核酸通论专业知识课件
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核酸基础
§3-2
核酸的结构
第三章 核酸
一、核酸是通过3′,5′磷酸二酯键的多聚体,它的基本单位是核苷酸.
化学组成：核酸→核苷酸→磷酸+戊糖+含氮碱
NH2 N N P OH2 C O N
NH2 N N N N H
碱基
N
OH
H
核苷酸
HOH2C
O
OH
H3PO4
磷酸 核 酸
OH
H
戊糖
第三章 核酸
1. 含氮碱：
N N H
磷含量及紫外吸收值然后算出摩尔磷吸光系数。
(P)=A/cL
=30.98A/WL 一般天然DNA的(P)为6600，RNA为7700～7800。由于 单链核苷酸的(P)比双链的要高，所以核酸发生变性时， (P)升高，故称增色效应；复性时(P)降低，称为减色 效应。
四、核酸的变性、复性与杂交
拖尾序列和尾巴
帽子 前导序列 编码序列 拖尾序列
尾巴
蛋白质
5′—端有帽子，其结构如图
A-A-A-A-A-A-AA ……
功能：保护作用，参与蛋白质合成起始
3′—端有尾巴（多聚A200左右个核苷酸）是转录后在经poly（A）聚合酶作用添加上 去的。 功能：保护作用；
O HN H2 N N
CH3 N+ O N O CH2O P OH OH OH O O P OH O O P OH O P OH2 C 碱基 O
、稀有碱基
见表13-2（解释）
HOH2C
O
OH
HOH2C
O
OH
OH
OH
OH
H
—D—核糖
—D—脱氧核糖
第三章 核酸
3.核苷酸
核酸化学PPT课件
DNA与RNA结构特点
DNA结构特点
DNA是一种长链生物聚合物，组成单 位为四种脱氧核苷酸，由碱基、脱氧 核糖和磷酸构成。
RNA结构特点
RNA由核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而 成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由 一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮 碱基构成。
碱基互补配对原则
碱基互补配对原则是指在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配 对必须遵循一定的规律，这就是A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，反之亦然。
多肽。
基因编辑技术
如CRISPR-Cas9等，可对基因组 进行定点编辑，实现基因敲除、
敲入、突变等操作。
05
核酸药物设计与应用
抗病毒药物设 利用病毒基因序列中的特异性区域，设计与之互 补的核酸药物，通过阻断病毒基因复制或表达， 达到抗病毒效果。
靶向病毒关键蛋白的药物设计 针对病毒生命周期中的关键蛋白，设计能够与之 结合的核酸药物，从而阻止病毒的组装、释放等 过程。
RNA转录过程及调控
RNA转录的基本过程 转录起始、链延长、链终止与释放
RNA转录的酶学 RNA聚合酶、转录因子等
RNA转录的特点
模板链的选择性、转录的不对称性、 转录后加工等
RNA转录的调控
转录起始的调控、转录延伸的调控、 转录终止的调控
核酸酶作用及降解产物
核酸酶的种类与特性
01
核酸内切酶、核酸外切酶等
核酸的降解过程
02
核酸酶的切割作用、降解产物的生成与性质
核酸降解产物的应用
03
用于核酸序列分析、核酸检测等
03
核酸性质与功能
14-核酸通论
染色体 细 人 胞 体
一、核酸是生命信息的物质基础
古
生命的本源
新
20世纪 年代提出了人类基因组计 世纪80年代提出了 世纪 年代提出 划, (Human Genome Project HGP), 1990年由美国政府投资30亿美元 30亿美元 年由美国政府投资30 将对生命的起源问题， 将对生命的起源问题，生命奥秘的 揭示及医学的发展作出重大的贡献
与H. G. Khorana 和M. W. Nirenberg 共获诺贝尔生理学和医学奖
二、核酸发展简史
Khorana 人工合成核酸分子， 人工合成核酸分子， 并首次人工复制出 酵母基因
Har Gobind Khorana USA University of Wisconsin Madison, WI, USA 1922
Jacob和Monod（1965年） 和 （ 年 提出操纵子(operon)学说 并证实了操 学说，并证实了操 提出操纵子 学说 纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制 预言、证实了遗传信息的传递物质－ 预言、证实了遗传信息的传递物质－ mRNA的存在及其功能 的存在及其功能 阐明了基因对酶和病毒合成的控制 1961年，Crick证明每条 年 证明每条DNA链中的 证明每条 链中的 核苷酸，每三个构成一组，称为三联体， 核苷酸，每三个构成一组，称为三联体， 每一个三联体代表了一个氨基酸残基 DNA 链中的核苷酸顺序标示着蛋白
二、核酸发展简史
有机化合物 核素（ 核素（nuclein） ） 细胞核
R.Altmann
1898
核酸制品 核酸
Miescher是第一个发现 是第一个发现DNA的人，是细胞核 的人， 是第一个发现 的人 化学的创始人 所有有机体，包括动物、植物、 所有有机体，包括动物、植物、细菌和病毒 都含有核酸，核酸占细胞干重的5-15% 都含有核酸，核酸占细胞干重的
第二章核酸的分子结构
核酸的研究历史和重要性（续） 历史
70年代 建立DNA重组技术，改变了分子生物学的面貌，并导 致生物技术的兴起。 80年代 RNA研究出现第二次高潮：ribozyme、反义RNA、 “RNA世界”假说等等。 90年代以后 实施人类基因组计划（HGP）, 开辟了生命科学 新纪元。
人类基因组测序完成后，生命科学进入后基因组时代： 功能基因组学（functional genomics） Hapmap(单体型图 ) (基于SNP) 蛋白质组学（proteomics）
RNA分子中各核苷之间 的连接方式（3´-5´磷酸二 酯键）和排列顺序叫做 RNA的一级结构
RNA与DNA的差异
DNA
RNA
糖 脱氧核糖 核糖
碱基 AGCT
AGCU
不含稀有碱基 含稀有碱基
OH
5´
3´ OH
OH
4.1.2 RNA的类别
信使RNA（messenger RNA，mRNA）：在蛋白 质合成中起模板作用；
反转重复（inverted repeated)：由反方向互补的 两个DNA片段组成，两个反转重复序列又叫回 文序列(palindrome sequence)。(第47页)
镜像重复(mirror repeat)：由反方向完全相同的 两个序列组成。
直接重复(direct repeat)：由同一方向完全相同 的两个序列组成。正向重复序列、顺向重复序 列。
2 核酸的基本结构单位—核苷酸
2.1 核苷酸的化学组成与命名 2.1.1 碱基、核苷、核苷酸的概念和关系 2.1.2 常见碱基的结构与命名法 2.1.3 常见（脱氧）核苷酸的基本结构与命名 2.1.4 稀有核苷酸 2.1.5 细胞内游离核苷酸及其衍生物
核酸化学ppt课件
2. 大多数真核mRNA的3´末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称为多聚A尾。
1. 大多数真核mRNA的5´末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C´2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。
3 编码区：mRNA有编码区和非编码区，编码区是所有mRNA分子的主要结构部分，决定蛋白质分子的 一级结构。非编码区与蛋白质生物合成调控有关。
元素组成 核酸的基本结构单位——核苷酸
第二节 核酸的基本结构单位－核苷酸
核酸的分子组成
元素组成 C、H、O、N、P等 平均磷含量 P含量约为9％～10%。各种核酸中P接近和恒定。 故在测定组织中的核酸含量时常通过测定P的含量计算生物组织中核酸的含量。
核酸的基本结构单位——核苷酸
复性：变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为～。
（2）核酸的复性
不同来源的DNA、DNA与RNA、RNA和RNA之间都可以发生杂交。
核酸的杂交的应用： 在分子生物学和遗传学的研究中具有重要意义。 临床诊断： 基因诊断：如地中海贫血、分子病等 遗传病的产前诊断：胎儿羊水中收取DNA 基础研究领域： PCR技术、Southern杂交、Northern杂交
—— DNA和 RNA
DNA
RNA
嘌呤(purine)
腺嘌呤(adenine, A)
鸟嘌呤(guanine, G)
嘧啶(pyrimidine)
胞嘧啶(cytosine, C)
尿嘧啶(uracil, U)
胸腺嘧啶(thymine, T)
二、 戊 糖
（构成RNA）
1´
2´
3´
4´
5´
核糖(ribose)
1. 大多数真核mRNA的5´末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C´2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。
3 编码区：mRNA有编码区和非编码区，编码区是所有mRNA分子的主要结构部分，决定蛋白质分子的 一级结构。非编码区与蛋白质生物合成调控有关。
元素组成 核酸的基本结构单位——核苷酸
第二节 核酸的基本结构单位－核苷酸
核酸的分子组成
元素组成 C、H、O、N、P等 平均磷含量 P含量约为9％～10%。各种核酸中P接近和恒定。 故在测定组织中的核酸含量时常通过测定P的含量计算生物组织中核酸的含量。
核酸的基本结构单位——核苷酸
复性：变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为～。
（2）核酸的复性
不同来源的DNA、DNA与RNA、RNA和RNA之间都可以发生杂交。
核酸的杂交的应用： 在分子生物学和遗传学的研究中具有重要意义。 临床诊断： 基因诊断：如地中海贫血、分子病等 遗传病的产前诊断：胎儿羊水中收取DNA 基础研究领域： PCR技术、Southern杂交、Northern杂交
—— DNA和 RNA
DNA
RNA
嘌呤(purine)
腺嘌呤(adenine, A)
鸟嘌呤(guanine, G)
嘧啶(pyrimidine)
胞嘧啶(cytosine, C)
尿嘧啶(uracil, U)
胸腺嘧啶(thymine, T)
二、 戊 糖
（构成RNA）
1´
2´
3´
4´
5´
核糖(ribose)
Biochemistry-nucleic acid-1 核酸
核酸通论和核酸结构第一节核酸通论一、核酸的发现和研究工作进展二、核酸的种类和分布三、核酸的生物功能We have discovered the secret of life! Fancis crick and James watson point out Features of their model for the structure of DNA.一、核酸的发现和研究工作进展1868年，F．Miescher从外科绷带上脓细胞的细胞核中分离“核素”。
1889年, 成功地分离得到不含蛋白质的这种新物质，叫核酸。
1944年, Avery等人证实DNA是主要的遗传物质。
1953年，Waston和Crick发现DNA的双螺旋结构。
开创分子生物学。
1968年，Nireberg发现遗传密码。
1975年，Temin和baltimore发现逆转录酶。
1981年，Gilbert和Sanger建立DNA测序方法。
1985年，Mullis发明PCR技术。
1990年，国际启动人类基因组计划（HGP)。
1999年, 中国跻身人类基因组计划，承担1%测序任务。
2000年人类基因组框架草图完成人类首次全部破译一种植物的基因序列-拟南芥基因组2001年美、日、德、法、英和中国等6国科学家(Nature,15日)和美国塞莱拉公司(Science,16日)分别公布人类基因组草图。
肿瘤靶向治疗2002年人类基因组完整图谱的草本完成首张酵母蛋白组的功能图谱完成疟原虫基因组测序2003年人类基因组完成图公布，精度达99.999%, 入后基因组时代。
发现抑郁症和精神分列症相关基因2004年鸡基因组测序完成2005年水稻基因组序列全图图谱的绘制完成2006年我国与英美等国一起在《Nature》上公布人类3号染色体的DNA测序结果和分析说明。
发现人类差异性基因不是0.1%，而是10%.……二、核酸的种类和分布脱氧核酸核糖核酸DNA 90%以上分布于细胞核，其余deoxyribonucleic acid 分布于核外线粒体和叶绿体。
《核酸》PPT精品课件人教版1
2. 生物间的分布差异 细胞生物同时含有DNA和RNA。 病毒只有DNA或RNA中的一种。
《 核 酸 》 PP T精品课 件人教 版1
《 核 酸 》 PP T精品课 件人教 版1
六、实验：观察细胞中DNA、RNA的分布
1. 染料 DNA：甲基绿 RNA：吡罗红
2. 步骤 ①取材 ②烘干 ③盐酸水解
可用于染色体染色的是？ 龙胆紫、醋酸洋红、改良苯酚品红溶液→深色
《 核 酸 》 PP T精品课 件人教 版1
《 核 酸 》 PP T精品课 件人教 版1
口腔上皮细胞制成的两种临时装片
⑴染色剂用碘液 ⑵原理：蛋白质遇碘变黄 ⑶操作步骤无需水解
《 核 酸 》 PP T精品课 件人教 版1
《 核 酸 》 PP T精品课 件人教 版1
P
脱氧
脱氧
A
T
核糖
核糖
P
P
脱氧
A
核糖
脱氧
T
核糖
P
DNA的结构
P 核糖
U
RNA的结构
7. 核苷酸链
每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核 苷酸连接而成的长链，因此DNA和RNA都是 高分子化合物。
通常DNA为双链、RNA为单链。
四、核酸结构的多样性
虽然构成每种核酸的核苷酸只有4种，但若数量不 限，在连成长链时，排列顺序就是极其多样化的，其 种类也就多种多样。
P
脱氧 核糖
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
P
脱氧
C
核糖
胞嘧啶脱氧核苷酸
P
脱氧
T
核糖
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
P
核糖
A
腺嘌呤核糖核苷酸
P
核糖
G
《 核 酸 》 PP T精品课 件人教 版1
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六、实验：观察细胞中DNA、RNA的分布
1. 染料 DNA：甲基绿 RNA：吡罗红
2. 步骤 ①取材 ②烘干 ③盐酸水解
可用于染色体染色的是？ 龙胆紫、醋酸洋红、改良苯酚品红溶液→深色
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口腔上皮细胞制成的两种临时装片
⑴染色剂用碘液 ⑵原理：蛋白质遇碘变黄 ⑶操作步骤无需水解
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P
脱氧
脱氧
A
T
核糖
核糖
P
P
脱氧
A
核糖
脱氧
T
核糖
P
DNA的结构
P 核糖
U
RNA的结构
7. 核苷酸链
每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核 苷酸连接而成的长链，因此DNA和RNA都是 高分子化合物。
通常DNA为双链、RNA为单链。
四、核酸结构的多样性
虽然构成每种核酸的核苷酸只有4种，但若数量不 限，在连成长链时，排列顺序就是极其多样化的，其 种类也就多种多样。
P
脱氧 核糖
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
P
脱氧
C
核糖
胞嘧啶脱氧核苷酸
P
脱氧
T
核糖
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
P
核糖
A
腺嘌呤核糖核苷酸
P
核糖
G
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携带AA，约占总RNA的15% • （2）核糖体RNA(ribosomal RNA，
rRNA)：参与核糖体组成，约占总RNA的 80% • （3）信使RNA(messenger RNA， mRNA)：蛋白质翻译的模板，约占总 RNA的3-5%
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
Clone—克隆，人工操作下的细胞无性繁殖过程。
白 绵羊的
体细胞核
植入
多莉 （1997.7.23）
黑 绵羊
的去核卵 细胞细胞 质
山羊子宫
？
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
一、核酸的研究简史
• 7. 1986年，诺贝尔奖获得者Dulbecco在 Science杂志上率先提出“人类基因组计 划(简称HGP)。1990年10月美国政府决 定出资30亿美元，用15年时间(1991— 2005年)完成“人类基因组计划”。中国 99年加入。
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一、核酸的研究简史
• 4. 1953年Watson和Crick提出DNA双螺 旋结构模型（第一次革命）
• 5. 1958年Crick总结了当时分子生物学的 成果，提出了“中心法则”，即遗传信 息从DNA传到RNA，再传到蛋白质
• 8.后基因组时代的到来。研究重心已从 揭示基因组DNA的序列转移到在整体水平 上对基因组功能的研究。
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一、核酸的研究简史
• 功能基因组学(functional genomics)：在整体水 平上对基因组功能的研究
• 蛋白质组学(proteomics)：在整体水平上研究 细胞内蛋白质组分及其活动规律的新学科
3.转录后加工，控制蛋白质合成等
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二、RNA
• 2.分布： • 原核生物和病毒：三种RNA分布于细胞质 • 真核生物：tRNA和rRNA主要分布于细胞
质中；细胞核中也有；mRNA从核中转录 出来到细胞质中翻译；
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• 6.生物技术的兴起， 以70年代 DNA重组 技术为标志（第二次革命）
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当给予合适的条件时，任何一种体细胞都能变化 为一个完整的个体——体细胞克隆技术；
第二节 核酸的种类和分布
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• 种类： • (1)脱氧核糖核酸(DNA) • (2)核糖核酸(RNA) • 共同特点： • （1）遗传信息的载体 • （2）都由核糖、磷酸、碱基组成，只是
核糖和碱基略有不同
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一、核酸的研究简史
• 1.1868年，瑞士科学家Miescher由脓细胞 分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷 量很高的酸性化合物，称为核素， Miescher被认为是核酸的发现者。
• 2. 1889年，核酸这个名称是由Altmann最 先提出来的
一、DNA
• （3）病毒： • 或只含DNA，或只含RNA，从未发现两者兼有
的病毒
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一、DNA
• 2. 形状：
• 原核生物： 染色
质粒
环状双链
体
DNA
• 质粒DNA： 环状双链
DNA
细菌等原核生物
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• 结构基因组学(structural genomics)：系统测定 基因组所代表全部大分子的结构，目前它仅关 注于蛋白质的结构
• RNA组学(RNomics)：研究所有编码RNA以及 与其作用的分子和形成复合物的结构特征
• 9.最近提出蛋白质组计划
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二、RNA
• （4）小分子RNA （small RNA， sRNA）: • 80年代以来发现新的具有特殊功能的RNA • 核内小RNA(small nuclear RNA，snRNA) • 核仁小RNA(small nucleoar RNA，snoRNA) • 胞质小RNA(small cytoplasmic RNA，SCRNA) • 反义RNA(antisense RNA) • 核酶(ribozyme) • 功能：1.调控基因表达；2.参与生物分子组成；
一、DNA
• 1.分布： • （1）原核细胞：DNA集中在核区
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一、DNA
• （2）真核 细胞：
• DNA分布 在核内，组 成染色体 (染色质) ； 线粒体、叶 绿体等细胞 器也含有 DNA
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一、DNA
• 真核生物：线型双链DNA，末端具有高度 重复序列形成的端粒结构
• 线粒体、叶绿体等细胞器的DNA是环状 双链DNA
• 病毒： DNA结构各异：环状双链、线型 双链、线型单链、环状单链
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二、RNA
• 1.种类： • （1）转移RNA(transfer RNA，tRNA):
• 3. 1952年Hershey和Chase用噬菌体实验证 明DNA是遗传物质。
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• 用32P标志噬菌体的DNA，35S标志蛋白质， 然后感染大肠杆菌。结果只有32P-DNA进 入细菌细胞内，35S-蛋白质仍留在细胞外， 从而有力证明DNA是噬菌体的遗传物质。
rRNA)：参与核糖体组成，约占总RNA的 80% • （3）信使RNA(messenger RNA， mRNA)：蛋白质翻译的模板，约占总 RNA的3-5%
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Clone—克隆，人工操作下的细胞无性繁殖过程。
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体细胞核
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的去核卵 细胞细胞 质
山羊子宫
？
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一、核酸的研究简史
• 7. 1986年，诺贝尔奖获得者Dulbecco在 Science杂志上率先提出“人类基因组计 划(简称HGP)。1990年10月美国政府决 定出资30亿美元，用15年时间(1991— 2005年)完成“人类基因组计划”。中国 99年加入。
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一、核酸的研究简史
• 4. 1953年Watson和Crick提出DNA双螺 旋结构模型（第一次革命）
• 5. 1958年Crick总结了当时分子生物学的 成果，提出了“中心法则”，即遗传信 息从DNA传到RNA，再传到蛋白质
• 8.后基因组时代的到来。研究重心已从 揭示基因组DNA的序列转移到在整体水平 上对基因组功能的研究。
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一、核酸的研究简史
• 功能基因组学(functional genomics)：在整体水 平上对基因组功能的研究
• 蛋白质组学(proteomics)：在整体水平上研究 细胞内蛋白质组分及其活动规律的新学科
3.转录后加工，控制蛋白质合成等
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二、RNA
• 2.分布： • 原核生物和病毒：三种RNA分布于细胞质 • 真核生物：tRNA和rRNA主要分布于细胞
质中；细胞核中也有；mRNA从核中转录 出来到细胞质中翻译；
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• 6.生物技术的兴起， 以70年代 DNA重组 技术为标志（第二次革命）
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第二节 核酸的种类和分布
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• 种类： • (1)脱氧核糖核酸(DNA) • (2)核糖核酸(RNA) • 共同特点： • （1）遗传信息的载体 • （2）都由核糖、磷酸、碱基组成，只是
核糖和碱基略有不同
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• 1.1868年，瑞士科学家Miescher由脓细胞 分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷 量很高的酸性化合物，称为核素， Miescher被认为是核酸的发现者。
• 2. 1889年，核酸这个名称是由Altmann最 先提出来的
一、DNA
• （3）病毒： • 或只含DNA，或只含RNA，从未发现两者兼有
的病毒
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一、DNA
• 2. 形状：
• 原核生物： 染色
质粒
环状双链
体
DNA
• 质粒DNA： 环状双链
DNA
细菌等原核生物
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• 结构基因组学(structural genomics)：系统测定 基因组所代表全部大分子的结构，目前它仅关 注于蛋白质的结构
• RNA组学(RNomics)：研究所有编码RNA以及 与其作用的分子和形成复合物的结构特征
• 9.最近提出蛋白质组计划
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二、RNA
• （4）小分子RNA （small RNA， sRNA）: • 80年代以来发现新的具有特殊功能的RNA • 核内小RNA(small nuclear RNA，snRNA) • 核仁小RNA(small nucleoar RNA，snoRNA) • 胞质小RNA(small cytoplasmic RNA，SCRNA) • 反义RNA(antisense RNA) • 核酶(ribozyme) • 功能：1.调控基因表达；2.参与生物分子组成；
一、DNA
• 1.分布： • （1）原核细胞：DNA集中在核区
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一、DNA
• （2）真核 细胞：
• DNA分布 在核内，组 成染色体 (染色质) ； 线粒体、叶 绿体等细胞 器也含有 DNA
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一、DNA
• 真核生物：线型双链DNA，末端具有高度 重复序列形成的端粒结构
• 线粒体、叶绿体等细胞器的DNA是环状 双链DNA
• 病毒： DNA结构各异：环状双链、线型 双链、线型单链、环状单链
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二、RNA
• 1.种类： • （1）转移RNA(transfer RNA，tRNA):
• 3. 1952年Hershey和Chase用噬菌体实验证 明DNA是遗传物质。
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• 用32P标志噬菌体的DNA，35S标志蛋白质， 然后感染大肠杆菌。结果只有32P-DNA进 入细菌细胞内，35S-蛋白质仍留在细胞外， 从而有力证明DNA是噬菌体的遗传物质。