[生物學]18n核酸ppt課件

1、.;1第第1818章章 核核 酸酸第一節(jié)第一節(jié) 分類和化學組成分類和化學組成第二節(jié)第二節(jié) 核苷和核苷酸核苷和核苷酸第三節(jié)第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu)核酸的結(jié)構(gòu)第四節(jié)第四節(jié) 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì).;2第第1818章章 核酸核酸 核酸核酸(nucleic acid)由瑞士生物學家由瑞士生物學家 Miescher 1869 年首先從膿細胞核中分離得到年首先從膿細胞核中分離得到,當時被稱為核當時被稱為核質(zhì)質(zhì) (nuclein), 20年后年后,更名為更名為(nucleic acid)。 1944年年Oswald Avery 證實脫氧核糖核酸證實脫氧核糖核酸(DNA)是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),1953年年

2、 Watson 和和 Crick 提出提出DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)，揭開了遺傳的奧秘。的雙螺旋結(jié)構(gòu)，揭開了遺傳的奧秘。第十八章 核 酸 核酸是控制生物遺傳和支配蛋白質(zhì)合成的模核酸是控制生物遺傳和支配蛋白質(zhì)合成的模型。沒有核酸，就沒有蛋白質(zhì)。因此，核酸是型。沒有核酸，就沒有蛋白質(zhì)。因此，核酸是生命最根本的物質(zhì)基礎(chǔ)。對核酸的研究是現(xiàn)代生命最根本的物質(zhì)基礎(chǔ)。對核酸的研究是現(xiàn)代科學研究領(lǐng)域最吸引人的課題?？茖W研究領(lǐng)域最吸引人的課題。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;3第一節(jié)第一節(jié) 核酸的分類和化學組成核酸的分類和化學組成第十八章 核 酸 第一節(jié) 核酸的分類和化學組成 (一、分類) 一、核酸的分類一、核酸的分類

3、 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;4第十八章 核 酸 第一節(jié) 核酸的分類和化學組成 (二、化學組成) 二、核酸的化學組成二、核酸的化學組成 l核酸分子中所含的主要元素：核酸分子中所含的主要元素：C、H、O、N、P 等 l核酸的基本組成單位是核酸的基本組成單位是核苷酸核苷酸 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;5核酸水解后的主要最終產(chǎn)物核酸水解后的主要最終產(chǎn)物第十八章 核 酸 第一節(jié) 核酸的分類和化學組成 (二、化學組成) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;6第十八章 核 酸 第一節(jié) 核酸的分類和化學組成 (二、化學組成) l 兩類戊糖兩類戊糖的結(jié)構(gòu)及編號的結(jié)構(gòu)及編號OOHOHHHHCH2HHOOH12345-D

4、-核糖(-D-ribose)OHOHHHHCH2HHOOH12345-D-2-脫氧核糖(-D-2-deoxyribose)RNA中的中的 D-核糖核糖和和DNA中的中的 D-2-脫氧核糖脫氧核糖:上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;7第十八章 核 酸 第一節(jié) 核酸的分類和化學組成 (二、化學組成) l 兩類堿基兩類堿基的結(jié)構(gòu)及縮寫符號的結(jié)構(gòu)及縮寫符號: :NNNHNNH2NHNNHNONH2NHNHOONHNHOOH3CNNHNH2O腺嘌呤腺嘌呤( denine) 鳥嘌呤鳥嘌呤( uanine) 胞嘧啶胞嘧啶 ( ytosine)尿嘧啶尿嘧啶 ( racil,in RNA) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 ( hy

5、mine, in DNA) NNPyrimidine123456上頁上頁下頁下頁首頁首頁NNNHN 23456789Purine .;8兩類堿基均可發(fā)生酮式兩類堿基均可發(fā)生酮式- -烯醇式互變烯醇式互變: : 第十八章 核 酸 第一節(jié) 核酸的分類和化學組成 (二、化學組成) NNNHNOHNH2NHNNHNO鳥嘌呤酮酮 式式NH2烯烯醇醇式式NNHNH2ONNNH2OH胞嘧啶上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;9第十八章 核 酸 第一節(jié) 核酸的分類和化學組成 (二、化學組成) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;10CH2OHOHOHOHO腺腺嘌嘌呤呤D D- -呋呋喃喃核核糖糖NNNNNH2H1235123

6、456794第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (一、核苷) 第二節(jié)第二節(jié) 核苷和核苷酸核苷和核苷酸 核苷是由核苷是由D-呋喃核糖呋喃核糖上的上的-苷羥基與苷羥基與 嘌呤堿嘌呤堿 9 位位 或或 嘧啶堿嘧啶堿 1 位位 上的氫縮水而成的上的氫縮水而成的氮苷氮苷。 一、核一、核 苷苷 (nucleoside)CH2OHOHOHONNNNNH2腺腺苷苷416379135上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;11NNH2ONOHOHHHHCH2HHO123451346脫脫氧氧胞胞苷苷CH2OHOHOHOD-脫氧呋喃核糖NNNH212351234564H胞胞嘧嘧啶啶 脫氧核苷是由脫氧核苷是由D-2-脫氧核糖

7、脫氧核糖上的上的-苷羥基與苷羥基與 嘌呤堿嘌呤堿 9 位位 或或 嘧啶堿嘧啶堿 1 位位 上上的氫脫水縮合而成的的氫脫水縮合而成的氮苷氮苷。 第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (一、核苷) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;12DNA中常見的四種脫氧核苷：中常見的四種脫氧核苷：第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (一、核苷) NNNNNH2OHOHHHHCH2HHO12451456793NHNNONH2NOHOHHHHCH2HHO152412467935NNH2ONOHOHHHHCH2HHO12512346NHOONOHOHHHHCH2HHO125H3C1245上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;

8、13第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (一、核苷) RNA中常見的四種核苷：中常見的四種核苷：NNH2ONOOHOHHHHCH2HHO12512346NNNNNH2OOHOHHHHCH2HHO12451456793NHNNONH2NOOHOHHHHCH2HHO152412467935NHOONOOHOHHHHCH2HHO1251234胞嘧啶核苷胞嘧啶核苷(胞苷胞苷)上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;14第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (一、核苷) l核苷的命名核苷的命名 若為若為核糖核糖:“堿基名堿基名”“核苷核苷” 如如腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷，簡稱，簡稱腺苷腺苷。若為若為脫氧核糖脫氧核

9、糖: “堿基名堿基名”脫氧核脫氧核苷苷” 如如胞嘧啶脫氧核苷胞嘧啶脫氧核苷,簡稱簡稱脫氧胞苷脫氧胞苷。NNNNNH2OOHOHHHHCH2HHO12451456793NNH2ONOHOHHHHCH2HHO12512346上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;15 氮苷與氧苷一樣對堿穩(wěn)定，但在強酸性氮苷與氧苷一樣對堿穩(wěn)定，但在強酸性溶液中可水解，生成相應的雜環(huán)堿和戊糖。溶液中可水解，生成相應的雜環(huán)堿和戊糖。第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (一、核苷) NNNNNH2OOHOHHHHCH2HHOAdenosineD-RiboseAdenineH2OH+NNNNNH2OOHOHHHCH2HHOOHH+

10、上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;16二、二、 核苷酸核苷酸（nucleotide） 核苷分子中的核糖或核苷分子中的核糖或脫氧核糖的脫氧核糖的3或或5位的羥基位的羥基與磷酸形成的酯。生物體與磷酸形成的酯。生物體內(nèi)大多數(shù)為內(nèi)大多數(shù)為5-核苷酸核苷酸。第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (二、核苷酸) NNNNNH2OOHOHHHHCH2HOP-OO-OAdenosine 5-phosphate3145791245(AMP)上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;17第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (二、核苷酸) 腺苷腺苷-5-磷酸磷酸 (adenosine-5-phosphate,)核苷酸的命名：核苷

11、酸的命名：要包括糖基和堿基的要包括糖基和堿基的名稱名稱, 同時要標出磷酸連在戊糖上的位置。同時要標出磷酸連在戊糖上的位置。NNNNNH2OOHOHHHHCH2HOP-OO-O3145791245或：或：腺苷一磷酸腺苷一磷酸(adenosine monophosphate AMP）上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;18第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (二、核苷酸) 脫氧腺苷脫氧腺苷-3-磷酸磷酸(deoxyadenosine-3-phosphate)若糖基為脫氧核糖若糖基為脫氧核糖, 則要在核苷酸前加則要在核苷酸前加“脫氧脫氧”二字。二字。13791NNNNNH2CH2OHOOPOOHOH35

12、上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;19NNH2ONOHOHHHHHOP-OO-O第十八章 核 酸 第二節(jié) 核苷和核苷酸 (二、核苷酸) 脫氧胞苷脫氧胞苷-5-磷酸磷酸 (deoxycytidine-5-phosphate)(脫氧胞苷酸脫氧胞苷酸 deoxycytidylic acid)上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;20第三節(jié)第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu)核酸的結(jié)構(gòu)一、核酸的一級結(jié)構(gòu)一、核酸的一級結(jié)構(gòu) 核酸分子中各種核苷酸排列的順序即為核酸核酸分子中各種核苷酸排列的順序即為核酸一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)，又稱為，又稱為核苷酸序列核苷酸序列。由于核苷酸間的。由于核苷酸間的差別主要是堿基不同，又稱為差別主要是堿基不同，又稱為堿基

13、序列堿基序列。第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) （一、一級結(jié)構(gòu)) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;21OHHNHNNNONH2O O-P-O OOHHNHNNNONH2NHNNNONH2O O-P-O O 在核酸分子中，在核酸分子中，各核苷酸間各核苷酸間通過通過3、5-磷酸二酯鍵連磷酸二酯鍵連接接。即一個核苷酸。即一個核苷酸的的3-羥基與另一羥基與另一個核苷酸個核苷酸5-磷酸磷酸基形成磷酯鍵，這基形成磷酯鍵，這樣一直延續(xù)下去，樣一直延續(xù)下去，形成沒有支鏈的核形成沒有支鏈的核酸大分子。酸大分子。HOHHO OP-O ONNNH2OHOHOHHO OP-O ONNNH2ONNNH2OHOOHHHO

14、 OP-O OO3endNHNOOCH3T TOHHHO OP-O OO3endNHNOOCH3NHNOOCH3T T5end O OP-O OOHHNNNNNH25end O OP-O OOHHNNNNNH2NNNNNH2上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;22OHHHHHOOPOO-OOHHHHHOOPOO-OOHHHHHOOPOO-OOHHHHHOOPO-O5end3endNHNOONNNH2ONHNNNNH2ONNNNNH2H3C 簡化式簡化式：表示磷酸、豎線表示磷酸、豎線表示戊糖基表示戊糖基, 堿基堿基(英文首字母英文首字母)置置于豎線之上于豎線之上,斜線表示磷酯鍵。斜線表示磷酯鍵。OHOH

15、P PP PP PP PT TA AGGC C5 5 3 3 OHOHP PP PP PP PT TA AGGC C5 5 3 3 或：或：5pApCpGpT-OH 3 或：或：5ACGT 3第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) （一、一級結(jié)構(gòu)) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;23OOHOOPOOO-OOHOOPOOO-OOHOOPOOO-OOHOOPOO-5端3端NHNOONNNH2ONHNNNNH2ONNNNH2N第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) （一、一級結(jié)構(gòu)) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;24二、二、DNA雙螺旋雙螺旋(double helix)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸

16、的結(jié)構(gòu) （二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)) DNA分子由兩條核苷酸鏈組成。分子由兩條核苷酸鏈組成。它們沿著一個共同軸心以反平行它們沿著一個共同軸心以反平行走向盤旋成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。走向盤旋成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。 親水的脫氧戊糖基親水的脫氧戊糖基(S)和磷酸和磷酸基基(P)位于雙螺旋的外側(cè)，而堿位于雙螺旋的外側(cè)，而堿基朝向內(nèi)側(cè)。一條鏈的堿基與基朝向內(nèi)側(cè)。一條鏈的堿基與另一條鏈的堿基通過氫鍵結(jié)合另一條鏈的堿基通過氫鍵結(jié)合成對。堿基對的平面與螺旋結(jié)成對。堿基對的平面與螺旋結(jié)構(gòu)的中心軸垂直。構(gòu)的中心軸垂直。 雙螺旋的外部形成一個大溝雙螺旋的外部形成一個大溝(major groove) 和一個小溝和一個小溝(mino

17、r groove),這些溝對這些溝對DNA和和蛋白質(zhì)的相互識別非常重要。蛋白質(zhì)的相互識別非常重要。上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;25第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) （二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;26第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) （二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;27第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) （二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)) 在雙螺旋結(jié)構(gòu)中，雙螺旋直在雙螺旋結(jié)構(gòu)中，雙螺旋直徑為徑為2000pm (2nm)，相鄰兩個，相鄰兩個堿基對平面間的距離為堿基對平面間的距離為340pm (0.34nm)，每，每10對堿基組成一對堿基組成一個螺旋周期

18、，因此雙螺旋的螺個螺旋周期，因此雙螺旋的螺距為距為3400pm (3.4nm)。堿基間。堿基間的疏水作用可導致堿基堆積，的疏水作用可導致堿基堆積，這種堆積力維系著雙螺旋的縱這種堆積力維系著雙螺旋的縱向穩(wěn)定向穩(wěn)定,而維系雙螺旋橫向穩(wěn)而維系雙螺旋橫向穩(wěn)定的因素是堿基對間的氫鍵。定的因素是堿基對間的氫鍵。上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;28 由堿基互補規(guī)律可知由堿基互補規(guī)律可知,當當DNA分子中分子中一條多核苷酸鏈的堿基序列確定后一條多核苷酸鏈的堿基序列確定后, 即即可推知另一條互補的多核苷酸鏈的堿可推知另一條互補的多核苷酸鏈的堿基序列。這就決定了基序列。這就決定了DNA在控制遺傳在控制遺傳信息從母代傳

19、到子代的高度保真性。信息從母代傳到子代的高度保真性。在生物領(lǐng)域內(nèi)在生物領(lǐng)域內(nèi),形形色色的遺傳信息都形形色色的遺傳信息都由由DNA中的中的A、T、G、C四個堿基的四個堿基的順序決定。能合成有功能的蛋白質(zhì)多順序決定。能合成有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或肽鏈或RNA所必需的所必需的DNA中的核苷酸中的核苷酸序列稱為序列稱為(gene)。 第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) （二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)) DNA 右手雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是右手雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是 DNA分子在水溶液和生理條件下最穩(wěn)定的分子在水溶液和生理條件下最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu), 稱為稱為 。此外人們還發(fā)現(xiàn)。此外人們還發(fā)現(xiàn)了了和和 ?？梢娮匀唤纭？梢娮匀唤鏒

20、NA 的存在形式不是單一的。的存在形式不是單一的。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;29*三、三、RNA二級結(jié)構(gòu)簡介二級結(jié)構(gòu)簡介 天然天然RNA多以單鏈多以單鏈形式存在，但在單鏈的形式存在，但在單鏈的許多區(qū)域可發(fā)生自身回許多區(qū)域可發(fā)生自身回折，在回折區(qū)內(nèi)堿基相折，在回折區(qū)內(nèi)堿基相互配對互配對()，配，配對的多核苷酸鏈對的多核苷酸鏈(約占約占4070)形成雙螺旋結(jié)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能配對的堿基則構(gòu)，不能配對的堿基則形成形成突環(huán)突環(huán)(loop)。第十八章 核 酸 第三節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) （三、RNA二級結(jié)構(gòu)簡介) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;30第十八章 核 酸 第四節(jié) 核酸的性質(zhì) （一、物理性質(zhì)) 第四

21、節(jié)第四節(jié) 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)一、一、 物理性質(zhì)物理性質(zhì)l DNA為白色纖維狀固體為白色纖維狀固體, RNA為白色粉末。均為白色粉末。均微溶于水微溶于水, 易溶于稀堿溶液易溶于稀堿溶液, 其鈉鹽在水中的溶解其鈉鹽在水中的溶解度較大。均不溶于乙醇、乙醚、氯仿等一般有機度較大。均不溶于乙醇、乙醚、氯仿等一般有機溶劑溶劑, 而易溶于而易溶于2-甲氧基乙醇甲氧基乙醇中。核酸在中。核酸在 260nm 有較強吸收有較強吸收 (嘌呤、嘧啶的嘌呤、嘧啶的K帶帶), 常用于核酸、核常用于核酸、核苷酸、核苷及堿基的定量分析。苷酸、核苷及堿基的定量分析。l 核酸溶液的粘度比較大，核酸溶液的粘度比較大，DNA

22、 的粘度比的粘度比 RNA更大，這是更大，這是DNA分子的不對稱性引起的。分子的不對稱性引起的。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁.;31二、酸堿性二、酸堿性l 核酸分子中既含有磷酸基核酸分子中既含有磷酸基, 又含嘌呤和嘧又含嘌呤和嘧啶堿啶堿, 故是兩性化合物，但酸性大于堿性。能故是兩性化合物，但酸性大于堿性。能與金屬離子成鹽與金屬離子成鹽, 又能與一些堿性化合物生成又能與一些堿性化合物生成復合物。如與染料結(jié)合從溶液中析出沉淀。復合物。如與染料結(jié)合從溶液中析出沉淀。第十八章 核 酸 第四節(jié) 核酸的性質(zhì) （二、酸堿性) l 核酸在不同的核酸在不同的pH值溶液中帶有不同電荷值溶液中帶有不同電荷, 故可象蛋白質(zhì)一樣故可象蛋白質(zhì)一樣,