第3章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能20110831

第3章核酸的結(jié)構(gòu)和功能StructureandFunctionofNucleicAcid1科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件核酸(nucleicacid)

是一類含磷的生物大分子化合物，攜帶和傳遞遺傳信息，為生命的最基本物質(zhì)之一。基本組成單位：核苷酸2科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件核酸的分類核酸mRNAtRNA

rRNA脫氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）3科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件第1節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級(jí)結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid4科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件核酸

單核苷酸

磷酸核苷（脫氧核苷）戊糖（脫氧戊糖）堿基（嘌呤堿、嘧啶堿）5科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件一、核酸的化學(xué)組成1.

元素組成C、H、O、N、P（9~10%）2.

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)6科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)（一）堿基7科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)8科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件DNARNA嘌呤M7GN6，N6-2m6AN6-m6AN6-m6AM7G嘧啶m5CDHUhm5CT核酸中部分稀有堿基9科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件（二）戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)10科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR，dTR,dCR（三）核苷核苷(ribonucleoside)的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）11科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

（四）核苷酸(ribonucleotide)12科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件重要的核苷酸衍生物含核苷酸的生物活性物質(zhì)：

NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP

多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMPADPcAMP13科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件定義：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。5′端3′端CGA二、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈。14科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件AGP5

PTPGPCPTPOH3

書寫方法5

pApCpTpGpCpT-OH

3

5

ACTGCT

3

15科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件第2節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA16科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)17科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件（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18科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)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，兩鏈以-脫氧核糖-磷酸-為骨架，以右手螺旋方式繞同一公共軸盤螺旋，直徑為2nm，形成大溝(majorgroove)及小溝(minorgroove)相間。19科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件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;G

C）。相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對(duì)堿基。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)20科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件堿基互補(bǔ)配對(duì)：21科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件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)22科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性23科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中組裝（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反24科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件（二）原核生物DNA是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)25科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件（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)。26科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件

核心顆粒

核小體

連接區(qū)核心顆粒：由長146bp的雙螺旋DNA以超螺旋方式纏繞組蛋白八聚體1.8圈組成。連接區(qū)：由連接區(qū)DNA和組蛋白H1組成連接區(qū)DNA：連接相鄰兩個(gè)核心顆粒核小體的構(gòu)成

連接區(qū)DNA（約60bp）H1DNA（約146bp）組蛋白八聚體27科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件組蛋白種類：

H1、H2A、H2B、H3、H4組蛋白八聚體（核心組蛋白）：由各二分子H2A、H2B、H3、

H4

組成八聚體H1

：位于連接區(qū)組蛋白（histone)28科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件真核生物染色體DNA組裝不同層次的結(jié)構(gòu)染色體是由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的不同層次纏繞線和螺線管結(jié)構(gòu)

29科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件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。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)。基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指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。三、DNA的功能30科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件StructureandFunctionofRNA第三節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能31科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件RNA的種類、分布、功能32科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件*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。一、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能33科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件真核生物mRNA的帽子結(jié)構(gòu)5＇5＇34科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件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35科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件

轉(zhuǎn)錄核內(nèi)DNA遺傳信息的堿基排列順序，并攜帶至細(xì)胞質(zhì)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成中的氨基酸排列順序。

DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細(xì)胞mRNA的功能36科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件1.tRNA分子含有較多的稀有堿基含10-20%稀有堿基，如DHU3′末端為—CCA-OH5′末端大多數(shù)為G二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能37科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件稀有堿基38科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件2.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)額外環(huán)氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)環(huán)TΨC環(huán)反密碼子5＇39科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件3.tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)——倒L形*tRNA的功能搬運(yùn)氨基酸到核糖體和識(shí)別密碼子，參與蛋白質(zhì)的翻譯。40科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件*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。41科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件*rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA42科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.8S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)36種占總重量的30%49種占總重量的35%43科學(xué)出版社案例式教材《