生化核酸結(jié)構(gòu)與功能詳解

生化核酸結(jié)構(gòu)與功能詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)優(yōu)選生化核酸結(jié)構(gòu)與功能當(dāng)前第2頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)二、核酸的分類及分布

90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。分布于胞核、胞液。(DNA)(RNA)脫氧核糖核酸

核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。當(dāng)前第3頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及一級(jí)結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid當(dāng)前第4頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)一、核酸的化學(xué)組成1.元素組成C、H、O、N、P2.分子組成——堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿——戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖——磷酸(phosphate)當(dāng)前第5頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基當(dāng)前第6頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)當(dāng)前第7頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)Pentose當(dāng)前第8頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)Nucleoside當(dāng)前第9頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)Nucleotide當(dāng)前第10頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)當(dāng)前第11頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)二、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)定義核酸中核苷酸的排列順序,也稱為堿基序列。5′端3′端CGA當(dāng)前第12頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)AGP5PTPGPCPTPOH3書寫方法5pApCpTpGpCpT-OH

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ACTGCT

3當(dāng)前第13頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA當(dāng)前第14頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)當(dāng)前第15頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)WATSONCRICK當(dāng)前第16頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)（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(duì)較合理DNA纖維的X-線衍射圖譜分析當(dāng)前第17頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（Watson,Crick,1953）DNA分子由兩條相互平行但走向相反的脫氧多核苷酸鏈組成，以右手螺旋方式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為2.37nm。當(dāng)前第18頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成氫鍵配對(duì)（互補(bǔ)配對(duì)形式：A=T;GC）。相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.54nm，一圈10.5對(duì)堿基。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（Watson,Crick,1953）當(dāng)前第19頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（Watson,Crick,1953）當(dāng)前第20頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性當(dāng)前第21頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)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)DNA雙螺旋鏈再盤繞形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋

盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負(fù)超螺旋盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反當(dāng)前第22頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)當(dāng)前第23頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)（二）原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)當(dāng)前第24頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)（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)前第25頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)當(dāng)前第26頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)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。是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)?；?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。基因組當(dāng)前第27頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)

第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA當(dāng)前第28頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)RNA的種類、分布、功能當(dāng)前第29頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)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)前第30頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)*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(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)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(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。當(dāng)前第31頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)帽子結(jié)構(gòu)當(dāng)前第32頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)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尾的功能當(dāng)前第33頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯*mRNA的功能把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。當(dāng)前第34頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)*

tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)核苷酸殘基數(shù)在60－90之間；含10~20%稀有堿基，如DHU3′末端為—CCA-OH5′末端大多數(shù)為pG二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能當(dāng)前第35頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)

稀有堿基當(dāng)前第36頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)*tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——三葉草形

氨基酸臂

DHU環(huán)反密碼環(huán)額外環(huán)

TΨC環(huán)當(dāng)前第37頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)*tRNA的三級(jí)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)前第38頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)當(dāng)前第39頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)*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(chǎng)所。當(dāng)前第40頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)*rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA當(dāng)前第41頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)四、其他非編碼RNA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)稱為非編碼RNA(non-codingRNAs,nmRNAs)。

ncRNAs當(dāng)前第42頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)當(dāng)前第43頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)一.核酸的紫外吸收當(dāng)前第44頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)1.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA40μg/ml單鏈DNA（或RNA）20μg/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)前第45頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)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。理化因素：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失當(dāng)前第46頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂當(dāng)前第47頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。當(dāng)前第48頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)Tm：紫外光吸收值達(dá)到最大變化值的50%時(shí)的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(Tm)。其大小與G+C含量成正比。當(dāng)前第49頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)三、DNA的復(fù)性與分子雜交DNA復(fù)性(renaturation)在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，稱為復(fù)性。減色效應(yīng)DNA復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，稱為退火(annealing)。當(dāng)前第50頁\共有54頁\編于星期四\4點(diǎn)在DNA變性后的復(fù)性過程中，將不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈(heterodup