生物化學(xué)-核酸-課件

第二章核酸1ppt課件第二章核酸1ppt課件核酸(nucleicacid)

是由核苷酸組成的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。第一節(jié)概述2ppt課件核酸(nucleicacid)是由核苷酸組成的生物大核酸是一類重要的生物大分子，擔(dān)負(fù)著生命信息的儲(chǔ)存與傳遞。核酸是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)的重要研究領(lǐng)域，是基因工程操作的核心分子。3ppt課件核酸是一類重要的生物大分子，擔(dān)負(fù)著生命信息的儲(chǔ)存與傳遞。3p第一節(jié)核酸是遺傳物質(zhì)的載體一、核酸的研究發(fā)現(xiàn)史1868年，科學(xué)家從細(xì)胞核中分離得到一種酸性物質(zhì)，即現(xiàn)在被稱為核酸的物質(zhì)。4ppt課件第一節(jié)核酸是遺傳物質(zhì)的載體一、核酸的研究發(fā)現(xiàn)史4ppt核酸的分類及分布

主要在細(xì)胞核存在于胞核、胞液中。脫氧核糖核酸(DNA)

核糖核酸(RNA)生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)5ppt課件核酸的分類及分布主要在細(xì)胞核存在于胞核、胞液中。脫氧核核酸的分類及分布

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(gè)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。6ppt課件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RNA的分類和功能信使RNA（mRNA）攜帶DNA遺傳信息轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）通過反密碼子識(shí)別mRNA的密碼子，使氨基酸對(duì)號(hào)入座核蛋白體(rRNA)與核糖體蛋白形成核糖體，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所7ppt課件RNA的分類和功能信使RNA（mRNA）攜帶DNA遺98％核中（染色體中）真核線粒體（mDNA）核外葉綠體（ctDNA）DNA擬核原核核外：質(zhì)粒（plasmid）病毒：DNA病毒二、核酸的種類和分布

核酸分為兩大類：脫氧核糖核酸DeoxyribonucleicAcid（DNA）核糖核酸RibonucleicAcid（RNA）8ppt課件98％核中（染色體中）二、核第二節(jié)核酸的分子組成9ppt課件第二節(jié)9ppt課件核酸核苷酸核苷磷酸堿基戊糖元素組成：CHONP

核酸完全水解產(chǎn)生嘌呤和嘧啶等堿性物質(zhì)、戊糖（核糖或脫氧核糖）和磷酸的混合物。核酸部分水解則產(chǎn)生核苷和核苷酸。每個(gè)核苷分子含一分子堿基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除產(chǎn)生核苷外，還有一分子磷酸。核酸的各種水解產(chǎn)物可用層析或電泳等方法分離鑒定。10ppt課件核酸核苷酸核苷磷酸堿基戊糖元素組成：CHO核酸的基本組成單位是核苷酸

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。11ppt課件核酸的基本組成單位是核苷酸堿基戊糖磷酸核苷酸核苷核酸DNA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有核苷酸的結(jié)構(gòu)每種核酸都含有四種堿基。12ppt課件嘌呤嘧啶堿基腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶戊糖（構(gòu)成RNA）

核糖

（構(gòu)成DNA）脫氧核糖13ppt課件戊糖（構(gòu)成RNA）核糖（構(gòu)成DNA）脫氧核糖13pp嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基14ppt課件嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)15ppt課件嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,

核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類很多，大部分是上述堿基的甲基化產(chǎn)物。16ppt課件核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種核苷（或脫氧核苷）：堿基和核糖（或脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成。OHH糖苷鍵HHN2O112OHOHHCH2ONNHHH脫氧胞嘧啶核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵腺嘌呤核苷17ppt課件核苷（或脫氧核苷）：堿基和核糖（或脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形18ppt課件18ppt課件核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷酸（脫氧核苷酸）：核苷（脫氧核苷）和磷酸以酯鍵連接形成。

19ppt課件核苷酸：核苷酸（脫氧核苷酸）：核苷（脫氧核苷）和磷酸以酯鍵連

多磷酸核苷酸：

NMP，NDP，NTP20ppt課件多磷酸核苷酸：20ppt課件

環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMP21ppt課件環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMP21ppt課件

肌苷酸及鳥苷酸(強(qiáng)力味精)

輔酶

NAD、NADP、FMNIMPGMP22ppt課件肌苷酸及鳥苷酸(強(qiáng)力味精)輔酶IMP

多聚核苷酸（核酸）多聚核苷酸是通過一個(gè)核苷酸的C3’-OH與另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成3’,5’-磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。5’5’3’3’23ppt課件多聚核苷酸（核酸）多聚核苷酸是通過一個(gè)核苷酸的C3’-O24ppt課件24ppt課件5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羥基端（常用3’-OH表示）多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。多聚核苷酸的表示方式DNARNA5′PdAPdCPdGPdTOH3′5′PAPCPGPUOH′

或5′ACGTGCGT3′5′ACGUAUGU3′

ACGTGCGTACGUAUGUT5’3’OHU5’3’OHOHOHOHOH25ppt課件5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羥基端（常用3’-ODNA的合成原料：

dATP,dGTP,dCTP,dTTP.RNA的合成原料：

ATP,GTP,CTP,TTP.26ppt課件DNA的合成原料：26ppt課件第二節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)脫氧核糖核酸的排列順序可以用堿基排列順序表示連接鍵：3’，5’-磷酸二酯鍵磷酸與戊糖順序相連形成主鏈骨架堿基形成側(cè)鏈多核苷酸鏈均有5’-末端和3’-末端

DNA的堿基順序本身就是遺傳信息存儲(chǔ)的分子形式。生物界物種的多樣性即寓于DNA分子中四種核苷酸千變?nèi)f化的不同排列組合之中。27ppt課件第二節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)27ppt課件2.基因與基因組基因（gene）：一段有功能的DNA片段，生物細(xì)胞中DNA分子的最小功能單位（交換單位）。

蛋白質(zhì)（mRNA蛋白質(zhì)）產(chǎn)物tRNARNArRNA

調(diào)節(jié)功能：調(diào)節(jié)基因無產(chǎn)物

作用未知結(jié)構(gòu)基因28ppt課件2.基因與基因組基因（gene）：一段有功能的DNA片段，基因組（genome）：某生物體（完整單倍體）所含全部遺傳物質(zhì)的總和。包括：核基因組（擬核/核DNA）及核外（質(zhì)粒/質(zhì)體DNA）bp（堿基對(duì)）103104105106107108109101010111012人兩棲類魚類藻類酵母細(xì)菌E.Coli病毒質(zhì)粒各種細(xì)胞、病毒和細(xì)菌質(zhì)粒中基因組的大小29ppt課件基因組（genome）：某生物體（完整單倍體）所含全部遺傳物3.原核生物基因組特點(diǎn)重復(fù)序列少，多位編碼區(qū)多為操縱子形式組織有重疊基因存在

真核生物基因組特點(diǎn)以染色體存在重復(fù)序列多基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃（HumanGenomeProject，HGP）酵母基因組計(jì)劃（YGP）大腸桿菌（E.Coli）30ppt課件3.原核生物基因組特點(diǎn)真核生物基因組特點(diǎn)基因組計(jì)劃30p二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

DNA的雙螺旋模型1953年，J.Watson和F.Crick在前人研究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)DNA結(jié)晶的X-衍射圖譜和分子模型，提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)模型的生物學(xué)意義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)。在DNA分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等。31ppt課件二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)1953年，J.Watson和F.CDNA雙螺旋模型要點(diǎn)B型結(jié)構(gòu)兩條鏈反向平行，右手螺旋堿基在內(nèi)（A＝T，G≡C）堿基平面垂直于螺旋軸戊糖在外，雙螺旋每轉(zhuǎn)一周為10堿基對(duì)（bp）A型結(jié)構(gòu)堿基平面傾斜20o，螺旋變粗變短，螺距2～3nm。Z型結(jié)構(gòu)左手螺旋，只有小溝2.0nm小溝大溝32ppt課件DNA雙螺旋模型要點(diǎn)B型結(jié)構(gòu)2.0nm小溝大溝32ppt課33ppt課件33ppt課件雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù)雙螺旋穩(wěn)定的力氫鍵堿基堆積力（疏水相互作用及范德華力）離子鍵等則DNA變性劑（熱、pH、脲/酰胺、有機(jī)溶劑）34ppt課件雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù)雙螺旋穩(wěn)定的力34ppt課件DNA的存在形式35ppt課件DNA的存在形式35ppt課件二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋的進(jìn)一步扭曲構(gòu)成三級(jí)結(jié)構(gòu)，負(fù)超螺旋原核雙鏈環(huán)狀DNA（dcDNA）病毒單鏈環(huán)狀DNA（scDNA）單鏈線性DNA（ssDNA）

36ppt課件二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋的進(jìn)一步扭曲構(gòu)成三級(jí)結(jié)構(gòu)，負(fù)真核雙鏈線性DNA（dsDNA）37ppt課件真核雙鏈線性DNA（dsDNA）37ppt課件第四節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)堿基組成A、G、C、U（A＝U/G≡C）稀有堿基較多，穩(wěn)定性較差，易水解多為單鏈結(jié)構(gòu)，少數(shù)局部形成螺旋分子較小分類mRNA（hnRNA核不均一RNA）tRNArRNA（snRNA/asRNA）少數(shù)RNA病毒38ppt課件第四節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)38ppt課件二、tRNA占RNA總量的15％一種氨基酸對(duì)應(yīng)最少一種RNA分子量25000左右，大約由70－90個(gè)核苷酸組成，沉降系數(shù)為4S左右。分子中含有較多的修飾成分。3'-末端都具有CpCpAOH的結(jié)構(gòu)。39ppt課件二、tRNA占RNA總量的15％分子量25000左右，大約由tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)40ppt課件tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)40ppt課件三、rRNA占RNA總量的80％41ppt課件三、rRNA占RNA總量的80％41ppt課件四、mRNA和hnRNA占細(xì)胞總RNA的3％～5％真核細(xì)胞mRNA的3‘-末端有一段長(zhǎng)達(dá)200個(gè)核苷酸左右的聚腺苷酸(polyA)，稱為“尾結(jié)構(gòu)”，5’-末端有一個(gè)甲基化的鳥苷酸，稱為”帽結(jié)構(gòu)“。五、snRNA（smallnucleicRNA核小RNA）

scRNA（smallcytoplasmicRNA）

asRNA（antisenseRNA）42ppt課件四、mRNA和hnRNA占細(xì)胞總RNA的3％～5％真核細(xì)胞m第四節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)一，DNA的分子結(jié)構(gòu)（一）DNA的一級(jí)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。43ppt課件第四節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)一，DNA的分子結(jié)構(gòu)43ppt課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?！鶦GAo44ppt課件5′端3′端核苷酸之間以3,5-磷酸二酯鍵連接形書寫方法45ppt課件書寫方法45ppt課件

DNA與RNA的區(qū)別46ppt課件DNA與RNA的區(qū)別46ppt課件（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)47ppt課件（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)47ppt課件DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)1.兩條鏈反向，平行，堿基互補(bǔ)[A]=

[T][G][C]

。2.圍繞同一中心軸構(gòu)成右手雙螺旋。螺旋直徑2nm，表面有大溝和小溝（蛋白質(zhì)結(jié)合部位）。3.堿基在內(nèi)側(cè)。每圈螺旋含10個(gè)堿基對(duì)

(bp)，螺距為3.4nm。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。48ppt課件DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)1.兩條鏈反向，平行，堿基互補(bǔ)4.堿基互補(bǔ)配對(duì)TAGC49ppt課件堿基互補(bǔ)配對(duì)TAGC49ppt課件（一）原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)（三）DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)50ppt課件（一）原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)（三）DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)50pp（二）真核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)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。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4八聚體51ppt課件（二）真核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)52ppt課件52ppt課件53ppt課件53ppt課件DNA的功能：基因是DNA分子中的某一段核苷酸排列順序，編碼特定的蛋白質(zhì)。54ppt課件DNA的功能：基因是DNA分子中的某一段核苷酸排列順序，編碼二、RNA的種類和分子結(jié)構(gòu)

RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)：多核糖核苷酸鏈中核苷酸的排列順序RNA為一條多核苷酸鏈，有的堿基配對(duì)，有的不配對(duì)，可以螺旋，也可以不螺旋。RNA通常以單鏈形式存在，局部可有二、三級(jí)結(jié)構(gòu)55ppt課件二、RNA的種類和分子結(jié)構(gòu)

RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)：多核糖核苷酸鏈動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要RNA的種類及功能核蛋白體RNA信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA功能核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸核蛋白體RNA信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA細(xì)胞核和胞液功能rRNAmRNAtRNA核蛋白體組分二、RNA的種類和分子結(jié)構(gòu)核蛋白體RNA56ppt課件動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要RNA的種類及功能核蛋白體RNA信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)（一）信使RNAhnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)mRNA的功能：作為蛋白質(zhì)合成的模板。57ppt課件（一）信使RNAhnRNA內(nèi)含子mRNA*m*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有多聚A尾。58ppt課件*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端形成帽*

tRNA的一級(jí)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(gè)核苷酸組成（二）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA*tRNA的功能選擇性搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。59ppt課件*tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（二）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA*tRNA的功能*tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂額外環(huán)60ppt課件*tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸臂額外環(huán)60ppt課件*tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)——倒L形61ppt課件*tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)61ppt課件*rRNA的結(jié)構(gòu)（三）核蛋白體RNA*rRNA的功能參與組成核蛋白體（rRNA+pr），作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。核蛋白體包括大亞基和小亞基62ppt課件*rRNA的結(jié)構(gòu)（三）核蛋白體RNA*rRNA的功能62核酸的理化性質(zhì)第三節(jié)63ppt課件核酸的理化性質(zhì)第三節(jié)63ppt課件一、一般的理化性質(zhì)兩性解離/一般呈酸性（在中性溶液中帶負(fù)電荷），微溶于水，不溶于有機(jī)溶劑線性大分子（粘度高?？辜羟辛Σ睿┛捎秒娪净螂x子交換（色譜）進(jìn)行分離室溫條件下，DNA在堿中變性，但不水解，RNA水解加熱條件下，D－核糖＋濃鹽酸＋苔黑酚綠色

D－2－脫氧核糖＋酸＋二苯胺藍(lán)紫色64ppt課件一、一般的理化性質(zhì)64ppt課件一、紫外吸收在260nm波長(zhǎng)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。65ppt課件一、紫外吸收在260nm波長(zhǎng)有最大吸收峰，是由堿基的共軛雙鍵二、核酸的紫外吸收特性在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，因而具有獨(dú)特的紫外線吸收光譜，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組份定性和定量測(cè)定的依據(jù)。以A260/A280進(jìn)行定性、定量DNA和RNA溶液中加入溴化乙錠（EB），在紫外下發(fā)出熒光66ppt課件二、核酸的紫外吸收特性在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共三、核酸的變性、復(fù)性與分子雜交1.變性穩(wěn)定核酸雙螺旋次級(jí)鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。核酸的的一級(jí)結(jié)構(gòu)(堿基順序)保持不變。變性表征生物活性部分喪失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收增加（增色效應(yīng)）變性因素：

pH（>11.3或<5.0）變性劑（脲、甲酰胺、甲醛）低離子強(qiáng)度加熱67ppt課件三、核酸的變性、復(fù)性與分子雜交1.變性67ppt課件二、DNA的變性定義：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。68ppt課件二、DNA的變性定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂69ppt課件DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂69ppt課件DNA的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，通常將紫外吸收的增加量達(dá)最大量一半時(shí)的溫度稱熔解溫度，用Tm表示。一般DNA的Tm值在70-85

C之間。DNA的Tm值與分子中的G和C的含量有關(guān)。G和C的含量高，Tm值高。因而測(cè)定Tm值，可反映DNA分子中G,C含量，可通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：（G+C)%=(Tm-69.3)X2.442.熱變性和Tm70ppt課件DNA的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，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。71ppt課件例：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)：D

Tm：DNA解鏈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。72ppt課件Tm：DNA解鏈50%時(shí)的溫度