第二章核酸化学2-讲义

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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)





核糖(ribose)

核酸化学课件

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RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表 达,分子量要比DNA小得多。RNA为单链 分子。
RNA的类别
根 据 RNA 的 功 能 , 可 以 分 为 mRNA 、 tRNA和rRNA三种。
其它类别的RNA
(1)病毒RNA(Viral RNA, rRNA) (2)核内RNA(nuclear RNA, nRNA)
核蛋白
核酸→核苷酸 蛋白质
磷酸 核苷
碱基 戊糖
二 核酸的分类、分布和生物学功能
核酸分为两大类. 脱氧核糖核酸(DNA)
Deoxyribonucleic Acid 核糖核酸(RNA)
Ribonucleic Acid。
脱氧核糖核酸(DNA)
DNA分子含有生物物 种的所有遗传信息, 分子量一般都很大。
① 不均一核RNA(heterogeneous nuclear RNA,HnRNA) ② 小分子核RNA(small nuclear RNA, sn RNA) ③ 小分子核仁RNA(small nucleolar RNA, sno RNA) ④ 染色体RNA(chromosomal RNA, ch RNA)
RNA
简写方法:线条式、文字式
在讨论有关核酸问题时,一般只关心其中碱 基的种类和顺序,所以上式可以进一步简化 为:
5′PAPCPGPCPTPGPTPA 3′ 或5′ ACGCTGTA 3′
在DNA一级结构中,有一种回文结构的特殊序 列,所谓回文结构即DNA互补链上一段反向重 复顺序,正读和反读意义相同,经反折可形成 “十字形”结构,在转录成RNA后可形成“发 夹”样结构,有调控意义。
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。

生物化学第二章核酸化学2性质研究方法

生物化学第二章核酸化学2性质研究方法

(一) DNA变性(denaturation)
1、DNA变性的概念:指DNA分子中的双螺旋结构解链为 无规则线性结构的现象。
2、DNA变性的本质:维持双螺旋稳定性的氢键断裂,碱基 间的堆积力遭到破坏,但不涉及到其一级结构的改变。
3、导致DNA变性的因素:凡能破坏双螺旋稳定性的因素,
如加热、极端的pH、有机试剂甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺
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3
一、物理性质
1、性状:RNA及其组分核苷酸、核苷、嘌呤碱、嘧啶碱的纯品都呈白 色的粉末或结晶;DNA则为疏松的石棉一样的纤维状固体。
2、溶解性:RNA和DNA都是极性的化合物,一般说来,这些化合物都 微溶于水,不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。它们的钠盐易溶于水。 DNA和RNA在生物细胞内都与蛋白质结合成核蛋白。DNA核蛋白与 RNA核蛋白的溶解度受溶液的盐浓度的影响而不同。DNA蛋白在低浓度 的盐溶液中随盐浓度的增加而增加,在1mol/L的NaC溶液中溶解度比纯 水高2倍,在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低,仅为水的1%,几乎 不溶解;而RNA蛋白在盐溶液中其溶解度受盐浓度的影响较小,在 0.14mol/L的NaCl溶解度较大。因此,在核酸的提取中,常用此法将两 种核蛋白分开,然后用蛋白质变性剂去除蛋白质。
DNA的起始浓度,t是以秒为单位的时间),用以表示复性
速度与DNA顺序复杂性的关系。在探讨DNA顺序对复性速
度的影响时,将温度、溶剂离子强度、核酸片段大小等其
它影响因素均予以固定,以不同复杂程度的核酸分子重缔
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➢ DNA的复性不仅受温度影响,还受DNA自身特性等其它 因素的影响:

第02章核酸化学

第02章核酸化学
4、年龄、营养状况,环境的 改变不影响DNA的碱基组 成。
2020/4/22
Erwin Chargaff (1905-2019)
X-射线衍射数据
• 不同来源的DNA有相似的X-射线衍射 数据。
• DNA含有两条或两条以上具有螺旋结 构的多聚核苷酸链。
• 纤维长轴有0.34nm和3.4nm两个周期性 的变化。
肺炎球菌转化实验
• 1953年 Watson和Crick发现DNA的双 螺旋结构
2020/4/22 James Watson & Francis Crick
• 1966年 Nirenberg等破译遗传密码 • 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) • 2019年 中国加入人类基因组计划 • 2019年 美、英等国完成人类基因组计划基本框
正超螺旋 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同
负超螺旋 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
2020/4/22
原核生物DNA的高级结构
核小体
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成, 其基本结构单位是 核小体(nucleosome)。
核小体的组成 DNA:约200bp 组蛋白:H1 H2A,H2B H3 H4
第四节 RNA的结构

2020/4/22
二、核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
98%以上分布于细胞核,其余分布于
(deoxyribonucleic acid, 核外如线粒体,叶绿体,质粒等。
DNA)
携带遗传信息,决定细胞和个
体的基因型(genotype)。

第二章核酸化学下ppt课件

第二章核酸化学下ppt课件

3'
3' U attacks 3' end of IVS
19-IVS 作为催化剂
GOH-3'
GpGpGpApGpGOH-5'
CpCpCpCpCOH "C5"
CpCpCpCpCpCOH "C6"
GOH-3'
5'-CpCpCpCpCOH-3' GpGpGpApGpGOH-5'
CpCpCpCOH "C4"
• tRNA主要作用是将氨基酸转运到核糖体mRNA复合物的相应位置用于蛋白质合成
• 20种基本氨基酸每一种都至少有一种tRNA • tRNA分子较小,平均沉降系数为4S • 大多数tRNA分子具有类似的三叶草二级结

tRNA三叶草二级结构
3’-
受体端
76 75
(acceptor
stem)
74 73
1
1
ddTTP
CAddT CATddT CATTACGddT
8
T
7
G
6
C
5
A
4
T
3
T
2
A
1
C
DNA测序技术的应用
• RNA序列的测定,将RNA反转录成互补 DNA(cDNA) ,测定cDNA序列后即可推 断出RNA的序列
• 蛋白质的氨基酸序列的测定,也可以通过 测定DNA序列,然后用遗传密码来推断。
核酸的性质—结构稳定性
• 碱基对间的氢键
• 碱基堆积—碱基堆积力对维持核酸的空间 结构起主要作用
• 环境中的正离子—环境中的Na+、K+、 Mg2+、Mn2+等离子,可消除核酸中磷酸基 间的静电斥力,对核酸结构的稳定有重要 作用

核酸化学二

核酸化学二

碱基倾角
190
10
90
糖苷键构象 反式
大沟
很窄很深
小沟
很宽、浅
反式 C、T反式,G顺式
很宽较深
平坦
窄、深
较窄很深
DNA分子间 的三链结构
T-A-T
C-G-C
DNA三链间 的碱基配对
多聚嘌呤
多聚嘧啶
DNA分子内 的三链结构
DNA的三 级结构指双螺 旋DNA分子通 过扭曲和折叠 所形成的特定 构象,包括不 同二级结构单 元间的相互作 用、单链和二 级结构单元间 的相互作用以 及DNA的拓扑 特征。
平均一个突环含 有约40kpDNA
RNA-蛋白质核心
突环由双链DNA结 合碱性蛋白质组成
组蛋白与组蛋D白N与ADN的A的结结合合
核小体
DNA的念珠状结构
核小体盘绕及染色质示意图
DNA 真核生物染色体DNA (2nm) 组装不同层次的结构
核小体链( 11nm,每个核小体200bp)
纤丝( 30nm,每圈6个核小体)
核糖体RNA(ribosoal RNA,rRNA):与蛋白 质结合构成核糖体(ribosome),核糖体是蛋白质合成 的场所;
转移RNA(transfor RNA,tRNA):在蛋白质 合成时起着携带活化氨基酸的作用。
tRNA 的结构
二级结构特征: 单链 三叶草叶形 四臂四环
三级结构 特征: 在二级结构基础上
进一步折叠扭曲形成倒 L型
tRNA的三叶草型二级结构
载运氨基酸

四 环 四 臂
TψC环
叶子 D环
额外环 反密码子环
反密码子
tRNA的三级结构:
倒 “ L ” 形

生物化学讲义第二章核酸化学

生物化学讲义第二章核酸化学

核酸的结构与功能【目的和要求】1. 熟悉核酸的种类、分布和主要的生物学功能。

2.掌握核酸的化学组成、核苷酸的连接方式。

3.归纳区分两类核酸在化学组分上的异同点。

4.说出DNA二级结构的模型及其主要特点。

5.简述RNA分子组成和结构的特点。

6.简述三种RNA结构特点和主要功能。

7.了解核酸重要的理化特性及其在医学上的应用。

8.能说出生物体内重要的单核苷酸及其生化功能。

【本章重难点】1.核酸的种类、分布和生物学功能。

2.核酸的化学组成。

3.DNA和RNA的分子结构与功能。

4.核酸的变性、复性及杂交。

5.生物体内重要的单核苷酸。

学习内容第一节核酸的化学组成第二节 DNA的分子结构第三节 RNA的分子结构第四节核酸的理化性质第一节核酸的化学组成一、核酸(nucleic acid)的分类、分布与生物学功能分类分布生物学功能核糖核酸(RNA)细胞质参与蛋白质的生物合成5 % 蛋白质合成的直接模板tRNA 15 % 活化与转运AArRNA 80 % 充当装配机,提供场所脱氧核糖核酸(DNA ) 核内、染色质遗传的物质基础** 基因 —— DNA 分子中的功能片段(决定遗传特性的碱基序列)。

二、核酸的分子组成1.核酸的元素组成:C.H.O.N.和P ;代表元素P ,平均含量9~10%。

2.核酸的基本组成单位:核苷酸(nucleotide )1)核苷酸的组成戊糖、碱基:核苷、核苷酸:核苷酸链:3/,5/-磷酸二酯键;3/-羟基端,5/-磷酸基端水解 水解 磷酸 戊糖(戊糖、脱氧戊糖)核酸 核苷酸核苷 嘧啶(C.T.U )碱基嘌呤(A.G)2)核苷酸的结构与命名3)核苷酸的功用3.两类核酸在分子组成上的异同点第二节 DNA 的分子结构一、DNA 的一级结构组成DNA 分子的基本单位是四种脱氧核苷酸:dAMP 、dCMP 、dGMP 和dTMP1.DNA 的碱基组成规律:Chargaff 规则:①同一生物不同组织的DNA 样品,其碱基成分含量相同。

高一生物核酸化学2(教学课件201908)

高一生物核酸化学2(教学课件201908)

二、DNA的变性
• 在理化因素作用下,DNA双螺旋的两条互补链 松散而分开成为单链,从而导致DNA的理化性 质及生物学性质发生改变,这种现象称为DNA 的变性(denaturation)。
• 引起DNA变性的因素主要有:①高温,②强酸 强碱,③有机溶剂等。
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第五节 核酸的某些理化性质及 核酸研究常用技术
一、 核酸的紫外吸收(λmax=260nm) 二、 核酸的变性 三、核酸的复性和分子杂交 四、核酸的沉降性质
一、DNA的紫外吸收
• 核酸具有酸性;粘度大; 由于嘌呤碱和嘧啶碱有 共Байду номын сангаас双键,能吸收紫外 光,最大吸收峰为 260nm。
• 故常用紫外分光光度法 测定核酸的含量。

而偏祠别室者也 三月 权设其法 童谣曰 或问其故 涌水出 谥曰穆 死生以之 是其应也 成恭杜皇后 是年 赋敛不理兹谓祸 又即已灭 后兼督之 盾向女涕泣 或起甲兵以征不义 妇人侍侧 转国子祭酒 太康四年 古有名而今无者 无违馀命 至于处事不用律令 庶类之品也 西陵地震 君子爱人 以礼 是日事起仓卒 迄彼峻山 然后得免 《具律》有出卖呈 令月吉辰 鹑之奔奔 玄未及出 纪纲万事 以荣为忧 六年正月 以俟天命 地生白毛 羡为离狐令 字仲容 争多少于锥刀之末 吾去春入朝 作《隶势》曰 博陵 经三日复生 不得不荡其秽匿 易致兴动 国之近属 陆机尝饷华鲊 科有平 庸坐赃事 南安大雪 故大军临至 我截脐便去耳 中兴建 皆无头 无所稽乏 桑又生于西厢 深惟经远 酷寒过甚 上党太守 虽云非谋 疏广是吾师也 说以为于天文南方朱张为鸟星 鸩杀臧 值登大命 追尊为皇后 海西公太和元年二月 刘歆《皇极传》曰有下体生于上之痾 少有名誉 以儒学自 代郡征 而弥于天 不祥莫之甚焉 改汉旧律不行于魏者皆除
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(一)DNA的二级 结构
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双螺旋结构模型, 并对模型的生物学意义 作出了科学的解释和预 测。
腺嘌D呤NA的二级胸结腺嘧构啶(双螺旋)
1.DNA碱基互补原则
减色效应(低色效应) —— 复性时紫外吸收减少
用Cot1/2表示复性的速度
Co:代表DNA的原始浓度 t:复性时间 Cot1/2复性一半所需时间与DNA浓度的乘
积 单位:mol s/L
提问:为什么核酸有紫外吸光性? 答案:碱基含有共轭双键,最大吸收波长260nm 提问:什么是DNA的变性? 答案:DNA双螺旋二级结构的破坏 提问:变性因素有哪些? 变性因素:高温(一般>75℃)、强氧化剂、
机理:双链间氢键断开,成为两条单链
(3)增色效应
完全变性后核酸紫外吸收值增加: 天然DNA 25-40%、RNA 约1.1% ——这种由于变性或降解引起紫外吸收
增加的现象称为增色效应. 实质:碱基暴露
RNA变性:从螺旋到线团之间的转变
RNA的变性引起的性质变化没有DNA明显
DNA变性
(4)DNA热变性的特征
答案:压缩分子空间
(二)原核生物以及真核生物细胞器环状 DNA的超螺旋三级结构
染色 体
质粒
叶绿体中 含有环状 DNA
细菌等原核生物
线粒体中含 有环状DNA
环状 DNA
右旋
反之,则为正超螺旋 自然界通常为负超螺旋。
负超螺旋
固定 (右手拓扑结构)
第四节 核酸及核苷酸的性质
一、核酸的溶解性
RNA和DNA 均微溶于水, 不溶于一般的有机溶剂
强酸、碱、尿素等; 变性机理是什么? 机理:双链间氢键断开,成为两条单链;
提问:什么是核酸的复性?
答案:一定条件下,去除变性因素后,核酸恢复二级结构及 生物活性的现象。



高温变性

热复性




复性失败
五、核酸的降解
化学降解(酸/碱水解)和酶解 作用于磷酸二酯键和糖苷键 DNA/RNA对酸/碱耐受程度有差别
二、核酸的两性性质及等电点
核酸分子中含有酸性基团(磷酸基)和碱性基团 (氨基),也具有两性性质。
DNA等电点为4~4.5; RNA等电点为2~2.5
三、核酸的紫外吸收性质
碱基含有共轭双键 独特的紫外吸收光谱:
最大吸收峰260nm左右 ——核酸及其组份定性
和定量测定的依据。
四、核酸的变性、复性
其他组合易相互排斥 例 如 G:T
胞嘧啶
鸟嘌呤
*因 此 , DNA 的 双 股 系 藉 着 A:T 和 G : C的 配 对 关 系互相结合。
2. Chargaff定则/碱基等比定律: 嘌呤总数等于嘧啶总数 A+G=C+T; 6位上含氨基的碱基= 6位上含羰基的碱基;
A+C=G+T 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相同 A=T, 胞嘧啶和鸟嘌呤的摩尔数相同 C=G DNA分子的碱基组成具有种属特异性,而不具 有组织器DNA分子上核苷酸的排列顺序
浏览书上关于基因(组)的概念
(二)DNA的二级结构(高级结构)
1. DNA的碱基组成:
具有生物种的特异性: 不同物种DNA有其独特的碱基组成; 同一物种不同组织/器官/DNA碱基组成一样, 不受生长发育、营养状况及环境条件的影响。
A对T,GC连,配对时, 靠氢键, AT2,GC3, 十碱基,转一圈,螺距 34点中间。
碱基力和氢键,维持螺 旋结构坚。
(AT2,GC3是指之间二个氢 键GC间三个.螺距34点中间即 3.4)
其他类型的DNA双螺旋
在真/原核细胞皆有 证据显示短的Z型 DNA 存 在 。
Z 型 DNA左旋、细长
1、变性(denaturation)
(1)变性的实质 某些理化因素破坏了氢键和碱基堆积力, 使核酸分子高级结构改变、理化性质及 生物活性发生改变。 不涉及磷酸二酯键断裂,一级结构不变
降解:核苷酸骨架上3’,5 ’-磷酸二酯键的断裂
(2)变性因素
高温(一般>75℃)— 热变性 强酸、碱 — 酸碱变性 强氧化剂 尿素(PAGE中DNA )
不易用稀电解质保存DNA
核酸的复性(renaturation)
变性DNA在适当的条件下,两条彼此分开的 单链重新缔合成双链——复性。
复性的程度、速率与复性条件有关: 热变性DNA骤然冷却(淬火)不能复性 将变性DNA缓慢冷却(退火)可以复性
DNA复性
分子量越大复性越难; 浓度越大,复性越容易; DNA复性也与它本身组成和结构有关 (有很多重复序列DNA,复性也快)。
变性过程是“跃变式”的,而非渐变,是一 种协同的过程。
Tm
引起DNA变性的温度称为熔点——Tm
指增色效应达50%时的温度 DNA变性一半所需的温度
一般DNA Tm 值在85 - 90 C之间。
Tm值大小与下列因素有关:
(1)DNA的均一性:越均一Tm的范围愈小 (2)G-C含量:越多Tm越高
经验公式: XG+C=(Tm-69.3)×2.44 (3)介质中的离子强度:愈高Tm愈高
3.二级结构—B型双螺旋结构
5`
3`
1.反向,平行,右手螺旋,
大沟,小沟 2.链间碱基配对相连
小沟
3.每10个碱基对上升一周
4.疏水碱基位于内部
5.相邻碱基平面互相平行, 垂直于螺旋轴
大沟
3`
5`
大 部 分 DNA 所 具 有 的 双 螺 旋 结 构 , 亦 称 为B型
DNA,双螺旋,正反向, 互补链。
1、碱水解
0.3 M NaOH溶液中: • RNA磷酸酯键被水解生成2’/3’ -核苷酸 •DNA则不受影响 无2’-OH不形成碱水解中间产物
2、酸水解
糖苷键比磷酸酯键更易被酸水解; 嘌呤碱比嘧啶碱的糖苷键对酸更不稳定; 对酸最不稳定的:嘌呤与脱氧核糖间糖苷键
双螺旋结构的稳定因素
提问:起稳定作用的有哪些力呢?
答案:疏水作用力(碱基堆积力) 氢键 范德华力
三、 DNA的三级结构
(一)真核细胞染色体的DNA念珠状三级结构
DNA的存在形式
人体每个体细胞DNA长2m,细胞直 径0.1mm,细胞核0.05mm
提问:DNA形成 三级结构及染色 体的意义何在?
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