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文档简介
核苷酸:Ribonucleotide(b)腺苷酸环化酶核酸---多聚核苷酸核酸:核苷酸通过5′,3′-磷酸二酯键聚合形成的链状生物大分子,是重要的遗传物质。DNA链:由脱氧核糖核苷酸通过5′—3′磷酸二酯键聚合而成。RNA链:由核糖核苷酸5′—3′磷酸二酯键聚合而成。表示方法:方向性
在DNA或RNA链中,由于构成核苷酸单元的戊糖和磷酸基是相同的,体现核苷酸的差别实际上只是它所带的碱基,所以多聚核苷酸链结构也可表示为:
在讨论有关核酸问题时,一般只关心其中碱基的种类和顺序,所以上式可以进一步简化为:
PAPCPGPCPTPGPTPA或pACGCTGTADNA的分子一级结构DNA分子中脱氧核苷酸的顺序,内容包括碱基的顺序,链的方向,末端基。DNA分子很大,最小的病毒DNA约有5000b。测序很难,上世纪70年代开始建立快速测定的一些新方法,现已进入一个新的时代:测人的DNA、水稻的DNA等测定方法最后介绍核酸一级结构特点
5′—3′磷酸二酯键,链状无分支。两个端点: 5′-磷酸端(常用5’-P表示)
3′-羟基端(常用3’-OH表示)方向性:表示核酸链,注明方向
5′→3′或是3′→5′。PAPCPGPCPTPGPTPA或pACGCTGTA生物学意义:DNA的碱基顺序就是遗传信息存储的分子形式,生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。生物学意义:DNA的碱基顺序就是遗传信息存储的分子形式,生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。DNA的二级结构—WatsonandCrick双螺旋结构ABCDNA双螺旋结构模型的要点:1、两条脱氧核苷酸链以反向平行的方式围绕同一中心轴形成右手螺旋,螺旋表面有一条大沟、一条小沟。2、磷酸基连在糖环外侧,糖环平面与螺旋轴基本平行,构成螺旋主链(核糖+磷酸,主链,外侧,亲水)。3、碱基处于螺旋的内侧,与中轴垂直,互补配对,A=TG≡C成对的碱基基本处于一个平面。4、碱基螺距:10bp—3.4nm—3600.34nm/碱基平面之间,d=2nmDNA的二级结构—双螺旋结构DNA双螺旋二级结构提出的主要证据(1)已知核酸化学结构
核苷酸键长和键角数据(2)Chargaff规则:
[A]=[T];[G]=[C];[A+G]=[T+C]DNA的碱基组成具有种的特异性,不对称比率(=A+T/G+C)可以表示各物种亲缘关系的远近碱基互补配对原则:A=T;G≡CDNA双螺旋二级结构提出的主要证据(3)DAN纤维的χ-射线衍射图谱分析:1952年,Wilkins和Franklin得到了高度定向的DNA纤维的x-射线衍射图。不同来源的DNA分子图相似,沿轴有0.34和3.4nm两个重要的周期变化。(4)电位滴定行为: 磷酸可以滴定-----自由碱基不能被滴定---形成氢键上世纪四十年代:积累和发展-----新的科学革命
1941:一个基因一个酶假说明确了酶的作用。基因是什么?
1943:物理学的发展---Schrodinger:遗传物质应该是一种有机分子。遗传学:确定染色体是基因的载体生化分析:染色体=核酸+蛋白质遗传物质:基因是核酸????蛋白质??????多数认为是蛋白质!!!核酸:1869:瑞士青年科学家Miescher从细胞核中提取--核素1889:Altmann发展了核酸的制备方法,首次提出--核酸1934:Levene---组成、分布、分类---四核苷酸假说微生物学:1944:Avery肺炎双球菌转化实验----DNA可能为遗传物质,1952:Hershey&Chase噬菌体感染细菌----DNA确实为遗传物质。生化:1950:查格夫(Chargaff)法则: 同种、不同的器官:DNA组成恒定 不同物种间:DNA组成很大不同
DNA中四种碱基数不相等,但A=T,G=CX-射线衍射技术:Bragg父子,1913-1950年成熟运用肌红蛋白、血红蛋白、DNAPauling建立了蛋白质的α螺旋模型克里克FrancisHarryComptonCrick英国剑桥分子生物学研究所1916年--沃森JamesDewey
Watson美国哈佛大学1928年--威尔金斯MauriceHughFrederick
Wilkins英国伦敦大学1916年--1962年诺贝尔生理学和医学奖1962年诺贝尔生理学和医学奖沃森和克里克发现的DNA双螺旋结构成为世纪大发现转录时DNA双螺旋的类型:B-DNA:92%相对湿度,接近细胞内的DNA构象,与Watson和Crick提出的模型相似。A-DNA:75%相对湿度,与溶液中DNA-RNA杂交分子的构象相似,推测转录时发生B→A。其碱基平面倾斜20°,螺距与每一转碱基对数目都有变化,11bp。Z-DNA:主链呈锯齿型左向盘绕,直径约1.8nm,螺距4.5nm,每一转含12个bp,只有小沟。B-DNA与Z-DNA的相互转换可能和基因的调控有关。C-DNA:44~46%相对湿度,螺距3.09nm,每转螺旋9.33个碱基对,碱基对倾斜6°。可能是特定条件下B-DNA和A-DNA的转化中间物。D-DNA:60%相对湿度,DNA中A、T序列交替的区域。每个螺旋含8个bp,螺距2.43nm,碱基平面倾斜16°。类型旋转方向螺旋直径(nm)螺距(nm)每转碱基对数碱基对间垂直距离碱基对与水平面倾角A型右2.52.8110.2319°B型右2.03.4100.341°Z型左1.84.5120.389°维持双螺旋结构稳定的因素DNA分子二级结构特点和生物学意义单链:某些病毒的DNA分子属于单链(ssDNA)双链:大多数天然的DNA分子属于双链(dsDNA),不同的螺旋:A,B,C,D,E,Z生物学意义:碱基互补产生碱基之间的配对关系,能够半保留复制,从而予以DNA分子具有遗传功能:由一个亲代DNA分子合成两个与亲代DNA完全相同的子代分子;转录RNA,直到合成蛋白质。DNA三级结构:双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空间结构,如超螺旋等。DNA双螺旋为右手螺旋。细胞中的环状DNA一般呈负超螺旋,即右手螺旋不足导致部分碱基不能形成配对,分子通过整体拓扑学上的右旋来补足右手螺旋的不足,在数学上呈1:1,即分子整体右旋一圈来补双螺旋上的一圈不足。
正超螺旋为双螺旋旋转过度,通过分子整体的左旋来解开过度的螺旋。超螺旋的形成DNA三级结构:双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空间结构,如超螺旋等。L:一条链的缠绕次数T:双螺旋的圈数W:超螺旋数L=T+WDNA超螺旋结构的意义:
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。DNA在真核生物中的存在形式DNA蛋白质核小体染色体DNA:约200bp组蛋白:H1、H2A、H2B、H3、H4DNA在真核生物中的存在形式H2,H3,H4核小体(核粒)压缩8,000—10,000倍DNA在真核生物中的存在形式RNA的结构与功能
RNA一级结构:核苷酸的排列顺序。
RNA的高级结构特点:
RNA是单链分子,在RNA分子中,并不遵守碱基种类的数量比例关系,即分子中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。
RNA分子中,部分区域也能形成双螺旋结构,不能形成双螺旋的部分,则形成突环。这种结构可以形象地称为“发夹型”结构。在RNA的双螺旋结构中,碱基的配对情况不象DNA中严格。G除了可以和C配对外,也可以和U配对。G-U配对形成的氢键较弱。不同类型的RNA,其二级结构有明显的差异。
tRNA中除了常见的碱基外,还存在一些稀有碱基,这类碱基大部分位于突环部分.tRNA的二级结构:呈“三叶草”形状,在结构上具有某些共同之处,一般可将其分为四臂四环,五个区:包括氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、TC区和可变区。除了氨基酸接受区外和可变区,其余每个区均含有一个突环和一个臂。
tRNA的高级结构tRNA的三叶草形结构(1)氨基酸接受区
包含有tRNA的3’-末端和5’-末端,3’-末端的最后3个核苷酸残基都是CCA,A为核苷。氨基酸可与其成酯,该区在蛋白质合成中起携带氨基酸的作用。
(2)反密码区
与氨基酸接受区相对的一般含有7个核苷酸残基的区域,其中正中的3个核苷酸残基称为反密码(3)二氢尿嘧啶区:该区含有二氢尿嘧啶。(4)TC区:该区与二氢尿嘧啶区相对,假尿嘧啶核苷—胸腺嘧啶核糖核苷环(TC)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。(5)可变区:位于反密码区与TC区之间,不同的tRNA该区变化较大。tRNA的三级结构:
在三叶草型二级结构的基础上,突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配成对,目前已知的tRNA的三级结构均为倒L型rRNA的分子结构核糖体由大小两个亚基组成真核生物:40s+6
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