第二章3 核酸化学 ppt课件
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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
生物化学03核酸化学PPT课件
很宽较深
平坦
窄、深
较窄很深
第31页/共83页
DNA双螺旋三种不同的构象
A-DNA
B-DNA
第32页/共83页
Z-DNA
DNA二级结构的多样性
DNA的回文顺序（palindrome）
5 -T-T-A-G-C-A-C-G-T-G-C-T-A-A- 3 3 -A-A-T-C-G-T-G-C-A-C-G-A-T-T- 5
目录
第一节 核酸概述 第二节 核酸基本构件单位—核苷酸 第三节 DNA的分子结构 第四节 RNA的分子结构 第五节 核酸的理化性质 第六节 基因和基因组 第七节 DNA超螺旋和染色体结构
第1页/共83页
第一节 核酸概论
一、核酸的研究历史和重要性 二、核酸的种类和分布 三、DNA储存遗传信息的证实
第2页/共83页
第24页/共83页
DNA的双螺旋结构的形成
5´
磷酸 脱氧 核糖 碱基
3´
T-A碱基对
5
3´
´
小沟
大沟
C-G碱基对
3´
5´
第25页/共83页
5´
3
´
DNA的双螺旋模型特点
a. 两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋 相互盘绕而形成。
b. 磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为 可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对（碱基 配对原则，Chargaff定律）
(d)ADP
Adenosine dip(dh)AoTsPphate Adenosine triphosphate
腺苷酸及其多磷酸化合物
第14页/共83页
脱氧三磷酸核苷酸
5´-dNMP 5´-dNDP 5´-dNTP N=A、G、C、T
核酸化学ppt课件
取代基
取代位置 核苷
m22 N
取代基的数目
取代基用下列小写英文字母表示 :
甲基m 甲硫基ms 异戊烯基i
乙酰基ac 羟基o或h
羧基c
氨基n 硫基s
注意：
含修饰核糖的核苷即2’-O-甲基核苷的表示方法，在 核苷符号的右下方注上一个小写m。
例: 2’-O-甲基腺苷 Am
（二）核苷酸（nucleotide, Nt）
第二节 核酸的组成
一 碱基（base）：又称含氮碱
（1）嘧啶碱（pyrimidine, Py）
（2）嘌呤碱（purine, Pu）
其它嘌呤（核酸的代谢产物）： 黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸等
（3）修饰碱基（modified base）： 也称稀有碱基（minor base）
二、核苷、核苷酸
（一）核苷（nucleoside）
3．螺距为3.4 nm，含10个碱基 对（bp），相邻碱基对平面间 的距离为0.34 nm。螺旋直径为 2 nm。 氢键维持双螺旋的横向稳定。
碱基对平面几乎垂直螺旋轴，
碱基对平面间的疏水堆积力维 持螺旋的纵向稳定。
4．碱基在一条链 上的排列顺序不 受限制。遗传信 息由碱基序所携 带。 5．DNA构象有 多态性。
反向的两条多核苷酸链，右手螺旋。
与B-DNA不同点 :
（1）螺体宽而短，直径2.55nm；11个核苷酸一圈，螺距2.46nm。
（2）碱基的倾角大一些：倾角19º。
A-DNA：RNA分子中的双螺旋区；DNA-RNA杂交分子。 A-DNA和B-DNA之间可以相互转换，推测在转录时，DNA
分子发生B→A的转变。
1．DNA分子中核苷酸的连接方式
RNA
简写方法：线条式、文字式
第2章核酸的结构与功能ppt课件
第2章核酸的结构与功能ppt课件
1.1 核酸的种类、分布及 化学组成
1.1.1 核酸的生物学功能
1.1.2 核酸的种类和分布
1.1.3 核酸的组成
核酸是遗传变异的物质基础
核酸是生物体内最重要的生物大分子， 是一种富含磷酸基团的高分子化合物。 任何生物 体，甚至无细胞结构的病毒和 噬菌体都含有核酸。核酸在生物的个体 发育、生长繁殖、遗传变异等生命过程 中起着极为重要的作用。而且它与生命 的异常活动如肿瘤的发生，辐射损伤， 遗传病，代谢病等密切相关。
1.1.3.5细胞内的游离核苷酸及其衍生物
细胞中还有一些游离的核苷酸及其衍生 物，其中较重要的为多磷酸核苷酸、环 式单核苷酸和辅酶类单核苷酸。
根据多磷酸核 苷酸中磷酸 数目可分为 单磷酸核苷 酸、二磷酸 核苷酸和三 磷酸核苷酸， 如AMP、 ADP和ATP。
环化核苷酸：cAMP和cGMP在细胞的代谢调 节中有重要作用，称为第二信使。
核酸分子中含有一些稀有碱基(或修饰碱基) ： 是五种碱基环上的某一位置被一些化学基团 （如甲基化、甲硫基化等）修饰后的衍生物。 如：5-甲基胞嘧啶、次黄嘌呤、黄嘌呤等。
稀有碱基在核酸中的含量少，分布也不均一。 如DNA中的修饰碱基主要见于噬菌体DNA， RNA中以tRNA含修饰碱基最多。
1.1.3.3 核苷 戊糖与碱基缩合形成核苷，并以糖苷键连接。 嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1与戊糖的C1
DNA组成： 脱氧核糖、 磷酸、A、G、C、T
RNA组成： 核 糖 、磷酸、A、G、C、U
1.1.3.1 核糖和脱氧核糖
RNA中的戊糖为-D-核糖，和少量的 -D-2— O-甲基核糖；DNA中的戊糖为 -D-2-脱氧核 糖。
戊糖C-1所连的羟基与碱基形成糖苷键，糖苷 键的连接都是β-构型。
1.1 核酸的种类、分布及 化学组成
1.1.1 核酸的生物学功能
1.1.2 核酸的种类和分布
1.1.3 核酸的组成
核酸是遗传变异的物质基础
核酸是生物体内最重要的生物大分子， 是一种富含磷酸基团的高分子化合物。 任何生物 体，甚至无细胞结构的病毒和 噬菌体都含有核酸。核酸在生物的个体 发育、生长繁殖、遗传变异等生命过程 中起着极为重要的作用。而且它与生命 的异常活动如肿瘤的发生，辐射损伤， 遗传病，代谢病等密切相关。
1.1.3.5细胞内的游离核苷酸及其衍生物
细胞中还有一些游离的核苷酸及其衍生 物，其中较重要的为多磷酸核苷酸、环 式单核苷酸和辅酶类单核苷酸。
根据多磷酸核 苷酸中磷酸 数目可分为 单磷酸核苷 酸、二磷酸 核苷酸和三 磷酸核苷酸， 如AMP、 ADP和ATP。
环化核苷酸：cAMP和cGMP在细胞的代谢调 节中有重要作用，称为第二信使。
核酸分子中含有一些稀有碱基(或修饰碱基) ： 是五种碱基环上的某一位置被一些化学基团 （如甲基化、甲硫基化等）修饰后的衍生物。 如：5-甲基胞嘧啶、次黄嘌呤、黄嘌呤等。
稀有碱基在核酸中的含量少，分布也不均一。 如DNA中的修饰碱基主要见于噬菌体DNA， RNA中以tRNA含修饰碱基最多。
1.1.3.3 核苷 戊糖与碱基缩合形成核苷，并以糖苷键连接。 嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1与戊糖的C1
DNA组成： 脱氧核糖、 磷酸、A、G、C、T
RNA组成： 核 糖 、磷酸、A、G、C、U
1.1.3.1 核糖和脱氧核糖
RNA中的戊糖为-D-核糖，和少量的 -D-2— O-甲基核糖；DNA中的戊糖为 -D-2-脱氧核 糖。
戊糖C-1所连的羟基与碱基形成糖苷键，糖苷 键的连接都是β-构型。
二章核酸化学ppt课件
asRNA可通过互补序列与特定的mRNA结合，抑制mRNA的 翻译，还可抑制DNA的复制和转录。
（五）RNA的其它功能
1981年，Cech发现RNA的催化活性，提出核酸（ribozyme）。 大部分核酶参加RNA的加工和成熟，也有催化C-N键的合成。 23SrRNA具肽酰转移酶活性。
RNA在DNA复制、转录、翻译中均有一定的调控作用，与 某写物质的运输与定位有关。
六、核酸的性质
（一）一般理化性质
1.为两性电解质，通常表现为酸性。 2.DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末，不溶于有 机溶剂。 3.DNA溶液的粘度极高，而RNA溶液要小得多。 4.RNA能在室温条件下被稀碱水解而DNA对碱稳定。 5.利用核糖和脱氧核糖不同的显色反应鉴定DNA与RNA。
（二）核酸的紫外吸收性质
（二）DNA的双螺旋结构
1953年，Watson 和Crick 提出。
1. 双螺旋结构的主要依据
（1）Wilkins和Franklin发现不同来源的DNA纤维具有相似的 X射线衍射图谱。 （2）Chargaff发现DNA中A与T、C与G的数目相等。后Pauling 和Corey发现A与T生成2个氢键、C与G生成3个氢键。
（3）电位滴定证明，嘌呤与嘧啶的可解离基团由氢键连接。 2. 双螺旋结构模型要点
（1）两条多核苷酸链反向平行。 （2）碱基内侧，A与T、G与C配对，分别形成3和2个氢键。 （3）双螺旋每转一周有10个bp，螺距3.4nm，直径2nm。
3. 双螺旋结构的稳定因素
（1）氢键（太弱）；（2）碱基堆积力（base stacking force， 由芳香族碱基π电子间的相互作用引起的，能形成疏水核心， 是稳定DNA最重要的因素；（3）离子键（减少双链间的静 电斥力）。
（五）RNA的其它功能
1981年，Cech发现RNA的催化活性，提出核酸（ribozyme）。 大部分核酶参加RNA的加工和成熟，也有催化C-N键的合成。 23SrRNA具肽酰转移酶活性。
RNA在DNA复制、转录、翻译中均有一定的调控作用，与 某写物质的运输与定位有关。
六、核酸的性质
（一）一般理化性质
1.为两性电解质，通常表现为酸性。 2.DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末，不溶于有 机溶剂。 3.DNA溶液的粘度极高，而RNA溶液要小得多。 4.RNA能在室温条件下被稀碱水解而DNA对碱稳定。 5.利用核糖和脱氧核糖不同的显色反应鉴定DNA与RNA。
（二）核酸的紫外吸收性质
（二）DNA的双螺旋结构
1953年，Watson 和Crick 提出。
1. 双螺旋结构的主要依据
（1）Wilkins和Franklin发现不同来源的DNA纤维具有相似的 X射线衍射图谱。 （2）Chargaff发现DNA中A与T、C与G的数目相等。后Pauling 和Corey发现A与T生成2个氢键、C与G生成3个氢键。
（3）电位滴定证明，嘌呤与嘧啶的可解离基团由氢键连接。 2. 双螺旋结构模型要点
（1）两条多核苷酸链反向平行。 （2）碱基内侧，A与T、G与C配对，分别形成3和2个氢键。 （3）双螺旋每转一周有10个bp，螺距3.4nm，直径2nm。
3. 双螺旋结构的稳定因素
（1）氢键（太弱）；（2）碱基堆积力（base stacking force， 由芳香族碱基π电子间的相互作用引起的，能形成疏水核心， 是稳定DNA最重要的因素；（3）离子键（减少双链间的静 电斥力）。
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三、核酸的多样性
思考： 从DNA指纹法可知，不同个体的DNA各不相同。
但是组成DNA的脱氧核苷酸只有4种，DNA的多样性 如何体现？
4 由100个脱氧核苷酸组成的DNA长链最多有 __1__0_0种; 4 由n个脱氧核苷酸组成的DNA长链最多有___n__种;
事实上，每个核酸分子一般是由几十个乃至 上亿个核苷酸连接而成的长链。在形成长链时， 排列顺序极其多样化，贮存的遗传信息的容量自 然非常大。
3.存在情况：核酸存在于所有的细胞中。
⑴细胞生物 原核生物 ---DNA和RNA 真核生物 ---DNA和RNA
⑵病毒：DNA或RNA(二者取一)
二、核酸的化学组成
1.相对分子质量：一般是几十万至几百万 ——核酸也是生物大分子
2.基本组成单位：
含氮碱基 核苷酸 五碳糖
磷酸
磷酸
五碳糖
碱基
二、核酸的化学组成
1.组成人体核酸的碱基、五碳糖、核苷酸各
有( A )种.
A.5、2、8 B.4、2、2 C.5、2、2 D.4、4、8
2.HIV、烟草、烟草花叶病毒的核酸中具有
的碱基和核苷酸的种类分别是（ C ）
A 4、4、4和4、4、4 B 4、4、4和4、5、4 C 4、5、4和4、8、4 D 4、8、4和4、8、4
当堂训练
B 3.由碱基A、C和T可以组成的核苷酸种类是（ ）
A.8种 B.5种 C.7种 D.3种
C 4.下列有可能只含一种核酸的生物是（ ）
A．小麦
B．酵母菌
C．SARS
D．变形虫.
5.豌豆的遗传物质是（ B ）
A.核酸 B. DNA C. RNA D. DNA或RNA
当堂训练
第二章3-核酸化学PPT课件
▪
戊糖在外，双螺旋每转一
小 沟
周 为10碱基对（bp）
▪
A型结构
▪
碱基平面倾斜20º，螺旋
变粗变短，螺距2～3nm。
2.0 nm
大 沟
DNA的三级结构
➢DNA的三级结构：指双螺旋进一步扭曲 形成的超螺旋。 ➢包括：线状DNA形成的纽结、超螺旋和 多重螺旋、环状DNA形成的结、超螺旋 和连环等
线状DNA形成的超螺旋
▪ 多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端 ▪ 核酸的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形
式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种 核苷酸千变万化的不同排列组合之中。
二、DNA的二级结构
DNA的双螺旋模型
▪ 1953年，J. Watson和F. Crick 在前人研究工作的基础上， 根据DNA结晶的X-衍射图谱和 分子模型，提出了著名的
➢DNA分子中具有特定生物学功能的片 段称为基因（gene）。
➢一个生物体的全部DNA序列称为基因 组（genome）。
RNA的结构与功能
▪ 一、结构特点
1. 碱基组成 A、G、C、U （A＝ U/G=C）
稀有碱基较多，稳定性较差，易水解 2. 多为单链结构，少数局部形成螺旋 3. 分子较小 4. 分类 ➢mRNA ➢tRNA ➢rRNA
三、核酸的变性
▪ 稳定核酸双螺旋次级键断裂，空间结构破坏，变成单链结 构的过程。核酸的的一级结构(碱基顺序)保持不变。
▪ 变性表征 生物活性部分丧失、粘度下降、浮力密度升高、紫外
吸收增加（增色效应） ▪ 变性因素
pH（>11.3或<5.0） 变性剂（脲、甲酰胺、甲醛） 低离子强度 加热
➢核酸是存在于细胞中的一类大分子酸 性物质，包括核糖核酸（RNA）和脱氧 核糖核酸（DNA）两大类。
第二章 核酸 PPT课件
核酸
DNA（脱氧核糖核酸）
储存、复制、传递遗传信息
分布：在真核细胞中，DNA主要集中在细胞核
内，线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。原核细 胞DNA存在于称为类核的结构区
RNA（核糖核酸）
参与遗传信息的传递和表达过程，在蛋 白质的合成中起重要作用
分布：RNA主要存在于细胞质中，少量存在于
细胞核中
一、核酸的化学组成
光滑型细胞 （有毒）
S
破碎细胞
DNA
+
粗糙型细胞 （无毒）
R
DNAase降 解后的DNA
粗糙型细胞接
受光滑型DNA
R
只有粗糙型
S
少数光滑型 细胞被转化
R
大多数仍 为粗糙型
第二章 核 酸 化 学
第一节 核苷酸的种类、分布与功能 第二节 核酸的分子结构（重点） 第三节 核酸的性质与应用（重点）
第一节 核苷酸的种类、分布与功能
基本碱基结构和命名
胸前一滩尿：u+一碳基团(甲基)=T。 尿里两泡泡：嘧啶中有两个0=U。 上面一个是氨气包：U靠上面的一个0 换成一NH，就是C。 鸟儿张嘴吸氨气：张嘴即0，嘌呤有O又 有一NH，=G。
嘌呤 线儿将乌嘴来系，注意换气：系嘴即去
掉O，G去掉O再把一NH，换个位置=A。
嘧啶
Adenine
H
脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP） Deoxyadenosine monophosphate
脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP） 脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP） 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）
P
P
P
P
腺嘌呤核苷酸 （AMP）
鸟嘌呤核苷酸 （GMP）
尿嘧啶核苷酸 （UMP）
核酸化学(精选优秀)PPT
核苷酸的结构式
脱氧核苷酸的结构
核酸中五种碱基中的酮基和氨基，均位于碱基环中 氮原子的邻位，可以发生酮式一烯醇式或氨基、亚氨 基之间的结构互变。这种互变异构在基因的突变和生 物的进化中具有重要作用 。
嘌呤和嘧啶环中含有共轭双键，对260nm 左右波长的紫外光有较强的吸收。碱基的这一 特性常被用来对碱基、核苷、核苷酸和核酸进 行定性和定量分析.
1、rRNA (ribosome RNA )，核糖体RNA，细胞中最主 要的RNA，占细胞中总RNA80%左右。核糖体是蛋白 质合成的场所。
2、tRNA ( transfer RNA)，转移RNA，是细胞中最小 的一种RNA分子，占细胞总RNA的15%左右。在蛋白 质的生物合成中，tRNA起携带氨基酸的作用。
掌握核酸紫外吸收的特性及热变性的性质，从核酸热变性 的基础上理解DNA的复性与分子杂交，掌握DNA的熔解 温度、增色效应的概念。
了解核酸的化学反应；各种核酸酶对核酸的水解作用；限 制性内切酶的作用特点及该酶的应用。
了解DNA一级结构的测定原理。
了解DNA在生物体内的存在方式及由DNA构成的染色体 的结构。
（四）核苷酸衍生物
1、（脱氧）核苷二磷酸、（脱氧）核苷三磷酸、双 脱氧核苷酸。 ADP、ATP是生物体中重要的能量转 换体，ddNTP在DNA的序列测定中使用
2、环化核苷酸cAMP、cGMP：被称为第二信使，有放 大激素的作用
3、辅酶：NAD+、NADP+、FAD、FMN、HSC0A是核酸 的衍生物，在物质代谢和能量代谢中起重要作用。
组成核酸的元素有C、H、O、N、P等， 与蛋白质比较，其组成上有两个特点：一 是核酸一般不含元素S，二是核酸中P元素 的含量较多并且恒定，约占9～11%。因此， 核酸定量测定的经典方法，是以测定P含量 来代表核酸量。
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第四节 核酸化学
一、核酸的概念
▪ 是由许多个核苷酸连接而成的酸性的 大分子物质，与碱性蛋白（组蛋白、 鱼精蛋白）结合存在于细胞核中。
▪ 是生物遗传的物质基础
第一节: 核酸概述
▪DNA
Watson and Crick
▪RNA
F Crick
DNA
▪ 核酸是一类重要的生物大分子，担 负着生命信息的储存与传递。
核酸的组成成分
核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物 质、戊糖 （核糖或脱氧核糖）和磷酸的混 合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。 每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖， 一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外， 还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可 用层析或电泳等方法分离鉴定。
核酸的分子组成
核酸
2.环化核苷酸
cAMP
cGMP
3.辅酶类氨基酸
NAD（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸） NADP（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸） FMN （黄素单核苷酸）
核酸的性质
一、一般的理化性质
两性解离 / 一般呈酸性（在中性溶液中带负电荷），微 溶于水，不溶于有机溶剂
线性大分子（粘度高。抗剪切力差）
可用电泳或离子交换（色谱）进行分离
核苷酸
磷酸 核苷
碱基 戊糖
一、戊糖
组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D核糖。
HOCH2 O OH HH
H
H
OH OH
D-核 糖
Ribose
HOCH2 O OH HH
H
H
OH H
D-2-脱 氧 核 糖
Deoxyribose
二、碱基
1. 嘌呤
腺嘌呤Adenine
一、m R N A 的结构与功能
➢ mRNA可形成局部双螺旋结构的二级结构。
➢mRNA分子中带有遗传密码，其功能是 为蛋白质的合成提供模板。
➢mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成 一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特 定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗 传密码（coden）。
二、tRNA
➢ tRNA是分子最小，但 含有稀有碱基最多的 RNA，其稀有碱基的 含量可多达20%。
HH
▪ 组成RNA的核苷酸有AMP、GMP、CMP 和UMP
▪ 组成DNA的核苷酸主要有dAMP、dGMP、 dCMP和dTMP
核酸的结构
▪ 一、核酸的一级结构
▪ 核酸的排列顺序 ➢ 可以用碱基排列顺序表示
▪ 连接键：3’，5’-磷酸二酯键 ➢ 磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架 ➢ 碱基形成侧链
▪ 戊糖在外，双螺旋每转一周 为
10碱基对（bp）
小 沟
▪ A型结构
▪ 碱基平面倾斜20º，螺旋变粗变 短，螺距2～3nm。
2.0 nm
大 沟
DNA的三级结构
➢DNA的三级结构：指双螺旋进一步扭曲 形成的超螺旋。 ➢包括：线状DNA形成的纽结、超螺旋和 多重螺旋、环状DNA形成的结、超螺旋 和连环等
➢DNA分子中具有特定生物学功能的片 段称为基因（gene）。
➢一个生物体的全部DNA序列称为基因 组（genome）。
RNA的结构与功能
▪ 一、结构特点
1. 碱基组成 A、G、C、U （A＝U/G=C） 稀有碱基较多，稳定性较差，易水解
2. 多为单链结构，少数局部形成螺旋 3. 分子较小 4. 分类 ➢ mRNA ➢ tRNA ➢ rRNA
NH 2
N N
N H
N
A
7 561
8 9
432
鸟嘌呤guanine
O
N NH
N H
N
NH 2
G
2. 嘧啶
4
（Pyrimidine） 5
3
6
2
1
尿嘧啶 uracil
O
NH
N
O
H
U
胸腺嘧啶
thymine
O
NH
N
O
H
T
胞嘧啶 cytosine
NH 2
N
N
O
H
C
▪ RNA中主要含有A、G、C、U四种碱基 ▪ DNA中主要含有A、G、C、T四种碱基
➢核合 而生成的化合物。
•在大多数情况下，核苷是由核糖或脱 氧核糖的C-1’ β-羟基与嘧啶碱N-1或嘌 呤碱N-9氢进行缩合，故生成的化学键 称为β ，N糖苷键。
5’
4’
1’
3’
2’
(OH)
5’
4’
1’
3’ 2’
(OH)
四、核苷酸（nucleotide）
核苷酸 核苷+磷酸 戊糖+碱基+磷酸
➢ tRNA是保守性最强的 RNA。
➢ tRNA是单链核酸，但 其分子中的某些局部 也可形成双螺旋结构。
三、rRNA的结构与功能
➢rRNA与蛋白质一起构成核蛋白体， 作为蛋白质生物合成的场所。
➢rRNA是细胞中含量最多的RNA， 占总量的80%。
tRNA的三级结构
1.多磷酸核苷酸
▪ 5’-核苷酸（一磷酸腺苷，如AMP）的磷酸 基可进一步磷酸化，生成ADP，而后生成 ATP等高能磷酸化合物，其水解高能键‘P’能释放大量的能量，是人体利用能量的 直接方式
DNA双螺旋结构模型
▪ 在DNA分子中，嘌呤碱基的总 数与嘧啶碱基的总数相等。
2.0 nm
小 沟
大 沟
DNA double helix
双螺旋稳定的力 氢键
碱基堆积力（疏水相互作用及 范德华力） 离子键等
DNA
DNA双螺旋模型要点
▪ B型结构
▪ 两条链反向平行，右手螺旋
▪ 碱基在内（A＝T，G≡C）碱基 平面垂直于螺旋轴
室温条件下，DNA在碱中变性，但不水解，RNA水解
加热条件下，D－核糖＋浓盐酸＋苔黑酚
呈绿色
D－2－脱氧核糖＋酸＋二苯胺 呈蓝紫色
二、核酸的紫外吸收特性 ▪ 在核酸分子中，由于嘌呤
碱和嘧啶碱具有共轭双键 体系，因而具有独特的紫 外线吸收光谱，一般在260 nm左右有最大吸收峰，可 以作为核酸及其组份定性和 定量测定的依据。
▪ 多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端 ▪ 核酸的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形
式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种 核苷酸千变万化的不同排列组合之中。
二、DNA的二级结构
DNA的双螺旋模型
▪ 1953 年 ， J. Watson 和 F. Crick 在前人研究工作的基础 上，根据DNA结晶的X-衍射图 谱和分子模型，提出了著名的
线状DNA形成的超螺旋
环状DNA形成的超螺旋
➢真核生物中的核小体结构：
在真核生物中， 双 螺 旋 的 DNA 分 子围绕一组蛋白 八聚体进行盘绕， 从而形成特殊的 串珠状结构，称 为核小体。核小 体 结 构 属 于 DNA 的三级结构。
四、DNA的功能
➢DNA的基本功能是作为遗传信息的载 体，为生物遗传信息复制以及基因信息 的转录提供模板。
一、核酸的概念
▪ 是由许多个核苷酸连接而成的酸性的 大分子物质，与碱性蛋白（组蛋白、 鱼精蛋白）结合存在于细胞核中。
▪ 是生物遗传的物质基础
第一节: 核酸概述
▪DNA
Watson and Crick
▪RNA
F Crick
DNA
▪ 核酸是一类重要的生物大分子，担 负着生命信息的储存与传递。
核酸的组成成分
核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物 质、戊糖 （核糖或脱氧核糖）和磷酸的混 合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。 每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖， 一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外， 还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可 用层析或电泳等方法分离鉴定。
核酸的分子组成
核酸
2.环化核苷酸
cAMP
cGMP
3.辅酶类氨基酸
NAD（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸） NADP（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸） FMN （黄素单核苷酸）
核酸的性质
一、一般的理化性质
两性解离 / 一般呈酸性（在中性溶液中带负电荷），微 溶于水，不溶于有机溶剂
线性大分子（粘度高。抗剪切力差）
可用电泳或离子交换（色谱）进行分离
核苷酸
磷酸 核苷
碱基 戊糖
一、戊糖
组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D核糖。
HOCH2 O OH HH
H
H
OH OH
D-核 糖
Ribose
HOCH2 O OH HH
H
H
OH H
D-2-脱 氧 核 糖
Deoxyribose
二、碱基
1. 嘌呤
腺嘌呤Adenine
一、m R N A 的结构与功能
➢ mRNA可形成局部双螺旋结构的二级结构。
➢mRNA分子中带有遗传密码，其功能是 为蛋白质的合成提供模板。
➢mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成 一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特 定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗 传密码（coden）。
二、tRNA
➢ tRNA是分子最小，但 含有稀有碱基最多的 RNA，其稀有碱基的 含量可多达20%。
HH
▪ 组成RNA的核苷酸有AMP、GMP、CMP 和UMP
▪ 组成DNA的核苷酸主要有dAMP、dGMP、 dCMP和dTMP
核酸的结构
▪ 一、核酸的一级结构
▪ 核酸的排列顺序 ➢ 可以用碱基排列顺序表示
▪ 连接键：3’，5’-磷酸二酯键 ➢ 磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架 ➢ 碱基形成侧链
▪ 戊糖在外，双螺旋每转一周 为
10碱基对（bp）
小 沟
▪ A型结构
▪ 碱基平面倾斜20º，螺旋变粗变 短，螺距2～3nm。
2.0 nm
大 沟
DNA的三级结构
➢DNA的三级结构：指双螺旋进一步扭曲 形成的超螺旋。 ➢包括：线状DNA形成的纽结、超螺旋和 多重螺旋、环状DNA形成的结、超螺旋 和连环等
➢DNA分子中具有特定生物学功能的片 段称为基因（gene）。
➢一个生物体的全部DNA序列称为基因 组（genome）。
RNA的结构与功能
▪ 一、结构特点
1. 碱基组成 A、G、C、U （A＝U/G=C） 稀有碱基较多，稳定性较差，易水解
2. 多为单链结构，少数局部形成螺旋 3. 分子较小 4. 分类 ➢ mRNA ➢ tRNA ➢ rRNA
NH 2
N N
N H
N
A
7 561
8 9
432
鸟嘌呤guanine
O
N NH
N H
N
NH 2
G
2. 嘧啶
4
（Pyrimidine） 5
3
6
2
1
尿嘧啶 uracil
O
NH
N
O
H
U
胸腺嘧啶
thymine
O
NH
N
O
H
T
胞嘧啶 cytosine
NH 2
N
N
O
H
C
▪ RNA中主要含有A、G、C、U四种碱基 ▪ DNA中主要含有A、G、C、T四种碱基
➢核合 而生成的化合物。
•在大多数情况下，核苷是由核糖或脱 氧核糖的C-1’ β-羟基与嘧啶碱N-1或嘌 呤碱N-9氢进行缩合，故生成的化学键 称为β ，N糖苷键。
5’
4’
1’
3’
2’
(OH)
5’
4’
1’
3’ 2’
(OH)
四、核苷酸（nucleotide）
核苷酸 核苷+磷酸 戊糖+碱基+磷酸
➢ tRNA是保守性最强的 RNA。
➢ tRNA是单链核酸，但 其分子中的某些局部 也可形成双螺旋结构。
三、rRNA的结构与功能
➢rRNA与蛋白质一起构成核蛋白体， 作为蛋白质生物合成的场所。
➢rRNA是细胞中含量最多的RNA， 占总量的80%。
tRNA的三级结构
1.多磷酸核苷酸
▪ 5’-核苷酸（一磷酸腺苷，如AMP）的磷酸 基可进一步磷酸化，生成ADP，而后生成 ATP等高能磷酸化合物，其水解高能键‘P’能释放大量的能量，是人体利用能量的 直接方式
DNA双螺旋结构模型
▪ 在DNA分子中，嘌呤碱基的总 数与嘧啶碱基的总数相等。
2.0 nm
小 沟
大 沟
DNA double helix
双螺旋稳定的力 氢键
碱基堆积力（疏水相互作用及 范德华力） 离子键等
DNA
DNA双螺旋模型要点
▪ B型结构
▪ 两条链反向平行，右手螺旋
▪ 碱基在内（A＝T，G≡C）碱基 平面垂直于螺旋轴
室温条件下，DNA在碱中变性，但不水解，RNA水解
加热条件下，D－核糖＋浓盐酸＋苔黑酚
呈绿色
D－2－脱氧核糖＋酸＋二苯胺 呈蓝紫色
二、核酸的紫外吸收特性 ▪ 在核酸分子中，由于嘌呤
碱和嘧啶碱具有共轭双键 体系，因而具有独特的紫 外线吸收光谱，一般在260 nm左右有最大吸收峰，可 以作为核酸及其组份定性和 定量测定的依据。
▪ 多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端 ▪ 核酸的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形
式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种 核苷酸千变万化的不同排列组合之中。
二、DNA的二级结构
DNA的双螺旋模型
▪ 1953 年 ， J. Watson 和 F. Crick 在前人研究工作的基础 上，根据DNA结晶的X-衍射图 谱和分子模型，提出了著名的
线状DNA形成的超螺旋
环状DNA形成的超螺旋
➢真核生物中的核小体结构：
在真核生物中， 双 螺 旋 的 DNA 分 子围绕一组蛋白 八聚体进行盘绕， 从而形成特殊的 串珠状结构，称 为核小体。核小 体 结 构 属 于 DNA 的三级结构。
四、DNA的功能
➢DNA的基本功能是作为遗传信息的载 体，为生物遗传信息复制以及基因信息 的转录提供模板。