中国药科大学生物化学课件-核酸—01 概述_PPT幻灯片
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核酸的化学-PPT精选
核酸的化学
核酸的基本结构单位—核苷酸 DNA的分子结构与功能 RNA的分子结构与功能 核酸的理化性质
第一节 概 述
▪ 核酸(nucleic acid)的分类
分布 功能
DNA（脱氧核糖核酸） 细胞核、线粒体
遗传信息的贮存和携带 者
RNA（核糖核酸） 细胞核、细胞质
参与遗传信息的表 达
▪ 核酸是遗传的物质基础 ▪ 核酸的发现
5′PAPCPGPCPTPGPTPA 3′
或5′ ACGCTGTA 3′
DNA与RNA结构对比
碱基 戊糖
DNA A、G、C、T β,D,2 脱氧核糖
RNA A、G、C、U
β,D 核糖
核苷 脱氧腺苷、鸟苷、 腺苷、鸟苷、胞
胞苷、胸苷
苷、尿苷
核苷 dAMP、dGMP、 AMP、GMP、 酸 dCMP、dTMP CMP、UMP
▪ 二级结构--三叶草形
局部互补配对形成双链结构（茎环样结构） 具有四环四臂 4个环：
核酸的发现
1868年 瑞士外科医生Friedrich Miesher 从脓细胞的 核中分离出的一类含磷的化合物，呈酸性，命名为核酸 nucleic acid
遗传性的研究
肺炎球菌：S型-致病 灭活 不致病 R型-不致病
噬菌体：32P—标记核酸 35S—标记蛋白质
第二节 核酸的基本组成单位—核苷酸
核酸的化学组成
四、核苷酸
• 戊糖C5’羟基与磷酸缩合形成酯键 • (d)NMP、（d）NDP、（d）NTP • 环化核苷酸 如：cAMP、cGMP
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
核酸的基本结构单位—核苷酸 DNA的分子结构与功能 RNA的分子结构与功能 核酸的理化性质
第一节 概 述
▪ 核酸(nucleic acid)的分类
分布 功能
DNA（脱氧核糖核酸） 细胞核、线粒体
遗传信息的贮存和携带 者
RNA（核糖核酸） 细胞核、细胞质
参与遗传信息的表 达
▪ 核酸是遗传的物质基础 ▪ 核酸的发现
5′PAPCPGPCPTPGPTPA 3′
或5′ ACGCTGTA 3′
DNA与RNA结构对比
碱基 戊糖
DNA A、G、C、T β,D,2 脱氧核糖
RNA A、G、C、U
β,D 核糖
核苷 脱氧腺苷、鸟苷、 腺苷、鸟苷、胞
胞苷、胸苷
苷、尿苷
核苷 dAMP、dGMP、 AMP、GMP、 酸 dCMP、dTMP CMP、UMP
▪ 二级结构--三叶草形
局部互补配对形成双链结构（茎环样结构） 具有四环四臂 4个环：
核酸的发现
1868年 瑞士外科医生Friedrich Miesher 从脓细胞的 核中分离出的一类含磷的化合物，呈酸性，命名为核酸 nucleic acid
遗传性的研究
肺炎球菌：S型-致病 灭活 不致病 R型-不致病
噬菌体：32P—标记核酸 35S—标记蛋白质
第二节 核酸的基本组成单位—核苷酸
核酸的化学组成
四、核苷酸
• 戊糖C5’羟基与磷酸缩合形成酯键 • (d)NMP、（d）NDP、（d）NTP • 环化核苷酸 如：cAMP、cGMP
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
生物化学第五章核酸
教学ppt
31
DNA双螺旋结构的类型
B-DNA A-DNA Z-DNA
教学ppt
32
2
教学ppt
2
33
教学ppt
34
三股螺旋DNA
K. Hoogsteen 1963
通常是一条同型寡核苷酸与寡嘧啶核苷酸-寡嘌呤核苷 酸双螺旋的大沟结合：Py. Pu*Py/Pu
当DNA的一段寡嘧啶（寡嘌呤）构成镜像重复时可以形成三股螺 旋（铰链DNA，hinged DNA , H-DNA)
教学ppt
22
实验2：T2噬菌体感染实验
❖ 1952年，Hershey和Chase用噬菌体标记的感染实验。
教学ppt
23
二、DNA的空间结构
1953年Watson和Crick提出了著名的DNA双螺
旋结构模型
教学ppt
24
DNA的Na盐纤维和DNA晶体的X 光衍射分析。 Franklin
教学ppt
25
DNA双螺旋结构模型的主要内容
1. 由两条反向平行的 多核苷酸链围绕同 一中心轴盘绕而成 的右手双螺旋
2. 碱基处于螺旋内侧， 而磷酸及戊糖位于 外侧。碱基的平面 与螺旋轴相垂直， 糖平面与碱基平面 几乎成直角
教学ppt
26
沿着走向，磷酸、 戊糖骨架形成深浅 不同的凹陷，即大 沟和小沟。
3.螺旋的直径为2nm， 相邻碱基在螺旋轴 上间距为0.34nm， 旋转夹角为3６°。 每１０对核苷酸形 成螺旋的一圈，螺 距为３.4nm。
胞嘧啶核苷
腺嘌呤核苷
糖的第一位碳原子（C1）与嘧啶碱的第一位氮原子
（N1）相连，或与嘌呤碱的第九位氮原子（N9 ）相
连。
教学ppt
生物化学与原理1核酸-1ppt课件
胸腺嘧啶脱氧核苷酸 (dTMP)
胞嘧啶核苷酸(CMP) 尿嘧啶核苷酸(UMP)
说明：mono-: 单一, deoxy-: 脱氧
核苷N和uc核l苷eo酸sides and Nucleotides
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷
胞嘧啶核苷
尿嘧啶核苷
5´-腺嘌呤核苷酸 5´-鸟嘌呤核苷酸 5´-胞嘧啶核苷酸 5´-尿嘧啶核苷酸
O
H3C NH
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T)
2,4-二氧基-5-甲基嘧啶
3、 核苷(ribonucleoside)
核糖（脱氧核糖）的苷羟基与碱基的亚氨基脱水缩合 形成糖苷键(C-N键) 。
嘧啶核苷： C1-N1
嘌呤核苷： C1-N9
核苷：A, G, U, C 脱氧核苷：dA, dG, dT, dC
表：常见的多磷酸核苷酸
核苷二磷酸(NMP) 三磷酸核苷(NTP)
腺嘌呤(adenine,A) 鸟嘌呤(guanine,G) 胞嘧啶(cytosine,C) 胸腺嘧啶(thymine,T) 尿嘧啶(uracil,U)
腺苷二磷酸(ADP) 鸟苷二磷酸(GDP) 胞苷二磷酸(CDP) 胸苷二磷酸(TDP) 尿苷二磷酸(UDP)
9
1´
1
1´
4、 核苷酸(ribonucleotide)和稀有核苷酸
核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸 （脱氧核苷酸）。
5'-核苷酸
3'-核苷酸
2'-核苷酸
核糖核苷的糖环上有3个自由羟基，可以酯化分别生 成2´-，3´-和5´-三种核苷酸。
5'-脱氧核苷酸
3'-脱氧核苷酸
脱氧核糖核苷的糖环上只有2个自由羟基，只能生成 3´-和5´-脱氧核苷酸。生物体内游离存在的是5´-核苷 酸，构成核酸大分子的也是5´-核苷酸。
胞嘧啶核苷酸(CMP) 尿嘧啶核苷酸(UMP)
说明：mono-: 单一, deoxy-: 脱氧
核苷N和uc核l苷eo酸sides and Nucleotides
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷
胞嘧啶核苷
尿嘧啶核苷
5´-腺嘌呤核苷酸 5´-鸟嘌呤核苷酸 5´-胞嘧啶核苷酸 5´-尿嘧啶核苷酸
O
H3C NH
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T)
2,4-二氧基-5-甲基嘧啶
3、 核苷(ribonucleoside)
核糖（脱氧核糖）的苷羟基与碱基的亚氨基脱水缩合 形成糖苷键(C-N键) 。
嘧啶核苷： C1-N1
嘌呤核苷： C1-N9
核苷：A, G, U, C 脱氧核苷：dA, dG, dT, dC
表：常见的多磷酸核苷酸
核苷二磷酸(NMP) 三磷酸核苷(NTP)
腺嘌呤(adenine,A) 鸟嘌呤(guanine,G) 胞嘧啶(cytosine,C) 胸腺嘧啶(thymine,T) 尿嘧啶(uracil,U)
腺苷二磷酸(ADP) 鸟苷二磷酸(GDP) 胞苷二磷酸(CDP) 胸苷二磷酸(TDP) 尿苷二磷酸(UDP)
9
1´
1
1´
4、 核苷酸(ribonucleotide)和稀有核苷酸
核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸 （脱氧核苷酸）。
5'-核苷酸
3'-核苷酸
2'-核苷酸
核糖核苷的糖环上有3个自由羟基，可以酯化分别生 成2´-，3´-和5´-三种核苷酸。
5'-脱氧核苷酸
3'-脱氧核苷酸
脱氧核糖核苷的糖环上只有2个自由羟基，只能生成 3´-和5´-脱氧核苷酸。生物体内游离存在的是5´-核苷 酸，构成核酸大分子的也是5´-核苷酸。
中国药科大学生物化学课件—核酸DNA的结构RNA的结构与功能
退出
1、DNA的二级结构
（1）、关于DNA结构的发现
目录 1953年，J. Watson和F. Crick
在前人研究工作的基础上，根据
DNA纤维和DNA结晶的X-衍射图
上一页 谱分析及DNA碱基组成的定量分
析以及DNA中碱基的物化数据测
定，提出了著名的DNA双螺旋结
下一页
构模型，并对模型的生物学意义作 出了科学的解释和预测。
下一页 核糖体40S亚基结合的信号。
退出
rRNA (核糖体RNA)概述
目录
上一页 约占全部RNA的80%，
是核糖核蛋白体的主要组成部分。
下一页
rRNA 的功能与蛋白质生物合成相关， 可分别与 mRNA、tRNA作用，催化肽
键的形成。
退出
rRNA
目录 上一页
动物细胞核糖体rRNA有四类：5SrRNA， 5.8SrRNA，18SrRNA，28SRNA。许 多rRNA的一级结构及由一级结构推导出 来的二级结构都已阐明，但是对许多 rRNA的功能迄今仍不十分清楚。与 tRNA不同，rRNA的甲基化多发生在核 糖上。真核生物的rRNA中修饰核苷比原 核生物多。
由于这一科学成果，沃森、克里克和威尔金斯共同获得
退出 1962年度诺贝尔医学和生理学奖。1953年沃森25岁，克里 克37岁。沃森和克里克1953年提出的DNA分子结构模可以 与达尔文的进化论、孟德尔的遗传定律相媲美，为探讨遗传 学的化学基础开辟了一个新纪元，引起了生物学的一场伟大
革命。
1、DNA的二级结构
许 多 单 核 苷 酸 通 过 3` 、
上一页
5`-磷酸二酯键就连成 了多核苷酸链，核苷
酸的戊糖和磷酸通过
3`、5`-二酯键构成了 下一页 多 核 苷 酸 链 的 主 链
1、DNA的二级结构
（1）、关于DNA结构的发现
目录 1953年，J. Watson和F. Crick
在前人研究工作的基础上，根据
DNA纤维和DNA结晶的X-衍射图
上一页 谱分析及DNA碱基组成的定量分
析以及DNA中碱基的物化数据测
定，提出了著名的DNA双螺旋结
下一页
构模型，并对模型的生物学意义作 出了科学的解释和预测。
下一页 核糖体40S亚基结合的信号。
退出
rRNA (核糖体RNA)概述
目录
上一页 约占全部RNA的80%，
是核糖核蛋白体的主要组成部分。
下一页
rRNA 的功能与蛋白质生物合成相关， 可分别与 mRNA、tRNA作用，催化肽
键的形成。
退出
rRNA
目录 上一页
动物细胞核糖体rRNA有四类：5SrRNA， 5.8SrRNA，18SrRNA，28SRNA。许 多rRNA的一级结构及由一级结构推导出 来的二级结构都已阐明，但是对许多 rRNA的功能迄今仍不十分清楚。与 tRNA不同，rRNA的甲基化多发生在核 糖上。真核生物的rRNA中修饰核苷比原 核生物多。
由于这一科学成果，沃森、克里克和威尔金斯共同获得
退出 1962年度诺贝尔医学和生理学奖。1953年沃森25岁，克里 克37岁。沃森和克里克1953年提出的DNA分子结构模可以 与达尔文的进化论、孟德尔的遗传定律相媲美，为探讨遗传 学的化学基础开辟了一个新纪元，引起了生物学的一场伟大
革命。
1、DNA的二级结构
许 多 单 核 苷 酸 通 过 3` 、
上一页
5`-磷酸二酯键就连成 了多核苷酸链，核苷
酸的戊糖和磷酸通过
3`、5`-二酯键构成了 下一页 多 核 苷 酸 链 的 主 链
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状特征。
下一页
退出
1、DNA是主要的遗传物质
目录
上一页 1952年，美国冷泉 港 Hershey-Chase
下一页 噬菌体浸染细菌的实 验。
退出
2、RNA生物学功能
目录 上一页 下一页
退出
RNA的功能：
1.参与蛋白质的合成 rRNA(75-80%) tRNA(10-15%) mRNA(2-5%)
目录 主要内容：介绍核酸的分类和化学 组成，重点讨论DNA和RNA的结构
上一页
特征，初步认识核酸的结构特征与其
下一页
功能的相关性；介绍核酸的主要理化 退出 性质和核酸研究的一般方法。
一、概述
目录 （一）、核酸的发现与发展
1868年，瑞士青年科学家 F.Miescher
上一页
从外科绷带上脓细胞的
下一页
细胞核中分离得到一种
含磷较高的酸性物质，
退出
称之为核素（nuclein）
核素实质是一种核糖核蛋白
核酸的研究历史：
1889年，Altman首先制备了不含蛋白的核酸制 目录 品，并引入“核酸”这一名词。
20世纪20年代测定了核酸的化学组成，并将核酸 分为DNA和RNA。 上一页 1943年，E .Chargaff的工作：嘌呤：嘧啶=1： 1，由此推理出碱基配对的理论。 1944年，Avery的肺炎双球菌转化实验，证明遗 下一页 传物质即为DNA。 1953年，Watson-Crick建立了DNA的双螺旋结 构模型。遗传密码的阐明、内切核酸酶的发现、 退出 核酸的合成与分析技术、基因重组技术等的建立 形成了分子生物学的基本完整体系。
1958,Crick提出遗传信息传递的中心法则，
目录 上一页 下一页
退出
目录 上一页 下一页
退出
三、核酸的种类、分布与功能
（一）、核酸的种类与分布
目录 1、核酸的种类（ RNA、DNA、）
核糖核酸（ribonucleic acid-RNA）:转移RNA(transfer
上一页
RNA-tRNA) 、信使RNA(messenger RNAmRNA)、核糖体RNA（ribosomal RNA-rRNA）
胞的一半
2.遗传物质 3.具有生物催化剂功 能
总而言之：
目录 ▪ 核酸与蛋白质一样，是一切生物有机体不
可缺少的组成部分。
上一页 ▪ 核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，
它不仅对于生命的延续，生物物种遗传特 性的保持，生长发育，细胞分化等起着重 下一页 要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗 传病、代谢病等也密切相关。
功能 ：三者共同参与遗传信息的表达。
下一页 退出
小分子细胞核RNA（snRNA）、染色质RNA （chRNA）、反义RNA（antisense RNA）、双 链RNA（dsRNA）、细胞质小RNA（scRNA）、 具有催化活性的RNA（ribozyme）、各种病毒 RNA
脱氧核糖核- DNA） 功能：遗传信息的载体，负责遗传信息的贮存和发布。
2、核酸的分布
目录
真核生物
原核生物
上一页
细胞核（95%） 核质区（拟核）
DNA 线粒体、叶绿体
下一页
（5%）
细胞质（75%） 细胞质 退出 RNA 线粒体、叶绿体
（15%）
细胞核（10%）
（二）、核酸的生物学功能 1、DNA是主要的遗传物质
目录
上一页 1928年，英国科学家Griffith 发现肺炎链球菌使小鼠死亡的 原因是引起肺炎。细菌的毒性是
下一页 由细胞表面中的多糖所决定的。
退出
（二）、核酸的生物学功能 1、DNA是主要的遗传物质
目录
S
1944年，O.T.Avery（美） 肺炎链球菌的转化实验,首次
R
上一页 证明DNA是细菌遗传性状的转化
因子。
下一页
十年后
S+R
证明
退出
DNA
S菌体的DNA + R
是遗传
物质
S
转化作用：
目录
感受态的微生物或离体培养的细 上一页 胞获得外源DNA并产生新的形
退出 ▪ 因此，核酸的研究是现代生物化学、分子
生物学和医学的重要基础之一。
几点说明
目录
A、细胞核中DNA含量是恒定的，不随 上一页 外界环境、营养条件、代谢状况的改变
而改变，称为DNA恒定论。 B、不同种类的生物细胞的DNA含量相 下一页 差很大。每个细胞中DNA含量与生物的
复杂性有关（有近似平衡关系）。 退出 C、高等动物生殖细胞DNA含量为体细
下一页
退出
1、DNA是主要的遗传物质
目录
上一页 1952年，美国冷泉 港 Hershey-Chase
下一页 噬菌体浸染细菌的实 验。
退出
2、RNA生物学功能
目录 上一页 下一页
退出
RNA的功能：
1.参与蛋白质的合成 rRNA(75-80%) tRNA(10-15%) mRNA(2-5%)
目录 主要内容：介绍核酸的分类和化学 组成，重点讨论DNA和RNA的结构
上一页
特征，初步认识核酸的结构特征与其
下一页
功能的相关性；介绍核酸的主要理化 退出 性质和核酸研究的一般方法。
一、概述
目录 （一）、核酸的发现与发展
1868年，瑞士青年科学家 F.Miescher
上一页
从外科绷带上脓细胞的
下一页
细胞核中分离得到一种
含磷较高的酸性物质，
退出
称之为核素（nuclein）
核素实质是一种核糖核蛋白
核酸的研究历史：
1889年，Altman首先制备了不含蛋白的核酸制 目录 品，并引入“核酸”这一名词。
20世纪20年代测定了核酸的化学组成，并将核酸 分为DNA和RNA。 上一页 1943年，E .Chargaff的工作：嘌呤：嘧啶=1： 1，由此推理出碱基配对的理论。 1944年，Avery的肺炎双球菌转化实验，证明遗 下一页 传物质即为DNA。 1953年，Watson-Crick建立了DNA的双螺旋结 构模型。遗传密码的阐明、内切核酸酶的发现、 退出 核酸的合成与分析技术、基因重组技术等的建立 形成了分子生物学的基本完整体系。
1958,Crick提出遗传信息传递的中心法则，
目录 上一页 下一页
退出
目录 上一页 下一页
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三、核酸的种类、分布与功能
（一）、核酸的种类与分布
目录 1、核酸的种类（ RNA、DNA、）
核糖核酸（ribonucleic acid-RNA）:转移RNA(transfer
上一页
RNA-tRNA) 、信使RNA(messenger RNAmRNA)、核糖体RNA（ribosomal RNA-rRNA）
胞的一半
2.遗传物质 3.具有生物催化剂功 能
总而言之：
目录 ▪ 核酸与蛋白质一样，是一切生物有机体不
可缺少的组成部分。
上一页 ▪ 核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，
它不仅对于生命的延续，生物物种遗传特 性的保持，生长发育，细胞分化等起着重 下一页 要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗 传病、代谢病等也密切相关。
功能 ：三者共同参与遗传信息的表达。
下一页 退出
小分子细胞核RNA（snRNA）、染色质RNA （chRNA）、反义RNA（antisense RNA）、双 链RNA（dsRNA）、细胞质小RNA（scRNA）、 具有催化活性的RNA（ribozyme）、各种病毒 RNA
脱氧核糖核- DNA） 功能：遗传信息的载体，负责遗传信息的贮存和发布。
2、核酸的分布
目录
真核生物
原核生物
上一页
细胞核（95%） 核质区（拟核）
DNA 线粒体、叶绿体
下一页
（5%）
细胞质（75%） 细胞质 退出 RNA 线粒体、叶绿体
（15%）
细胞核（10%）
（二）、核酸的生物学功能 1、DNA是主要的遗传物质
目录
上一页 1928年，英国科学家Griffith 发现肺炎链球菌使小鼠死亡的 原因是引起肺炎。细菌的毒性是
下一页 由细胞表面中的多糖所决定的。
退出
（二）、核酸的生物学功能 1、DNA是主要的遗传物质
目录
S
1944年，O.T.Avery（美） 肺炎链球菌的转化实验,首次
R
上一页 证明DNA是细菌遗传性状的转化
因子。
下一页
十年后
S+R
证明
退出
DNA
S菌体的DNA + R
是遗传
物质
S
转化作用：
目录
感受态的微生物或离体培养的细 上一页 胞获得外源DNA并产生新的形
退出 ▪ 因此，核酸的研究是现代生物化学、分子
生物学和医学的重要基础之一。
几点说明
目录
A、细胞核中DNA含量是恒定的，不随 上一页 外界环境、营养条件、代谢状况的改变
而改变，称为DNA恒定论。 B、不同种类的生物细胞的DNA含量相 下一页 差很大。每个细胞中DNA含量与生物的
复杂性有关（有近似平衡关系）。 退出 C、高等动物生殖细胞DNA含量为体细