《核酸的化学》PPT课件
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生物化学第三章核酸PPT课件
DNA与RNA结构差异
五碳糖不同
DNA中的五碳糖是脱氧核糖，而 RNA中的五碳糖是核糖。
碱基不同
DNA中的碱基包括腺嘌呤（A） 、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T） 和胞嘧啶（C），而RNA中的碱 基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（ G）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C
）。
空间结构不同
DNA通常是双链结构，而RNA 通常是单链结构。
核酸药物设计思路及前景展望
核酸药物设计思路
核酸药物是一类以核酸为靶点的药物，通过 特异性地与核酸结合，调节基因表达或抑制 病原体复制，从而达到治疗疾病的目的。设 计核酸药物时需要考虑靶点选择、药物稳定 性、特异性、安全性等因素。
前景展望
随着基因组学和生物信息学的发展，越来越 多的疾病相关基因和靶点被发现，为核酸药 物的研发提供了广阔的空间。未来，核酸药 物有望在肿瘤、遗传性疾病、病毒感染等领 域发挥重要作用，成为一类重要的治疗药物 。同时，随着技术的不断进步和成本的降低 ，核酸药物的研发和应用将更加普及和便捷
DNA拓扑异构酶的作用
拓扑异构酶能够改变DNA的超螺旋状态，从而调节DNA的拓扑结构和功能。拓扑异构酶 在DNA复制、转录、修复和重组等过程中发挥重要作用。
RNA结构与性质
03
tRNA三叶草结构特点
01
02
03
三叶草二级结构
由DHU环、反密码环、 TΨC环、额外环和可接受 茎组成，形似三叶草。
反密码环
人类基因组计划与意义
1 2 3
人类基因组计划的目标
破译人类全部遗传信息，解读人类基因组所蕴含 的生命奥秘。
研究成果及应用
揭示了人类基因组的组成、结构和功能，为医学 、生物技术和制药等领域提供了重要的科学基础 。
生物化学 第2章Ⅱ 核酸(共86张PPT)
内呈正比
5、电泳缓冲液
DNA的凝胶电泳检测
(ethidiumbromide， 简称EB)是一种核酸染料，可以插入到DNA
或RNA分子的碱基之间，并在300nm波长的
紫外光照射下放射出橘红色的荧光，可用来显现 凝胶中的核酸分子。
在凝胶电泳中，溴化乙锭染料可对核酸分子 染色，在紫外光下便可以十分敏感而方便地检测 出凝胶介质中DNA谱带。
五、变性、复性与杂交
（一）、DNA的变性
1、概念 2、变性因素
3、变性的指标
1、概念
是指核酸双螺旋区的氢键断裂，双螺旋 解开，变成无规则线团的现象。核酸变 性其分子中的共价键并没有破坏，分子 量也不改变，核酸的变性（
denaturation ）
2、DNA的变性的因素
温度升高；
酸碱度改变、 pH（>11.3或<5.0）；
1、核酸分子本身的大小：同分子的摩擦
系数成反比的 Maxam和Gilbert 于1977年发明
Primer1（10uM）
2、琼脂糖的浓度：迁移率与胶浓度成反比 而聚丙烯酰胺凝胶制胶时不能将染料加入，会影响聚合。
第五节 核酸的研究方法 据此特性可以定性和定量检测核酸。
在液氮蒸发去2/3时，用自制研杵迅速磨碎叶片；
RNA本身只有局部的双螺旋区，所以变 性行为所引起的性质变化没有DNA那样 明显。 天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸
收(260 nm)值增加25－40%.而RNA变性 后，约增加1.1%。
4. DNA变性后的表现
A260值增加
粘度下降
浮力密度增大
分子量不变
（二）、DNA的复性
1、概念：
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 ，这一过程称为复性；
第5章核酸的化学 第四节 核酸的性质
食品生物化学
图5-15 RNA紫外吸收曲线
波长nm
食品生物化学
四、核酸的变性与复性
当核酸在某些理化因素（如有机溶剂、酸、碱、尿素、加 热及酰胺等）作用下，互补碱基对间的氢键断裂，双螺旋结构 松散，变成单链的过程称为变性(denaturation)。变性使核酸的 二级结构、三级结构改变，但核苷酸排列顺序不变。变性后的 核酸理化性质改变，生物学活性丧失。
核酸是相对分子质量很大的高分子化合物，高分子溶液比 普通溶液黏度要大得多，高分子形状的不对称性愈大，其黏度 也就愈大，不规则线团分子比球形分子的黏度大，线形分子的 黏度更大。由于DNA分子极为细长，因此即使是极稀的溶液也 有极大的黏度，RNA的黏度要小得多。
二、核酸的酸碱性质
核酸和蛋白质一样，也是两性电解质，在溶液中发生两性 电离。因磷酸基的酸性比碱基的碱性强，故其等电点偏于酸性。 利用核酸的两性解离能进行电泳，在中性或偏碱性溶液中，核 酸常带有负电荷，在外加电场力作用下，向阳极泳动。利用核 酸这一性质，可将相对分子质量不同的核酸分离。
DNA的变性是可逆的。变性DNA在适当条件下，变性的两 条互补链重新结合，恢复原来的双螺旋结构和性质，这个过程 称为复性(renaturation)。热变性的DNA经缓慢冷却（称退火处 理）即可复性。最适宜的复性温度比Tm值约低25℃，这个温度 又叫退火温度。
食品生物化学
图5-16 两种不同来源的DNA在260nm的吸收值与温度变化的关系
食品生物化学
DNA的解链过程发生于一个很窄的温度区内，DNA的变性 过程是爆发式的，有一个相变过程，把A260达到最高值的一半时 对应的温度称为该DNA的解链温度或融解温度，用Tm表示。 Tm值大小与DNA碱基组成有关，由于G-C之间的氢键联系要比 A-T之间的氢键联系强得多，故G＋C含量高的DNA其Tm值越高。 通过测定Tm值可知其G＋C碱基的含量。
第5章核酸的化学 第二节 核酸的化学组成
DNA和RNA分子中，主要元素有碳、氢、氧、氮、磷等， 个别核酸分中还含有微量的S。磷在各种核酸中的含量比较接 近和恒定，DNA的平均含磷量为9.9%，RNA的平均含磷量为 9.4%。因此，只要测出生物样品中核酸的含磷量，就可以计算 出该样品的核酸含量，这是定磷法的理论基础。
食品生物化学
二、核酸的水解产物
3.次黄嘌呤衍生物——次黄嘌呤核苷酸（IMP）
在肌肉组织中，腺嘌呤核苷酸循环过程中由AMP脱氨形成 次黄嘌呤核苷酸。
次黄嘌呤核苷酸在生物体内是合成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤 核苷酸的关键物质，对生物的遗传有重要的功能。另外，它还 是一种很好的助鲜剂，有肉鲜味，与味精以不同比例混合制成 具有特殊风味的强力味精（见第九章第二节鲜味）。
2.腺苷衍生物——环腺苷酸（cAMP）
cAMP是由ATP经腺苷酸环化酶催化而成的。
食品生物化学
图5-7 环腺苷酸（cAMP）
食品生物化学
cAMP广泛存在于一切细胞中，浓度很低。它们的主要作 用不是作为能量的供体，而是在生物体内参与细胞内多种调节 功能，如它可调节细胞内催化糖和脂肪反应的一系列酶的活性， 也可以调节蛋白激酶的活性。一般把激素称为第一信使，而称 cAMP为“第二信使”。
核酸是一种聚合物，它的结构单位是核苷酸 。
核酸
核苷酸
磷酸
核苷
碱基
戊糖
(嘌呤碱和嘧Ch啶em碱Pa)st(e核r 糖或脱氧核糖)
图5-1 核酸的水解产物
食品生物化学
三、核酸水解产物的化学结构
1．戊糖
DNA和RNA的主要区别是所含戊糖不同，DNA分子中的戊 糖是β-D-2-脱氧核糖，而RNA分子中的戊糖是β-D-核糖 。
碱基 Ade Gua Cyt Ura
食品生物化学
二、核酸的水解产物
3.次黄嘌呤衍生物——次黄嘌呤核苷酸（IMP）
在肌肉组织中，腺嘌呤核苷酸循环过程中由AMP脱氨形成 次黄嘌呤核苷酸。
次黄嘌呤核苷酸在生物体内是合成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤 核苷酸的关键物质，对生物的遗传有重要的功能。另外，它还 是一种很好的助鲜剂，有肉鲜味，与味精以不同比例混合制成 具有特殊风味的强力味精（见第九章第二节鲜味）。
2.腺苷衍生物——环腺苷酸（cAMP）
cAMP是由ATP经腺苷酸环化酶催化而成的。
食品生物化学
图5-7 环腺苷酸（cAMP）
食品生物化学
cAMP广泛存在于一切细胞中，浓度很低。它们的主要作 用不是作为能量的供体，而是在生物体内参与细胞内多种调节 功能，如它可调节细胞内催化糖和脂肪反应的一系列酶的活性， 也可以调节蛋白激酶的活性。一般把激素称为第一信使，而称 cAMP为“第二信使”。
核酸是一种聚合物，它的结构单位是核苷酸 。
核酸
核苷酸
磷酸
核苷
碱基
戊糖
(嘌呤碱和嘧Ch啶em碱Pa)st(e核r 糖或脱氧核糖)
图5-1 核酸的水解产物
食品生物化学
三、核酸水解产物的化学结构
1．戊糖
DNA和RNA的主要区别是所含戊糖不同，DNA分子中的戊 糖是β-D-2-脱氧核糖，而RNA分子中的戊糖是β-D-核糖 。
碱基 Ade Gua Cyt Ura
第三章核酸的化学
胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U）
DNA特有
RNA特有
O
O
C
C
HN C CH3 HN CH
C CH ON
C CH ON
H
H
3、磷酸：DNA、RNA均有
HO OH
RNA(AMP)
HO OH
H
DNA(dAMP)
两类核酸的基本化学组成比较
组成成分 DNA
腺嘌呤(A) 嘌呤碱 鸟嘌呤(G)
碱基
嘧啶碱
胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶(T)
NH2
N
N
~ ~ O
O- P O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)
AMP ADP
ATP
1、腺苷三磷酸(ATP)
▪ 主要功能： 提供能量
能量储存
AMP
能量释放
能量储存
ADP
能量释放
AMP ADP ATP
ATP
2、环苷酸
▪ 主要功能：细胞内信号传导过程中的重 要信息分子。
➢ 1952年，Hershey和Chase利用病毒完成更有说服力的“噬菌体” 实验。
➢ 1953年J.D.Watson和F.Crick提出DNA的双螺旋结构，20世纪自 然科学最伟大的成就之一。
1990年 美国启动人类基因组计划(HGP)
一、核酸的发现和研究简史
➢ 1953年J.D.Watson和F.Crick提出DNA的双螺旋结 构，20世纪自然科学最伟大的成就之一。
RNA:NTP
三磷酸腺苷酸ATP 三磷酸鸟苷酸 GTP 三磷酸胞苷酸 CTP 三磷酸尿苷酸 UTP
DNA特有
RNA特有
O
O
C
C
HN C CH3 HN CH
C CH ON
C CH ON
H
H
3、磷酸：DNA、RNA均有
HO OH
RNA(AMP)
HO OH
H
DNA(dAMP)
两类核酸的基本化学组成比较
组成成分 DNA
腺嘌呤(A) 嘌呤碱 鸟嘌呤(G)
碱基
嘧啶碱
胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶(T)
NH2
N
N
~ ~ O
O- P O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)
AMP ADP
ATP
1、腺苷三磷酸(ATP)
▪ 主要功能： 提供能量
能量储存
AMP
能量释放
能量储存
ADP
能量释放
AMP ADP ATP
ATP
2、环苷酸
▪ 主要功能：细胞内信号传导过程中的重 要信息分子。
➢ 1952年，Hershey和Chase利用病毒完成更有说服力的“噬菌体” 实验。
➢ 1953年J.D.Watson和F.Crick提出DNA的双螺旋结构，20世纪自 然科学最伟大的成就之一。
1990年 美国启动人类基因组计划(HGP)
一、核酸的发现和研究简史
➢ 1953年J.D.Watson和F.Crick提出DNA的双螺旋结 构，20世纪自然科学最伟大的成就之一。
RNA:NTP
三磷酸腺苷酸ATP 三磷酸鸟苷酸 GTP 三磷酸胞苷酸 CTP 三磷酸尿苷酸 UTP
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
第三章 核酸化学
反向平行是指一条链是 5’
一条链必为3’ 5’端。
3’ 端，则另
（二）DNA的二级结构
• 双螺旋结构模型的要点
（2）磷酸与核糖彼此通过3’,5’-磷酸 二酯键相连接位于双螺旋外侧，形成 DNA分子的骨架。碱基位于内侧。碱 基平面与螺旋轴基本垂直，糖环平面 与螺旋轴基本平行。
（二）DNA的二级结构
3.多磷酸核苷酸
A
P ～ P ～ P
O
腺苷一磷酸 （AMP） 二磷酸腺苷（ADP） 三磷酸腺苷（ATP） ATP参与多种物质代谢，为各项生命活动提供能量。
NMP NDP
dNMP
RNA
AU U C G
dNDP dNTP
DNA
A T C G
NTP
AMP UDP CTP
dGMP dADP dTTP
（ TTP ）
功能： 与蛋白质结合形成核蛋白体，是蛋白质
生物合成场所。
结构： 核蛋白体有大、小两个亚基组成。
特点：
数量最多。
（三）mRNA的分子结构与功能
“帽子结构” 的作用：
防止mRNA被降解。 蛋白质生物合成时被起始因子识别的标志。
Poly A的作用：引导mRNA由胞核转移到胞质。
点滴积累
1. DNA的一级结构实质是指碱基的排列顺序。 2. DNA的二级结构是双螺旋型，其要点包括：由两条反向 平行的多核苷酸链围绕中心轴形成；磷酸和脱氧核糖位 于螺旋外侧，碱基位于螺旋内侧；碱基配对具有一定的 规律性，即A与T配对，G与C配对。 3. DNA双螺旋结构模型要点及稳定因素。 4. 3种RNA的空间结构决定了它们在蛋白质生物合成过程 中的不同作用。
E．S
• • • • • •
第五讲 核酸的化学
第三节 DNA的结构
第四节 核酸及核苷酸的性质 第五节 核酸及其组分的分离纯化 第六节 核酸的分析测定及研究方法
核酸的组成成分
核 酸 的 分 类,核 酸 的 水 解,核 酸 的 组 分;
核酸: 细胞核中(原核分布在类核)，由成千上 万个单核苷酸(nucleotide)连接而成的多聚核苷酸 (polynucleotide)长链高分子化合物。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） 脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid DNA)
核酸的化学
概述：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类病毒都含有核酸。
核酸在生物的个体生长发育、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。
5´-cap Cap 1: m7G(5´)pppNmpNp
Cap 2: m7G(5´)pppNmpNmpNp
mRNA的一级结构
5´-cap的功能
(1) 防止mRNA被核酸酶降解。
(2) 为mRNA翻译活性所必需。
(3) 与蛋白质合成的正确起始有关。
polyA的功能
3´-polyA : polyA的残基数20~200个，或更多。 (1) 保护mRNA，免受核酸外切酶的作用。 (2) 与翻译有关，没有polyA翻译活性降低。 (3) 与mRNA从细胞核转移到细胞质有关。
多磷酸核苷酸
形成方式：形成核苷酸后的磷酸还有自由的羟基， 故可以和另一分子磷酸形成酯键，核苷酸最多可 连接三个磷酸；
核酸的化学3学分幻灯片(1)
——RNA分子高级结构是含短的不完全的螺旋区的多核
苷酸链。
RNA二级结构的通式：发夹结构或茎环结构
（一）tRNA
tRNA约占RNA总量的15%，主要作用是转运氨基酸用于 合成蛋白质。
tRNA分子量为4S，1965年Holley 测定酵母tRNAAla一级结 构，提出三叶草二级结构模型。 倒L型三级结构
AMP ADP
ATP
各种核苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸是体内合成RNA和 DNA合成的直接原料。
在体内能量代谢中的作用：
ATP——能量“货币” UTP——参加糖的互相转化与合成 CTP——参加磷脂的合成 GTP——参加蛋白质和嘌呤的合成
第二信使——cAMP
（一）DNA的一级结构O-
5′
O=P—O—CH2O G
D
N
一级结构：由多个脱氧核苷酸分子通过3’，5’—磷酸二
A
酯键连接形成的直线型或环型多聚体。
的
二级结构：在碱基互补配对的基础上形成的DNA双螺旋结构。
四 级
三级结构：在二级结构上，DNA双螺旋结构通过折叠和扭曲
所形成的特定构象。如超螺旋等。
结
构
四级结构：指DNA与蛋白质形成的复合物。如染色体（质）。
t 复性速度可用Co·1/2 衡量
（六）分子杂交 ：在退火条件下，不同来源的DNA互补形
（2）介质离子强度低，Tm低。
（3）DNA均一性 均一性高，熔解过程发生在很 小的温度范围
（五）核酸的复性（退火）：变性核酸的两条互补链在适 当条件下重新缔合成双螺旋的
影响复性速度的因素： 过程。 （1）单链片段浓度 （2）单链片段的大小 （3）溶液离子强度的大小 （越高越容易） （4）溶液温度的高低
核酸化学-PPT课件
第二节 核酸的化学组成
核酸是由几十个甚至几千万个核苷酸聚合而成的 具有一定空间结构的生物大分子。
基本元素：C、H、O、N、P ； 其中P 的含量比较稳定，占9%-10%，通过测
定P 的含量来推算核酸的含量（定磷法）。
核酸→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。
碱基平面之间的距离
（轴距）为0.34 nm，
每10个核苷酸形成一
小 沟
个螺旋，其螺距（即
螺旋旋转一圈）的高
度）为3.4 nm。
大 沟
DNA双螺旋结构模型要点（5）
两条链借碱基之间 的氢键和碱基堆积 力（即碱基之间的 范德华力）牢固的 连接起来，维持 DNA双螺旋的三 维结构。
两条链是碱基互补 关系。
第 四 章
核 酸 化 学
本章内容
第一节 概述 第二节 核酸的化学组成 第三节 核酸的分子结构 第四节 核酸的性质 第五节 核酸的研究方法
第一节 概 述
核酸（nucleic acid—NA）是一类重要 的生物大分子，担负着生命信息的储 存与传递。
核酸是现代生物化学、分子生物学的 重要研究领域，是基因工程操作的核 心分子。
(D o r h U )
H CH 3 N
N
N
NN
dR
N 6 -M e th y l-d A
NH 2
N
CH 3
ON
dR
5 -M e th yl-d C
（2）
Ade HO CH 2 O
HH
H OH
H OCH 3
2 '- O - 甲 基 腺 苷 ((AAmm) )
2024人教版化学《核酸》PPT完美课件新教材1
人教版化学《核酸》PPT完美课件新教材1contents •核酸概述与分类•核酸组成单位-核苷酸•DNA结构与功能解析•RNA结构与功能解析•核酸提取、纯化和鉴定方法•核酸在生物技术中应用前景目录核酸概述与分类核酸定义及功能核酸定义核酸功能核酸种类与结构特点核酸种类结构特点生物体内核酸分布及作用分布DNA主要分布在细胞核中，少量存在于线粒体和叶绿体中；RNA主要分布在细胞质中，包括mRNA、tRNA和rRNA等多种类型。
作用DNA作为遗传信息的载体，负责储存和传递遗传信息；RNA则参与蛋白质合成过程，包括转录和翻译等步骤。
此外，RNA还在基因表达调控、细胞信号传导等方面发挥重要作用。
02核酸组成单位-核苷酸磷酸基团五碳糖碱基030201核苷酸基本结构核苷酸种类与命名规则核苷酸种类命名规则核苷酸的命名通常由碱基名称、五碳糖类型和磷酸基团数目三部分组成，如腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。
核苷酸间连接方式磷酸二酯键碱基配对DNA结构与功能解析DNA双螺旋结构特点双链反向平行碱基互补配对主链与碱基对之间的空间关系螺距与旋转角度遗传信息的编码遗传信息的稳定性遗传信息的多样性遗传信息的可变性DNA遗传信息储存原理复制和修复的意义DNA 复制和修复机制对于生物体的遗传信息传递、生物进化以及维持生命活动的正常进行具有重要意义。
DNA 复制以亲代DNA 为模板，在DNA 聚合酶的催化下，按照碱基互补配对原则合成子代DNA 的过程。
复制过程具有半保留性和半连续性。
DNA 修复生物体在进化过程中形成了一套完善的DNA 修复机制，包括直接修复、切除修复、重组修复和跨损伤修复等，以维持基因组的稳定性和完整性。
复制与修复的关系DNA 复制过程中可能出现错误配对或损伤，此时需要启动DNA 修复机制进行纠正。
同时，DNA 修复机制也可以保证复制过程的顺利进行。
DNA 复制和修复机制RNA结构与功能解析RNA单链结构特点作为信使RNA（mRNA），携带遗传信息并指导蛋白质合成作为转运RNA（tRNA），携带氨基酸进入核糖体并识别mRNA上的遗传密码作为核糖体RNA（rRNA），与核糖体蛋白共同组成核糖体，提供蛋白质合成的场所RNA在蛋白质合成中作用不同类型RNA功能介绍mRNA（信使RNA）tRNA（转运RNA）rRNA（核糖体RNA）其他非编码RNA核酸提取、纯化和鉴定方法核酸提取方法比较酚氯仿抽提法离心柱法磁珠法纯化策略及操作注意事项去除蛋白质使用蛋白酶K消化或有机溶剂去除蛋白质杂质。
第5章核酸的化学
【熟悉内容】
核蛋白体RNA的结构与功能；核酸分子杂交原理。
【了解内容】
了解核酸酶的分类与功能。
2
主要内容
1
核酸概述
2
核酸的化学组成
3
DNA的分子结构
4
RNA的分子结构
5 核酸的理化性质与分离纯化
3
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。
4
核 素(nuclein)
• 基因的遗传信息的物质基础就是4种碱基 的精确排列顺序。
• 可以通过测定DNA序列来研究DNA所载的 信息及其功能。
42
二、 DNA的二级结构 ——双螺旋结构
43
（一）DNA双螺旋结构的研究背景
Watson & Crick建立双螺旋模型主要是受到4个方 面的影响： 1）1938年W.T.Astbury & Bernal用X衍射技术研 究DNA。1947年拍摄了第一张DNA的衍射照片， 并推断DNA分子的结构是： ①柱状； ②多核苷酸是一叠扁平的核苷酸； ③核酸残基取向和分子长轴垂直，间距为3.4埃。
44
2）1951年Pauling和Corey运用化学的定律来推 理，而不做具体的实验，建立了蛋白质的α-螺旋 模型； 3）晶体学者[美]J. Donoh & Chargaff的指点。 4）1952年底R.Franklin & Wilkins拍摄了DNA 结晶X衍射照片。
45
Linus Carl Pauling 鲍林(1901–1994)
Frederick Griffith 格里菲斯(1879-1941)
利用肺炎双球 菌感染小鼠的一系 列生物学实验，发 现了一种可以在细 菌之间转移的遗传 分子 ，即转化因子
核蛋白体RNA的结构与功能；核酸分子杂交原理。
【了解内容】
了解核酸酶的分类与功能。
2
主要内容
1
核酸概述
2
核酸的化学组成
3
DNA的分子结构
4
RNA的分子结构
5 核酸的理化性质与分离纯化
3
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。
4
核 素(nuclein)
• 基因的遗传信息的物质基础就是4种碱基 的精确排列顺序。
• 可以通过测定DNA序列来研究DNA所载的 信息及其功能。
42
二、 DNA的二级结构 ——双螺旋结构
43
（一）DNA双螺旋结构的研究背景
Watson & Crick建立双螺旋模型主要是受到4个方 面的影响： 1）1938年W.T.Astbury & Bernal用X衍射技术研 究DNA。1947年拍摄了第一张DNA的衍射照片， 并推断DNA分子的结构是： ①柱状； ②多核苷酸是一叠扁平的核苷酸； ③核酸残基取向和分子长轴垂直，间距为3.4埃。
44
2）1951年Pauling和Corey运用化学的定律来推 理，而不做具体的实验，建立了蛋白质的α-螺旋 模型； 3）晶体学者[美]J. Donoh & Chargaff的指点。 4）1952年底R.Franklin & Wilkins拍摄了DNA 结晶X衍射照片。
45
Linus Carl Pauling 鲍林(1901–1994)
Frederick Griffith 格里菲斯(1879-1941)
利用肺炎双球 菌感染小鼠的一系 列生物学实验，发 现了一种可以在细 菌之间转移的遗传 分子 ，即转化因子
第五讲 核酸的化学
磷酸酯，核苷由碱基和核糖/脱氧核糖组成，碱 基有嘌呤和嘧啶两类。 DNA组成： 脱氧核糖、磷酸、 A、G、C、T RNA组成： 核 糖 、磷酸、A、G、C、U
第一节 核酸的组成成分
三 核 酸 的 组 分 .
碱基
磷酸基团
核糖 RNA 核糖核苷酸
第一节 核酸的组成成分
三 碱基 三.核 酸 的 组 分 核 磷酸酯基团 酸 核酸是由核苷酸组成的，核苷酸是核苷的磷 的 酸酯，核苷由碱基和核糖/脱氧核糖组成，碱基 组 脱氧核糖 分 有嘌呤和嘧啶两类。 .
命名方法
核糖核苷酸以三个字母表示，第一个字母代表 碱基，第三个字母“P”代表磷酸，第二个字母中 “M”代表一，“D”代表二，“T”代表三； 脱氧核糖核苷酸则在上述三个字母前加“d”
例
UDP：二磷酸尿苷 dGMP：一磷酸脱氧鸟苷 dTTP：三磷酸脱氧胸苷
CTP： 三磷酸胞苷
GMP：一磷酸鸟苷
AMP
蛋 白 质 生 物 合 成
第二节
蛋 白 质 生 物 合 成
蛋白质的生物合成
转运RNA(tRNA)
这是细胞中最小的一种RNA ，约占总的15%，是 目前研究得最清楚的一类，在蛋白质合成中起携 带（选择供应）氨基酸的作用； 信使RNA (mRNA) 在胞内含量很少，约占5%，代谢活跃。在蛋白 质合成中起着模板的作用；
C1 H－C2－OH H－C3－OH H－C4 CH2OH5 β-D-呋喃核糖
OH
H
O
核糖
碱基 (base)
2.嘌呤 (purine) 胞嘧啶(cytosine，C)、 胸腺嘧啶（thymine，T)、 腺嘌呤(adenine，A)
1.嘧啶：(pyrimidine)：
尿嘧啶(uracil，U) ；
第一节 核酸的组成成分
三 核 酸 的 组 分 .
碱基
磷酸基团
核糖 RNA 核糖核苷酸
第一节 核酸的组成成分
三 碱基 三.核 酸 的 组 分 核 磷酸酯基团 酸 核酸是由核苷酸组成的，核苷酸是核苷的磷 的 酸酯，核苷由碱基和核糖/脱氧核糖组成，碱基 组 脱氧核糖 分 有嘌呤和嘧啶两类。 .
命名方法
核糖核苷酸以三个字母表示，第一个字母代表 碱基，第三个字母“P”代表磷酸，第二个字母中 “M”代表一，“D”代表二，“T”代表三； 脱氧核糖核苷酸则在上述三个字母前加“d”
例
UDP：二磷酸尿苷 dGMP：一磷酸脱氧鸟苷 dTTP：三磷酸脱氧胸苷
CTP： 三磷酸胞苷
GMP：一磷酸鸟苷
AMP
蛋 白 质 生 物 合 成
第二节
蛋 白 质 生 物 合 成
蛋白质的生物合成
转运RNA(tRNA)
这是细胞中最小的一种RNA ，约占总的15%，是 目前研究得最清楚的一类，在蛋白质合成中起携 带（选择供应）氨基酸的作用； 信使RNA (mRNA) 在胞内含量很少，约占5%，代谢活跃。在蛋白 质合成中起着模板的作用；
C1 H－C2－OH H－C3－OH H－C4 CH2OH5 β-D-呋喃核糖
OH
H
O
核糖
碱基 (base)
2.嘌呤 (purine) 胞嘧啶(cytosine，C)、 胸腺嘧啶（thymine，T)、 腺嘌呤(adenine，A)
1.嘧啶：(pyrimidine)：
尿嘧啶(uracil，U) ；
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2. DNA是主要的遗传物质 ❖1928年,英国细菌学家Griffith发现肺炎球菌:
S型:有荚膜,菌落光滑,使小鼠死亡 R型:没有荚膜,菌落表面粗糙,无致死作用
❖美国微生物学家Avery做了著名的肺炎球菌 转化实验.
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第五章 核酸的化学
第一节 核酸的概念和化学组成 第二节 核酸的分子结构 第三节 核酸的理化性质 第四节 核酸的分离与含量测定
1
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第一节 核酸的概念和化学组成
核酸(Nucleic Acid)是一类重要的含磷 酸基团的生物大分子,担负着生命信息的 储存与传递. 核酸是现代生物化学、分子生物学的重 要研究领域,是基因工程操作的核心分子.
2
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核酸与医药 1）抗癌药物.如5氟尿嘧啶,6巯基嘌呤. 2）基因工程药物,如胰岛素,白介素. 3）基因治疗.
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核苷:由戊糖和碱基以C-N糖苷键连接而成
糖都是通过糖的异头碳和嘧啶的N-1或嘌 呤的N-9之间形成的N-糖苷键与碱基连接
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（二）环化核苷酸 细胞信号转导途径中的第二信使分子
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一些合成的嘌呤和嘧 啶具有临床应用价值， 它们可以取代某些酶 活性部位中的天然嘧 啶和嘌呤底物。例如 5-氟尿嘧啶和6-巯基 嘌呤就常用于治疗某 些类型的癌症。
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核酸中也存在一些不常见的稀有碱基.稀有碱基 的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物:
6
R型
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1928年Griffith的细菌转化实验
S型
灭活的S型
R型+灭活的S型
可分离 到S型 细菌
结论：加热杀死的S型肺炎球菌里一定有某种特殊的生物分 子,可使无害的R型转化为有害的S型.
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的组成,得知[A]=[T],[G]=[C], [A+G]=[C+T] ➢ 1953年Watson,Crick根据DNA的X射线图谱的研究结
果,提出了DNA的双螺旋模型(Double helix) ➢ 1970年发现第一个DNA限制性内切酶 ➢ 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA测序方法 ➢ 1985年 Mullis发明PCR技术 ➢ 1990年开始实施人类基因组计划; ➢ 2003年人类基因组计划宣告完成测序任务
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3.核酸的种类和分布 核酸分为两大类： 脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid，DNA 核糖核酸 Ribonucleic Acid，RNA
RNA主要存在于细胞质中,有3类tRNA,rRNA,mRNA
➢ 1889年Altman制备了核酸并建议将核素改名为 “核酸”,并且已经认识到“核质”乃“核酸” 与蛋chool Pharmacy of Yantai University
➢ 1944年Avery的细菌转化实验证明DNA是遗传物质 ➢ 1950年Chargaff和Hotchkiss采用纸层析法分析DNA
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噬菌体试验
进一步证明DNA是遗传物质. 病毒仅含少量的DNA(或RNA) 被一层蛋白质的外壳包裹. 专门感染细菌的病毒称为 噬菌体（bacteriophage）.
1952年,Hershey和 Chase的噬菌体实验 证明：在病毒繁殖时 DNA能复制并且控制 新蛋白质外壳的合成.
3
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一 核酸的研究历史 1.核酸的研究历史
➢ 1868年瑞士的Miescher测定淋巴细胞蛋白质组成 时,发现了不溶于稀酸和盐溶液的沉淀物,所有细 胞的核里都含有此物质,命名核素(Nuclein);
➢ 1879年Kossel经过10年的努力,搞清楚核质中有 四种不同的组成部分:A,T,C,G;
DNA转化试验： Avery从加热杀死的S型肺炎球菌中分离各种 生物化学成分,分别加入到无害的R型菌中. 结果：只有核酸可以使R型转化为S型. DNA转化：一种细菌的遗传性状因吸收了另一 种细菌的DNA而发生改变的现象. 1944年,Avery提出DNA是生命的遗传物质,蛋 白质不是生命的遗传物质.
核苷酸:核苷+磷酸 核苷一磷酸可以进一步磷酸化,
形成核苷二磷酸和核苷三磷酸
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核苷酸的命名: 含一个磷酸基团：核苷一磷酸（NMP） 含两个磷酸基团：核苷二磷酸（NDP） 含三个磷酸基团：核苷三磷酸（NTP） N 代表各种碱基的名称
10
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二 核酸的基本结构单位----核苷酸 三 （一）核苷和核苷酸
核酸可以水解成核苷酸,核苷酸可以继续水解成磷酸 和核苷,核苷可以水解成戊糖和碱基,碱基可以分成多 种类型
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2. DNA是主要的遗传物质 ❖1928年,英国细菌学家Griffith发现肺炎球菌:
S型:有荚膜,菌落光滑,使小鼠死亡 R型:没有荚膜,菌落表面粗糙,无致死作用
❖美国微生物学家Avery做了著名的肺炎球菌 转化实验.
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第五章 核酸的化学
第一节 核酸的概念和化学组成 第二节 核酸的分子结构 第三节 核酸的理化性质 第四节 核酸的分离与含量测定
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第一节 核酸的概念和化学组成
核酸(Nucleic Acid)是一类重要的含磷 酸基团的生物大分子,担负着生命信息的 储存与传递. 核酸是现代生物化学、分子生物学的重 要研究领域,是基因工程操作的核心分子.
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核酸与医药 1）抗癌药物.如5氟尿嘧啶,6巯基嘌呤. 2）基因工程药物,如胰岛素,白介素. 3）基因治疗.
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核苷:由戊糖和碱基以C-N糖苷键连接而成
糖都是通过糖的异头碳和嘧啶的N-1或嘌 呤的N-9之间形成的N-糖苷键与碱基连接
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（二）环化核苷酸 细胞信号转导途径中的第二信使分子
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一些合成的嘌呤和嘧 啶具有临床应用价值， 它们可以取代某些酶 活性部位中的天然嘧 啶和嘌呤底物。例如 5-氟尿嘧啶和6-巯基 嘌呤就常用于治疗某 些类型的癌症。
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核酸中也存在一些不常见的稀有碱基.稀有碱基 的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物:
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R型
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1928年Griffith的细菌转化实验
S型
灭活的S型
R型+灭活的S型
可分离 到S型 细菌
结论：加热杀死的S型肺炎球菌里一定有某种特殊的生物分 子,可使无害的R型转化为有害的S型.
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的组成,得知[A]=[T],[G]=[C], [A+G]=[C+T] ➢ 1953年Watson,Crick根据DNA的X射线图谱的研究结
果,提出了DNA的双螺旋模型(Double helix) ➢ 1970年发现第一个DNA限制性内切酶 ➢ 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA测序方法 ➢ 1985年 Mullis发明PCR技术 ➢ 1990年开始实施人类基因组计划; ➢ 2003年人类基因组计划宣告完成测序任务
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3.核酸的种类和分布 核酸分为两大类： 脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid，DNA 核糖核酸 Ribonucleic Acid，RNA
RNA主要存在于细胞质中,有3类tRNA,rRNA,mRNA
➢ 1889年Altman制备了核酸并建议将核素改名为 “核酸”,并且已经认识到“核质”乃“核酸” 与蛋chool Pharmacy of Yantai University
➢ 1944年Avery的细菌转化实验证明DNA是遗传物质 ➢ 1950年Chargaff和Hotchkiss采用纸层析法分析DNA
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噬菌体试验
进一步证明DNA是遗传物质. 病毒仅含少量的DNA(或RNA) 被一层蛋白质的外壳包裹. 专门感染细菌的病毒称为 噬菌体（bacteriophage）.
1952年,Hershey和 Chase的噬菌体实验 证明：在病毒繁殖时 DNA能复制并且控制 新蛋白质外壳的合成.
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一 核酸的研究历史 1.核酸的研究历史
➢ 1868年瑞士的Miescher测定淋巴细胞蛋白质组成 时,发现了不溶于稀酸和盐溶液的沉淀物,所有细 胞的核里都含有此物质,命名核素(Nuclein);
➢ 1879年Kossel经过10年的努力,搞清楚核质中有 四种不同的组成部分:A,T,C,G;
DNA转化试验： Avery从加热杀死的S型肺炎球菌中分离各种 生物化学成分,分别加入到无害的R型菌中. 结果：只有核酸可以使R型转化为S型. DNA转化：一种细菌的遗传性状因吸收了另一 种细菌的DNA而发生改变的现象. 1944年,Avery提出DNA是生命的遗传物质,蛋 白质不是生命的遗传物质.
核苷酸:核苷+磷酸 核苷一磷酸可以进一步磷酸化,
形成核苷二磷酸和核苷三磷酸
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核苷酸的命名: 含一个磷酸基团：核苷一磷酸（NMP） 含两个磷酸基团：核苷二磷酸（NDP） 含三个磷酸基团：核苷三磷酸（NTP） N 代表各种碱基的名称
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二 核酸的基本结构单位----核苷酸 三 （一）核苷和核苷酸
核酸可以水解成核苷酸,核苷酸可以继续水解成磷酸 和核苷,核苷可以水解成戊糖和碱基,碱基可以分成多 种类型
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