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文檔簡(jiǎn)介
第2章核酸的結(jié)構(gòu)與功能
概述:
1、核酸的發(fā)現(xiàn)及命名
核酸是脫氧核糖核酸(DNA)與核糖核酸(RNA)的通稱
2、核酸的分類、分布及生理功用
分類主要分布主要生理功用
DNA
細(xì)胞核遺傳信息的載體
RNA
細(xì)胞質(zhì)參與蛋白質(zhì)的生物合成DNARNAProteinsTranscription
轉(zhuǎn)錄Translation
翻譯Replication
復(fù)制
線粒體也有DNADNA主要分布在細(xì)胞核,而RNA主要分布在細(xì)胞漿。核酸的分布3、核酸的水解核酸核苷酸磷酸核苷戊糖堿基水解基本結(jié)構(gòu)單位:核苷酸;基本組成成分:磷酸、戊糖和堿基一、核酸的化學(xué)組成及特點(diǎn)組成核苷酸的元素:C,H,O,N,P與蛋白質(zhì)相比組成上的兩大特點(diǎn):1核酸不含元素S,2核酸中P元素的含量多,且恒定(9%-10%)
(可用于核酸含量測(cè)定)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及一級(jí)結(jié)構(gòu)(H)OHHHOHOHHOCH2H1’2’3’4’5’OHRAN:-D-核糖DNA:-D-2-脫氧核糖.為區(qū)別堿基中的碳原子的編號(hào),戊糖中的碳原子標(biāo)以C-1’,C-2’...1.戊糖脫氧部位C-2’DNA比RNA穩(wěn)定!二、核酸分子中的基本組成成分*2.堿基(base):嘌呤堿
(purine)鳥嘌呤(guanineG)腺嘌呤(adenineA)嘧啶堿(pyrimidine)胞嘧啶(cytosineC)尿嘧啶(uracilU)胸腺嘧啶(thymimeT)堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征(含共軛雙鍵)嘌呤(purine)
腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)RNADNA尿嘧啶U胸腺嘧啶T胞嘧啶C鳥嘌呤G腺嘌呤A小結(jié):DNA、RNA基本組成的異同*
戊糖堿基磷酸
DNA
脫氧核糖
A、G、C、T
磷酸
RNA
核糖
A、G、C、U
磷酸
3、核苷(nucleoside)
1)核苷的定義:堿基與戊糖通過糖苷鍵相連而成的化合物。2)堿基與戊糖的連接部位:
3)分類:核糖核苷脫氧核糖核苷糖苷鍵4、核苷酸(nucleotide)
1)定義:核苷與磷酸通過酯鍵相連而成的化合物2)連接部位:戊糖的第五位碳上的羥基磷酸化3)分類:核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸注:一磷酸核苷monophosphate(MP)
二磷酸核苷diphosphate(DP)
三磷酸核苷triphosphate(TP)核苷酸的結(jié)構(gòu)堿基連接(糖苷鍵)酯鍵(對(duì)DNA為H)1`2`3`4`5`
三、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)
1、定義:組成DNA(或RNA)的脫氧核苷酸(或核苷酸)的排列順序
2、連接鍵:3′5′---磷酸二酯鍵(多核苷酸鏈的方向:5′→3′)3、表達(dá)方式:結(jié)構(gòu)式線條式文字式15′端3′端CGAA
G
P5PT
PG
PC
PT
POH35
pApCpTpGpCpT-OH35
ACTGCT
3
第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能一、DNA堿基組成的特點(diǎn)1、有物種特異性,且物種親緣關(guān)系越遠(yuǎn),差異越大;2、無組織器官特異性。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;3、組成的規(guī)律性:DNA分子中四種堿基的摩爾百分比,即A=T、G=C、A+G=T+CDNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)*(B型)
1、反向平行的右手雙螺旋結(jié)構(gòu),螺距為3.4nm,直徑為2.0nm。每圈10對(duì)堿基,存在大溝、小溝2、主鏈位于螺旋外側(cè),堿基位于內(nèi)側(cè)。3、兩鏈間A與T互補(bǔ)形成兩個(gè)氫鍵,G與C互補(bǔ)形成三個(gè)氫鍵4、螺旋的穩(wěn)定因素為氫鍵和堿基堆砌力堿基互補(bǔ)配對(duì)
TAGCDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性超螺旋(原核生物)核小體(真核生物)三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋分子在空間進(jìn)一步折疊或環(huán)繞成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),即DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)。(人體每個(gè)體細(xì)胞DNA長(zhǎng)2m,細(xì)胞直徑0.1mm,細(xì)胞核0.05mm)(一)DNA超螺旋
—原核生物DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)正超螺旋:盤旋方向與DNA雙螺旋方向相同負(fù)超螺旋:盤旋方向與DNA雙螺旋方向相反超螺旋核小體核心組蛋白H2A,H2B,H3,H4
各兩分子,146bpDNA纏繞----核心顆粒2.組蛋白H1+60bpDNA
----
連接區(qū)(二)核小體DNA四級(jí)結(jié)構(gòu)有人把染色體稱為DNA的四級(jí)結(jié)構(gòu)RNA的種類、分布、功能第三節(jié)RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能
主要RNA的分類及功用
分類主要功用
mRNA蛋白質(zhì)生物合成的模板
tRNA
氨基酸的搬運(yùn)工具
rRNA
與蛋白結(jié)合成核蛋白體,為蛋白質(zhì)生物合成提供場(chǎng)所
RNA的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn):以單鏈形式存在;局部可形成雙螺旋;堿基組成比例無規(guī)律性
真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1)mRNA含量少、更新快、分子大小不一
2)mRNA可形成局部雙螺旋結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。3)mRNA在真核生物中的初級(jí)產(chǎn)物稱為HnRNA
4)5’-端有7-甲基鳥苷三磷酸(m7GTP)的帽子結(jié)構(gòu)5)3’-端有多聚腺苷酸(PolyA)尾巴結(jié)構(gòu)
一、
信使RNA(mRNA)----蛋白質(zhì)合成的直接模板
二、tRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1)分子最小;大小均一;含有稀有堿基最多
2)局部雙鏈形成莖-環(huán)樣結(jié)構(gòu)/發(fā)夾結(jié)構(gòu)
3)二級(jí)結(jié)構(gòu):呈“三葉草”型。包括:氨基酸臂、DHU環(huán)、反密碼環(huán)、附加環(huán)、TψC環(huán)等
4)三級(jí)結(jié)構(gòu):倒“L”型N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶
稀有堿基
tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu):三葉草形結(jié)構(gòu)反密碼子TψC環(huán)反密碼環(huán)DHU環(huán)氨基酸臂額外環(huán)*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。與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核蛋白體成為蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所三、核蛋白體RNA(rRNA)::大分子物質(zhì)在超速離心沉降中的一個(gè)物理學(xué)單位,反映分子質(zhì)量的大小S
小亞基大亞基原核生物70S含:30S50S真核生物80S含:40S60S
rRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1)rRNA是含量最多的RNA,占總量的80%。2)rRNA與蛋白質(zhì)構(gòu)成核蛋白體(由大、小亞基組成)原核生物:5S,
16S,23S
小亞基含:16S
亞基含:5S和23S真核生物:5S,5.8S,18S,28S
小亞基含:18S
大亞基含:5.8S,5S,28S
第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)、變性和復(fù)性及其應(yīng)用
一、核酸的一般理化性質(zhì)(一)為兩性電解質(zhì);呈酸性;分子大,粘度高(二)紫外吸收特性:1、最大紫外吸收峰:260nm
2、產(chǎn)生原因:堿基中的共扼雙鍵3、應(yīng)用:定量分析;鑒定純度
三、核酸變性(DNA變性)1、定義:在理化因素作用下,DNA雙螺旋的兩條互補(bǔ)鏈松散而分開變成單鏈的過程。2、變性的因素:①高溫(常用)②強(qiáng)酸、強(qiáng)堿③有機(jī)溶劑等3、變性的實(shí)質(zhì):氫鍵斷裂(磷酸二酯鍵完好)
4、主要性質(zhì)改變:
1)紫外吸收值增加-增色效應(yīng)
增色效應(yīng):指DNA變性后對(duì)260nm紫外光的光吸收度增加的現(xiàn)象。
2)旋光性下降;3)粘度降低;4)生物功能喪失或改變Tm解鏈溫度OD260TDNA熱變性曲線呈S型50%DNA變性四、DNA的熱變性1、定義:將DNA稀鹽溶液加熱使之變性的過程2、解鏈溫度Tm(meltingtemperature):使50%DNA分子變性的溫度----Tm
主要影響Tm大小的因素:
1、堿基中的G+C比例
2、核酸分子大小相關(guān)五、DNA復(fù)性/退火(annealing)復(fù)性:變性DNA在適當(dāng)條件下可重新配對(duì),恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)像的現(xiàn)象。退火:熱變性的DNA隨著溫度的緩慢降低再重新形成雙螺旋的過程。復(fù)性過程:成核反應(yīng)→拉鏈反應(yīng)
DNA的變性與復(fù)性高溫變性緩慢冷卻急速冷卻熱復(fù)性復(fù)性失敗
六、核酸雜交(hybridization)
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