碱基组成不象DNA那样有规律，但是，在RNA分子自身回折时，可使配对的碱基相遇，在A-U、G-C之间以氢键连接而形成具有局部双螺旋的发夹形的二级结构，分子中约有4060核苷酸参与这种结构的形成。不能配对的部分可形成突环。所以RNA分子是含多个短而不完全的螺旋区的多核苷酸链。第七十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月回折产生茎环结构，即二级结构。(局部双螺旋)第七十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（2）tRN

22、A的二级结构第七十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第七十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 tRNA的结构特点： 1.分子量在25kd左右，由70-90个核苷酸组成，沉降系数在4S左右；2碱基组成中有较多的稀有碱基；33末端都为CpCpAOH，用来接受活化的氨基酸，所以这个末端称接受末端；45-末端大多为pG，也有pC的；第七十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月5tRNA的二级结构都呈三叶草形，双螺旋区构成了叶柄，突环区好象是三叶草的三片小叶。由于双螺旋结构所占比例甚高，tRNA的二级结构十分稳定。三叶草形结构由氨基酸臂、二氢尿嘧啶环、反密码环，额外环和T

23、C环等五个部分组成。第七十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 氨基酸臂： 由7对碱基组成，富含鸟嘌呤，末端为一CCA，接受活化的氨基酸。 二氢尿嘧啶环： 由812个核苷酸组成，具有两个二氢尿嘧啶，故得名。通过3 4对碱基组成的双螺旋区(也称二氢尿嘧啶臂)与tRNA分子的其余部分相连。 第七十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 反密码环： 由9个核苷酸组成。环中部为反密码子，由3个碱基组成。次黄嘌呤核苷酸(也称肌苷酸，缩写成I)常出现于反密码子中。反密码环通过由6对碱基组成的双螺旋区(反密码臂)与tRNA的其余部分相连。 额外环： 由318个核苷酸组成。不同的tRNA具有

24、不同大小的额外环，所以是tRNA分类的重要指标。第八十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 假尿嘧啶核苷-胸腺嘧啶核糖核苷酸环（ TC环）由7个核苷酸组成，通过由5对碱基组成的双螺旋区（ TC臂）与tRNA的其余部分相连。除个别例外，几乎所有tRNA在此环中都含有TC。第八十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（3） rRNA的二级结构 目前对大肠杆菌的5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA的结构研究得最详细。第八十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第八十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第八十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第八十

25、五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（4）tRNA的三级结构茎环结构间的相互作用形成三级结构。第八十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第八十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第八十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第八十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第九十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（1）核酸的一般性质（2）核酸的紫外吸收性质（3）核酸的变性、复性及分子杂交（4）核酸的分离提纯和定量测定6. 核酸的性质第九十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（1）核酸的一般性质 核酸和核苷酸既有磷酸基，又有碱性基团，所以

26、都是两性电解质，因磷酸的酸性强，通常表现为酸性。 DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末；都微溶于水，不溶于一般有机溶剂。常用乙醇从溶液中沉淀核酸 。 大多数DNA为线形分子，分子极不对称，其长度可以达到几个cm而分子的直径只有2nm。因此DNA溶液的粘度极高。RNA溶液的粘度要小得多。第九十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（2）核酸的紫外吸收性质 核酸碱基的键，在260nm附近强吸收。第九十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（3）核酸的变性、复性及分子杂交、核酸的变性与复性、核酸的变性与复性、核酸的增色效应、核酸的减色效应第九十四张，PPT共一百零五页，创作于20

27、22年6月、核酸的变性 慢慢地升高DNA溶液的温度，随着温度的升高，越来越多的碱基对之间的氢键被破坏，碱基对被拆开，当DNA的溶液被加热到一定温度以上时，双链DNA结构被破坏，最后双链完全分开，形成两个单链-一个DNA双螺旋可以彻底地解链，分离成两条互补的单链，这一现象称DNA变性。（变性的表现？）第九十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月、核酸的复性 慢慢地降低DNA溶液的温度，越来越多的碱基对之间的氢键得到恢复，碱基对重新形成，当碱基对完全恢复时，分开的两条单链可以重新形成双螺旋DNA，这是变性的可逆过程，称之复性。 第九十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第九十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 在260nm波长的单链DNA的吸收要比双链DNA的吸收高12-40，这是因为