Chapter 3 核酸化學(xué)ppt課件

1、核酸概述核酸概述orand可分別可分別 核酸分為兩大類：核酸分為兩大類： 脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 deoxyribonucleic acid DNA 核糖核酸核糖核酸 ribonucleic acidRNAl tRNA (transfer RNA)l rRNA (ribosomal RNA)真核與原核的區(qū)別真核與原核的區(qū)別l mRNA (messeger RNA) 真核與原核的區(qū)別真核與原核的區(qū)別l 其它其它l RNA病毒：病毒：SARS、TSV三、分子生物學(xué)的中心法那么核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸堿基堿基戊糖戊糖元素組成：元素組成： C H O N P C H O N P 核酸完全

2、水解產(chǎn)生嘌呤和嘧啶等堿性物質(zhì)、戊糖核糖或脫氧核糖和磷酸的混合物。核酸部分水解那么產(chǎn)生核苷和核苷酸。每個(gè)核苷分子含一分子堿基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除產(chǎn)生核苷外，還有一分子磷酸。核酸的各種水解產(chǎn)物可用層析或電泳等方法分別鑒定。 組成核酸的戊糖有兩種。組成核酸的戊糖有兩種。DNA所含的糖為所含的糖為 -D-2-脫氧核糖；脫氧核糖；RNA所含的糖那么為所含的糖那么為-D-核糖。核糖。OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脫氧核糖NNNHNNH2l腺嘌呤腺嘌呤AdenineNHNNHNONH2l鳥嘌呤鳥嘌呤guanine尿嘧啶尿嘧啶uracilNHN

3、HOONNHNH2O胞嘧啶胞嘧啶cytosineNHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶thymineCH3 核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類很多，大部分是上述堿基的甲基化產(chǎn)物?；姆N類很多，大部分是上述堿基的甲基化產(chǎn)物。核苷核苷 戊糖戊糖+ +堿基堿基 ( (糖苷糖苷 P19) P19) 糖與堿基之間的糖與堿基之間的C-NC-N鍵，稱為鍵，稱為C-NC-N糖苷鍵糖苷鍵(OH)(OH)胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHO

4、HHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2OHAdenosine Guanosine Cytidine UridineHHHHHHH H HO-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)AMPADPATPl cAMPl cGMP3. 3. 輔酶輔酶 NAD NAD、NADPNADP、FADFAD5533l 5-5-磷酸端常用磷酸端常用5 5-P-P表示；表示；3-3-羥基端常用羥基端常用3 3-OH-OH表示表示l 多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必需多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必需注明它的方向是注明它

5、的方向是5353或是或是3535。l 留意：核苷酸鏈的方向與二酯鍵的方向相反留意：核苷酸鏈的方向與二酯鍵的方向相反DNA RNA5PdAPdCPdGPdTOH 3 5PAPCPGPUOH 或5ACGTGCGT 3 5ACGUAUGU 3 ACGTGCGT ACGUAUGU2. 基因與基因組基因與基因組基因基因genegene：一段有功能的：一段有功能的DNADNA片段，生物細(xì)胞中片段，生物細(xì)胞中DNADNA分子的最小功能單位交換單位。分子的最小功能單位交換單位。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)mRNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)產(chǎn)物產(chǎn)物 tRNA RNA rRNA 調(diào)理功能：調(diào)理基因調(diào)理功能：調(diào)理基因無產(chǎn)物無產(chǎn)物 作用未知作

6、用未知構(gòu)造基因構(gòu)造基因基因組基因組genomegenome：某生物體完好單倍體所含全部遺：某生物體完好單倍體所含全部遺傳物質(zhì)的總和。傳物質(zhì)的總和。包括：核基因組擬核包括：核基因組擬核/ /核核DNADNA及核外質(zhì)粒及核外質(zhì)粒DNADNA bp bp堿基對(duì)堿基對(duì) 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012人人兩棲兩棲類類魚類魚類藻類藻類酵母酵母細(xì)菌細(xì)菌E.ColE.Coli i病毒病毒質(zhì)粒質(zhì)粒各種細(xì)胞、病毒和細(xì)菌質(zhì)粒中基因組的大小各種細(xì)胞、病毒和細(xì)菌質(zhì)粒中基因組的大小3. 原核生物基因組特點(diǎn)原核生物基因組特點(diǎn) 反復(fù)序列少，多位編碼區(qū)反復(fù)序列少，多位編碼區(qū)

7、 多為支配子方式組織多為支配子方式組織 有重疊基因存在有重疊基因存在 真核生物基因組特點(diǎn)真核生物基因組特點(diǎn) 以染色體存在以染色體存在 反復(fù)序列多反復(fù)序列多 基因組方案基因組方案人類基因組方案人類基因組方案Human Genome Project， HGP ：19902002酵母基因組方案酵母基因組方案 YGP：1989-1996大腸桿菌大腸桿菌E.Coli：1997negative control二、二、DNADNA的二級(jí)構(gòu)造的二級(jí)構(gòu)造一一 Chargaff Chargaff 規(guī)律規(guī)律 19501950年年1 1一切生物的一切生物的DNADNA中，中，A=TA=T，G=CG=C，A+C=G+T

8、A+C=G+T， 且且A+G=C+TA+G=C+T。2 2 DNADNA的堿基組成具有種的特異性。的堿基組成具有種的特異性。3 3 DNADNA堿基組成沒有組織和器官的特異性。堿基組成沒有組織和器官的特異性。4 4 年齡、營養(yǎng)情況、環(huán)境等要素不影響年齡、營養(yǎng)情況、環(huán)境等要素不影響DNADNA的堿的堿基組成?；M成。 (二二) DNA的雙螺旋模型的雙螺旋模型DNA雙螺旋模型要點(diǎn)雙螺旋模型要點(diǎn)B型構(gòu)造型構(gòu)造 a. 兩條鏈反向平行，右手螺旋兩條鏈反向平行，右手螺旋; b. 堿基在內(nèi)堿基在內(nèi)AT，GC，堿，堿 基平面基平面垂直于螺旋軸垂直于螺旋軸, 戊糖環(huán)在外，平行于螺軸；戊糖環(huán)在外，平行于螺軸； c

9、. 雙螺旋每轉(zhuǎn)一周為雙螺旋每轉(zhuǎn)一周為10堿基對(duì)堿基對(duì)bp，上，上升升3.4nm; d. 氫鍵維系兩鏈的結(jié)合；氫鍵維系兩鏈的結(jié)合； e. 堿基自在陳列。堿基自在陳列。2.0 nm小小溝溝大大溝溝 1 1 B - D N AB - D N A ： 典 型 的： 典 型 的Watson-CrickWatson-Crick雙螺旋雙螺旋DNADNA右手雙螺旋右手雙螺旋每圈螺旋每圈螺旋10.410.4個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì)螺距：螺距：3.22nm3.22nm2 2 A-DNA A-DNA右手雙螺旋，外形粗短。右手雙螺旋，外形粗短。RNA-RNARNA-RNA、RNA-DNARNA-DNA雜交分子雜交分子具有這種

10、構(gòu)造。具有這種構(gòu)造。3 3Z-DNAZ-DNA左手螺旋，外形細(xì)長。左手螺旋，外形細(xì)長。天然天然B-DNAB-DNA的部分區(qū)域可以的部分區(qū)域可以構(gòu)成構(gòu)成Z-DNAZ-DNA。雙螺旋雙螺旋DNADNA的構(gòu)造參數(shù)的構(gòu)造參數(shù)穩(wěn)定雙螺旋的力穩(wěn)定雙螺旋的力 氫鍵氫鍵 堿基堆積力疏水相互作用及范德華力堿基堆積力疏水相互作用及范德華力 離子鍵等離子鍵等 那么：那么：DNA變性劑熱、變性劑熱、pH、脲、脲/酰胺、有酰胺、有機(jī)溶劑機(jī)溶劑 三股螺旋三股螺旋DNA K. Hoogsteen 1963DNA K. Hoogsteen 1963通常是一條同型寡核苷酸與寡嘧啶核苷酸通常是一條同型寡核苷酸與寡嘧啶核苷酸- -

11、寡嘌呤核苷酸雙寡嘌呤核苷酸雙螺旋的大溝結(jié)合：螺旋的大溝結(jié)合：oligo(Py) : oligo(Pu)oligo(Py/Pu)oligo(Py) : oligo(Pu)oligo(Py/Pu)第一股是寡嘧啶，中間是寡嘌呤，第三股可以是寡嘧啶或寡第一股是寡嘧啶，中間是寡嘌呤，第三股可以是寡嘧啶或寡嘌呤嘌呤第三股與寡嘌呤之間同向平行，并按第三股與寡嘌呤之間同向平行，并按HoogsteenHoogsteen配對(duì)。配對(duì)。T= A : A , CG ： C+T = A : T CG ： G真核真核 雙鏈線性雙鏈線性DNAdsDNA：P495核小體纖絲突環(huán)玫瑰花環(huán)螺旋圈染色體第四節(jié)第四節(jié) RNARNA的構(gòu)

12、造與功能的構(gòu)造與功能一、構(gòu)造特點(diǎn)一、構(gòu)造特點(diǎn)堿基組成堿基組成 A、G、C、U AU/GC 稀有堿基較多，穩(wěn)定性較差，易水解稀有堿基較多，穩(wěn)定性較差，易水解多為單鏈構(gòu)造，少數(shù)部分構(gòu)成螺旋多為單鏈構(gòu)造，少數(shù)部分構(gòu)成螺旋分子較小分子較小分類分類mRNAhnRNA 核不均一核不均一RNAtRNA rRNA snRNA/asRNA少數(shù)少數(shù)RNA病毒病毒二、二、tRNA占占RNA總量的總量的15一種氨基酸對(duì)應(yīng)最少一種一種氨基酸對(duì)應(yīng)最少一種tRNAl分子量分子量25000左右，大約由左右，大約由7090個(gè)核苷酸組成。個(gè)核苷酸組成。l分子中含有較多的修飾成分。分子中含有較多的修飾成分。l3-末端都具有末端都具

13、有CpCpAOH的構(gòu)的構(gòu)造。造。l三葉草形二級(jí)構(gòu)造：三葉草形二級(jí)構(gòu)造：1個(gè)個(gè)臂、臂、4個(gè)環(huán)個(gè)環(huán)tRNA的三級(jí)構(gòu)造的三級(jí)構(gòu)造占占RNARNA總量的總量的8080四、四、mRNA和和hnRNA占細(xì)胞總占細(xì)胞總RNA的的35五、五、snRNA small nucleic RNA 核小核小RNA scRNA small cytoplasmic RNA asRNA antisense RNA第五節(jié)第五節(jié) 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)一、普通的理化性質(zhì)一、普通的理化性質(zhì) 兩性解離兩性解離 / 普通呈酸性在中性溶液中帶負(fù)電荷，可普通呈酸性在中性溶液中帶負(fù)電荷，可 溶溶于水，不溶于有機(jī)溶劑于水，不溶于有機(jī)溶劑線性大分子粘度高、抗剪切力差線性大分子粘度高、抗剪切力差可用電泳或離子交換色譜進(jìn)展分別可用電泳或離子交換色譜進(jìn)展分別室溫條件下，室溫條件下，DNA在堿液中變性，但不水解