《生物化學核酸》PPT課件

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1、第三章核酸本章內(nèi)容核酸的化學組成DNA的結構RNA的結構與功能核酸的性質(zhì)核酸的序列測定（自學）核酸(nucleicacid)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)和重要的相關研究1868年FridrichMiescher從膿細胞核中提取“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的雙螺旋結構1968年Nirenberg破譯了遺傳密碼1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶1981年Gilbert和Sanger建立

2、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、英等國完成人類基因組計劃基本框架2002年中國率先繪就水稻（秈稻）基因組的工作框架圖,并完成水稻第四號染色體精確測序。一、核酸的組成成分核糖和脫氧核糖嘌呤堿和嘧啶堿核苷嘌呤堿N9或嘧啶堿N1與核糖或脫氧核糖C1′通過N-β-糖苷鍵相連形成核苷或脫氧核苷。核苷酸核苷酸是核苷的磷酸脂。核苷酸可分為核糖核苷酸與脫氧核糖核苷酸兩大類：核糖核苷酸AMP，GMP，UMP，CMP脫氧

3、核糖核苷酸dAMP，dGMP，dTMP，dCMP核苷酸的連接核苷酸之間以3′,5′-磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。二、DNA的結構(一)DNA的一級結構DNA分子的脫氧核苷酸組成與排列（sequence）(二)DNA的二級結構--雙螺旋結構1DNA雙螺旋結構的研究背景堿基組成分析Chargaff規(guī)則：(1)[A]=[T]，[G]=[C]；(2)不同生物種屬的DNA堿基組成不同；(3)同一個體的不同器官或組織的DNA堿基組成相同。(4)一種生物DNA堿基組成不隨生物體的年齡、營養(yǎng)狀態(tài)或環(huán)境變化而改變

4、。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-線衍射圖譜分析用來闡明DNA結構的關鍵的X射線衍射照片。它證明了DNA是螺旋形結構。照片中心的十字形的X射線反射圖形表明了螺旋的形式；位于頂端和底部的很深的黑色區(qū)域表明相距0.34nm的嘌呤和嘧啶堿基是規(guī)則的相鄰疊加的，并垂直于螺旋軸。1953年，Watson和Crick提出了B型DNA雙螺旋結構模型。2DNA雙螺旋結構模型的要點(1)主鏈。兩條反向平行的脫氧多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞，兩條鏈均為右手螺旋，其中一條為5′3′,另一條為

5、3′5′,3′5′者為正向鏈。脫氧核糖基-磷酸基骨架位于螺旋外側，彼此通過3′,5′-磷酸二酯鍵連接。堿基位于內(nèi)側，堿基平面與螺旋的長軸垂直，糖環(huán)的平面則與縱軸平行。（2）堿基配對。兩條鏈通過堿基間的氫鍵相連，A對T有兩個氫鍵，C對G有三個氫鍵，這種A-T、C-G配對的規(guī)律，稱為堿基互補規(guī)則。(3)螺旋參數(shù)。DNA雙鏈是右手螺旋結構螺旋直徑2nm，每圈螺旋含10個堿基對(bp)，螺距為3.4nm。（4）螺旋表面。配對堿基并不充滿雙螺旋的全部空間，而且堿基對占據(jù)的空間不對稱，因此在雙螺旋的表面形成兩條螺形凹

6、溝，一條較深稱為大溝(majorgroove)，一條較淺稱為小溝(minorgroove)。(5)維持雙螺旋穩(wěn)定的因素：橫向為互補堿基間的氫鍵，縱向為堿基平面間的疏水性堆積力。磷酸基團上的負電荷與帶正電荷的組蛋白或介質(zhì)中的陽離子之間形成離子鍵;范德華力。（參見P92)見P923DNA雙螺旋結構的多樣性化（自學）B型DNA雙螺旋是核酸二級結構的重要形式。當改變了溶液的離子強度和相對濕度時，DNA螺旋結構可以改變，除B型外，還有Z型及A型。在體內(nèi)，不同構象的DNA可能與基因表達的調(diào)控有關。見P76(三)DNA

7、的三級結構DNA雙螺旋鏈再盤繞,形成一種比雙螺旋更高層次的空間構象。包括線形DNA形成的紐結、超螺旋和多重螺旋、環(huán)狀DNA形成的結、超螺旋和連環(huán)等結構正超螺旋(positivesupercoil)指左手方向的超螺旋,增加螺旋圈數(shù)。負超螺旋(negativesupercoil)指右手方向的超螺旋,減少增加螺旋圈數(shù)。生物體內(nèi)多數(shù)超螺旋以負超螺旋的形式存在。意義DNA超螺旋結構整體或局部的拓撲學變化及其調(diào)控對于DNA復制和RNA轉錄過程具有關鍵作用。真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構成（自學）其基本單位是核小體(

8、nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1、H2A，H2B、H3、H4見P80-81DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復制和轉錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎，也是個體生命活動的信息基礎。基因是指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、RNA的結構與功能RNA：通常以單鏈形式存在，但也有復雜的局部二級結構或三級結構。種類較多功能多樣分子大小不一