核酸結(jié)構(gòu)與功能詳解

核酸結(jié)構(gòu)與功能詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共68頁。（優(yōu)選）核酸結(jié)構(gòu)與功能當(dāng)前2頁，總共68頁。核酸的分類及分布存在于細(xì)胞核和線粒體內(nèi)。存在于胞核、胞液和線粒體。(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個體的遺傳型(genotype)。參與遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。當(dāng)前3頁，總共68頁。第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及一級結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid當(dāng)前4頁，總共68頁。核酸的基本組成單位是核苷酸(nucleotide)。堿基戊糖磷酸核苷酸核苷核酸DNA的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸。RNA的基本組成單位是核糖核苷酸。當(dāng)前5頁，總共68頁。嘌呤嘧啶堿基腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）DNA、RNA均有DNA有RNA有一、核苷酸的結(jié)構(gòu)每種核酸都含有四種堿基。當(dāng)前6頁，總共68頁。嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基當(dāng)前7頁，總共68頁。嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)當(dāng)前8頁，總共68頁。

五種堿基都能形成酮式-烯醇式或氨基-亞氨基的互變異構(gòu)。這兩種異構(gòu)體的平衡關(guān)系受介質(zhì)酸堿環(huán)境的影響。

當(dāng)前9頁，總共68頁。戊糖（構(gòu)成RNA）核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)當(dāng)前10頁，總共68頁。堿基和核糖（或脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷(nucleoside)（或脫氧核苷）。當(dāng)前11頁，總共68頁。核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷（脫氧核苷）和磷酸以酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

當(dāng)前12頁，總共68頁。多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP當(dāng)前13頁，總共68頁。環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMP當(dāng)前14頁，總共68頁。二、核酸的一級結(jié)構(gòu)定義核酸中核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。當(dāng)前15頁，總共68頁。5′端3′端核苷酸之間以3,5-磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGA當(dāng)前16頁，總共68頁。書寫方法當(dāng)前17頁，總共68頁。

DNA與RNA的區(qū)別核酸堿基戊糖DNAA、G、C、T脫氧核糖RNAA、G、C、U核糖當(dāng)前18頁，總共68頁。第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA當(dāng)前19頁，總共68頁。當(dāng)前20頁，總共68頁。當(dāng)前21頁，總共68頁。當(dāng)前22頁，總共68頁。（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景堿基組成分析Chargaff規(guī)則：[A]=[T][G]=[C]堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理DNA纖維的X-線衍射圖譜分析當(dāng)前23頁，總共68頁。已知的核酸化學(xué)數(shù)據(jù)當(dāng)前24頁，總共68頁。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)1.兩條鏈反向平行，圍繞同一中心軸構(gòu)成右手雙螺旋(doublehelix)。螺旋直徑2nm，表面有大溝和小溝。2.磷酸-脫氧核糖骨架位于螺旋外側(cè)，堿基垂直于螺旋軸而伸入內(nèi)側(cè)。每圈螺旋含10個堿基對(bp)，螺距為3.4nm。當(dāng)前25頁，總共68頁。堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)平面與縱軸平行當(dāng)前26頁，總共68頁。3.兩條鏈通過堿基間的氫鍵相連，A對T有兩個氫鍵，C對G有三個氫鍵，這種A-T、C-G配對的規(guī)律，稱為堿基互補(bǔ)規(guī)則。4.維持雙螺旋穩(wěn)定的因素：橫向?yàn)闅滏I，縱向?yàn)閴A基間的堆積力。當(dāng)前27頁，總共68頁。堿基互補(bǔ)配對TAGC當(dāng)前28頁，總共68頁。（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性Z型DNAB型DNAA型DNA當(dāng)前29頁，總共68頁。當(dāng)前30頁，總共68頁。二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反當(dāng)前31頁，總共68頁。意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對于DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。當(dāng)前32頁，總共68頁。當(dāng)前33頁，總共68頁。（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4當(dāng)前34頁，總共68頁。串珠狀核小體結(jié)構(gòu)當(dāng)前35頁，總共68頁。Apoptosis(凋亡）andChromatindegradation---DNAladders凋亡(apoptosis)或程序化死亡的顯著特征是細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)凋亡小體(apoptoticbody)。凋亡小體的出現(xiàn)是由染色質(zhì)DNA斷裂所致。染色體DNA斷裂后形成許多長度約為nx(180-200)bp(n=1,2,3,4…)的DNA片斷的電泳照相顯示為階梯狀，成為調(diào)亡DNALadder，是細(xì)胞調(diào)亡的無可爭辯的特征。當(dāng)前36頁，總共68頁。160-200bp160-200bp當(dāng)前37頁，總共68頁。DNAladdersNucleosomescutbyEnzyme當(dāng)前38頁，總共68頁。串珠狀核小體DNA雙螺旋片段染色質(zhì)纖維伸展形染色質(zhì)片段密集形染色質(zhì)片段整個染色體當(dāng)前39頁，總共68頁。核小體螺線管真核生物染色體DNA組裝當(dāng)前40頁，總共68頁。三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。當(dāng)前41頁，總共68頁。第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA當(dāng)前42頁，總共68頁。動物細(xì)胞內(nèi)主要RNA的種類及功能當(dāng)前43頁，總共68頁。一、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)當(dāng)前44頁，總共68頁。*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。當(dāng)前45頁，總共68頁。帽子結(jié)構(gòu)當(dāng)前46頁，總共68頁。mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能mRNA的功能：作為蛋白質(zhì)合成的模板。當(dāng)前47頁，總共68頁。*

tRNA的一級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)含稀有堿基較多3′末端為—CCA-OH5′末端大多數(shù)為G由70~90個核苷酸組成二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能當(dāng)前48頁，總共68頁。稀有堿基當(dāng)前49頁，總共68頁。*tRNA的二級結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂額外環(huán)當(dāng)前50頁，總共68頁。*tRNA的三級結(jié)構(gòu)——倒L形*tRNA的功能活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。當(dāng)前51頁，總共68頁。*rRNA的結(jié)構(gòu)三、核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場所。當(dāng)前52頁，總共68頁。核糖體的組成原核生物真核生物小亞基30S40SrRNA16S18S蛋白質(zhì)21種33種大亞基50S60SrRNA23S5S28S5.8S5S蛋白質(zhì)33種49種核糖體70S80S當(dāng)前53頁，總共68頁。四、其他小分子RNA及RNA組學(xué)除了上述三種RNA外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs，snmRNAs)。

snmRNAs當(dāng)前54頁，總共68頁。snmRNAs的種類核內(nèi)小RNA(snRNA)核仁小RNA(snoRNA)胞質(zhì)小RNA(scRNA)催化性小RNA小片段干擾RNA(siRNA)snmRNAs的功能參與hnRNA和rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工和轉(zhuǎn)運(yùn)以及基因表達(dá)過程的調(diào)控等。當(dāng)前55頁，總共68頁。是研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時間和空間特異性。RNA組學(xué)(RNomics)當(dāng)前56頁，總共68頁。核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)當(dāng)前57頁，總共68頁。一、核酸的一般理化性質(zhì)核酸為多元酸，具有較強(qiáng)的酸性；DNA是線性高分子，粘度極大；在260nm波長有最大吸收峰，是由堿基的共軛雙鍵決定的。這一特性常用作核酸的定性、定量分析。當(dāng)前58頁，總共68頁。當(dāng)前59頁，總共68頁。1.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當(dāng)于50g/ml雙鏈DNA40g/ml單鏈DNA（或RNA）20g/ml寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度DNA純品:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0OD260的應(yīng)用當(dāng)前60頁，總共68頁。二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。變性因素：過量酸，堿，加熱等。變性后理化性質(zhì)的主要改變：OD260增高 粘度下降當(dāng)前61頁，總共68頁。DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂當(dāng)前62頁，總共68頁。DNA的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：DNA變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。當(dāng)前63頁，總共68頁。解鏈曲線：在連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度對A260值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。當(dāng)前64頁，總共68頁。

Tm：紫外光吸收值達(dá)到最大值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(meltingtemperature,Tm)。其大小與G+C含量成正比。當(dāng)前65頁，總共68頁。三、DNA的復(fù)性與分子雜交

DNA復(fù)性(re