動物生物化學(xué)4核酸.ppt

1、答疑預(yù)告 內(nèi)容：第1章-第6章 時間：10月7日上午8：30-11：00 地點：逸夫樓3011,第4章 核酸Nucleic acids,本章主要內(nèi)容,核酸的化學(xué)組成 核酸的結(jié)構(gòu) 核酸的理化性質(zhì),核酸（Nucleic acids） 19世紀(jì)60年代，由Miescher發(fā)現(xiàn)。1889年Altmann將其純化，證明核酸是含磷的酸性生物大分子。20世紀(jì)40年代，Avery確定核酸是遺傳信息的載體，普遍存在于生命有機(jī)體中。 脫氧核糖核酸，DNA （Deoxyribonucleic Acid），在原核細(xì)胞是核質(zhì)的成分，在真核細(xì)胞DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，少量存在于線粒體。一個生命有機(jī)體的每個體細(xì)胞（除

2、生殖細(xì)胞外）都含有相同質(zhì)和量的DNA，包含了它的全部遺傳信息。 核糖核酸，RNA （Ribonucleic Acid）主要存在于胞液內(nèi)，真核細(xì)胞的核仁和線粒體也含有少量RNA。RNA的量是變動的。主要有信使RNA（mRNA），轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）和核糖體RNA（rRNA）。 病毒或者是DNA病毒或者是RNA病毒,1.核酸的化學(xué)組成,核酸，DNA或RNA，經(jīng)核酸酶水解生成單核苷酸。 單核苷酸是組成核酸的基本單位。 核苷酸進(jìn)一步分解生成堿基、核糖（或脫氧核糖）和磷酸,核酸的水解過程,1.1 堿基(base,核酸中的嘧啶堿基,核酸中的嘌呤堿基,其他的稀有堿基,1.2 核糖(ribose,DNA含脫

3、氧核糖 RNA含核糖,1.3 核苷 (nucleoside,核苷（上）與脫氧核苷（下,1.4 核苷酸 (nucleotide,核糖核苷酸（上）與脫氧核糖核苷酸（下,腺嘌呤核苷三磷酸（ATP） 3，5- 環(huán)狀腺苷酸（cAMP,DNA分子和RNA分子中化學(xué)組成的差別總結(jié),2.核酸的結(jié)構(gòu),2.1 核酸中核苷酸的連結(jié)方式,DNA片段 RNA片段,注意 核苷酸之間的連接方式是3，5-磷酸二酯鍵,2.2 DNA,DNA分子的大小 天然存在的DNA分子最顯著的特點是很長，分子質(zhì)量很大，一般在 106-1010 。 DNA的堿基組成有如下特點,具有種的特異性。 沒有器官和組織的特異性。 在同一種DNA中，A=

4、T 、G = C+m5C，即A+G = T+C+mC， 即嘌呤堿基的總摩爾數(shù)與嘧啶堿基的總摩爾數(shù)相等堿基當(dāng)量 定律又稱Chargaff原則。 年齡、營養(yǎng)狀況、環(huán)境的改變不影響DNA的堿基組成,2.3 RNA,mRNA：占細(xì)胞中RNA總量的3%-5%，分子量大小不一，不穩(wěn)定，代謝活躍，更新迅速，是合成蛋白質(zhì)的模板。 rRNA：細(xì)胞中含量最多的RNA，核糖體的組成成分。 tRNA：約占細(xì)胞中RNA總量的15%。約由75-90個核苷酸組成。蛋白質(zhì)合成中攜帶活化的氨基酸,RNA的堿基組成： A、G、C、U, 含少量的稀有堿基,RNA分子的類型：mRNA、rRNA、tRNA,2.4 核酸的一級結(jié)構(gòu),2.

5、5 DNA的二級結(jié)構(gòu),Watson and Crick,雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,DNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈(簡稱DNA單鏈)組成。 兩條鏈沿著同一根軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。兩條鏈方向相反。 堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè),螺旋的直徑約為2nm，一圈螺旋包含10對堿基，其高度為3.4nm。堿基平面之間的垂直距離0.34nm。 在DNA分子中，根據(jù)Chargaff原則，堿基之間具有嚴(yán)格的互補(bǔ)配對規(guī)律，A和T之間形成兩對氫鍵，G與C之間形成三對氫鍵,A與T之間2對氫鍵,G與C之間3對氫鍵,Watson和Crick所提出的 模型稱為B-DNA,不同構(gòu)型的DNA,B型是最穩(wěn)定

6、的構(gòu)型,1957年發(fā)現(xiàn)在基因的調(diào)控區(qū)或染色質(zhì)的 重組部位有DNA的三螺旋結(jié)構(gòu),2.6 超螺旋DNA 指DNA雙螺旋通過彎曲和扭轉(zhuǎn)所形成的特定構(gòu)象,即 DNA的三級結(jié)構(gòu),B是松弛型的閉合環(huán),C是由于纏繞不足 形成的負(fù)超螺旋,A 是線性的DNA分子,真核生物內(nèi)，DNA以致密形式存在于細(xì)胞核的染色體中。 染色體的基本單位是核小體(nucleosome) 核小體：由DNA和組蛋白共同構(gòu)成。 核心組蛋白：4種組蛋白(H2A , H2B , H3 ,H4)形成的8聚體 DNA：以負(fù)超螺旋纏繞在核心組蛋白上 H1在核小體之間起連接作用,染色體的基本單位是核小體(nucleosome,核小體的串珠狀結(jié)構(gòu),在R

7、NA單鏈分子中常可以見到局部區(qū)域堿基互補(bǔ) 形成的螺旋結(jié)構(gòu)，稱為“莖環(huán)”結(jié)構(gòu)或“發(fā)卡”結(jié)構(gòu),tRNA,RNA的結(jié)構(gòu),3.核酸的性質(zhì),3.1 紫外吸收的特性,嘌呤和嘧啶在260 nm有特異的吸收峰,這個性質(zhì)用于核酸的分析,3.2 溶解性,溶于偏堿的溶劑中，可以為乙醇沉淀，容易受機(jī)械作用力而斷裂,3.3 黏性,DNA溶液有高度的黏性,3.4 DNA分子的變性,DNA雙螺旋的有序結(jié)構(gòu)受各種理化因子，如熱、酸堿、變性劑、有機(jī)溶劑以及稀釋的作用，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o規(guī)則的線團(tuán)結(jié)構(gòu),變性的特征 增色效應(yīng), 黏度和比旋下降，沉降系數(shù)增加，生物學(xué)活性喪失,DNA解鏈曲線,增色效應(yīng)(hyperchromic effect)

8、核酸分子加熱變性時，其在260nm處的紫外吸收急劇增加的現(xiàn)象,Tm值 ：當(dāng)紫外吸收變化達(dá)到最大變化的半數(shù)值時，此時所對應(yīng)的溫度稱為熔解溫度（Tm ）、變性溫度或中點解鏈溫度,影響Tm值的因素,1.溶液的性質(zhì) 2.DNA中堿基組成的影響,大腸桿菌DNA在不同濃度KCl溶液下的熔融溫度曲線,3.4 復(fù)性,復(fù)性：變性DNA分開的兩股鏈在適當(dāng)條件下重新生成雙鏈結(jié)構(gòu)的過程 退火（annealing）:熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻復(fù)性的過程,3.5 分子雜交,當(dāng)兩條不同來源的DNA（或RNA）鏈或DNA鏈與RNA鏈之間存在互補(bǔ)的堿基序列時，在一定條件下可以通過互相配對形成雙螺旋分子，這種分子稱為雜交分子。形成雜交分子的過程稱為分子雜交（molecular hybridization）,核酸探針（nucleic acid probe）:某一具有特定序列并且用同位素或其他化學(xué)方法標(biāo)記的DNA或RNA片段。通常是人工合成的,分子雜交圖,3.5 分子雜交技術(shù)的應(yīng)用,通過同源性比較,研究不同物種或個體DNA之間的親緣關(guān)系； 通過雜交的嚴(yán)緊性,發(fā)現(xiàn)基因的缺失或突變； 通過標(biāo)記信號的強(qiáng)度,測定某種遺傳信息量的