《生物化學(xué)核酸》課件.ppt

1、第一篇生物分子的結(jié)構(gòu)與功能(Structures & Functions of Biomolecules),第一章 核 酸（ Nucleic Acid）,內(nèi)容綱要,核酸的種類與分子組成 DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)及組裝 RNA的種類、結(jié)構(gòu)與功能 核酸的理化性質(zhì) 核酸具有催化活性 真核生物基因組的特點(diǎn) 人類基因組計(jì)劃,概念,基因組(Genome)：一個(gè)生物體的所有基因（全部染色體的遺傳物質(zhì)的總和）以全長 DNA 的堿基對(duì)(bp)數(shù)目表示。 基因(Gene)：能編碼一條多肽鏈并具有一定長度的 DNA 分子基因組中有功能的片段 遺傳密碼：堿基順序與蛋白質(zhì)氨基 酸順序間的關(guān)系,核酸分子的元素組成： 主

2、要有C、H、O、N、P（占9%10% ）等。 核酸的水解： 核苷酸是核酸的 基本組成單位。,腺嘌呤 A 胸腺嘧啶T 鳥嘌呤G 胞嘧啶C 尿嘧啶U,構(gòu)成核苷酸的主要堿基 酮基和氨基均位于雜環(huán)上氮原子鄰位,腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T),DNA,尿嘧啶(U),RNA,稀有堿基（rare bases）：指核酸中含有的一些微量堿基，多是甲基化的衍生物。,堿基的互變異構(gòu),核苷酸堿基酮基和氨基均位于雜環(huán)上氮原子鄰位，受介質(zhì)pH影響，可形成,堿基的紫外吸收性質(zhì),嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，因而都有吸收紫外光的性質(zhì)，吸收高峰在波長260nm左右。,核糖 (Ribose),1,2,3

3、,4,5,標(biāo)記,H,核糖 (Ribose) 構(gòu)成 RNA,脫氧核糖 (Deoxyribose) 構(gòu)成 DNA,1位C 5位C,dAMP dGMP dTMP dCMP,AMP GMP UMP CMP,兩類核酸分子組成比較,表：構(gòu)成核酸的核苷酸,三磷酸核苷的功能,常見的多磷酸核苷酸,12,（*）核苷酸的生物學(xué)功能 是DNA和RNA合成的原料 參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝調(diào)節(jié) ATP是體內(nèi)直接供能物質(zhì)，參與肌肉收縮、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)等過程 核苷酸的衍生物是許多物質(zhì)代謝的活性中間物。 UDP-葡糖是糖原和糖蛋白合成的活性中間物；CDP-膽堿、CDP-乙醇胺、CDP-二酰甘油是甘油磷脂合成的活性中間物 AMP是某些重要輔

4、助因子的構(gòu)成成分，如NAD+、NADP+ 、CoA和FAD等分子中均含有AMP cAMP和cGMP作為第二信使，參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),要求：后續(xù)章節(jié) 掌握,DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 四種脫氧核糖核苷酸的排序,2 nm,大溝 (2.2 nm),小溝 (1.2 nm),3.4 nm,DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)要點(diǎn) (Watson 和 Crick， 1953) 1. DNA 由兩條反相平行的脫氧核苷酸鏈 組成，脫氧核糖-磷酸骨架位于雙鏈的 外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)，雙鏈的堿基之 間以氫鍵相結(jié)合。 堿基互補(bǔ)配對(duì)形式：A T； G C) 2. DNA 是右手螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋直徑為 2 nm，螺距為 3.4 nm。堿基平面垂直螺 旋

5、軸，相鄰堿基平面距離為 0.34 nm， 螺旋一圈包含 10 對(duì)堿基。 3. 氫鍵維持 DNA 雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基 堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。,堿基互補(bǔ)原則：,在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基位于內(nèi)側(cè)，兩條鏈間堿基以氫鍵接觸，由于堿基結(jié)構(gòu)不同，造成其形成氫鍵能力不同，因此產(chǎn)生固有配對(duì)方式，即腺嘌呤（A）始終與胸腺嘧啶（T）配對(duì)存在，鳥嘌呤（G）始終與胞嘧啶（C）配對(duì)存在，這種配對(duì)方式稱堿基互補(bǔ)。,DNA 結(jié)構(gòu)的多樣性,A-DNA：右手螺旋 11 堿基/螺旋 B-DNA：右手螺旋 10 堿基/螺旋 Z-DNA：左手螺旋 12 堿基/螺旋 可能參與基因 的表達(dá)和調(diào)控,A-DNA B-DNA Z-DNA

6、,三、DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu),所有生物的基因組DNA的長度通常比含有DNA的細(xì)胞直徑大得多。因此，DNA在形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，必須進(jìn)一步折疊成超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)，并且在蛋白質(zhì)的參與下，再進(jìn)行精密的包裝，。這樣， DNA才能存在于小小的細(xì)胞。甚至細(xì)胞核中。,（一）原核生物細(xì)胞中DNA的組裝,絕大部分原核生物的DNA都是閉合環(huán)狀雙螺旋結(jié)構(gòu)，裸露而不與蛋白質(zhì)結(jié)合，這種雙螺旋分子還進(jìn)一步螺旋化形成超螺旋結(jié)構(gòu)。環(huán)狀DNA分子的生物活性形式為超螺旋結(jié)構(gòu)。,共價(jià)閉環(huán) DNA,超螺旋結(jié)構(gòu),（二）真核生物細(xì)胞中DNA的組裝,在真核細(xì)胞內(nèi)，由于DNA分子較原核細(xì)胞大得多，所以它們壓縮得更為致密。真核細(xì)胞的DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合，以染色質(zhì)（chromatin）或染色體（chromosome）的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)。它們的基本結(jié)構(gòu)單位都是核小體（nucleosome）。,四、線粒體DNA,在真核細(xì)胞中， DNA除了存在于細(xì)胞核內(nèi)，還有少量的DNA位于細(xì)胞的線粒體（mitochondrion）中，稱為線粒體DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）。mtDNA與細(xì)菌的DNA相似，也是超螺旋雙鏈環(huán)狀分子，裸露而不與組蛋白結(jié)合，分散在線粒體基質(zhì)的不同區(qū)域。,基因(Gene) 能編碼一條多肽