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核酸的结构与功能.pptx

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Z-DNA
DNA双螺旋构象的类型
2019-10-7
感谢你的欣赏
28
中心区域 回文序列
十字形结构
发夹式结构
2019-10-7 DNA回文序列感谢及你的几欣赏种结构形式
29
D
N
A



Holliday结构

富于AT




富于AT
2019-10-7
DNA分子中十感谢字你形的欣结赏 构的形成
30
限制性酶切割

A Ala
C C 5´
氨基酸臂
2019-10-7
DHU环
TψC环 可变环
2019-10-7
感谢你的欣赏
25
DNA双螺旋的不同构象
2019-10-7
感谢你的欣赏
26
Z-DNA B-DNA A-DNA
2019-10-7
三种DNA双螺旋构象比较
A
外型
粗短
螺旋方向 螺旋直径
右手 2.55nm
碱基直升 碱基夹角
0.23nm 32.70
每圈碱基数
轴心与碱 基对关系
11 2.46nm
B 适中 右手 2.37nm 0.34nm 34.60 10.4 3.32nm
Z 细长 左手 1.84nm 0.38nm 60.00 12 4.56nm
碱基倾角
190
10
90
糖苷键构象 反式
大沟
很窄很深
小沟
感谢很你宽的欣、赏浅
反式 C、T反式,G顺式
很宽较深
平坦
窄、深
较窄很2深7
A-DNA
B-DNA

核酸的结构与功能(共68张PPT)

核酸的结构与功能(共68张PPT)
生物氧化体系的重要成分,在传递质子或电子的 过程中具有重要的作用。
二、DNA通过3,5-磷酸二酯键连接
一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸5的 α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键(phosphodiester bond)。
多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方 向性的线性分子,称为多聚脱氧核苷酸
(polydeoxynucleotide),即DNA链。
5.5 nm
11 nm
核小体核心颗粒
主要内容:
•核酸的化学组成
DNA
•核酸的分子结构
RNA
•核酸的理化性质
RNA的结构功能
• RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的
调控。
• RNA通常以单链的形式存在,但有复杂的局部 二级结构或三级结构。
• RNA比DNA小的多。 • RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样
核仁
核糖体组成成分 蛋白质合成模板 转运氨基酸 翻译调控
信号肽识别体的组成成分
成熟mRNA的前体 参与hnRNA的剪接、转运 rRNA的加工和修饰
线粒体核糖体RNA mt rRNA 线粒体
核糖体组成成分
线粒体信使RNA 线粒体转运RNA
mt mRNA mt tRNA
线粒体 线粒体
蛋白质合成模板 转运氨基酸
mRNA成熟过程
内含子
(intron)
外显子(exΒιβλιοθήκη n)hnRNAmRNA
成熟的真核生物mRNA
5' m 7Gppp
AUG
编 码 区
3' UAA AAA… … An
5'非 翻 译 区
3'非 翻 译 区
• 成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。 • 5-末端的帽子(cap)结构和3-末端的多聚A尾(poly-A

核酸结构与功能PPT课件

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56
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


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

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

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《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。

核酸的结构与功能 ppt课件

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OH
脱氧核糖(deoxyribose)
(构成DNA)
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15
脱氧核苷
NH2 N
N
HOH2C
N
O
H
H
H OH
H H
N 糖苷键
嘌呤N-9 或嘧反啶式脱N氧-腺1苷与脱氧核糖C-1通过β-N-
糖苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。
ppt课件
16
核苷
NH2
N
N
N 9N
CH2OH O 1'
三、RNA也是具有3’,5’-磷酸二酯键 的线性大分子
H H H2' H
OH
O
H
糖苷键
嘌呤N-9或嘧啶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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17
核苷酸(ribonucleotide)
NH2
酯键 N
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
胸腺嘧啶(T)
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23
A
T
CHale Waihona Puke GATA
T
C
G
G
C
A
T
G
C
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磷酸 脱氧核糖 含氮碱基
24
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸

核酸的结构与功能PPT课件

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P35
第一节 核酸的一般概述 第二节 核酸的化学组成 第三节 DNA的结构与功能 第四节 RNA的结构与功能 第五节 核酸的理化性质及应用
第四节 RNA的结构与功能
RNA的一级结构即核苷酸的排列顺序 RNA的基本组成单位是4种核苷酸
AMP、GMP、CMP、UMP RNA的基本结构键是
3’,5’ – 磷酸二酯键 RNA的分子小,种类多,稀有碱基多
HO 5CH2
OH
O
4
1
32
OH OH
-D-核糖 (构成RNA)
H O CH 2
OH
O
OH
-D-2-脱氧核糖 (构成DNA) P25
二、嘌呤和嘧啶是核苷酸的碱基组分 嘌呤碱:A(adenine)、G(guanine) 嘧啶碱:C(cytosine)、T(thymine)、 U(uracil) 稀有碱基:甲基化衍生物
2.0 nm
DNA双螺旋结构存在多样性:
B-DNA:右手螺旋,条件:相对湿度92%,生理盐水中 提取的DNA纤维的构象
A-DNA:右手螺旋,条件:相对湿度72% Z-DNA:1979,Rich,左手螺旋,
条件:CG重复序列,天然也有
P33
A
B
Z
P34
三、荷载遗传信息的DNA大分子 具有超螺旋结构
P36
发夹结构(hairpin)是RNA中最普遍的二级结构 多数RNA为线形单链 RNA分子内相邻区段可形成局部双螺旋,
区段间非配对碱基膨胀成凸出或突环 RNA进一步折叠成三级结构成为活性分子
P36
RNA的分类和功能
信使RNA是蛋白质生物合成的直接模板 转运RNA是蛋白质合成时转运氨基酸的工具 核蛋白体RNA是蛋白质合成的场所 细胞内存在多种功能各异的小分子RNA
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1
2
位的bp数
每圈bp数
~11
~10
12
碱基夹角
32.7°
34.6°
60°/2
螺距
2.46nm
3.32nm
4.56nm
碱基对倾角
+19°
1.2°±4.1°
-9°
螺旋轴位置
大沟
穿过碱基对
小沟
大沟
极度窄、很深 很宽,深度中等 平坦
小沟
很宽、浅
窄,深度中等
极度窄、很深
糖苷键构象
反式
反式
C为反式,G为顺

糖环折叠 存在
C3′内式
C2′内式
嘧啶C2′内式,嘌呤
C3′内式
双 链 RNA , 双链DNA(高湿度,嘧啶和嘌呤交替存
RNA/DNA 杂 交 92%)
在 的 双 链 DNA 或
双链,低湿度
DNA链上嘧啶和嘌
DNA(75%)
呤交替存在的区域
Z-DNA
由Alex Rich发现 存在于DNA富含G:C的区域 G为顺式构象 C 保持反式,但整个胞苷酸(碱基和脱氧核糖)翻转180度 结果是 G:C 氢键在Z-DNA中得以保持!
核酸的一级结构
什么是一级结构? 如何表示一级结构? 如何确定一级结构?
构成DNA和RNA核苷酸的结构和连接方式
DNA & RNA 的差别?
为什么DNA含有T?
C自发脱氨基变成U 修复酶能够识别这些突变,以用C取代这 些U。 如何区分正常的U和突变而来的U? 使用T就很容易解决以上问题。
DNA & RNA 的差别?
1.09 0.99
1.05
粘质沙雷菌 0.95 0.86
0.70
DNA分子中不同碱基之间的可能配对
双螺旋稳定的因素
(1)氢键 氢键固然重要,但它们主要决定碱基配对的特异性,而
对双螺旋稳定的贡献不是最重要的。对双螺旋稳定起决定 性作用的是碱基的堆集力。 (2)碱基堆集力
这是碱基对之间在垂直方向上的相互作用所产生的力。 它包括疏水作用和范德华力。碱基间相互作用的强度与相 邻碱基之间环重叠的面积成正比。总的趋势是嘌呤与嘌呤 之间>嘌呤与嘧啶之间>嘧啶与嘧啶之间。另外碱基的甲基 化能提高碱基的堆积力。 (3)阳离子或带正电荷的化合物对磷酸基团的中和。
DNA双螺旋的ABZs
A-DNA
小沟 大沟
A-RNA
A型双螺旋、B型双螺旋和Z型双螺旋的比较
A型双螺旋
B型双螺旋
Z型双螺旋
外形
短而宽
长而瘦
长而细
每 碱 基 对 上 升 距 0.23nm
0.332±0.19nm 0.38nm

螺旋直经
2.55nm
2.37nm
1.84nm
螺旋方向
右手
右手
左手
螺旋内每重复单 1
"...It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material. The structure itself suggested that each strand could separate and act as a template for a new strand, therefore doubling the amount of DNA, yet keeping the genetic information, in the form of the original
(1)X射线衍射数据 (2)Chargaff 规则 (3)碱基的互变异构
DNA湿纤维的X射线衍射图
不同物种DNA的A/T、G/C和A/G的比率
物种
A:T G:C
A:G

1.00 1.00
1.56
大麻哈鱼
1.02 1.02
1.43
小麦
1.00 0.97
1.22
酵母
1.03 1.02
1.67
大肠杆菌
"...in other words, if an adenine forms one member of a pair, on either chain, then on these assumptions the other member must be thymine; similarly for guanine and cytosine. The sequence of bases on a single chain does not appear to be restricted in any way. However, if only specific pairs of bases can be formed, it follows that if the sequence of bases on one chain is given, then the sequence on the other chain is automatically determined."
(2)组成右手双螺旋的两条链是互补的,它们通过特殊的碱基 对结合在一起,碱基配对规则是一条链上的A总是与另一条链 的T,G总是和C以氢键配对。其中AT碱基对有二个氢键,GC碱 基对有3个氢键;
(3)碱基对位于双螺旋的内部,并垂直于暴露在外的脱氧核糖 磷酸骨架。碱基对之间通过疏水键和范德华力相互垛叠在一 起,对双螺旋的稳定起一定的作用;
功能 翻译模板 携带氨基酸,参与翻译 核糖体组分,参与翻译 参与真核mRNA前体的剪接 参与真核rRNA前体的后加工 参与蛋白质的定向和分泌 兼有mRNA和tRNA的功能 调节mRNA的翻译 参与真核mRNA的编辑 作为RNA病毒的遗传物质 调节基因的表达
存在 所有的细胞
同上 同上 真核细胞 真核细胞 真核细胞 原核细胞 原核细胞 某些真核细胞 RNA病毒 真核细胞
• DNA超螺旋分为正超螺旋和负超螺旋,其中正超螺旋为左手超 螺旋,由DNA双螺旋过度缠绕引起,负超螺旋为右手超螺旋,
由DNA双螺旋缠绕不足引起。
DNA复制过程中正超螺旋DNA的形成
从DNA双螺旋到染色体
电镜下的核小体结构
核小体结构模型
RNA的二级结构
• RNA的二级结构主要取决于它的碱基组成,其二级结构的多样性可 以和蛋白质相媲美。少数病毒RNA由两条互补的多聚核糖核苷酸链 组成,它的二级结构为A型双螺旋。多数RNA仅由一条链组成,它 们的二级结构主要是由链内碱基的互补性决定的:链内互补的碱 基可以相互作用形成链内A型双螺旋,非互补的碱基则游离在双螺 旋之外,形成各种二级结构。在RNA双螺旋内常常可以发现GU碱基 对。
已步入古稀之年的Watson(左)和 Crick(右)在讨论DNA双螺旋结构模型
B型双螺旋
• DNA二级结构的主要形式为James Watson和Francis Crick于 1953年提出的B型双螺旋,其主要内容是:
(1)DNA由两条呈反平行的多聚核苷酸链组成,两条链相互缠绕 形成右手双螺旋;
(4)双螺旋的表面含有明显的大沟和小沟(,其宽度分别为 2.2nm和1.2nm;
(5)双螺旋的其它常数包括相邻碱基对距离为0.34nm,并相差 约36°。螺旋的直经为2nm,每一转完整的螺旋含有10个碱基 对,其高度为3.4nm。
AT和GC碱基对的配对性质
B-型DNA双螺旋结构的主要特征
DNA双螺旋结构的证据
RNA分子中的GU碱基对
RNA的三级结构
• 构成RNA的三级结构的主要元件有假节结构、“吻式” 发夹结构和发夹环突触结构(等三种形式。tRNA则可 形成倒L型三级结构
tRNA
• tRNA分子只由一条链组成,含有73~94个核苷酸,其中有 不少是修饰的核苷酸或修饰的碱基,3′-端的最后三个核 苷酸总是CCA,链内的大多数碱基通过氢键相连,但几乎 所有的tRNA分子上不变的核苷酸都在三叶草结构上非氢键 区域。构成tRNA二级结构的要素有:环、茎和臂。一个典 型tRNA的二级结构像三叶草,含有四个环和四个茎。环由 链内没有配对的碱基突出而成,茎则是链内互补的碱基之 间配对形成的局部A-型双螺旋,臂则是紧靠着茎又不属于 环的非配对核苷酸。
核酸的结构与功能
核酸的分类
DNA —— 一种类型,一种功能 RNA —— 多种类型,多种功能
编码RNA和非编码 (NcRNA)
DNA和RNA的结构异同
性质
RNA
戊糖
D-核糖
碱基
A、G、C、U
多聚核苷酸链的数 目
双螺旋
多为单链 A型
种类
多种
功能
功能多样
DNA 2′-D-脱氧核糖 A、G、C、T
多为双链
十字形DNA的形成 P-DNA与B-DNA的比较
滑动错配DNA
DNA的三级结构——超螺旋
• 如果通过某种手段使得DNA双螺旋每一圈的碱基对数目多于或 少于10对,将导致DNA双螺旋缠绕过多或缠绕不足;如果这时 的DNA两端被固定或者DNA本来是共价闭环的,的张力无法释 放而自发地形成超螺旋结构。
B型和Z型 只有一种 一种功能:充当遗传物质
碱溶液下的稳定性 不稳定,很容易水解
稳定
英文缩写
mRNA tRNA rRNA SnRNA SnoRNA 7SLRNA tmRNA micRNA gRNA vRNA RNAi (microRNA
和siRNA)
全称
信使RNA 转移RNA 核糖体RNA 小分子细胞核RNA 小分子细胞核仁RNA 7S长RNA 转移信使RNA 信使干扰互补RNA 指导RNA 病毒RNA 干扰RNA
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