章核酸通論結(jié)構(gòu)

章核酸通論結(jié)構(gòu)演示文稿當(dāng)前1頁，總共66頁。（優(yōu)選）章核酸通論結(jié)構(gòu)當(dāng)前2頁，總共66頁。一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究簡(jiǎn)史核酸是活細(xì)胞中重要的大分子，含有細(xì)胞生存和繁殖所需要的全部信息。當(dāng)前3頁，總共66頁。（一）、核酸的發(fā)現(xiàn)1968年，瑞士F.Miescher，細(xì)胞核化學(xué)的創(chuàng)始人和DNA的發(fā)現(xiàn)者從膿細(xì)胞分離得到細(xì)胞核，并從中提取出一種含磷量很高的酸性化合物，稱為核素（nuclein)當(dāng)前4頁，總共66頁。（二）、核酸的早期研究1910年，Kossel因其在核酸化學(xué)研究中的成就而獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)（鑒定核酸中的大部分堿基）技術(shù)上的突破帶來理論研究的重大發(fā)展（顯微紫外分光光度研究、組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)、亞細(xì)胞部分分離、化學(xué)分析等證明DNA存在于細(xì)胞核，RNA存在于細(xì)胞質(zhì)，是生物共同的重要組成成分）當(dāng)前5頁，總共66頁。（三）、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的一種重要形式，它是Watson和Crick兩位科學(xué)家于1953年提出來的一種結(jié)構(gòu)模型。當(dāng)前6頁，總共66頁。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景：

1950～1953，Chargaff研究小組對(duì)DNA的化學(xué)組成進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)：①DNA堿基組成有物種差異，且物種親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，差異越大；②相同物種，不同組織器官中DNA堿基組成相同，而且不因年齡、環(huán)境及營(yíng)養(yǎng)而改變；③DNA分子中四種堿基的摩爾百分比具有一定的規(guī)律性，即A=T、G=C、A+G=T+C。這一規(guī)律被稱為Chargaff原則。當(dāng)前7頁，總共66頁。1953年由Wilkins研究小組完成的研究工作，發(fā)現(xiàn)了DNA晶體的X線衍射圖譜中存在兩種周期性反射，并證明DNA是一種螺旋構(gòu)象。在中心形成的一個(gè)交叉的圖斑指示了螺旋結(jié)構(gòu)的存在。頂端和底部的深帶對(duì)應(yīng)于重復(fù)出現(xiàn)的堿基。DNA的X－ray照片當(dāng)前8頁，總共66頁。（四）、生物技術(shù)的興起20世紀(jì)70年代前期誕生了DNA重組技術(shù)（DNArecombinanttechnology）三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：DNA切割技術(shù)（工具酶）、分子克?。ㄓ眉?xì)菌質(zhì)粒重組體得到克?。┖涂焖贉y(cè)序（酶法測(cè)序、化學(xué)測(cè)序）80年代RNA研究出現(xiàn)第二個(gè)高潮（核酶、反義RNA、mRNA編輯，RNA的世界…..）當(dāng)前9頁，總共66頁。（五）、人類基因組計(jì)劃開辟了生命科學(xué)新紀(jì)元1986年，諾貝爾獎(jiǎng)得主H.Dulbecco在Science雜志上率先提出“人類基因組計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱HGP）;1990年10月，美國(guó)政府出資30億美元，計(jì)劃用15年時(shí)間完成“人類基因組計(jì)劃”，中國(guó)1999年加入，承擔(dān)1%的測(cè)序任務(wù);當(dāng)前10頁，總共66頁。測(cè)序技術(shù)的突破導(dǎo)致提前完成測(cè)序任務(wù)，生命科學(xué)進(jìn)入”后基因組時(shí)代“（post-genomeera），出現(xiàn)“功能基因組學(xué)”(functionalgenomics)、“蛋白質(zhì)組學(xué)”（proteomics）、“結(jié)構(gòu)基因組學(xué)”（structuralgenomics）、“RNA組學(xué)”(RNomics)或“核糖核酸組學(xué)”(ribonomics)等新學(xué)科。back當(dāng)前11頁，總共66頁。二、核酸的種類和分布大分子酸性物質(zhì)：核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）兩大類。DNA是主要的遺傳信息的載體，RNA主要參與遺傳信息的表達(dá)；RNA和DNA都是以單核苷酸為基本單位所組成的多核苷酸長(zhǎng)鏈。DNA多為雙鏈結(jié)構(gòu)（D-2-脫氧核糖，ATGC），RNA為單鏈結(jié)構(gòu)（D-核糖，AUGC）當(dāng)前12頁，總共66頁。原核生物染色體DNA、質(zhì)粒DNA、真核生物細(xì)胞器DNA都是環(huán)狀雙鏈DNA；真核生物染色體是線型雙鏈DNA，末端有高度重復(fù)序列形成的端粒結(jié)構(gòu)；動(dòng)物病毒DNA通常是環(huán)狀雙鏈或線型雙鏈；植物病毒基因組大多是RNA，DNA較少見。當(dāng)前13頁，總共66頁。RNA分子的種類較多，分子大小變化較大，功能多樣化。主要的RNA種類有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。當(dāng)前14頁，總共66頁。細(xì)胞核和胞液線粒體功能核蛋白體RNArRNAmttRNA核蛋白體組成成分信使RNAmRNAmtmRNA蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNAmttRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前體小核RNAsnRNA參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)小胞漿RNAscRNA/7SL-RNA蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組成成分RNA的分類back當(dāng)前15頁，總共66頁。三、核酸的生物功能

DNA的基本功能是作為遺傳信息的載體，為生物遺傳信息復(fù)制以及基因信息的轉(zhuǎn)錄提供模板。

DNA分子中具有特定生物學(xué)功能的片段稱為基因（gene）。一個(gè)生物體的全部DNA序列稱為基因組（genome）?；蚪M的大小與生物的復(fù)雜性有關(guān)，如病毒SV40的基因組大小為5.1×103bp，大腸桿菌為5.7×106bp，人為3×109bp。當(dāng)前16頁，總共66頁。（一）DNA是主要的遺傳物質(zhì)1928年格雷費(fèi)斯首次報(bào)告了其著名的細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。即已經(jīng)被滅活的有毒的光滑型肺炎球菌（S型）能在動(dòng)物體內(nèi)使無毒的粗糙莢膜型肺炎球菌（R型）變成有毒的S型。當(dāng)前17頁，總共66頁。當(dāng)前18頁，總共66頁。DNA是遺傳物質(zhì)的證明——轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1944年艾佛里(Avery)和他的同事從兩種肺炎球菌提取液中獲得純化DNA(R和S)，進(jìn)行細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)首次證明DNA是遺傳物質(zhì)。細(xì)菌轉(zhuǎn)化機(jī)制當(dāng)前19頁，總共66頁。DNA是遺傳物質(zhì)的證明——噬菌體實(shí)驗(yàn)蔡斯－何西用同位素35Ｓ和32Ｐ標(biāo)記噬菌體，并用標(biāo)記的噬菌體感染細(xì)菌，進(jìn)一步證明了DNA是遺傳物質(zhì)。當(dāng)前20頁，總共66頁。（二）RNA參與蛋白質(zhì)的生物合成當(dāng)前21頁，總共66頁。（三）RNA功能的多樣性控制蛋白質(zhì)合成；作用于RNA轉(zhuǎn)錄后加工與修飾；基因表達(dá)與細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)；生物催化與其他細(xì)胞持家功能；遺傳信息的加工與進(jìn)化?？傊c遺傳信息的表達(dá)和表達(dá)調(diào)控有關(guān)。當(dāng)前22頁，總共66頁。本章重點(diǎn)：核苷酸、脫氧核糖核酸、核糖核酸知識(shí)點(diǎn)：1、核酸的早期研究和雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；2、核酸的種類，分類和生物學(xué)功能。back當(dāng)前23頁，總共66頁。第十三章

核酸的結(jié)構(gòu)當(dāng)前24頁，總共66頁。核酸的水解產(chǎn)物當(dāng)前25頁，總共66頁。一、核苷酸（一）、堿基1.嘧啶堿：尿嘧啶

胞嘧啶

胸腺嘧啶當(dāng)前26頁，總共66頁。2.嘌呤堿：腺嘌呤鳥嘌呤當(dāng)前27頁，總共66頁。當(dāng)前28頁，總共66頁?；プ儺悩?gòu)當(dāng)前29頁，總共66頁。3.稀有堿基：大多數(shù)是甲基化堿基，tRNA中含有較多的稀有堿基，可高達(dá)10%當(dāng)前30頁，總共66頁。（二）核苷核苷是由戊糖與含氮堿基經(jīng)脫水縮合而生成的化合物。在大多數(shù)情況下，核苷是由核糖或脫氧核糖的C1’β-羥基與嘧啶堿N1或嘌呤堿N9進(jìn)行縮合，故生成的化學(xué)鍵稱為β-N糖苷鍵。當(dāng)前31頁，總共66頁。β-D-核糖β-D-2-脫氧核糖當(dāng)前32頁，總共66頁。腺苷(AR)脫氧胞苷(dCR)β1’,N9-糖苷鍵

β1’,N1-糖苷鍵β1’β1’N9N1當(dāng)前33頁，總共66頁。

“稀有核苷”是由“稀有堿基”所生成的核苷。假尿苷（ψ）β1’,C5-糖苷鍵β1’C5當(dāng)前34頁，總共66頁。（三）、核苷酸

核苷酸是由核苷與磷酸經(jīng)脫水縮合后生成的磷酸酯類化合物，包括核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸兩大類。由于與磷酸基縮合的位置不同而分別生成2’-核苷酸、3’-核苷酸和5’-核苷酸。最常見者為5’-核苷酸（5’常被省略）。當(dāng)前35頁，總共66頁。核苷酸的分子結(jié)構(gòu)當(dāng)前36頁，總共66頁。

5’-核苷酸又可按其在5’位縮合的磷酸基的多少，分為一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。當(dāng)前37頁，總共66頁。當(dāng)前38頁，總共66頁。核苷酸的命名及縮寫符號(hào)

脫氧堿基磷酸基數(shù)目磷酸dAMPGDTTCU當(dāng)前39頁，總共66頁。環(huán)核苷酸的分子結(jié)構(gòu)環(huán)一磷酸腺苷環(huán)一磷酸鳥苷

當(dāng)前40頁，總共66頁。back當(dāng)前41頁，總共66頁。二、核酸的共價(jià)結(jié)構(gòu)（一）、核酸中核苷酸的連接方式一分子的核苷酸的3’-位羥基與另一分子核苷酸的5’-位磷酸基通過脫水可形成3’,5’-磷酸二酯鍵，從而將兩分子核苷酸連接起來。當(dāng)前42頁，總共66頁。多核苷酸鏈：核酸就是由許多核苷酸單位通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接起來形成的不含側(cè)鏈的長(zhǎng)鏈狀化合物。核酸具有方向性的長(zhǎng)鏈狀化合物，多核苷酸鏈的兩端，一端稱為5’-端，另一端稱為3’-端。DNARNA當(dāng)前43頁，總共66頁。（二）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA分子是由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四種脫氧核糖核苷酸通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接起來的直線形或環(huán)形多聚體。當(dāng)前44頁，總共66頁。（三）RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)RNA分子主要是由AMP，GMP，CMP，UMP四種核糖核苷酸通過3’-5’-磷酸二酯鍵連接起來的無分支的線型多聚體。RNA的種類很多（tRNA、mRNA、rRNA等），結(jié)構(gòu)各不一樣。當(dāng)前45頁，總共66頁。mRNA的結(jié)構(gòu)與功能mRNA在真核生物中的初級(jí)產(chǎn)物稱為HnRNA。大多數(shù)真核成熟的mRNA分子具有典型的5’-端的7-甲基鳥苷三磷酸（m7GTP）帽子結(jié)構(gòu)和3’-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴結(jié)構(gòu)。（messengerRNA）當(dāng)前46頁，總共66頁。

mRNA分子中帶有遺傳密碼，其功能是為蛋白質(zhì)的合成提供模板。

mRNA分子中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成一組，在蛋白質(zhì)翻譯合成時(shí)代表一個(gè)特定的氨基酸，這種核苷酸三聯(lián)體稱為遺傳密碼（coden）當(dāng)前47頁，總共66頁。真核生物mRNA5’-端帽子結(jié)構(gòu)當(dāng)前48頁，總共66頁。真核生物mRNA3’-端的polyA結(jié)構(gòu)back當(dāng)前49頁，總共66頁。三、DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)（一）DNA堿基組成的Chargaff原則A=T、G=C、A+C=T+GA+G=T+C當(dāng)前50頁，總共66頁。（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

——雙螺旋結(jié)構(gòu)模型目前已知DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)可分為A、B、C、D及Z型等數(shù)種，除Z型為左手雙螺旋外，其余均為右手雙螺旋。當(dāng)前51頁，總共66頁。B型雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)特征當(dāng)前52頁，總共66頁。堿基配對(duì)及氫鍵形成當(dāng)前53頁，總共66頁。當(dāng)前54頁，總共66頁。B型雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.為右手反平行雙螺旋；2.主鏈位于螺旋外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)；3.兩條鏈間存在堿基互補(bǔ)：A與T或G與C配對(duì)形成氫鍵，稱為堿基互補(bǔ)原則（A與T為兩個(gè)氫鍵，G與C為三個(gè)氫鍵）；4.螺旋的穩(wěn)定因素為氫鍵和堿基堆砌力；5.螺旋的螺距為3.4nm，直徑為2nm。當(dāng)前55頁，總共66頁。（三）、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)

——超螺旋結(jié)構(gòu)（1）原核生物DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：絕大多數(shù)原核生物的DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋。如果再進(jìn)一步盤繞則形成麻花狀的超螺旋三級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)前56頁，總共66頁。當(dāng)前57頁，總共66頁。（2）真核生物中的核小體結(jié)構(gòu)：在真核生物中，雙螺旋的DNA分子圍繞一蛋白質(zhì)八聚體進(jìn)行盤繞，從而形成特殊的串珠狀結(jié)構(gòu)，稱為核小體。核小體結(jié)構(gòu)屬于DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)。核小體當(dāng)前58頁，總共