第五章核酸化學(xué)課件

第五章核酸化學(xué)課件導(dǎo)學(xué)掌握核酸的分子組成和一級(jí)結(jié)構(gòu)概念；DNA雙螺旋堿基配對(duì)規(guī)則；維持雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要因素。熟悉核酸的理化性質(zhì)和各類RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)了解DNA雙螺旋模型要點(diǎn)和三級(jí)結(jié)構(gòu)。2006-92第五章核酸化學(xué)第一節(jié)核苷酸的組成與結(jié)構(gòu)核酸的基本組成單位：核苷酸主要組成元素：C、H、O、N、PP平均含量：9%~10%2006-95第五章核酸化學(xué)一、核苷酸的組成核酸→→核苷酸→→

核苷→→磷酸堿基戊糖2006-96第五章核酸化學(xué)（一）戊糖RNADNA2006-97第五章核酸化學(xué)二、堿基腺嘌呤(adenine,A)

鳥嘌呤(guanine,G)

胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)

尿嘧啶(uracil,U)

嘌呤(purine)嘧啶(pyrimidine)2006-98第五章核酸化學(xué)

腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）鳥嘌呤（G）（2-氨基-6-氧嘌呤）嘌呤2006-99第五章核酸化學(xué)嘧啶胞嘧啶（C）（2-氧,4-氨基嘧啶）

胸腺嘧啶（T）（5-甲基尿嘧啶）尿嘧啶（U）（2，4-二氧嘧啶）2006-910第五章核酸化學(xué)（三）磷酸2006-911第五章核酸化學(xué)RNA和DNA組成AGC

UAGC

TD-核糖D-2-脫氧核糖磷酸磷酸胞質(zhì)胞核主要堿基戊糖磷酸部位RNADNA2006-912第五章核酸化學(xué)二、核苷酸的結(jié)構(gòu)（一）核苷與脫氧核苷（堿基+戊糖）2006-913第五章核酸化學(xué)（二）核苷酸和脫氧核苷酸（核苷+磷酸）堿基|磷酸—戊糖糖苷鍵磷酸酯鍵核苷核苷酸磷酸通常連在戊糖的第5位碳原子上2006-914第五章核酸化學(xué)核苷酸或脫氧核苷酸2006-915第五章核酸化學(xué)（三）二磷酸或三磷酸核苷2006-916第五章核酸化學(xué)cAMPcGMP2006-917第五章核酸化學(xué)第四節(jié)核酸的結(jié)構(gòu)2006-918第五章核酸化學(xué)一、3’，5’-磷酸二酯鍵和多聚核苷酸鏈單核苷酸之間的連接鍵：3,5-磷酸二酯鍵核酸鏈的二個(gè)游離末端:5磷酸基末端3羥基末端書寫方向：5

3（一）核酸的連接方式2006-919第五章核酸化學(xué)核酸的連接方式5磷酸基末端3羥基末端3,5-磷酸二酯鍵2006-920第五章核酸化學(xué)5′

pGpCpApTpT-OH

3′5′GCATT3′OH5′3′PPPPP

GCATTGCATT（二）核酸的表示簡(jiǎn)式2006-921第五章核酸化學(xué)二、DNA的分子結(jié)構(gòu)（一）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)由dAMP、dGMP、dCMP、dTMP四種脫氧核苷酸通過3’，5’-磷酸二酯鍵按一定順序排列而成的高分子化合物。即：DNA分子中脫氧核苷酸殘基的排列順序2006-922第五章核酸化學(xué)（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)1、DNA的堿基組成規(guī)律——Chargaff規(guī)則不同物種的DNA堿基組成不同同一生物體的不同組織的DNA的堿基組成相同[A]=[T]，[G]=[C]，[A]+[G]=[T]+[C]2006-923第五章核酸化學(xué)DNA的堿基配對(duì)2006-924第五章核酸化學(xué)2、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)1953年，Watson和Crick提出雙螺旋結(jié)構(gòu)模型2006-925第五章核酸化學(xué)2006-926第五章核酸化學(xué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)反向平行，右手螺旋堿基在螺旋內(nèi)側(cè)，磷酸核糖的骨架在外側(cè)直徑2nm，螺距3.4nm，10堿基對(duì)/圈A=T，G≡C穩(wěn)定雙螺旋：氫鍵（橫向）堿基堆砌力（縱向）2006-927第五章核酸化學(xué)（三）DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)DNA在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上雙螺旋進(jìn)一步扭曲或盤繞形成更加復(fù)雜的超螺旋結(jié)構(gòu)2006-928第五章核酸化學(xué)真核生物：DNA分子多層次壓縮包裝2006-929第五章核酸化學(xué)核小體2006-930第五章核酸化學(xué)真核生物DNA中基因的排布特點(diǎn)生物體的遺傳特征主要由DNA決定，細(xì)胞內(nèi)每一種蛋白質(zhì)的氨基酸序列以及每一種RNA的核苷酸序列都是由DNA的核苷酸序列編碼的基因(gene)：是編碼有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或RNA所必需的全部核酸序列基因組：一個(gè)細(xì)胞或病毒攜帶的全部遺傳信息，或整套基因2006-931第五章核酸化學(xué)三、RNA的種類和分子結(jié)構(gòu)四種核糖核苷酸通過3’，5’-磷酸二酯鍵連接而成的多聚核糖核苷酸鏈——RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)三類：mRNA、tRNA、rRNA2006-932第五章核酸化學(xué)（一）tRNA功能：多肽鏈合成中選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸1、tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)單鏈分子含有稀有堿基，3/末端為CCA-OH結(jié)構(gòu)（連接氨基酸部位）2006-933第五章核酸化學(xué)2.

tRNA

的

二

級(jí)

結(jié)

構(gòu)三葉草型2006-934第五章核酸化學(xué)tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：4個(gè)局部螺旋區(qū)和4個(gè)環(huán)氨基酸接受臂：3/末端為-CCA-OH，連接AADHU環(huán)反密碼環(huán)（與mRNA的密碼子互補(bǔ)配對(duì)）TφC環(huán)可變環(huán)（tRNA分類的依據(jù)）2006-935第五章核酸化學(xué)3、tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)連接氨基酸與密碼子配對(duì)2006-936第五章核酸化學(xué)（二）mRNAm7GpppAUGGUG………………UAAAAA……An5′3′5′帽子結(jié)構(gòu)密碼子3′多聚A尾1、結(jié)構(gòu)：2006-937第五章核酸化學(xué)mRNA的5帽子結(jié)構(gòu)—m7GpppN2006-938第五章核酸化學(xué)“帽子結(jié)構(gòu)”的作用：防止mRNA被降解蛋白質(zhì)生物合成時(shí)被起始因子識(shí)別的標(biāo)志PolyA的作用：引導(dǎo)mRNA由胞核轉(zhuǎn)移到胞質(zhì)2006-939第五章核酸化學(xué)2、功能：蛋白質(zhì)生物合成的膜板mRNA分子中每三個(gè)相鄰的堿基代表1個(gè)氨基酸——密碼子2006-940第五章核酸化學(xué)功能：與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核蛋白體，是蛋白質(zhì)生物合成場(chǎng)所結(jié)構(gòu)：核蛋白體有大、小兩個(gè)亞基組成（三）rRNA2006-941第五章核酸化學(xué)70S80S50S30S60S40S31proteins23SRNA5SRNA21proteins16SRNA49proteins28SRNA5.8SRNA33proteins18SRNA原核真核大亞基小亞基大亞基小亞基2006-942第五章核酸化學(xué)2006-943第五章核酸化學(xué)（四）其他小分子RNA核內(nèi)小RNA（snRNA）胞質(zhì)小RNA（scRNA）小片段干擾RNA（siRNA）催化性小RNA（smallcatalyticRNA）核酶：具有催化活性的RNA2006-944第五章核酸化學(xué)第三節(jié)核酸的理化性質(zhì)一、核酸的紫外吸收

最大吸收峰

：260nm2006-945第五章核酸化學(xué)二、變性與復(fù)性1.核酸的變性：在某些理化因素作用下（溫度、酸堿、有機(jī)溶劑、尿素等），核酸分子互補(bǔ)雙鏈之間氫鍵斷裂，使雙螺旋結(jié)構(gòu)松散變成單鏈的過程。2.核酸的復(fù)性：又稱退火，變性核酸在一定條件下如溫度逐步恢復(fù)到生理范圍內(nèi)，兩條互補(bǔ)鏈重新恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象。2006-946第五章核酸化學(xué)核酸的變性核酸的復(fù)性2006-947第五章核酸化學(xué)增色效應(yīng)：核酸在變性過程中260nm波長吸收值（A260）增加減色效應(yīng)：核酸在復(fù)性過程中260nm波長吸收值（A260）減小2006-948第五章核酸化學(xué)DNA加熱50%DNA發(fā)生變性此時(shí)的溫度——熔點(diǎn)Tm2006-949第五章核酸化學(xué)分子探針:帶有某種標(biāo)記物的分子，如核苷酸鏈片段退火加熱2006-950第五章核酸化學(xué)三、核酸分子雜交退火不同來源的核酸經(jīng)變性和復(fù)性的過程，其中一些局部堿基互補(bǔ)片段在復(fù)性時(shí)形成雜化雙鏈，此過程稱分子雜交。加熱2006-951第五章核酸化學(xué)核酶：有催化活性的RNA1982年，美國ThomasCech在研究四膜蟲rRNA自我剪接時(shí)發(fā)現(xiàn)，同時(shí)加拿大的SidneyAltman發(fā)現(xiàn)RNaseP分子中的RNA組分有催化活性；1989年分享了Noble化學(xué)獎(jiǎng)。不僅拓寬了生物催化劑的領(lǐng)域，而且對(duì)RNA的生物學(xué)功能開創(chuàng)了一種歷史性的新認(rèn)識(shí)：RNA不僅具有儲(chǔ)存和傳遞遺傳信息的功能，而且還具有生物催化劑的功能，在一定程度上可以說，RNA一身兼有DNA和蛋白質(zhì)兩大類生物大分子的功能。2006-952第五章核酸化學(xué)核酶的