2024年度中职化学第三章核酸的化学课件

中职化学第三章核酸的化学课件12024/2/2目录核酸概述与分类核酸组成单位-核苷酸DNA结构与功能RNA结构与功能核酸提取、纯化和鉴定方法核酸在医学领域应用前景22024/2/201核酸概述与分类Chapter32024/2/2核酸是一类由核苷酸组成的生物大分子，是生命体内遗传信息的携带者。核酸定义核酸在生物体内主要承担遗传信息的储存、传递和表达等任务，对于生物体的生长、发育和繁殖等过程具有至关重要的作用。核酸功能核酸定义及功能42024/2/2根据组成和结构不同，核酸主要分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。DNA通常由两条核苷酸链组成，形成双螺旋结构；RNA则由单条核苷酸链构成，局部区域可形成双链或高级结构。两类核酸的碱基组成和排列顺序不同，决定了其不同的生物功能。核酸种类结构特点核酸种类与结构特点52024/2/2DNA主要分布在细胞核中，少量存在于线粒体和叶绿体内；RNA则广泛分布于细胞质、细胞核以及各种细胞器中。分布DNA作为遗传信息的载体，负责储存和复制遗传信息；RNA则参与遗传信息的转录和翻译过程，对于蛋白质的合成具有关键作用。此外，RNA还在基因表达调控、细胞信号传导等方面发挥重要作用。作用生物体内核酸分布及作用62024/2/202核酸组成单位-核苷酸Chapter72024/2/201核苷酸由磷酸、五碳糖和含氮碱基三部分构成。020304磷酸与五碳糖通过酯键相连，形成磷酸酯。五碳糖与含氮碱基通过糖苷键相连，形成核苷。核苷酸可根据五碳糖的不同，分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸两类。核苷酸基本结构82024/2/2根据含氮碱基的不同，核苷酸可分为腺嘌呤核苷酸、鸟嘌呤核苷酸、胞嘧啶核苷酸和尿嘧啶核苷酸等。核苷酸的命名通常以含氮碱基的名称加上“核苷酸”三字构成，如腺嘌呤核苷酸。对于脱氧核糖核苷酸，通常在核苷酸前加“脱氧”二字，如脱氧腺嘌呤核苷酸。核苷酸种类与命名规则92024/2/2

核苷酸间连接方式核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成多核苷酸链。在DNA中，脱氧核糖核苷酸通过3’，5’-磷酸二酯键连接形成双链结构。在RNA中，核糖核苷酸通过3’，5’-磷酸二酯键连接形成单链结构，部分区域可形成双链或高级结构。102024/2/203DNA结构与功能Chapter112024/2/2双螺旋结构基本特点由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，呈现出螺旋状结构；碱基互补配对原则（A-T、C-G）；存在大沟和小沟，为蛋白质识别提供结构基础。双螺旋结构稳定性因素碱基互补配对形成的氢键和碱基堆积力；脱氧核糖和磷酸基团形成的亲水性骨架，保持双链稳定；环境中的阳离子（如Na+）可中和DNA分子上的负电荷，进一步稳定双螺旋结构。DNA双螺旋结构模型122024/2/2遗传信息储存于碱基排列顺序中DNA分子中碱基的排列顺序代表了遗传信息，不同的碱基排列顺序对应着不同的遗传信息。碱基互补配对原则保证信息稳定传递在DNA复制过程中，碱基互补配对原则保证了遗传信息的稳定传递，使得子代DNA分子与亲代DNA分子具有相同的遗传信息。DNA遗传信息储存原理132024/2/2DNA复制过程在DNA聚合酶的作用下，以亲代DNA分子为模板，从5'端向3'端合成子代DNA链；复制方式为半保留复制，即新合成的子代DNA分子中，一条链来自亲代，另一条链为新合成。DNA修复机制细胞内存在多种DNA修复机制，以应对DNA损伤和突变；常见的修复方式包括直接修复、切除修复、重组修复和跨损伤修复等；这些修复机制对于维护基因组的稳定性和细胞的正常生理功能至关重要。DNA复制和修复机制142024/2/204RNA结构与功能Chapter152024/2/2RNA通常以单链形式存在，由核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成。单链线性分子RNA中的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U），与DNA中的碱基略有不同。含有碱基在某些情况下，RNA分子内会形成局部的双链结构，如tRNA的反密码子环。存在局部双链结构RNA单链结构特点162024/2/2携带遗传信息，指导蛋白质合成。在细胞核内转录形成，然后转运至细胞质中进行翻译。mRNA（信使RNA）tRNA（转运RNA）rRNA（核糖体RNA）其他非编码RNA负责在蛋白质合成过程中转运氨基酸。具有特定的三级结构，能够识别并结合相应的氨基酸。与蛋白质一起构成核糖体，作为蛋白质合成的场所。在核糖体内，rRNA参与催化肽键的形成。如miRNA、lncRNA等，参与基因表达的调控过程，如转录后调控、翻译调控等。不同类型RNA功能简介172024/2/2在细胞核内，以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。转录产生的RNA前体经过加工成为成熟的mRNA、tRNA和rRNA。转录过程在细胞质中，以mRNA为模板、tRNA为转运工具、rRNA参与构成的核糖体为场所，合成蛋白质的过程称为翻译。翻译包括起始、延长和终止三个阶段，其中RNA在各个阶段均发挥重要作用。翻译过程RNA在蛋白质合成中作用182024/2/205核酸提取、纯化和鉴定方法Chapter192024/2/2离心柱法利用硅胶膜或阴离子交换膜等吸附材料，将核酸从样品中吸附并分离出来。该方法适用于高通量样本处理，但成本相对较高。酚氯仿抽提法利用酚、氯仿对蛋白质的变性作用及对核酸的不溶性，将核酸从细胞中分离出来。该方法操作简便，但需注意酚、氯仿等有机溶剂的使用安全。磁珠法利用磁珠表面的官能团与核酸的特异性结合，通过磁场作用将核酸从样品中分离出来。该方法操作简便、快速，且易于自动化。实验室常用提取方法比较202024/2/2可通过酚氯仿抽提、蛋白酶K消化等方法去除样品中的蛋白质污染。去除蛋白质可通过RNaseA或RNaseH等酶处理样品，去除其中的RNA污染。去除RNA可通过离心、超滤、透析等方法去除样品中的无机离子及小分子杂质。去除无机离子及小分子杂质避免核酸降解、保持低温操作、避免剧烈震荡等。操作注意事项纯化策略及操作注意事项212024/2/2紫外分光光度法通过测量核酸在260nm和280nm处的吸光度，计算核酸的浓度和纯度。该方法操作简便，但需注意样品稀释倍数及光程长度对结果的影响。荧光定量PCR法通过特异性引物和荧光探针，对核酸进行定量检测。该方法灵敏度高、特异性强，但需注意引物和探针的设计及反应条件的优化。琼脂糖凝胶电泳法通过琼脂糖凝胶电泳分离不同大小的核酸片段，并通过与标准品比较判断核酸的完整性和大小。该方法操作简便、直观，但需注意电泳条件及染色方法对结果的影响。结果解读根据具体实验目的和所选鉴定方法，对实验结果进行合理解读，包括核酸浓度、纯度、完整性及大小等信息。01020304鉴定方法选择和结果解读222024/2/206核酸在医学领域应用前景Chapter232024/2/2利用核酸分子杂交、PCR等技术，检测基因突变、基因多态性等，为疾病预测、诊断和预后评估提供依据。通过替换、修复或沉默致病基因，达到治疗遗传性疾病、感染性疾病和肿瘤等目的，具有广阔的应用前景。基因诊断和基因治疗技术基因治疗基因诊断242024/2/2药物设计和筛选策略药物设计基于核酸结构和功能的研究，设计针对特定靶点的核酸药物，如反义寡核苷酸、核酸适配体等。药物筛选利用高通量筛选技术，从大量化合物中筛选出具有特定生物活性的核酸药物候选物，为药物研发提供有力支持。252024/2/2疾病预防和监测应用通过