核酸的結(jié)構(gòu)和功能2

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1、第二章核酸的結(jié)構(gòu)和功能核酸：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。核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進展1868年FridrichMiescher從膿細胞中提取“核素”1944年Avery等人證實DNA是遺傳物質(zhì)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測序方法1985年Mullis發(fā)明PCR技術1990年美國啟動人類基因組計劃(HGP)1994年中國人類基因組計劃啟動2001年美、英等國

2、完成人類基因組計劃基本框架二、核酸的分類及分布90%以上分布于細胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。分布于胞核、胞液。(DNA)(RNA)脫氧核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的基因型(genotype)。參與細胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。核酸的化學組成1.元素組成:C、H、O、N、P（9~10%）2.分子組成——堿基：嘌呤堿，嘧啶堿——戊糖：核糖，脫氧核糖——磷酸第一節(jié)核酸的化學組成及一級結(jié)構(gòu)一、核苷酸的結(jié)構(gòu)兩類核酸的基本化學組成比較嘌呤堿腺嘌呤(A)腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)鳥嘌呤(G)嘧

3、啶堿胞嘧啶(C)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)堿基戊糖D-2-脫氧核糖D-核糖酸磷酸磷酸DNARNA嘌呤腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)堿基嘧啶胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖（構(gòu)成DNA）脫氧核糖核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR核苷的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。1′1核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸

4、）。體內(nèi)重要的游離核苷酸及其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，cGMPAMPADPATPcAMPNADP+NAD+二、核酸的一級結(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。5′端3′端CGA5′端3′端核苷酸的連接核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGAAGP5?PTPGPCPTPOH3?書寫方法5?pApGpTpGpCpT-OH3?5?AGTGCT3?RNA的一級結(jié)構(gòu)與DNA的差

5、別在于：1、戊糖是核糖而非脫氧核糖2、嘧啶成分是胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U），無胸腺嘧啶（T）核酸分子的大小常用堿基數(shù)目或堿基對數(shù)目來表示。核酸片段<50bp稱為寡核苷酸第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能一、DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景堿基組成分析Chargaff規(guī)則堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理DNA纖維的X-線衍射圖譜分析(1)腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩爾數(shù)相等.A=T鳥嘌呤與胞嘧啶的摩爾數(shù)相等.G=C嘌呤總數(shù)=嘧啶總數(shù)A+G=C+T(2)DNA的組成具有種屬特異性(3)DNA的堿基組成沒有組織的特異

6、性,且較為穩(wěn)定,不隨年齡、營養(yǎng)狀態(tài)、環(huán)境改變的影響Chargaff堿基組成規(guī)律（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點（Watson,Crick,1953）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，形成大溝及小溝相間。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點（Watson,Crick,1953）堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成氫鍵配對（互補配對形式：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對堿基。堿基互補配對TAGC（二）D

7、NA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點（Watson,Crick,1953）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結(jié)構(gòu)的多樣性A-DNA：右手螺旋B-DNA：Watson-Crick模型，右手螺旋生理條件下DNA最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形式Z-DNA：左手螺旋二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負超螺旋盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓撲學變化及其調(diào)控對于DNA復制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具有關鍵作用。（二）原

8、核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)原核生物沒有典型的細胞核結(jié)構(gòu)，超螺旋結(jié)構(gòu)被認為是原核生物DNA的三級結(jié)構(gòu)。（三）DNA在真核生物細胞核內(nèi)的組裝真核