核酸的结构和功能培训课件
生物化学之核酸的结构与功能 ppt课件
六、核苷酸的性质
1、紫外吸收:嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键,因此使得碱 基、核苷和核苷酸在240~290nm的紫外波段有强烈的吸 收峰,最大吸收值在260nm附近。
2、互变异构作用:凡含有酮基的嘧啶或嘌呤碱,在溶液中 可发生酮式和烯醇式的互变异构现象:
NH 2?
4
3N
5
NH2?
4
3N
5
2 O
NH1
6?
4/ H
H 3/
OH 2 /H ?1 /?
OH H
腺嘌呤核苷(腺苷)
生物化学之核酸的结构与功能
核苷=核糖+碱基
NH 2 ?
4
3N
5
2 O
1N
6?
5/ H O CH 2
O
4/ H
H 3/
OH
H
?1 / 2 H//
H
胞嘧啶脱氧核苷(脱氧胞苷) 生物化学之核酸的结构与功能
三、核苷酸
❖核苷中的戊糖羟基(主要是5位上的)被磷酸酯化,形成核 苷酸(p.481,表3-4)。 核糖核苷酸:腺嘌呤核苷酸(AMP)、鸟嘌呤核苷酸 (GMP)、胞嘧啶核苷酸(CMP)、尿嘧 啶核苷酸(UMP) 脱氧核糖核苷酸:腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP)、鸟嘌 呤脱氧核苷酸(dGMP)、胞嘧啶脱氧核 苷酸(dCMP)、胸腺嘧啶脱氧核苷酸 (dTMP)
O
-
Oγ
P O
~ -
O
O P
~β
O
O-
O Pα O-
O C H2
NH2
N
N
NN
O
OH OH AM P ADP
ATP
磷酸之间的焦磷酸键含有很高的能量,称为高能键(~), 是生物体内能量利用和贮存的主要物质(12000卡/每克分子高 能键)。
核酸结构与功能PPT课件
snmRNAs的种类 核内小RNA 核仁小RNA 胞质小RNA 催化性小RNA 小片段干涉 RNA
snmRNAs的功能 参与hnRNA和rRNA的加工和转运。
57
RNA组学
RNA组学研究细胞中snmRNAs的种类、 结构和功能。同一生物体内不同种类的细胞、 同一细胞在不同时间、不同状态下 snmRNAs的表达具有时间和空间特异性。
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)。
NH2
N O
核苷酸:
HO P HOO CCHH22 OO N O OH
AMP, GMP, UMP, CMP
脱氧核苷酸:
OOHH OH
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
12
电 脑 模 型图
简化式
酯键
糖苷键
13
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T) 8
碱基的互变异构
▪ 酮式-烯醇 C=O
N ▪ 氨基-亚氨基
C-NH2 +HN
C-OH N
C=NH2 + HN
▪ 受介质pH影响
9
戊糖
HO CH2
OH HO CH2
OH
5´ O
O
4´
1´
3´ 2´
OH OH
核糖(ribose) (构成RNA)
OH H 脱氧核糖(deoxyribose)
原核生物 5S rRNA 23S rRNA 16S rRNA
54
核蛋白体的组成
原核生物(以大肠杆菌为例) 真核生物(以小鼠肝为例)
小亚基 rRNA 蛋白质
16S 21种
第二章 核酸的结构和功能优秀课件
●四股螺旋DNA ( tetraplex DNA, Tetrable Helix DNA )
1958. Poly(G) X-ray photograph 碱基形成环状氢键连接结构
◆ 3’,5’-磷酸二酯键:核酸是由众多核苷
酸聚合而成的多聚核苷酸,相邻二个核苷酸之 间的连接键即:3’,5’-磷酸二酯键。
1 核酸的化学组成与共价结构
◆ DNA分子的一级结构
5’
① 多聚核苷酸链
3’
主链是核糖和磷酸
侧链为碱基
5’
由3’,5’磷酸二酯键连接
②链的方向:同一个磷酸基
的3’酯键到5’酯键的方向
●回文序列形成的十字形结构
回文序列:又称反 向重复序列,指DNA片 段上的一段具有二重旋 转对称性的反向互补序 列。在双链DNA中,如 果两条互补链分开,每 条链上的互补序列都有 机会发生碱基配对而形 成一个发夹。两个相对 的发夹结构形成了一个 十字形结构,对应于4个 双螺旋区域的交叉点。 原来的双螺旋位于十字 形结构的两侧。
碱基堆积的棒状实体
●氢键 (Hydrogen bond 4~6 kc / mol)
弱键, 可加热解链 氢键堆积, 有序排列(线性,方向)
●碱基堆积力 (非特异性结合力)
磷酸骨架, 氨基, 酮基周围水分子间的有序排列 嘌呤环与嘧啶环作用半径 疏水作用力 (Hydrophobic interaction)
Chatgaff (查塔姆)对DNA碱 基组成的研究结果
2 双螺旋模型的特征
双螺旋DNA的结构特点:
右手反平行双螺旋 主链位于螺旋外侧,碱基位于内侧,核糖平面与旋转轴 接近平行 两条链间存在碱基互补 螺旋的每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34 nm, 每10个核苷酸形成一个螺旋,螺距为3.4nm,直径为2nm 大沟(major groove,2.2nm)和小沟(minor groove,1.2nm)
第2章核酸的结构与功能ppt课件
Sanger测序原理
1.2.1.2 DNA的二级结构及其多态性
Watson和Crick在总结前人研究工作的基础上, 在1953年以立体化学上的最适构型建立了与 DNA X-射线衍射资料相符的分子模型—— DNA双螺旋结构模型。 它可在分子水平上 阐述遗传(基因复制)的基本特征。
⑴DNA双螺旋结构的主要依据
核酸根据核酸的化学组成和生物学功能,将核 酸分为:
核糖核酸(ribonucleic acid RNA)和
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid DNA)
所有细胞都同时含有DNA和RNA两种核酸。病 毒只含一种核酸,DNA或RNA,故有DNA 病毒和RNA病毒之分。多数细菌病毒(噬菌 体)属DNA病毒,而植物和动物病毒多为 RNA病毒。
5’pApCpUpUpGpApApCpC3’ RNA
简化为: 5’pACTTGAACG3’ DNA
5’pACUUGAACG3’RNA
简写式的5`-末端均含有一个磷酸残基(与糖基 的C-5`位上的羟基相连),3`-末端含有一个 自由羟基(与糖基的C-3`位相连),若5`端 不写P,则表示5`-末端为自由羟基。
3.4nm 2.8nm 36° 33°
Z-DNA
Wang和Rich等在研究人工 合成的d(CGCGCG)单 晶的X-射线衍射图谱时, 发现这种六聚体的构象不 同于B-构象。
它是左手双螺旋,在主链 中各个磷酸根呈锯齿 (Zigzag)状排列,因此 称Z-构象。
B-DNA与Z-DNA的比较
比较内容
B-DNA
T 24.8
28 25.6 29.7 28.9 29.2 32.9
G 24.1 23.2 21.9 20.5 20.4 20.4 18.7
《核酸结构与功能》课件
《核酸结构与功能》课件一、核酸的概述1.1 核酸的定义核酸是一种生物大分子,包括DNA和RNA,是生物体内携带遗传信息的物质。
1.2 核酸的分类DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)1.3 核酸的作用核酸是生物体内遗传信息的载体,控制生物体的生长、发育和繁殖。
二、核酸的结构2.1 核酸的基本组成单位核苷酸,由磷酸、五碳糖(脱氧核糖或核糖)和含氮碱基组成。
2.2 DNA的结构DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构,外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架,内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对。
2.3 RNA的结构RNA通常为单链结构,也具有核苷酸的基本组成单位,由核糖、磷酸和含氮碱基组成。
三、核酸的功能3.1 DNA的功能DNA是遗传物质,储存和传递生物体的遗传信息,控制生物体的生长、发育和繁殖。
3.2 RNA的功能RNA在蛋白质合成过程中起到重要作用,包括mRNA(信使RNA)、tRNA(转运RNA)和rRNA(核糖体RNA)。
四、核酸的检测与分析4.1 DNA的检测与分析DNA可以通过PCR(聚合酶链式反应)、DNA测序等方法进行检测与分析。
4.2 RNA的检测与分析RNA可以通过RT-qPCR(反转录定量聚合酶链式反应)、RNA测序等方法进行检测与分析。
五、核酸的应用5.1 基因工程通过DNA重组技术,将不同的基因片段进行拼接,创造出具有新性状的生物体。
5.2 基因治疗利用核酸药物,对疾病相关的基因进行修复或调控,以达到治疗疾病的目的。
5.3 核酸检测技术核酸检测技术在医学、生物学等领域有广泛应用,如病原体检测、遗传疾病诊断等。
六、总结核酸是生物体内携带遗传信息的物质,其结构与功能密切相关。
通过对核酸的结构与功能的研究,我们可以深入了解生物体的遗传机制,为基因工程、基因治疗等领域的发展提供理论基础和实践指导。
科学性评价与解决方案:1. 科学性:本课件内容基于现有的生物学知识,对核酸的结构与功能进行了较为全面的描述。
生物化学核酸化学核酸结构和功能PPT课件
NH
2
N
N
9
N
N
CH OH 2O
1'
HH
H 2'
H
OH OH
腺嘌呤核苷
糖苷键
核苷酸(脱氧核苷酸):核苷(脱氧核苷)
和磷酸以酯键连接形成。
核苷酸:
酯键 N
O 5'
HO P O CH2 OHH
NH2 N
9
N
N
O
1'
H 2'
H
糖苷键
AMP, GMP, UMP, CMP OH OH
脱氧核苷酸:
腺苷酸
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
核是酸核的 酸基的本基组本成组单成位单是位核苷酸
RNA通常以单链形式存在,局部可有二、三级 某围些绕病 同毒一R中N心A也轴可构作成为右遗手传双信螺息旋的。载体。
*参t与RN遗A的传一信级息结的构复特制点与表达。
结构 围* t绕RN同A的一三中级心结轴构构成右手双螺旋 。
大ATP多是数生真物核体m能RN量A的直3´末接端供有应多体聚:A尾。
在信2使6R0nNmA(波m长R有NA最)大吸携收带峰D,NA是遗由传碱信基息的共轭双键决定的。
尿* t嘧RN啶A的(ur一ac级il,结U)构特点
第核四苷节 (或核脱酸氧的核分苷子)结:构碱基和核糖(或脱氧核糖)通过糖苷键连接形成。
DAMNAP,复G性MP时, U,M其P,溶CM液POD260降低。
胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
DNA有 RNA有
每种核酸都含有四种碱基 。
戊糖
5 (deoxyribonucleic acid, DNA)
5
第2章核酸的结构与功能ppt课件
DNA:主要存在于细胞核(真核细胞,98%以 上),是染色质的主要成分;原核生物DNA 主要存在于类核(nucleoid)中;
在核外也存在有少量DNA,如线粒体DNA、 叶绿体DNA以及细菌的质粒(plasmid,细 菌染色体外能够进行自我复制的遗传单位)。
RNA的种类与分布
RNA主要存在于细胞质中。 mRNA 约占细胞总RNA的5%,在蛋白质合成
层层堆积的芳香族碱基上的电子云交错形成了碱基 堆积力,使DNA双螺旋结构内部形成疏水核心而 不存在游离的水分子,有利于互补碱基间形成氢键;
双螺旋外侧带负电荷的磷酸基团同带正电荷的阳离子 之间形成的离子键可减少双链间的静电斥力,因而 对DNA双螺旋结构也有一定的稳定作用。
(4)DNA双螺旋构象的多态性
糖基的C-3’位
糖基的C-5’位
字符式:用A、T、G、C、U代表碱基,用P 代表磷酸残基。核酸分子中的糖基、糖苷键 和酯键等均省略不写,将碱基和磷酸相间排 列即可。
省略了糖基,简写式中出现T的为DNA链,出 现U则为RNA链。以5‘和3’表示链的末端及 方向,分别置于简写式的左右二端。
5’pApCpTpTpGpApApCpG3’ DNA
核酸链的简写式:核酸分子的简写式可简明表示高度 复杂的核酸分子。简写式表示的是核酸分子的一级 结构,即核酸分子中的核苷酸(或碱基)排列顺序。 书写方式由5’ → 3’ 端。
nt (nucleotide),代表核苷酸 bp(base pair), 代表碱基对。
线条式:以竖线和斜线分别表示糖基和磷酸酯 键。
DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链构成右 手双螺旋结构。螺旋表面有一条大沟和一条小 沟。大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较 大沟槽和较小沟槽。小沟位于双螺旋的互补链 之间,而大沟位于相毗邻的双股之间。
《核酸的结构和功能》课件
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DNA复制的终止
DNA复制到达终止点后, 复制过程停止,新合成的 DNA链与原来的DNA链 形成双螺旋结构。
基因表达与转录
基因表达的概述
基因表达是指基因经过转录和翻 译两个过程,将遗传信息转化为
蛋白质的过程。
转录过程
在转录过程中,RNA聚合酶与 DNA上的启动子结合,启动转录 过程,将DNA上的遗传信息转录 成RNA。
RNA在基因表达调控中起到重要作用 ,某些RNA可以与DNA结合,影响 基因的表达水平。
RNA在蛋白质合成中起到模板作用, 按照mRNA上的密码子顺序,tRNA 将氨基酸带到核糖体上,合成多肽链 。
RNA还具有催化功能,某些RNA可 以作为酶,催化某些化学反应。
04
核酸的合成与复制
核酸的合成
01 02
疾病诊断与治疗是生物技术在医学领域的重要应用之一。通过生物技术 手段,可以对疾病进行早期诊断和治疗,提高治愈率和降低死亡率。
在疾病诊断方面,生物技术广泛应用于免疫诊断、分子诊断和组织工程 等领域。例如,利用免疫学方法可以检测人体内的抗原或抗体,以诊断
感染性疾病或自身免疫性疾病等。
在疾病治疗方面,生物技术也发挥了重要作用。例如,利用基因工程技 术可以生产出与患者匹配的细胞或蛋白质,用于治疗一些难治性疾病。 此外,免疫疗法和细胞疗法等新兴治疗方法也得到了广泛应用。
RNA的合成需要核糖核苷酸作为原料,通过RNA聚合酶的作用,按照
碱基互补配对原则,将一个个核糖核苷酸聚合形成RNA链。
DNA的复制
01
02
03
DNA复制的起始
DNA复制起始于特定的起 始点,需要DNA聚合酶和 多种蛋白质因子的参与。
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第一节 核酸的化学组成以及一级结构
The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid
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核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
存在于细胞核和线粒体
携带遗传信息,并通过复制传递 给下一代。
核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)
分布于细胞核、细胞质、线粒体
戊糖
H O CH 2
OH
5´ O
4´
1´
3´ 2´
H O CH 2
OH
O
OH OH
β-D-核糖(ribose) (构成RNA)
OH
β-D-2′脱氧核糖(deoxyribose) (构成DNA)
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脱氧核苷
N
N
HOH2C O
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第二章
核酸的结构和功能
Structure and Function of Nucleic Acid
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核 酸(nucleic acid)
是以核苷酸为基本组成单位的生物大 分子,携带和传递遗传信息。
N
9
O
N
N
HO P O CH 2 OHH
O
1'
H 2'
H
OH OH
糖苷键
核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸 (ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。
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多磷酸核苷酸
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一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位
分子组成 碱基(base):嘌呤碱,嘧啶碱 戊糖(ribose):核糖,脱氧核糖 磷酸(phosphate)
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NH
O
胞嘧啶(cytosine, C)
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T)
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碱基的互变异构体
O
C HN
酮式
NH
+ 2
HN
亚氨式
OH C N
烯醇式
NH 2 +HN
氨式
O-
C N
+H+
NH 2
N
+ H+
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核酸研究的发展简史
1868年 Fridrich Miescher 从脓细胞中提取核素。 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质。 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构。 1968年 Nirenberg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 美国启动人类基因组计划(HGP)。 1994年 中国人类基因组计划启动。 2001年 美英等国完成人类基因组计划。
H
H
H OH
H H
反式脱氧腺苷
NH2 N
N
糖苷键
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱNH2
N N
N
N
HOH2C O
H
H
H OH
H H
顺式脱氧腺苷
嘌呤N-9 与脱氧核糖C-1通过β-N-糖苷键相连 形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。
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碱基
碱基(base)是含氮的杂环化合物。
碱基
嘌呤 嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤 胞嘧啶
存在于DNA和RNA中
尿嘧啶
仅存在于RNA中
胸腺嘧啶
仅存在于DNA中
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N H 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。
2
嘌呤(purine,Pu)
N
N
N 7
5 6 1N
8 9 NH
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核酸组成 核酸 (DNA和RNA)
核苷酸
磷酸 核苷和脱氧核苷
戊糖 核糖 脱氧核糖
碱基 嘌呤 嘧啶
DNA的组成单位是脱氧核糖核苷酸(deoxyribonucleotide)
RNA的组成单位是核糖核苷酸(ribonucleotide)。
核苷
NH2
N
N
9
N
N
CH2OH O
HH
1'
H 2'
H
糖苷键
O
OH
H
嘧啶N-1与核糖C-1通过β-N-糖苷键相连形成 核苷(ribonucleoside)。
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核苷酸(ribonucleotide)
NH2
酯键 N
43 2 N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
O
N NH
NH
N
鸟嘌呤(guanine,
N
G)
H
2
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嘧啶(pyrimidine,Py)
O
5 4 3N 612
NH
NH2
N
NH
NH
O
尿嘧啶(uracil, U)
O
H 3C NH
核苷酸衍生物
环化核苷酸:cAMP、cGMP,是细胞信 号转导中的第二信使。
NH2
N
N
O CH2O N
N
cAMP
O P O OH
OH
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烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+),
5′-磷酯键
NH 2 N
N
O
O
O
N
N
-O P O-
OP O-
OPO O-
CH 2 O
H
H
H OH
H H
脱氧腺嘌呤核苷
脱氧腺嘌呤一磷酸 (dAMP)
脱氧腺嘌呤二磷酸 (dADP)
脱氧腺嘌呤三磷酸 (dATP)
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