核酸的結(jié)構(gòu)和功能1

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1、第三章核酸的結(jié)構(gòu)和功能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。第一節(jié)核酸的概念核酸(nucleicacid)的概念1、結(jié)構(gòu)----是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。2、功能---核酸是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定生物的生長(zhǎng)、繁殖以及生命的代謝模式。3、DNA儲(chǔ)存信息；RNA傳遞并表達(dá)信息4、DNA-----RNA-----蛋白質(zhì)一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展1868年FridrichMiescher從膿細(xì)胞中提取含磷豐富的酸性物質(zhì)---“核素”1944年Av

2、ery等人證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)20世紀(jì)50年代初，ErwinChargaff在測(cè)定多種生物的DNA組成后，發(fā)現(xiàn)A=T,G=C,這稱為“Chargaff定則”1953年Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶1981年Gilbert和Sanger建立DNA測(cè)序方法1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)1990年美國(guó)啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃(HGP)1994年中國(guó)人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)1998年，國(guó)際水稻基因組計(jì)劃，2000年5月，中國(guó)超級(jí)雜交水稻基因組計(jì)劃2001年美、英等國(guó)完成

3、人類基因組計(jì)劃基本框架，2003年完成精細(xì)圖譜二、核酸的分類及分布98%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。包括mRNA、tRNA和rRNA分布于胞核、胞液。(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。第二節(jié)核酸的組成成分核酸的化學(xué)組成1.元素組成C、H、O、N、P（9~10%）2.分子組成核酸核苷酸核苷磷酸堿基戊糖AGCUT嘌呤嘧啶核糖脫氧核糖

4、一、戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)二、堿基嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)核酸中也存在一些不常見(jiàn)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。核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR三、核苷(ribonucleoside)的形成堿基＋戊糖＝核苷連接部位：戊糖---1，堿基---嘌呤9/嘧啶

5、1連接方式：C---N糖苷鍵1′1核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP四、核苷酸(ribonucleotide)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）。體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物輔酶和輔基－含核苷酸的生物活性物質(zhì)：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP能量載體----ATP、GTP食品工業(yè)上用作添加劑單體－多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP第二信使－環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMPAMPcAMP5′端3′端3.核苷酸的連接上一個(gè)核苷酸戊糖３，位的羥基與下一個(gè)核苷酸戊糖

6、５，位的磷酸以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即以３，－５，磷酸二酯鍵連接。CGA一、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)定義核酸分子中核苷酸的連接方式以及核苷酸的排列順序。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。主鏈：戊糖－磷酸骨架位于外側(cè)側(cè)鏈：堿基對(duì)位于內(nèi)側(cè)方向：５’3’5′端3′端CGA第三節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)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′，一般默認(rèn)為從左到右為5’-3’。多聚核苷酸的表示方式DNARNA5′PdAPdCPdGPdTOH3′5

7、′PAPCPGPUOH′或5′ACGTGCGT3′5′ACGUAUGU3′ACGTGCGTACGUAUGUT5’3’OHU5’3’OHOHOHOHOHDNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的意義DNA雖然只是由于四個(gè)堿基的變化形成的四種核苷酸按照一定的順序排列起來(lái)，但值得注意的是，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。DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)-雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景和歷史意義DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)DNA在真核生物細(xì)胞

8、核內(nèi)的組裝DNA的功能二