核酸通论结构课件

章核酸通论结构章核酸通论结构1（优选）章核酸通论结构（优选）章核酸通论结构2一、核酸的发现和研究简史核酸是活细胞中重要的大分子，含有细胞生存和繁殖所需要的全部信息。一、核酸的发现和研究简史核酸是活细胞中重要的大分子，含有细胞3（一）、核酸的发现1968年，瑞士F.Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者从脓细胞分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷量很高的酸性化合物，称为核素（nuclein)（一）、核酸的发现1968年，瑞士F.Miescher，细胞4（二）、核酸的早期研究1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）技术上的突破带来理论研究的重大发展（显微紫外分光光度研究、组织化学实验、亚细胞部分分离、化学分析等证明DNA存在于细胞核，RNA存在于细胞质，是生物共同的重要组成成分）（二）、核酸的早期研究1910年，Kossel因其在核酸化学5（三）、DNA双螺旋结构模型的建立

DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式，它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型。（三）、DNA双螺旋结构模型的建立DNA双螺旋结构是DNA6DNA双螺旋结构的研究背景：

1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：①DNA碱基组成有物种差异，且物种亲缘关系越远，差异越大；②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；③DNA分子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规律性，即A=T、G=C、A+G=T+C。这一规律被称为Chargaff原则。DNA双螺旋结构的研究背景：1950～1953，Charg71953年由Wilkins研究小组完成的研究工作，发现了DNA晶体的X线衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明DNA是一种螺旋构象。在中心形成的一个交叉的图斑指示了螺旋结构的存在。顶端和底部的深带对应于重复出现的碱基。DNA的X－ray照片1953年由Wilkins研究小组完成的研究工作，发现了DN8（四）、生物技术的兴起20世纪70年代前期诞生了DNA重组技术（DNArecombinanttechnology）三项关键技术DNA切割技术（工具酶）、分子克隆（用细菌质粒重组体得到克隆）和快速测序（酶法测序、化学测序）80年代RNA研究出现第二个高潮（核酶、反义RNA、mRNA编辑，RNA的世界…..）（四）、生物技术的兴起20世纪70年代前期诞生了DNA重组技9（五）、人类基因组计划开辟了生命科学新纪元1986年，诺贝尔奖得主H.Dulbecco在Science杂志上率先提出“人类基因组计划”（简称HGP）;1990年10月，美国政府出资30亿美元，计划用15年时间完成“人类基因组计划”，中国1999年加入，承担1%的测序任务;（五）、人类基因组计划开辟了生命科学新纪元1986年，诺贝尔10真核生物mRNA3’-端的polyA结构在真核生物中，双螺旋的DNA分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕，从而形成特殊的串珠状结构，称为核小体。1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；（三）、DNA双螺旋结构模型的建立主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；生物催化与其他细胞持家功能；核苷酸的命名及缩写符号1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。DNA是主要的遗传信息的载体，RNA主要参与遗传信息的表达；Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者B型双螺旋DNA的结构特点：核苷酸、脱氧核糖核酸、核糖核酸测序技术的突破导致提前完成测序任务，生命科学进入”后基因组时代“（postgenomeera），出现“功能基因组学”(functionalgenomics)、“蛋白质组学”（proteomics）、“结构基因组学”（structuralgenomics）、“RNA组学”(RNomics)或“核糖核酸组学”(ribonomics)等新学科。back真核生物mRNA3’-端的polyA结构测序技术的突破导致11二、核酸的种类和分布大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。DNA是主要的遗传信息的载体，RNA主要参与遗传信息的表达；RNA和DNA都是以单核苷酸为基本单位所组成的多核苷酸长链。DNA多为双链结构（D2脱氧核糖，ATGC），RNA为单链结构（D核糖，AUGC）二、核酸的种类和分布大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核12原核生物染色体DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA；真核生物染色体是线型双链DNA，末端有高度重复序列形成的端粒结构；动物病毒DNA通常是环状双链或线型双链；植物病毒基因组大多是RNA，DNA较少见。原核生物染色体DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环13RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。14细胞核和胞液线粒体功能核蛋白体RNArRNAmttRNA核蛋白体组成成分信使RNAmRNAmtmRNA蛋白质合成模板转运RNAtRNAmttRNA转运氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前体小核RNAsnRNA参与hnRNA的剪接、转运小胞浆RNAscRNA/7SL-RNA蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分RNA的分类back细胞核和胞液线粒体功能核蛋白体RNArRNAmtt15三、核酸的生物功能

DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。

DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因（gene）。一个生物体的全部DNA序列称为基因组（genome）。基因组的大小与生物的复杂性有关，如病毒SV40的基因组大小为5.1×103bp，大肠杆菌为5.7×106bp，人为3×109bp。三、核酸的生物功能DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为16腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)DNA的X－ray照片1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。（三）、DNA双螺旋结构模型的建立RNA的种类很多（tRNA、mRNA、rRNA等），结构各不一样。大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。基因表达与细胞功能的调节；②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；为右手反平行双螺旋；1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）2、核酸的种类，分类和生物学功能。1953年由Wilkins研究小组完成的研究工作，发现了DNA晶体的X线衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明DNA是一种螺旋构象。A=T、（三）、DNA双螺旋结构模型的建立Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者（一）DNA是主要的遗传物质1928年格雷费斯首次报告了其著名的细菌转化实验。即已经被灭活的有毒的光滑型肺炎球菌（S型）能在动物体内使无毒的粗糙荚膜型肺炎球菌（R型）变成有毒的S型。腺苷(AR)17核酸通论结构课件18DNA是遗传物质的证明——转化实验1944年艾佛里(Avery)和他的同事从两种肺炎球菌提取液中获得纯化DNA(R和S)，进行细菌转化实验。该实验首次证明DNA是遗传物质。细菌转化机制DNA是遗传物质的证明——转化实验1944年艾佛里(Aver19DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验蔡斯－何西用同位素35Ｓ和32Ｐ标记噬菌体，并用标记的噬菌体感染细菌，进一步证明了DNA是遗传物质。DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验蔡斯－何西用同位素35Ｓ20（二）RNA参与蛋白质的生物合成（二）RNA参与蛋白质的生物合成21（三）RNA功能的多样性控制蛋白质合成；作用于RNA转录后加工与修饰；基因表达与细胞功能的调节；生物催化与其他细胞持家功能；遗传信息的加工与进化。总之，与遗传信息的表达和表达调控有关。（三）RNA功能的多样性控制蛋白质合成；22本章重点核苷酸、脱氧核糖核酸、核糖核酸知识点1、核酸的早期研究和双螺旋结构模型；2、核酸的种类，分类和生物学功能。back本章重点back23第十三章

核酸的结构第十三章

核酸的结构24β1’,N9-糖苷键β1’,N1-糖苷键为右手反平行双螺旋；（三）、DNA双螺旋结构模型的建立B型双螺旋DNA的结构特征为右手反平行双螺旋；“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。1、核酸的早期研究和双螺旋结构模型；（messengerRNA）该实验首次证明DNA是遗传物质。DNA的X－ray照片一分子的核苷酸的3’位羟基与另一分子核苷酸的5’位磷酸基通过脱水可形成3’,5’磷酸二酯键，从而将两分子核苷酸连接起来。核苷酸、脱氧核糖核酸、核糖核酸DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验一、核酸的发现和研究简史1928年格雷费斯首次报告了其著名的细菌转化实验。mRNA在真核生物中的初级产物称为HnRNA。蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分真核生物染色体是线型双链DNA，末端有高度重复序列形成的端粒结构；（三）、DNA双螺旋结构模型的建立DNA是遗传物质的证明——转化实验基因表达与细胞功能的调节；核酸的水解产物β1’,N9-糖苷键β25一、核苷酸（一）、碱基1.嘧啶碱尿嘧啶

胞嘧啶

胸腺嘧啶一、核苷酸（一）、碱基尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶262.嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤2.嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤27核酸通论结构课件28互变异构互变异构293.稀有碱基大多数是甲基化碱基，tRNA中含有较多的稀有碱基，可高达10%3.稀有碱基30（二）核苷核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。在大多数情况下，核苷是由核糖或脱氧核糖的C1’β羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合，故生成的化学键称为βN糖苷键。（二）核苷核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。31β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖32腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)β1’,N9-糖苷键

β1’,N1-糖苷键β1’β1’N9N1腺苷(AR)33

“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。假尿苷（ψ）β1’,C5-糖苷键β1’C5“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。假尿苷（ψ）β34（三）、核苷酸

核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。由于与磷酸基缩合的位置不同而分别生成2’-核苷酸、3’-核苷酸和5’-核苷酸。最常见者为5’-核苷酸（5’常被省略）。（三）、核苷酸核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯35核苷酸的分子结构核苷酸的分子结构36

5’-核苷酸又可按其在5’位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。5’-核苷酸又可按其在5’位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸37核酸通论结构课件38核苷酸的命名及缩写符号

脱氧碱基磷酸基数目磷酸dAMPGDTTCU核苷酸的命名及缩写符号脱氧碱基磷酸基数目磷酸dAMPGDT39环核苷酸的分子结构环一磷酸腺苷环一磷酸鸟苷

环核苷酸的分子结构环一磷酸腺苷40backback41二、核酸的共价结构（一）、核酸中核苷酸的连接方式一分子的核苷酸的3’位羟基与另一分子核苷酸的5’位磷酸基通过脱水可形成3’,5’磷酸二酯键，从而将两分子核苷酸连接起来。二、核酸的共价结构（一）、核酸中核苷酸的连接方式42多核苷酸链：核酸就是由许多核苷酸单位通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的长链状化合物。核酸具有方向性的长链状化合物，多核苷酸链的两端，一端称为5’-端，另一端称为3’-端。DNARNA多核苷酸链：核酸就是由许多核苷酸单位通过3’,5’-磷酸二酯43（二）DNA的一级结构DNA分子是由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸通过3’,5’磷酸二酯键连接起来的直线形或环形多聚体。（二）DNA的一级结构DNA分子是由dAMP、dGMP、dC44主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。三项关键技术DNA切割技术（工具酶）、分子克隆（用细菌质粒重组体得到克隆）和快速测序（酶法测序、化学测序）②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；（1）原核生物DNA的三级结构：该实验首次证明DNA是遗传物质。蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；1990年10月，美国政府出资30亿美元，计划用15年时间完成“人类基因组计划”，中国1999年加入，承担1%的测序任务;大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。A+C=T+G80年代RNA研究出现第二个高潮（核酶、反义RNA、mRNA编辑，RNA的世界….（messengerRNA）1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。mRNA分子中带有遗传密码，其功能是为蛋白质的合成提供模板。mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码（coden）该实验首次证明DNA是遗传物质。在中心形成的一个交叉的图斑指示了螺旋结构的存在。β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖真核生物染色体是线型双链DNA，末端有高度重复序列形成的端粒结构；（三）RNA的一级结构RNA分子主要是由AMP，GMP，CMP，UMP四种核糖核苷酸通过3’5’磷酸二酯键连接起来的无分支的线型多聚体。RNA的种类很多（tRNA、mRNA、rRNA等），结构各不一样。主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、45mRNA的结构与功能mRNA在真核生物中的初级产物称为HnRNA。大多数真核成熟的mRNA分子具有典型的5’-端的7-甲基鸟苷三磷酸（m7GTP）帽子结构和3’-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴结构。（messengerRNA）mRNA的结构与功能mRNA在真核生物中的初级产物称为HnR46

mRNA分子中带有遗传密码，其功能是为蛋白质的合成提供模板。

mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码（coden）mRNA分子中带有遗传密码，其功能是为蛋白质的合成提供模板47真核生物mRNA5’-端帽子结构真核生物mRNA5’-端帽子结构48真核生物mRNA3’-端的polyA结构back真核生物mRNA3’-端的polyA结构back49三、DNA的高级结构（一）DNA碱基组成的Chargaff原则A=T、G=C、A+C=T+GA+G=T+C三、DNA的高级结构（一）DNA碱基组成的Chargaff50（二）DNA的二级结构

——双螺旋结构模型目前已知DNA双螺旋结构可分为A、B、C、D及Z型等数种，除Z型为左手双螺旋外，其余均为右手双螺旋。（二）DNA的二级结构

51B型双螺旋DNA的结构特征B型双螺旋DNA的结构特征52碱基配对及氢键形成碱基配对及氢键形成53核酸通论结构课件54B型双螺旋DNA的结构特点：1.为右手反平行双螺旋；2.主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；3.两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢键，G与C为三个氢键）；4.螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；5.螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。B型双螺旋DNA的结构特点：55（三）、DNA的三级结构

——超螺旋结构（1）原核生物DNA的三级结构：绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。（三）、DNA的三级结构

——超螺旋结构（1）原56核酸通论结构课件57这一规律被称为Chargaff原则。1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）（三）、DNA的三级结构

——超螺旋结构（五）、人类基因组计划开辟了生命科学新纪元在中心形成的一个交叉的图斑指示了螺旋结构的存在。DNA是遗传物质的证明——转化实验DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：大多数真核成熟的mRNA分子具有典型的5’-端的7-甲基鸟苷三磷酸（m7GTP）帽子结构和3’-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴结构。基因表达与细胞功能的调节；核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。DNA的X－ray照片β1’,N9-糖苷键β1’,N1-糖苷键DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。遗传信息的加工与进化。（三）、DNA双螺旋结构模型的建立Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；（2）真核生物中的核小体结构：在真核生物中，双螺旋的DNA分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕，从而形成特殊的串珠状结构，称为核小体。核小体结构属于DNA的三级结构。核小体这一规律被称为Chargaff原则。（2）真核生物中的核小体58核酸通论结构课件59DNA的高级结构－从核小体至染色体backDNA的高级结构－从核小体至染色体back60四、RNA的高级结构在RNA通常以单链形式存在，但可自身回折形成局部双螺旋（二级结构），进而折叠（三级结构）；除tRNA外，几乎全部细胞中的RNA都与蛋白质形成核蛋白复合物（四级结构）；RNA承担重要的细胞功能（核糖体、信息体、信号识别颗粒、拼接体、编辑体等）；RNA病毒是具有感染性的RNA复合物。四、RNA的高级结构在RNA通常以单链形式存在，但可自身回折61（一）、tRNA的高级结构

tRNA是分子最小，但含有稀有碱基最多的RNA，其稀有碱基的含量可多达20%。

tRNA是保守性最强的RNA。

tRNA是单链核酸，但其分子中的某些局部也可形成双螺旋结构。（transferRNA）（一）、tRNA的高级结构tRNA是分子最小，但含有稀有碱62tRNA内的稀有核苷tRNA内的稀有核苷63tRNA的二级结构：

tRNA的二级结构由于局部双螺旋的形成而呈现“三叶草”形，故称为“三叶草”结构。

tRNA的“三叶草”形结构包括：氨基酸臂、二氢尿嘧啶（DHU）环、反密码环、额外环和TψC环五部分。tRNA的二级结构：tRNA的二级结构由于局部双螺旋的形成64三叶草结构（二级结构）三叶草结构（二级结构）65核苷酸的命名及缩写符号DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验顶端和底部的深带对应于重复出现的碱基。（三）、DNA双螺旋结构模型的建立1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：（三）、DNA的三级结构

——超螺旋结构1928年格雷费斯首次报告了其著名的细菌转化实验。总之，与遗传信息的表达和表达调控有关。DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因（gene）。①DNA碱基组成有物种差异，且物种亲缘关系越远，差异越大；大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。scRNA/7SL-RNA7×106bp，人为3×109bp。A=T、大多数真核成熟的mRNA分子具有典型的5’-端的7-甲基鸟苷三磷酸（m7GTP）帽子结构和3’-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴结构。Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者DNA是遗传物质的证明——转化实验DNA双螺旋结构的研究背景：Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者tRNA的三级结构：倒L型结构（三级结构）核苷酸的命名及缩写符号tRNA的三级结构：倒L型结构（三66章核酸通论结构章核酸通论结构67（优选）章核酸通论结构（优选）章核酸通论结构68一、核酸的发现和研究简史核酸是活细胞中重要的大分子，含有细胞生存和繁殖所需要的全部信息。一、核酸的发现和研究简史核酸是活细胞中重要的大分子，含有细胞69（一）、核酸的发现1968年，瑞士F.Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者从脓细胞分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷量很高的酸性化合物，称为核素（nuclein)（一）、核酸的发现1968年，瑞士F.Miescher，细胞70（二）、核酸的早期研究1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）技术上的突破带来理论研究的重大发展（显微紫外分光光度研究、组织化学实验、亚细胞部分分离、化学分析等证明DNA存在于细胞核，RNA存在于细胞质，是生物共同的重要组成成分）（二）、核酸的早期研究1910年，Kossel因其在核酸化学71（三）、DNA双螺旋结构模型的建立

DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式，它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型。（三）、DNA双螺旋结构模型的建立DNA双螺旋结构是DNA72DNA双螺旋结构的研究背景：

1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：①DNA碱基组成有物种差异，且物种亲缘关系越远，差异越大；②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；③DNA分子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规律性，即A=T、G=C、A+G=T+C。这一规律被称为Chargaff原则。DNA双螺旋结构的研究背景：1950～1953，Charg731953年由Wilkins研究小组完成的研究工作，发现了DNA晶体的X线衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明DNA是一种螺旋构象。在中心形成的一个交叉的图斑指示了螺旋结构的存在。顶端和底部的深带对应于重复出现的碱基。DNA的X－ray照片1953年由Wilkins研究小组完成的研究工作，发现了DN74（四）、生物技术的兴起20世纪70年代前期诞生了DNA重组技术（DNArecombinanttechnology）三项关键技术DNA切割技术（工具酶）、分子克隆（用细菌质粒重组体得到克隆）和快速测序（酶法测序、化学测序）80年代RNA研究出现第二个高潮（核酶、反义RNA、mRNA编辑，RNA的世界…..）（四）、生物技术的兴起20世纪70年代前期诞生了DNA重组技75（五）、人类基因组计划开辟了生命科学新纪元1986年，诺贝尔奖得主H.Dulbecco在Science杂志上率先提出“人类基因组计划”（简称HGP）;1990年10月，美国政府出资30亿美元，计划用15年时间完成“人类基因组计划”，中国1999年加入，承担1%的测序任务;（五）、人类基因组计划开辟了生命科学新纪元1986年，诺贝尔76真核生物mRNA3’-端的polyA结构在真核生物中，双螺旋的DNA分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕，从而形成特殊的串珠状结构，称为核小体。1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；（三）、DNA双螺旋结构模型的建立主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；生物催化与其他细胞持家功能；核苷酸的命名及缩写符号1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。DNA是主要的遗传信息的载体，RNA主要参与遗传信息的表达；Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者B型双螺旋DNA的结构特点：核苷酸、脱氧核糖核酸、核糖核酸测序技术的突破导致提前完成测序任务，生命科学进入”后基因组时代“（postgenomeera），出现“功能基因组学”(functionalgenomics)、“蛋白质组学”（proteomics）、“结构基因组学”（structuralgenomics）、“RNA组学”(RNomics)或“核糖核酸组学”(ribonomics)等新学科。back真核生物mRNA3’-端的polyA结构测序技术的突破导致77二、核酸的种类和分布大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。DNA是主要的遗传信息的载体，RNA主要参与遗传信息的表达；RNA和DNA都是以单核苷酸为基本单位所组成的多核苷酸长链。DNA多为双链结构（D2脱氧核糖，ATGC），RNA为单链结构（D核糖，AUGC）二、核酸的种类和分布大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核78原核生物染色体DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA；真核生物染色体是线型双链DNA，末端有高度重复序列形成的端粒结构；动物病毒DNA通常是环状双链或线型双链；植物病毒基因组大多是RNA，DNA较少见。原核生物染色体DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环79RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。80细胞核和胞液线粒体功能核蛋白体RNArRNAmttRNA核蛋白体组成成分信使RNAmRNAmtmRNA蛋白质合成模板转运RNAtRNAmttRNA转运氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前体小核RNAsnRNA参与hnRNA的剪接、转运小胞浆RNAscRNA/7SL-RNA蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分RNA的分类back细胞核和胞液线粒体功能核蛋白体RNArRNAmtt81三、核酸的生物功能

DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。

DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因（gene）。一个生物体的全部DNA序列称为基因组（genome）。基因组的大小与生物的复杂性有关，如病毒SV40的基因组大小为5.1×103bp，大肠杆菌为5.7×106bp，人为3×109bp。三、核酸的生物功能DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为82腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)DNA的X－ray照片1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。（三）、DNA双螺旋结构模型的建立RNA的种类很多（tRNA、mRNA、rRNA等），结构各不一样。大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。基因表达与细胞功能的调节；②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；为右手反平行双螺旋；1910年，Kossel因其在核酸化学研究中的成就而获得诺贝尔医学奖（鉴定核酸中的大部分碱基）2、核酸的种类，分类和生物学功能。1953年由Wilkins研究小组完成的研究工作，发现了DNA晶体的X线衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明DNA是一种螺旋构象。A=T、（三）、DNA双螺旋结构模型的建立Miescher，细胞核化学的创始人和DNA的发现者（一）DNA是主要的遗传物质1928年格雷费斯首次报告了其著名的细菌转化实验。即已经被灭活的有毒的光滑型肺炎球菌（S型）能在动物体内使无毒的粗糙荚膜型肺炎球菌（R型）变成有毒的S型。腺苷(AR)83核酸通论结构课件84DNA是遗传物质的证明——转化实验1944年艾佛里(Avery)和他的同事从两种肺炎球菌提取液中获得纯化DNA(R和S)，进行细菌转化实验。该实验首次证明DNA是遗传物质。细菌转化机制DNA是遗传物质的证明——转化实验1944年艾佛里(Aver85DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验蔡斯－何西用同位素35Ｓ和32Ｐ标记噬菌体，并用标记的噬菌体感染细菌，进一步证明了DNA是遗传物质。DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验蔡斯－何西用同位素35Ｓ86（二）RNA参与蛋白质的生物合成（二）RNA参与蛋白质的生物合成87（三）RNA功能的多样性控制蛋白质合成；作用于RNA转录后加工与修饰；基因表达与细胞功能的调节；生物催化与其他细胞持家功能；遗传信息的加工与进化。总之，与遗传信息的表达和表达调控有关。（三）RNA功能的多样性控制蛋白质合成；88本章重点核苷酸、脱氧核糖核酸、核糖核酸知识点1、核酸的早期研究和双螺旋结构模型；2、核酸的种类，分类和生物学功能。back本章重点back89第十三章

核酸的结构第十三章

核酸的结构90β1’,N9-糖苷键β1’,N1-糖苷键为右手反平行双螺旋；（三）、DNA双螺旋结构模型的建立B型双螺旋DNA的结构特征为右手反平行双螺旋；“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。1、核酸的早期研究和双螺旋结构模型；（messengerRNA）该实验首次证明DNA是遗传物质。DNA的X－ray照片一分子的核苷酸的3’位羟基与另一分子核苷酸的5’位磷酸基通过脱水可形成3’,5’磷酸二酯键，从而将两分子核苷酸连接起来。核苷酸、脱氧核糖核酸、核糖核酸DNA是遗传物质的证明——噬菌体实验一、核酸的发现和研究简史1928年格雷费斯首次报告了其著名的细菌转化实验。mRNA在真核生物中的初级产物称为HnRNA。蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分真核生物染色体是线型双链DNA，末端有高度重复序列形成的端粒结构；（三）、DNA双螺旋结构模型的建立DNA是遗传物质的证明——转化实验基因表达与细胞功能的调节；核酸的水解产物β1’,N9-糖苷键β91一、核苷酸（一）、碱基1.嘧啶碱尿嘧啶

胞嘧啶

胸腺嘧啶一、核苷酸（一）、碱基尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶922.嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤2.嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤93核酸通论结构课件94互变异构互变异构953.稀有碱基大多数是甲基化碱基，tRNA中含有较多的稀有碱基，可高达10%3.稀有碱基96（二）核苷核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。在大多数情况下，核苷是由核糖或脱氧核糖的C1’β羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合，故生成的化学键称为βN糖苷键。（二）核苷核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。97β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖98腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)β1’,N9-糖苷键

β1’,N1-糖苷键β1’β1’N9N1腺苷(AR)99

“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。假尿苷（ψ）β1’,C5-糖苷键β1’C5“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。假尿苷（ψ）β100（三）、核苷酸

核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。由于与磷酸基缩合的位置不同而分别生成2’-核苷酸、3’-核苷酸和5’-核苷酸。最常见者为5’-核苷酸（5’常被省略）。（三）、核苷酸核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯101核苷酸的分子结构核苷酸的分子结构102

5’-核苷酸又可按其在5’位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。5’-核苷酸又可按其在5’位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸103核酸通论结构课件104核苷酸的命名及缩写符号

脱氧碱基磷酸基数目磷酸dAMPGDTTCU核苷酸的命名及缩写符号脱氧碱基磷酸基数目磷酸dAMPGDT105环核苷酸的分子结构环一磷酸腺苷环一磷酸鸟苷

环核苷酸的分子结构环一磷酸腺苷106backback107二、核酸的共价结构（一）、核酸中核苷酸的连接方式一分子的核苷酸的3’位羟基与另一分子核苷酸的5’位磷酸基通过脱水可形成3’,5’磷酸二酯键，从而将两分子核苷酸连接起来。二、核酸的共价结构（一）、核酸中核苷酸的连接方式108多核苷酸链：核酸就是由许多核苷酸单位通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的长链状化合物。核酸具有方向性的长链状化合物，多核苷酸链的两端，一端称为5’-端，另一端称为3’-端。DNARNA多核苷酸链：核酸就是由许多核苷酸单位通过3’,5’-磷酸二酯109（二）DNA的一级结构DNA分子是由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸通过3’,5’磷酸二酯键连接起来的直线形或环形多聚体。（二）DNA的一级结构DNA分子是由dAMP、dGMP、dC110主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。三项关键技术DNA切割技术（工具酶）、分子克隆（用细菌质粒重组体得到克隆）和快速测序（酶法测序、化学测序）②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；（1）原核生物DNA的三级结构：该实验首次证明DNA是遗传物质。蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分②相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；1990年10月，美国政府出资30亿美元，计划用15年时间完成“人类基因组计划”，中国1999年加入，承担1%的测序任务;大分子酸性物质核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。A+C=T+G80年代RNA研究出现第二个高潮（核酶、反义RNA、mRNA编辑，RNA的世界….（messengerRNA）1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现：如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。mRNA分子中带有遗传密码，其功能是为蛋白质的合成提供模板。mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码（coden）该实验首次证明DNA是遗传物质。在中心形成的一个交叉的图斑指示了螺旋结构的存在。β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖真核生物染色体是线型双链DNA，末端有高度重复序列形成的端粒结构；（三）RNA的一级结构RNA分子主要是由AMP，GMP，CMP，UMP四种核糖核苷酸通过3’5’磷酸二酯键连接起来的无分支的线型多聚体。RNA的种类很多（tRNA、mRNA、rRNA等），结构各不一样。主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、111mRNA的结构与功能mRNA在真核生物中的初级产物称为HnRNA。大多数真核成熟的mRNA分子具有典型的5’-端的7-甲基鸟苷三磷酸（m7GTP）帽子结构和3’-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴结构。（messengerRNA）mRNA的结构与功能mRNA在真核生物中的初级产物称为HnR112

mRNA分子中带有遗传密码，其功能是为蛋白质的合成提供模板。

mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码（coden）mRNA分子中带有遗传密码，其功能是为蛋白质的合成提供模板113真核生物mRNA5’-端帽子结构真核生物mRNA5’-端帽子结构114真核生物mRNA3’-端的polyA结构back真核生物mRNA3’-端的polyA结构back115三、DNA的高级结构（一）DNA碱基组成的Chargaff原则A=T、G=C、A+C=T+GA+G=T+C三、DNA的高级结构（一）DNA碱基组成的Chargaff116（二）DNA的二级结构

——双螺旋结构模型目前已知DNA双螺旋结构可分为A、B、C、D及Z型等数种，除Z型为左手双螺旋外，其余均为右手双螺旋。（二）DNA的二级结构

117B型双螺旋DNA的结构特征B型双螺旋DNA的结构特征118碱基配对及氢键形成碱基配对及氢键形成119核酸通论结构课件120B型双螺旋DNA的结构特点：1.为右手反平行双螺旋；2.主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；3.两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢键，G与C为三个氢键）；4.螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；5.螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。B型双螺旋DNA的结构特点：121（三）、DNA的三级结构

——超螺旋结构（1）原核生物DNA的三级结构：绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超