八年级物理全册第十章机械与人第5节机械效率第2课时测量机械效率作业课件新版沪科版2021053131

第二章核酸§2.2核酸的化学组成第二章核酸§2.2核酸的化学组成1一、元素组成

组成核酸的元素有C、H、O、N、P等，与蛋白质比较，其组成上有两个特点：一是核酸一般不含元素S，二是核酸中P元素的含量较多并且恒定，约占9～11%。因此，核酸定量测定的经典方法，是以测定P含量来代表核酸量。一、元素组成组成核酸的元素有C、H、O、N、P等，与2二、核酸的化学组成和命名

（一）核酸的水解

核酸经水解可得到很多核苷酸，因此核苷酸是核酸的基本单位。水解二、核酸的化学组成和命名（一）核酸的水解水解3核酸就是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸；核苷酸可被水解产生核苷和磷酸；核苷还可再进一步水解，产生戊糖和含氮碱基。核酸就是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸；4(二)核酸水解产物的结构(1)核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物，它们分别属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤碱基(purine)主要是:鸟嘌呤(guanine,G)腺嘌呤(adenine,A)嘧啶碱基(pyrimidine)主要是:胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)。(二)(1)核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物，5碱基的结构式如下图所示:（嘌呤）（嘧啶）碱基的结构式如下图所示:（嘌呤）（嘧啶）6（嘌呤）（嘧啶）（嘌呤）（嘧啶）7(2)核酸中五种碱基中的酮基和氨基，均位于碱基环中氮原子的邻位，可以发生酮式-烯醇式或氨基-亚氨基之间的结构互变。这种互变异构在基因的突变和生物的进化中具有重要作用。

尿嘧啶胞嘧啶(2)核酸中五种碱基中的酮基和氨基，均位于碱基环中氮原子的8有些核酸中还含有修饰碱基(modifiedcomponent)或稀有碱基（unusualcomponent），这些碱基大多是在上述嘌呤或嘧啶碱的不同部位被甲基化(methyla-tion)或进行其它的化学修饰而形成的衍生物。一般这些碱基在核酸中的含量稀少，在各种类型核酸中的分布也不均一。DNA中的修饰碱基主要见于噬菌体DNA，如5-甲基胞嘧啶(m5C)，5-羟甲基胞嘧啶hm5C；RNA中以tRNA含修饰碱基最多，如1-甲基腺嘌呤(m1A)，2,2-二甲基鸟嘌呤(m22G)和5,6-二氢尿嘧啶(DHU)等。

有些核酸中还含有修饰碱基(modifiedc9(3)嘌呤和嘧啶环中含有共轭双键，对260nm左右波长的紫外光有较强的吸收。碱基的这一特性常被用来对碱基、核苷、核苷酸和核酸进行定性和定量分析.(3)嘌呤和嘧啶环中含有共轭双键，对260nm左右波长的102、戊糖

核酸中的戊糖有核糖(ribose)

和脱氧核糖(deoxyribose)

两种，分别存在于核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸中。为了与碱基标号相区别，通常将戊糖的C原子编号都加上“′”，如C1′表示糖的第一位碳原子。核糖的结构如下：2、戊糖核酸中的戊糖有核糖(ribose)和脱113、核苷戊糖与嘧啶或嘌呤碱以糖苷键连接就称为核苷，通常是戊糖的C1′与嘧啶碱的N1或嘌呤碱的N9相连接。

3、核苷戊糖与嘧啶或嘌呤碱以糖苷键连接就称为核苷，12（三）核苷酸及其衍生物的结构核苷酸由无机磷酸、戊糖和含氮碱基三部分。1、核苷酸的结构式（三）核苷酸及其衍生物的结构核苷酸由无机磷酸、戊糖和含氮碱基132、脱氧核苷酸的结构式2、脱氧核苷酸的结构式14ADP、ATP是生物体中重要的能量转换体。ddNTP在DNA的序列测定中使用。3、（脱氧)核苷二磷酸、(脱氧)核苷三磷酸、双脱氧核苷酸的结构ADP、ATP是生物体中重要的能量转换体。3、（脱氧)核苷二154、环化核苷酸cAMP、cGMP：被称为第二信使，有放大激素的作用。4、环化核苷酸cAMP、cGMP：被称为第二信使，有放大激素165、辅酶：NAD+、NADP+等是核酸的衍生物，在物质代谢和能量代谢中起重要作用。－RNAD+：R=HNADP+：R=PO32-5、辅酶：NAD+、NADP+等是核酸的衍生物，在物质代谢和17第二章核酸§2.3核酸的分子结构第二章核酸§2.3核酸的分子结构18一、DNA一级结构1、概念：构成DNA的脱氧核苷酸按照一定的排列顺序，通过3’,5’-磷酸二酯键相连形成的线形结构。一、DNA一级结构1、概念：构成DNA的脱氧核苷酸按照一定的192、阅读和书写均由5＇→3＇（1）线条式书写（2）字母式书写

①5’-pApCpGpTpAOH-3＇

②5’-ACGTA-3＇2、阅读和书写均由5＇→3＇（2）字母式书写203、一级结构的测定(测序)Sanger提出用双脱氧核苷酸测定DNA一级结构的双脱氧末端终止法使他于1980年第二次获得了Nobel化学奖。双脱氧末端终止法测序原理如下图：3、一级结构的测定(测序)Sanger提出用双脱氧核苷酸测定21八年级物理全册第十章机械与人第5节机械效率第2课时测量机械效率作业课件新版沪科版202105313122二、DNA的二级结构上世纪20年代，Levene研究了核酸的化学结构并提出四核苷酸假说；40年代末，Avery,Hershey和Chase的实验严密地证实了DNA就是遗传物质；50年代初，Chargaff应用紫外分光光度法结合纸层析等简单技术，对多种生物DNA作碱基定量分析，发现DNA碱基组成有如下规律：（一）DNA的碱基组成（Chargaff法则）二、DNA的二级结构上世纪20年代，Levene研究了23不同生物来源的DNA四种碱基比例关系DNA来源腺嘌呤（A）胸腺嘧啶（T）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）（A+T）/（G+C）大肠杆菌25.424.824.125.71.01小麦27.327.122.822.71.21鼠28.628.421.421.51.33猪：肝29.429.720.520.51.43猪：胸腺30.028.920.420.7猪：脾29.629.220.420.8酵母31.332.918.717.51.079不同生物来源的DNA四种碱基比例关系DNA来源腺嘌呤（A）胸24同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同；同一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变；几乎所有的DNA，无论种属来源如何，其腺嘌呤摩尔含量与胸腺嘧啶摩尔含量相同［A］=［T］，鸟嘌呤摩尔含量与胞嘧啶摩尔含量相同［G］=［C］，总的嘌呤摩尔含量与总的嘧啶摩尔含量相同［A］＋［G］=［C］＋［T］。不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现在A＋T/G＋C比值的不同。这些结果后来为DNA的双螺旋结构模型提供了一个有力的佐证。DNA碱基组成规律（Chargaff规则）：

同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同；DNA碱基组成规律25八年级物理全册第十章机械与人第5节机械效率第2课时测量机械效率作业课件新版沪科版202105313126（二）

DNA的二级结构——双螺旋结构Watson,Crick

（1953）在Chargaff法则及Wilkins,Franklin的X线衍射工作基础上提出DNA的双螺旋（doublehelix）结构模型JamesWatson，FrancisCrick以及MauriceWilkins三人因此发现共同获得了1962年的Nobel医学和生理学奖（二）

DNA的二级结构——双螺旋结构Watson,Cri27两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕进行右手螺旋。碱基位于双螺旋内侧，磷酸和戊糖相间排列组成骨架，位于外侧。螺旋平均d＝2nm，碱基堆积距离0.34nm，相邻核苷酸之间夹角为36˚，每旋转一周包含10碱基对(basepair，bp)，每周高度3.4nm。1、DNA双螺旋的基本特征两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕进行右手螺旋。28两条链的碱基之间互补配对方式为：A→T,C→G。双螺旋表面有大沟（majorgroove）和小沟（minorgroove）：大沟：宽1.2nm，深0.85nm小沟：宽0.6nm，深0.75nm两条链的碱基之间互补配对方式为：A→T,C→G。29碱基配对的结构碱基配对的结构30八年级物理全册第十章机械与人第5节机械效率第2课时测量机械效率作业课件新版沪科版202105313131DNA结构双螺旋结构的提出，被认为是本世纪生命科学史最重要的贡献之一，同时也是自然科学史上的重大贡献。它直接解释了生物遗传信息的传递与表达的规律，使生命科学从此进入一个崭新的时代即分子生物学时代。DNA结构双螺旋结构的提出，被认为是本世纪生命科学史最322、DNA双螺旋结构的稳定因素碱基堆积力链间氢键疏水作用其它次级键：离子键，范德华力2、DNA双螺旋结构的稳定因素碱基堆积力33(三)DNA二级结构的多态性所谓DNA二级结构的多态性，是指DNA不仅具有多种形式的双螺旋结构，而且还能形成三链、四链结构，说明DNA的结构是动态的，而不是静态的。核酸的构型的多样性是由于核酸主干链上各键和碱基的旋转造成的，而多链的DNA是特定的碱基序列导致的结果。(三)DNA二级结构的多态性所谓DNA二级结构的多34八年级物理全册第十章机械与人第5节机械效率第2课时测量机械效率作业课件新版沪科版2021053131351.DNA双螺旋的不同构型B-DNA螺旋：标准的

Watson,Crick双螺旋，细胞正常状态下DNA存在的构型。(2)A-DNA螺旋：DNA在75%相对湿度的钠盐中的构型。(3)C-DNA螺旋：DNA在66%相对湿度的锂盐中的构型。(4)Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，这种螺旋可能在基因表达或遗传重组中起作用。1.DNA双螺旋的不同构型B-DNA螺旋：标准的

Wats36八年级物理全册第十章机械与人第5节机械效率第2课时测量机械效率作业课件新版沪科版202105313137螺旋方向碱基升高(bp)碱基数/圈螺距螺旋直径(nm)A-DNA右手0.23112.532.55B-DNA右手0.3410(10.5)*3.4(3.57)*2.0Z-DNA左手0.38124.561.8螺旋方向碱基升高(bp)碱基数/圈螺距螺旋直径(nm)A38⒉与DNA碱基顺序相关的特殊二级结构(1)回文序列所谓回文序列就是指DNA某一片段旋转180°后,顺序不变的序列，回文序列中的单链可形成发夹结构。双链可形成十字架结构。这种发夹结构或十字架结构在大肠杆菌细胞DNA中已有发现.⒉与DNA碱基顺序相关的特殊二级结构(1)回文序列39核酸分子中的回文序列核酸分子中的回文序列40单链的回文序列可形成发卡结构单链的回文序列可形成发卡结构41双链回文序列可形成十字架结构双链回文序列可形成十字架结构42（2）镜象结构所谓镜象结构就是指DNA某一片段在一条链上出现颠倒重复的序列。（2）镜象结构所谓镜象结构就是指DNA某一片段在一条链上43多嘌呤-多嘧啶的镜象序列可形成三螺旋结构(H-螺旋或Hoogsteen螺旋):该螺旋常处在许多真核细胞基因的表达调节区。可能与基因表达的调节有关。多嘌呤-多嘧啶的镜象序列可形成三螺旋结构(H-螺旋或443、三链与四链DNA：可能存在于真核细胞染色体特殊部位和结构中，如端粒。3、三链与四链DNA：可能存在于真核细胞染色体特殊部位45

三、

DNA的三级结构和真核细胞

DNA的组装(一)DNA的三级结构:超螺旋双螺旋DNA进一步扭曲盘绕则形成其三级结构，超螺旋是DNA三级结构的主要形式。自从1965年Vinograd等人发现多瘤病毒的环形DNA的超螺旋以来，现已知道绝大多数原核生物都是共价封闭环(covalentlyclosedcircle,CCC)分子，这种双螺旋环状分子再度螺旋化成为超螺旋结构(superhelix或supercoil)。

三、

DNA的三级结构和真核细胞

DNA的组装(一)D46有些单链环形染色体(如φ×174)或双链线形染色体(如噬菌体λ)，在其生活周期的某一阶段，也必将其染色体变为超螺旋形式。对于真核生物来说，虽然其染色体多为线形分子但其DNA均与蛋白质相结合，两个结合点之间的DNA形成一个突环(loop)结构，类似于CCC分子，同样具有超螺旋形式。超螺旋按其方向分为正超螺旋和负超螺旋两种。真核生物中，DNA与组蛋白八聚体形成核小体结构时，存在着负超螺旋。研究发现，所有的DNA超螺旋都是由DNA拓扑异构酶产生的。有些单链环形染色体(如φ×174)或双链线形染色体(如噬菌体47