（实用课件）核酸的化学

【医学ppt课件】核酸的化学【医学ppt课件】核酸的化学1

本章主要内容

核苷酸

DNA

RNA

核酸的性质

本章主要内容

核苷酸

DNA

RNA

核酸的性质

21868年F.Miescher首先从伤员绷带的脓细胞中分离得到称为“核素”的核酸1944年O.N.Avery通过转化实验证实DNA是主要的遗传物质1953年J.D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA双螺旋结构模型1958Crick提出遗传信息传递的中心法则1970s建立DNA重组技术1980s后分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展，提出并完成HGP核酸化学的发展过程上页

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章首1868年F.Miescher首先从伤员绷带的脓细胞中分离3

一、概述

概念

核酸(nucleicacid)是由碱基（嘌呤和嘧啶）、戊糖和磷酸组成的高分子物质，是生物体的基本组成。种类：

DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）

一、概述

概念核酸(nucleicacid)是由碱4“四核苷酸假说”：核酸由四种核苷酸组成的单体构成的，缺乏结构方面的多样性,不大可能有重要的生理功能。“四核苷酸假说”：核酸由四种核苷酸组成的单体构成的，缺乏51928年，英国S型肺炎球菌：有荚膜，菌落表面光滑R型肺炎球菌：没有荚膜，菌落表面粗糙

著名的肺炎球菌实验

结果说明？1928年，英国著名的肺炎球菌实验结果说明？6结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌这种生物分子或遗传物质是什么呢？

著名的肺炎球菌实验

纽约洛克非勒研究所Avery从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、脂类分离出来，分别加入到无害的R型肺炎球菌中，结果发现，惟独只有核酸可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌。1944年结论：DNA是生命的遗传物质结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或7分布：

DNA：主要在细胞核中，是染色体的主要成分。此外在线粒体、叶绿体.

RNA：主要在细胞质中，此外在线粒体、细胞核——核仁；分布：DNA：主要在细胞核中，是染色体的主8二、核酸的组成成分核酸是一种线形多聚核苷酸(polynucleotide),其基本结构单位是核苷酸(nucleotide)。戊糖碱基磷酸核苷核苷酸核酸

二、核酸的组成成分核酸是一种线形多聚核苷酸(polynu9核苷酸的基

本结构核苷酸的基

本结构10组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。(一)、核酸中的戊糖RiboseDeoxyribose组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为11从两类核酸的水解产物可看到它们组成的差别?从两类核酸的水解产物可看到它们组成的差别?12（二）碱基尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核酸中的碱基分两类：1、嘧啶碱(pyrimidine)：是嘧啶的衍生物。（二）碱基尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核酸中的碱基分两类：13NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶Cytosine（C）NNHHHHOOHH尿嘧啶uracil（U）NNHHHHOOHHCH3胸腺嘧啶thymine（T）NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶C142、嘌呤碱(purine)：由嘌呤衍生而来。2、嘌呤碱(purine)：由嘌呤衍生而来。15NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH2腺嘌呤adenine（A）NNNNHHHHOH2N鸟嘌呤guanine（G）NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH2163、稀有碱基：一些修饰碱基，因含量甚少而称之。大多为甲基化碱基，多在tRNA中。3、稀有碱基：一些修饰碱基，因含量甚少而17（三）核苷：

(nucleoside)

核苷：戊糖与碱基缩合而成，并以糖苷键相连接。糖苷键：

二者的连接是C-N键，称N-糖苷键。（三）核苷：

(nucleoside)核苷：戊糖与碱基缩18OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNNHHHH9腺嘌呤腺苷OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNN19OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH2COHOH1′2′3′4′5′核糖NNOOHHH尿嘧啶H1尿苷NCOONHHH51OH假尿苷（ψ）OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH20核苷的表示：核苷：A、G、C、U脱氧核苷：dA,dG,dC,dT修饰核苷：如5-甲基胞嘧啶：m5dC。核苷的表示：核苷：A、G、C、U21（四）核苷酸(nucleotide，nt)1、种类：1）按酯化位点：可在核糖的2’-,3’-,5’-；2）按核糖类型：

核苷酸、脱氧核苷酸核苷中戊糖的羟基被磷酸酯化，即为核苷酸。（四）核苷酸(nucleotide，nt)1、种类：核苷中戊222、结构：2、结构：233、表示：与一个磷酸结合——MP：(d)AMP、(d)GMP、(d)CMP、(d)TMP、UMP与二个磷酸结合——DP：如：ADP与三个磷酸结合——TP：如：ATP

核苷酸3、表示：与一个磷酸结合——MP：(d)AMP、(d)GMP24AMPADPATPAMPADPATP254、特殊核苷酸：环核苷酸：

核糖3’-,5’-成环。

cAMP、cGMP功能：第二信使第二信使：通常把激素称为第一信使，激素与靶位受体结合后，生成某些物质，这些物质是联系激素引起生物学效应的重要物质，称为第二信使。例如：cAMP、cGMP等。核苷酸cAMPcGMP4、特殊核苷酸：环核苷酸：核苷酸cAMPcGMP26肌苷酸及鸟苷酸(强力味精)酶的辅助因子的结构成分NAD、NADP、FMNIMP

GMP肌苷酸及鸟苷酸(强力味精)酶的辅助因子的结构成分IMP27（五）核苷酸的连接方式1、3’-,5’磷酸二酯键将核苷酸连接成核酸大分子。一、核苷酸（五）核苷酸的连接方式1、3’-,5’磷酸二酯键将核苷酸28OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-OO—CH2GO=P—O-3′5′OHOO—CH2OHOHAO=P—OO-3′5′3′5′1′PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTAOHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-292、核酸的一级结构：多核苷酸链中各核苷酸残基的排列顺序称~。2、核酸的一级结构：多核苷酸链中各核苷酸残基的排列顺序30OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-OO—CH2GO=P—O-3′5′OHOO—CH2OHOHAO=P—OO-3′5′3′5′1′PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTA1）一级结构表示方法如上：OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-312）读向：

碱基序列从左到右表示5’——3’，由3’-,5’磷酸二酯键连接。若两链反向平行，则需注明每条链的走向。如：

5’A-T-G-C-C-T-G-A3’

3’T-A-C-G-G-A-C-T5’核苷酸2）读向：碱基序列从左到右表示5’——332三、DNA（一）DNA的一级结构：由数量庞大的4种脱氧核苷酸通过3’-,5’磷酸二酯键连接成的直线形或环形多聚体。三、DNA（一）DNA的一级结构：33（二）DNA的双螺旋二级结构1、双螺旋结构模型建立的依据：1）根据DNA碱基组成的定量分析提出chargaff碱基配对原则：A=T，G=C2）根据对DNA纤维和晶体的x-衍射分析。3）电位滴定证明。DNA（二）DNA的双螺旋二级结构1、双螺旋结构模型建立的依据：D34（实用课件）核酸的化学35双螺旋中的碱基对（basepair,bp)双螺旋中的碱基对（basepair,bp)362,双螺旋结构的特点:(Watson-Crick模型）1）形成：两条链反向平行；右手螺旋。DNA2,双螺旋结构的特点:(Watson-Crick模型）1）形372）结构：A、核糖-磷酸以3’-,5’磷酸二酯键连接成骨架；碱基在内；B、大沟、小沟。DNA2）结构：A、核糖-磷酸以3’-,5’磷酸二酯键连接成D383）尺寸：DNAA、直径：2nm；B、碱基距离：0.34nm；C、一周10个核苷酸；D、螺距：3.4nm。3）尺寸：DNAA、直径：2nm；B、碱基距离394）双螺旋的稳定性：A、依靠碱基堆积力B、氢键C、离子键4）双螺旋的稳定性：A、依靠碱基堆积力403.DNA的二级结构类型上页

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章首

节首B型结构两条链反向平行，右手螺旋碱基在内（A＝T，G≡C）碱基平面垂直于螺旋轴戊糖在外，双螺旋每转一周为10碱基对（bp）A型结构碱基平面倾斜20º，螺旋变粗变短，螺距2～3nm。Z型结构左手螺旋，只有小沟3.DNA的二级结构类型上页下页章首节首B型结构41几种DNA螺旋主要构象参数

螺旋类型每圈螺旋中的碱基对数每个碱基旋转的角(度)每个碱基对的垂直高度(nm)螺距(nm)螺旋直径(nm)A11+32.70.2560.82.3B10+36.00.3383.42.0Z12-30.00.3714.51.8几种DNA螺旋主要构象参数 螺旋类型每圈螺旋中的碱基对数每42B-DNA与A-DNAB-DNA与A-DNA43几种DNA钠盐的特点：B-DNA：生理状态下多为此种；92%相对湿度A-DNA：右手螺旋；75%相对湿度；生理状态下多见dsRNA、DNA-RNAZ-DNA：人工合成、左手螺旋；嘧啶、嘌呤交替；有m5dC；与基因表达调控有关；此外，还发现有C、D、E等型。几种DNA钠盐的特点：B-DNA：生理状态下多为此种；9244

DNA分子间三股螺旋结构模型

DNA分子间三股螺旋结构模型45(三）DNA的三级结构DNA双螺旋进一步扭曲即成三级结构。天然DNA有双链DNA（dsDNA），有的病毒为单链DNA（ssDNA）在dsDNA中：

线形分子（大多数）

环状分子（dcDNA）：质粒、线粒体、叶绿体、病毒、细菌DNA(三）DNA的三级结构DNA双螺旋进一步扭曲即成DNA461、超螺旋结构特点：可将长链压缩在一较小体内；密度大；凝胶电泳中移动速度快。DNA1、超螺旋结构特点：DNA47（实用课件）核酸的化学482、核小体中的

扭曲方式在真核细胞染色质中，DNA双螺旋分子盘绕在组蛋白上形成核小体。许多核小体由DNA连成念珠状结构，再盘绕压缩成高层次的结构———染色体。DNA2、核小体中的

扭曲方式在真核细胞染色质中，DN49真核生物：DNA和蛋白质组装成染色体，染色体的基本单位是核小体。核小体由DNA和组蛋白构成。组蛋白有H1，H2A，H2B，H3和H4。H2A，H2B，H3和H4各两分子构成核小体的核心，称为组蛋白八聚体。DNA双螺旋分子缠绕在八聚体上构成核小体的核心颗粒。核小体的核心颗粒之间再由DNA和组蛋白H1构成的连接区连接起来形成串珠状结构。核小体进一步旋转折叠形成棒状染色体，将近1m长的DNA分子容纳于直径只有数微米的细胞核中。真核生物：DNA和蛋白质组装成染色体，染色体的基本单位是核小50（四）DNA的功能1、DNA一级结构的特点基因：是含特定遗传信息的核苷酸序列

（DNA或RNA）是遗传物质的最小功能单位。若干bp多个基因pr+DNA染色体染色质是核中由DNA和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质，染色质DNA含有大量基因片段，是生命的遗传物质。DNA（四）DNA的功能1、DNA一级结构的特点DNA51弄清几个概念

基因:基因是DNA片段的核苷酸序列，DNA分子中最小的功能单位。转录：DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中过程。翻译:把以mRNA为模板合成蛋白质的过程。结构基因:为RNA或蛋白质编码的基因.调节基因:只有调节作用,并不能转录生成RNA的片段.基因组:某生物体所含的全部基因称该生物体的。弄清几个概念521）原核生物基因组：

基因在同一染色体上。

A、除调节序列和信号序列外，多为结构基因；B、功能相关的基因常连在一起，并转录在同一mRNA中；DNA1）原核生物基因组：基因在同一染色体上。DNA53（实用课件）核酸的化学54C、基因有重叠；

同一核苷酸顺序中包含多种生物信息。C、基因有重叠；

同一核苷酸顺序中包含多种生物信552）真核生物基因组：

一般基因分布在若干染色体上。

A、有重复序列；B、有断裂基因：即有内含子。

内含子（intron)：DNA分子中不编码的序列。

外显子(exons)：DNA分子中可表达的序列。DNA2）真核生物基因组：一般基因分布在若干染色体上。56内含子与外显子内含子与外显子572、DNA是遗传信息的载体半保留复制保证了亲代性状传到子代，保证了亲代与子代的相似性。DNA2、DNA是遗传信息的载体半保留复制DNA583、DNA是变异的物质基础变异是生物进化的基础。变异的发生：1）DNA复制时出错；2）理化因素等引起碱基变化或缺失，使DNA碱基序列改变，从而发生性状变异。DNA3、DNA是变异的物质基础变异是生物进化的基础。变异的发生：59四、RNA（一）RNA的结构组成：4种核苷酸，有稀有碱基；连接：同DNA形成：一般以DNA为模板合成，有例外。结构：单链线形分子，局部区域有双螺旋。四、RNA（一）RNA的结构60（二）RNA的类型三种：

信使RNA（messengerRNA,mRNA)

核糖体RNA(ribosomelRNA,rRNA)

转运RNA(transferRNA,tRNA)RNA（二）RNA的类型三种：RNA61此外，在真核细胞中还有少量：核内小RNA（snRNA）:参与核糖体的组成。不均一RNA（hnRNA）：mRNA的前体。反义RNA（asRNA）：可与mRNA部分或全部序列互补；抑制DNA复制、转录；抑制mRNA翻译。此外，在真核细胞中还有少量：核内小RNA（snRNA）:621、tRNA约占全部RNA的15%；由70-90个核苷酸组成许多种类；沉降系数4S。RNA1、tRNA约占全部RNA的RNA631）tRNA结构：一级结构多已清楚，含较多稀有碱基；二级结构为三叶草有：aa臂、二氢嘧啶环、

反密码环、可变环、TΨ环P198RNA1）tRNA结构：一级结构多已清楚，RNA64主要特征：1.四臂四环；2.氨基酸臂3′端有CCAOH的共有结构；3.D环上有二氢尿嘧啶（D）；4.反密码环上的反密码子与mRNA相互作用；5.可变环上的核苷酸数目可以变动；6.TψC环含有T和ψ；7.含有修饰碱基和不变核苷酸。主要特征：65tRNA三级结构为倒L型tRNA66A、在pr合成中转运aa；B、在pr合成的起始、DNA反转录合成及其它代谢调节中起作用。2）tRNA功能：A、在pr合成中转运aa；2）tRNA功能：672、mRNA和hnRNA1）合成：以DNA为模板(核内)合成hnRNA（含内含子和外显子）加工成熟的mRNA入细胞质蛋白质合成RNA2、mRNA和hnRNA1）合成：以DNA为模板(核内)R68合成mRNA合成mRNA69切除内含子切除内含子702)mRNA结构特点：3‘末端有polyA结构：与mRNA从核入质有关。5‘末端有帽子结构：G被甲基化，此可能与pro合成的起始有关。2)mRNA结构特点：3‘末端有polyA结构：与mRNA713)功能：是蛋白质合成的模板3)功能：是蛋白质合成的模板723、rRNA1)占RNA总量的80%，是构成核糖体的骨架。2)核糖体功能：

pr合成的部位.3）结构：分大、小亚基一、二级结构多已确定，但功能不清。RNA3、rRNA1)占RNA总量的80%，是构成核糖体的骨架。R73原核细胞：70S核糖体；真核细胞：80S核糖体；原核细胞：70S核糖体；74核糖体RNA自我剪切1983年在四膜虫中发现RNA有催化功能核糖体RNA自我剪切1983年在四754、RNA的功能1）在DNA复制、转录、翻译中起重要调控作用；2）有催化作用；3）可作为遗传物质（如逆转录病毒）。RNA4、RNA的功能1）在DNA复制、转录、翻译中起重要调控RN76（实用课件）核酸的化学77五、核酸的性质（一）一般理化性质1、两性电解质：2、溶解性：微溶于水，不溶于一般有机试剂（乙醇沉淀核酸），钠盐易溶于水。0.14摩尔法:分离DNA蛋白和RNA蛋白的方法DNA蛋白:在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低.RNA蛋白:在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度较大.3、粘度高：一般DNA比RNA粘度高。4、水解性：可被酸、碱或酶水解，DNA比RNA对稀碱稳定。核酸的性质五、核酸的性质（一）一般理化性质核酸的性质785、颜色反应：1）核糖与浓盐酸和苔黑酚(甲基间苯二酚)共热呈绿色，在670nm处可测RNA；2）2-脱氧核糖与酸和二苯胺共热呈蓝紫色，在595nm处可测DNA。二种反应可作定性试验，定量试验灵敏度低、准确性差，但快、简便。核酸的性质5、颜色反应：1）核糖与浓盐酸和苔黑酚(甲基间苯二酚)共热呈79（二）紫外吸收性质碱基具共轭双键强烈吸收260-290nm波段紫外光，最大吸收峰在260nm附近。应用：1、不同核苷酸有不同吸收特性，可用紫外分光光度计进行定性、定量测定。

1OD相当于：50μg/mlDNA40μg/mlRNA

核酸的性质（二）紫外吸收性质碱基具共轭双键强烈吸收260-29802、确定所提取的核酸是否纯品。

1）DNA：OD260/OD280≈1.8纯品

2）RNA：OD260/OD280≈2.0纯品在纯化DNA时,通常用A260/A280=1.8-2.0作为纯度标准,若大于此值,表示有RNA污染;若小于此值,则有pro或酚污染.核酸的性质2、确定所提取的核酸是否纯品。核酸的性质81（三）核酸结构的稳定性1、碱基堆积力：双螺旋内部碱基形成的疏水区；2、碱基间的氢键：3、磷酸基与介质中阳离子形成的离子键核酸的性质（三）核酸结构的稳定性1、碱基堆积力：双螺旋内部碱基形成的疏82（四）核酸的变性1、变性的概念1）现象：双螺旋DNA和具双螺旋区的RNA氢键断裂，空间结构被破坏，形成单链无规则线团状的过程。核酸的性质（四）核酸的变性1、变性的概念核酸的性质832）结果：A、增色效应：260nm紫外吸收增加；B、粘度下降；C、生物学性能部分或全部丧失。3）引起变性的因素：温度、pH、尿素、甲醛等。核酸的性质2）结果：A、增色效应：核酸的性质842、热变性与TmTm：在热变性中，紫外吸收增加的中点值所对应的温度，称该DNA的熔解温度（meltingtemperature,Tm);又称热解链温度。(G+C)%=(Tm-69.3)*2.44核酸的性质2、热变性与TmTm：在热变性中，紫外吸收增加的中点值所对应853、影响Tm的因素：1）G-C含量：Tm与G-C含量成正比。2）介质中的离子强度：离子强度低，Tm低，在纯水中,DNA在室温下即可变性。3）溶液的pH.4)变性剂核酸的性质3、影响Tm的因素：1）G-C含量：Tm与G-C含量成正比。86（五）核酸的复性概念：变性DNA在适当条件下（缓慢降温），可使两条彼此分开的链重新缔合成双螺旋结构的过程。复性后，许多物化性质可得到恢复，生物学活性部分恢复。影响因素：温度、DNA片段大小、DNA浓度、碱基重复序列多少、离子浓度。核酸的性质（五）核酸的复性概念：变性DNA在适当条件下（缓慢降温），可87DNA变性与复性DNA变性与复性88六、分子生物学技术（一）分子杂交与探针技术1、概念：1）分子杂交（hybrization):在退火条件下，不同来源的DNA互补区形成氢键，或DNA单链和RNA链的互补区形成DNA-RNA杂合双链的过程。DNA-DNA：DNA-RNA:分子生物学技术六、分子生物学技术（一）分子杂交与探针技术分子生物学技术892)探针（probe)用放射性同位素或荧光标记的DNA或RNA片段.确诊病人细胞中提取的DNA；病毒DNA；肿瘤组织提取的DNA。分子生物学技术2)探针（probe)用放射性同位素或荧光标记的DNA或RN90（二）限制性内切酶：1、核酸的工具酶有：

水解酶类；聚合酶类；连接酶；反转录酶等；分子生物学技术（二）限制性内切酶：1、核酸的工具酶有：分子生物学技术912、水解酶：水解磷酸二酯键1）按专一性分：DNA水解酶、RNA水解酶2）按作用方式分：外切酶：从核酸链3’或5’一个个水解。内切酶：作用于核酸链内部。分子生物学技术2、水解酶：水解磷酸二酯键1）按专一性分：分子生物学技术923、限制性内切酶在核苷酸链内特定序列切开DNA双链的酶。因切法不同，产生二种产物：交错切——产生粘性末端：平切——产生平头末端：分子生物学技术3、限制性内切酶在核苷酸链内特定序列切开DNA双链的酶。分子93粘性末端分子生物学技术粘性末端分子生物学技术94分子生物学技术分子生物学技术95（三）Southern印迹法分子生物学技术用于检测DNA方法：如图（三）Southern印迹法分子生物学技术用于检测DNA96Northern印迹法：用于检测RNANorthern印迹法：用于检测RNA97（四）聚合酶链

式反应（polymeerasechainreaction,PCR)（四）聚合酶链

式反应（polyme98

聚合酶链式反应（PCR）每一轮聚合酶链式反应可使目的基因片段增加一倍30轮循环可获得——230（1.07×109)个基因片段聚合酶链式反应（PCR）每一轮聚合酶链式反应可使目的基因99应用：广泛用于克隆、测序、产生特异突变、医学诊断和法医.应用：广泛用于克隆、测序、产生特异突变、医学诊断和法医.100原理：碱基配对；聚合酶可催化在试管内合成与模板互补的DNA新链；双脱氧核苷酸无3’-OH，合成到此终止；可电泳分离随机得到的大小不等的片段。（五）核酸序列测定原理：（五）核酸序列测定101核酸序列测定核酸序列测定102【医学ppt课件】核酸的化学【医学ppt课件】核酸的化学103

本章主要内容

核苷酸

DNA

RNA

核酸的性质

本章主要内容

核苷酸

DNA

RNA

核酸的性质

1041868年F.Miescher首先从伤员绷带的脓细胞中分离得到称为“核素”的核酸1944年O.N.Avery通过转化实验证实DNA是主要的遗传物质1953年J.D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA双螺旋结构模型1958Crick提出遗传信息传递的中心法则1970s建立DNA重组技术1980s后分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展，提出并完成HGP核酸化学的发展过程上页

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章首1868年F.Miescher首先从伤员绷带的脓细胞中分离105

一、概述

概念

核酸(nucleicacid)是由碱基（嘌呤和嘧啶）、戊糖和磷酸组成的高分子物质，是生物体的基本组成。种类：

DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）

一、概述

概念核酸(nucleicacid)是由碱106“四核苷酸假说”：核酸由四种核苷酸组成的单体构成的，缺乏结构方面的多样性,不大可能有重要的生理功能。“四核苷酸假说”：核酸由四种核苷酸组成的单体构成的，缺乏1071928年，英国S型肺炎球菌：有荚膜，菌落表面光滑R型肺炎球菌：没有荚膜，菌落表面粗糙

著名的肺炎球菌实验

结果说明？1928年，英国著名的肺炎球菌实验结果说明？108结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌这种生物分子或遗传物质是什么呢？

著名的肺炎球菌实验

纽约洛克非勒研究所Avery从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、脂类分离出来，分别加入到无害的R型肺炎球菌中，结果发现，惟独只有核酸可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌。1944年结论：DNA是生命的遗传物质结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或109分布：

DNA：主要在细胞核中，是染色体的主要成分。此外在线粒体、叶绿体.

RNA：主要在细胞质中，此外在线粒体、细胞核——核仁；分布：DNA：主要在细胞核中，是染色体的主110二、核酸的组成成分核酸是一种线形多聚核苷酸(polynucleotide),其基本结构单位是核苷酸(nucleotide)。戊糖碱基磷酸核苷核苷酸核酸

二、核酸的组成成分核酸是一种线形多聚核苷酸(polynu111核苷酸的基

本结构核苷酸的基

本结构112组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。(一)、核酸中的戊糖RiboseDeoxyribose组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为113从两类核酸的水解产物可看到它们组成的差别?从两类核酸的水解产物可看到它们组成的差别?114（二）碱基尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核酸中的碱基分两类：1、嘧啶碱(pyrimidine)：是嘧啶的衍生物。（二）碱基尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核酸中的碱基分两类：115NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶Cytosine（C）NNHHHHOOHH尿嘧啶uracil（U）NNHHHHOOHHCH3胸腺嘧啶thymine（T）NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶C1162、嘌呤碱(purine)：由嘌呤衍生而来。2、嘌呤碱(purine)：由嘌呤衍生而来。117NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH2腺嘌呤adenine（A）NNNNHHHHOH2N鸟嘌呤guanine（G）NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH21183、稀有碱基：一些修饰碱基，因含量甚少而称之。大多为甲基化碱基，多在tRNA中。3、稀有碱基：一些修饰碱基，因含量甚少而119（三）核苷：

(nucleoside)

核苷：戊糖与碱基缩合而成，并以糖苷键相连接。糖苷键：

二者的连接是C-N键，称N-糖苷键。（三）核苷：

(nucleoside)核苷：戊糖与碱基缩120OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNNHHHH9腺嘌呤腺苷OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNN121OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH2COHOH1′2′3′4′5′核糖NNOOHHH尿嘧啶H1尿苷NCOONHHH51OH假尿苷（ψ）OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH122核苷的表示：核苷：A、G、C、U脱氧核苷：dA,dG,dC,dT修饰核苷：如5-甲基胞嘧啶：m5dC。核苷的表示：核苷：A、G、C、U123（四）核苷酸(nucleotide，nt)1、种类：1）按酯化位点：可在核糖的2’-,3’-,5’-；2）按核糖类型：

核苷酸、脱氧核苷酸核苷中戊糖的羟基被磷酸酯化，即为核苷酸。（四）核苷酸(nucleotide，nt)1、种类：核苷中戊1242、结构：2、结构：1253、表示：与一个磷酸结合——MP：(d)AMP、(d)GMP、(d)CMP、(d)TMP、UMP与二个磷酸结合——DP：如：ADP与三个磷酸结合——TP：如：ATP

核苷酸3、表示：与一个磷酸结合——MP：(d)AMP、(d)GMP126AMPADPATPAMPADPATP1274、特殊核苷酸：环核苷酸：

核糖3’-,5’-成环。

cAMP、cGMP功能：第二信使第二信使：通常把激素称为第一信使，激素与靶位受体结合后，生成某些物质，这些物质是联系激素引起生物学效应的重要物质，称为第二信使。例如：cAMP、cGMP等。核苷酸cAMPcGMP4、特殊核苷酸：环核苷酸：核苷酸cAMPcGMP128肌苷酸及鸟苷酸(强力味精)酶的辅助因子的结构成分NAD、NADP、FMNIMP

GMP肌苷酸及鸟苷酸(强力味精)酶的辅助因子的结构成分IMP129（五）核苷酸的连接方式1、3’-,5’磷酸二酯键将核苷酸连接成核酸大分子。一、核苷酸（五）核苷酸的连接方式1、3’-,5’磷酸二酯键将核苷酸130OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-OO—CH2GO=P—O-3′5′OHOO—CH2OHOHAO=P—OO-3′5′3′5′1′PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTAOHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-1312、核酸的一级结构：多核苷酸链中各核苷酸残基的排列顺序称~。2、核酸的一级结构：多核苷酸链中各核苷酸残基的排列顺序132OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-OO—CH2GO=P—O-3′5′OHOO—CH2OHOHAO=P—OO-3′5′3′5′1′PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTA1）一级结构表示方法如上：OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-1332）读向：

碱基序列从左到右表示5’——3’，由3’-,5’磷酸二酯键连接。若两链反向平行，则需注明每条链的走向。如：

5’A-T-G-C-C-T-G-A3’

3’T-A-C-G-G-A-C-T5’核苷酸2）读向：碱基序列从左到右表示5’——3134三、DNA（一）DNA的一级结构：由数量庞大的4种脱氧核苷酸通过3’-,5’磷酸二酯键连接成的直线形或环形多聚体。三、DNA（一）DNA的一级结构：135（二）DNA的双螺旋二级结构1、双螺旋结构模型建立的依据：1）根据DNA碱基组成的定量分析提出chargaff碱基配对原则：A=T，G=C2）根据对DNA纤维和晶体的x-衍射分析。3）电位滴定证明。DNA（二）DNA的双螺旋二级结构1、双螺旋结构模型建立的依据：D136（实用课件）核酸的化学137双螺旋中的碱基对（basepair,bp)双螺旋中的碱基对（basepair,bp)1382,双螺旋结构的特点:(Watson-Crick模型）1）形成：两条链反向平行；右手螺旋。DNA2,双螺旋结构的特点:(Watson-Crick模型）1）形1392）结构：A、核糖-磷酸以3’-,5’磷酸二酯键连接成骨架；碱基在内；B、大沟、小沟。DNA2）结构：A、核糖-磷酸以3’-,5’磷酸二酯键连接成D1403）尺寸：DNAA、直径：2nm；B、碱基距离：0.34nm；C、一周10个核苷酸；D、螺距：3.4nm。3）尺寸：DNAA、直径：2nm；B、碱基距离1414）双螺旋的稳定性：A、依靠碱基堆积力B、氢键C、离子键4）双螺旋的稳定性：A、依靠碱基堆积力1423.DNA的二级结构类型上页

下页

章首

节首B型结构两条链反向平行，右手螺旋碱基在内（A＝T，G≡C）碱基平面垂直于螺旋轴戊糖在外，双螺旋每转一周为10碱基对（bp）A型结构碱基平面倾斜20º，螺旋变粗变短，螺距2～3nm。Z型结构左手螺旋，只有小沟3.DNA的二级结构类型上页下页章首节首B型结构143几种DNA螺旋主要构象参数

螺旋类型每圈螺旋中的碱基对数每个碱基旋转的角(度)每个碱基对的垂直高度(nm)螺距(nm)螺旋直径(nm)A11+32.70.2560.82.3B10+36.00.3383.42.0Z12-30.00.3714.51.8几种DNA螺旋主要构象参数 螺旋类型每圈螺旋中的碱基对数每144B-DNA与A-DNAB-DNA与A-DNA145几种DNA钠盐的特点：B-DNA：生理状态下多为此种；92%相对湿度A-DNA：右手螺旋；75%相对湿度；生理状态下多见dsRNA、DNA-RNAZ-DNA：人工合成、左手螺旋；嘧啶、嘌呤交替；有m5dC；与基因表达调控有关；此外，还发现有C、D、E等型。几种DNA钠盐的特点：B-DNA：生理状态下多为此种；92146

DNA分子间三股螺旋结构模型

DNA分子间三股螺旋结构模型147(三）DNA的三级结构DNA双螺旋进一步扭曲即成三级结构。天然DNA有双链DNA（dsDNA），有的病毒为单链DNA（ssDNA）在dsDNA中：

线形分子（大多数）

环状分子（dcDNA）：质粒、线粒体、叶绿体、病毒、细菌DNA(三）DNA的三级结构DNA双螺旋进一步扭曲即成DNA1481、超螺旋结构特点：可将长链压缩在一较小体内；密度大；凝胶电泳中移动速度快。DNA1、超螺旋结构特点：DNA149（实用课件）核酸的化学1502、核小体中的

扭曲方式在真核细胞染色质中，DNA双螺旋分子盘绕在组蛋白上形成核小体。许多核小体由DNA连成念珠状结构，再盘绕压缩成高层次的结构———染色体。DNA2、核小体中的

扭曲方式在真核细胞染色质中，DN151真核生物：DNA和蛋白质组装成染色体，染色体的基本单位是核小体。核小体由DNA和组蛋白构成。组蛋白有H1，H2A，H2B，H3和H4。H2A，H2B，H3和H4各两分子构成核小体的核心，称为组蛋白八聚体。DNA双螺旋分子缠绕在八聚体上构成核小体的核心颗粒。核小体的核心颗粒之间再由DNA和组蛋白H1构成的连接区连接起来形成串珠状结构。核小体进一步旋转折叠形成棒状染色体，将近1m长的DNA分子容纳于直径只有数微米的细胞核中。真核生物：DNA和蛋白质组装成染色体，染色体的基本单位是核小152（四）DNA的功能1、DNA一级结构的特点基因：是含特定遗传信息的核苷酸序列

（DNA或RNA）是遗传物质的最小功能单位。若干bp多个基因pr+DNA染色体染色质是核中由DNA和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质，染色质DNA含有大量基因片段，是生命的遗传物质。DNA（四）DNA的功能1、DNA一级结构的特点DNA153弄清几个概念

基因:基因是DNA片段的核苷酸序列，DNA分子中最小的功能单位。转录：DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中过程。翻译:把以mRNA为模板合成蛋白质的过程。结构基因:为RNA或蛋白质编码的基因.调节基因:只有调节作用,并不能转录生成RNA的片段.基因组:某生物体所含的全部基因称该生物体的。弄清几个概念1541）原核生物基因组：

基因在同一染色体上。

A、除调节序列和信号序列外，多为结构基因；B、功能相关的基因常连在一起，并转录在同一mRNA中；DNA1）原核生物基因组：基因在同一染色体上。DNA155（实用课件）核酸的化学156C、基因有重叠；

同一核苷酸顺序中包含多种生物信息。C、基因有重叠；

同一核苷酸顺序中包含多种生物信1572）真核生物基因组：

一般基因分布在若干染色体上。

A、有重复序列；B、有断裂基因：即有内含子。

内含子（intron)：DNA分子中不编码的序列。

外显子(exons)：DNA分子中可表达的序列。DNA2）真核生物基因组：一般基因分布在若干染色体上。158内含子与外显子内含子与外显子1592、DNA是遗传信息的载体半保留复制保证了亲代性状传到子代，保证了亲代与子代的相似性。DNA2、DNA是遗传信息的载体半保留复制DNA1603、DNA是变异的物质基础变异是生物进化的基础。变异的发生：1）DNA复制时出错；2）理化因素等引起碱基变化或缺失，使DNA碱基序列改变，从而发生性状变异。DNA3、DNA是变异的物质基础变异是生物进化的基础。变异的发生：161四、RNA（一）RNA的结构组成：4种核苷酸，有稀有碱基；连接：同DNA形成：一般以DNA为模板合成，有例外。结构：单链线形分子，局部区域有双螺旋。四、RNA（一）RNA的结构162（二）RNA的类型三种：

信使RNA（messengerRNA,mRNA)

核糖体RNA(ribosomelRNA,rRNA)

转运RNA(transferRNA,tRNA)RNA（二）RNA的类型三种：RNA163此外，在真核细胞中还有少量：核内小RNA（snRNA）:参与核糖体的组成。不均一RNA（hnRNA）：mRNA的前体。反义RNA（asRNA）：可与mRNA部分或全部序列互补；抑制DNA复制、转录；抑制mRNA翻译。此外，在真核细胞中还有少量：核内小RNA（snRNA）:1641、tRNA约占全部RNA的15%；由70-90个核苷酸组成许多种类；沉降系数4S。RNA1、tRNA约占全部RNA的RNA1651）tRNA结构：一级结构多已清楚，含较多稀有碱基；二级结构为三叶草有：aa臂、二氢嘧啶环、

反密码环、可变环、TΨ环P198RNA1）tRNA结构：一级结构多已清楚，RNA166主要特征：1.四臂四环；2.氨基酸臂3′端有CCAOH的共有结构；3.D环上有二氢尿嘧啶（D）；4.反密码环上的反密码子与mRNA相互作用；5.可变环上的核苷酸数目可以变动；6.TψC环含有T和ψ；7.含有修饰碱基和不变核苷酸。主要特征：167tRNA三级结构为倒L型tRNA168A、在pr合成中转运aa；B、在pr合成的起始、DNA反转录合成及其它代谢调节中起作用。2）tRNA功能：A、在pr合成中转运aa；2）tRNA功能：1692、mRNA和hnRNA1）合成：以DNA为模板(核内)合成hnRNA（含内含子和外显子）加工成熟的mRNA入细胞质蛋白质合成RNA2、mRNA和hnRNA1）合成：以DNA为模板(核内)R170合成mRNA合成mRNA171切除内含子切除内含子1722)mRNA结构特点：3‘末端有polyA结构：与mRNA从核入质有关。5‘末端有帽子结构：G被甲基化，此可能与pro合成的起始有关。2)mRNA结构特点：3‘末端有polyA结构：与mRNA1733)功能：是蛋白质合成的模板3)功能：是蛋白质合成的模板1743、rRNA1)占RNA总量的80%，是构成核糖体的骨架。2)核糖体功能：

pr合成的部位.3）结构：分大、小亚基一、二级结构多已确定，但功能不清。RNA3、rRNA1)占RNA总量的80%，是构成核糖体的骨架。R175原核细胞：70S核糖体；真核细胞：80S核糖体；原核细胞：70S核糖体；176核糖体RNA自我剪切1983年在四膜虫中发现RNA有催化功能核糖体RNA自我剪切1983年在四1774、RNA的功能1）在DNA复制、转录、翻译中起重要调控作用；2）有催化作用；3）可作为遗传物质（如逆转录病毒）。RNA4、RNA的功能1）在DNA复制、转录、翻译中起重要调控RN178（实用课件）核酸的化学179五、核酸的性质（一）一般理化性质1、两性电解质：2、溶解性：微溶于水，不溶于一般有机试剂（乙醇沉淀核酸），钠盐易溶于水。0.14摩尔法:分离DNA蛋白和RNA蛋白的方法DNA蛋白:在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低.RNA蛋白:在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度较大.3、粘度高：一般DNA比RNA粘度高。4、水解性：可被酸、碱或酶水解，DNA比RNA对稀碱稳定。核酸的性质五、核酸的性质（一）一般理化性质核酸的性质1805、颜色反应：1）核糖与浓盐酸和苔黑酚(甲基间苯二酚)共热呈绿色，在670nm处可测RNA；2）2-脱氧核糖与酸和二苯胺共热呈蓝紫色，在595nm处可测DNA。二种反应可作定性试验，定量试验灵敏度低、准确性差，但快、简便。核酸的性质5、颜色反应：1）核糖与浓盐酸和苔黑酚(甲基间苯二酚)共热呈181（二）紫外吸收性质碱基具共轭双键强烈吸收260-290nm波段紫外光，最大吸收峰在260nm附近。应用：1、不同核苷酸有不同吸收特性，可用紫外分光光度计进行定性、定量测定。

1OD相当于：50μg/mlDNA40μg/mlRNA

核酸的性质（二）紫外吸收性质碱基具共轭双键强烈吸收260-291822、确定所提取的核酸是否纯品。

1）DNA：OD260/OD280≈1.8纯品

2）RNA：OD260/OD280≈2.0纯品在纯化DNA时,通常用A260/A280=1.8-2.0作为纯