核酸的结构和功能课件
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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
高中生物课件-第4讲 核酸-高三一轮复习
核心知识一遍过高考一轮复习——必修一《分子与细胞》——第三讲 核酸v1.概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子。
v2.说明生物大分子以碳链为基本骨架。
必备知识考点一 核酸的组成、结构与功能考点二 生物大分子以碳链为基本骨架考点一核酸的组成、结构与功能1.核酸的结构层次核酸脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸基本组成单位脱氧核糖碱基P核糖碱基P1.核酸的结构层次A U G C脱氧核苷酸核糖核苷酸A T G C核苷酸共有几种？组成核苷酸的含氮碱基共有几种？RNA的基本构成单位DNA的基本构成单位O 12345OOO35’端3’端磷酸二酯键RNA单链结构DNA双螺旋结构OH1.核酸的结构层次比较项目DNARNA组成单位初步水解产物4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸彻底水解产物磷酸、脱氧核糖、ATGC磷酸、核糖、AUGC主要存在部位细胞核（少量在线粒体、叶绿体）细胞质组成无机酸磷酸五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基共有 A G C特有TU 结构一般为双链DNA螺旋结构一般单链功能携带遗传信息（绝大多数生物的遗传物质），指导蛋白质的合成，从而控制性状遗传物质（RNA病毒），催化作用，传递遗传信息（mRNA）,转运氨基酸（tRNA）,组成核糖体（rRNA）一.知识梳理 必备知识2.DNA和RNA的组成成分比较生物类别核酸种类核苷酸种类碱基种类遗传物质举例细胞生物2种（DNA和RNA）8种5种（ATUGC）DNA 真核生物原核生物病毒DNA病毒1种（DNA）4种4种（ATGC）DNA Ｔ２噬菌体RNA病毒1种（RNA）4种4种（AUGC）RNA烟草花叶病毒•哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核和众多的细胞器，也不含DNA 和RNA。
•DNA并不都是呈链状，如质粒DNA是环状，原核生物的拟核DNA也是裸露的环状DNA分子。
必备知识3.生物体内核酸种类4.DNA、RNA与蛋白质的关系一.知识梳理必备知识项目核酸蛋白质DNA RNA元素C、H、O、N、P C、H、O、N等组成单位脱氧核苷酸(4种)核糖核苷酸(4种)氨基酸(21种)形成场所主要在细胞核中复制产生主要在细胞核中转录生成核糖体分子结构一般为双螺旋结构一般为单链结构氨基酸→多肽→蛋白质联系碱基对数量及排列顺序DNA分子多样RNA多样性多肽链中氨基酸的种类、数量、排列顺序多肽链盘曲折叠的方式及其形成的空间结构蛋白质功能多样生物多样+蛋白质分子结构多样必备知识5.核酸分子的多样性和特异性(1)多样性：组成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但是如果数量不限，在连成长链时，排列顺序是极其多样的，所以DNA分子具有多样性。
核酸结构的功能PPT课件
DNA: A、T、G、C RNA: A、U、G、C
二、DNA的空间结构与功能
(一) DNA的二级结构
1. 定义 即平行反向的右手双螺 旋结构。Watson, Crick于1953提出。
2. 研究背景
(1) 碱基组成分析 Chargaff 规则：[A] = [T] [G] [C]
(2)碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理
1.碱基(base) 嘌呤，嘧啶
2.戊糖(ribose) 核糖，脱氧核糖（DNA/RNA?）
3.磷酸(phosphate)
1.碱 基
(1)嘌呤(purine)
N 7
5 6 1N
8 9 NH
43 2 N
了解即可
NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
O
N NH
NH
N
NH2
鸟嘌呤(guanine, G)
三、核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
90% 以 上 分 布 于 细 胞 核 ， 其 余 分布于核外如线粒体，叶绿体， 质粒等。
携带遗传信息，决定细胞和个 体的基因型(genotype)。
核糖核酸
(ribonucleic acid, RNA)
分布于胞核、胞液。
(3)X-线衍射图谱分析
Waston
Crick
3. DNA双螺旋结构模型要点
(1) 由两条相互平行但走向 相反的脱氧多核苷酸链组成， 以右手螺旋方式盘绕中心轴。 螺旋直径为2nm，形成大沟 及小沟相间。
这些沟结构与蛋白质、 DNA之间的相互识别有关。
(2) 碱基间距0.34nm，螺旋一 圈10对碱基，螺距3.4nm 。
二、DNA的空间结构与功能
(一) DNA的二级结构
1. 定义 即平行反向的右手双螺 旋结构。Watson, Crick于1953提出。
2. 研究背景
(1) 碱基组成分析 Chargaff 规则：[A] = [T] [G] [C]
(2)碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理
1.碱基(base) 嘌呤，嘧啶
2.戊糖(ribose) 核糖，脱氧核糖（DNA/RNA?）
3.磷酸(phosphate)
1.碱 基
(1)嘌呤(purine)
N 7
5 6 1N
8 9 NH
43 2 N
了解即可
NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
O
N NH
NH
N
NH2
鸟嘌呤(guanine, G)
三、核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
90% 以 上 分 布 于 细 胞 核 ， 其 余 分布于核外如线粒体，叶绿体， 质粒等。
携带遗传信息，决定细胞和个 体的基因型(genotype)。
核糖核酸
(ribonucleic acid, RNA)
分布于胞核、胞液。
(3)X-线衍射图谱分析
Waston
Crick
3. DNA双螺旋结构模型要点
(1) 由两条相互平行但走向 相反的脱氧多核苷酸链组成， 以右手螺旋方式盘绕中心轴。 螺旋直径为2nm，形成大沟 及小沟相间。
这些沟结构与蛋白质、 DNA之间的相互识别有关。
(2) 碱基间距0.34nm，螺旋一 圈10对碱基，螺距3.4nm 。
生物化学课件核酸
3．DNA双螺旋的种类
Watson Crick DNA双螺旋结构（B型DNA）
当DNA钠盐纤维相对湿度和盐的种类改变时， DNA的构象发生改变。
不同DNA纤维的空间结构
类型
结晶状态
A
Na盐，相对湿度75%时结晶
B
Na盐，相对湿度92%时结晶
C
锂盐，相对湿度66%时结晶
Z-DNA
OH
OH
OH
5´
3´
RNA与DNA的差异 DNA RNA 糖 脱氧核糖 核糖 碱基 AGCT AGCU 不含稀有碱基 含稀有碱基
第二节 RNA的结构
一、RNA的概述
3´,5´-磷酸二酯键
RNA 的类别
信使 RNA （mRNA ）：在蛋白质合成中起模板作用； 核糖体 RNA （ rRNA ）：与蛋白质结合构成核糖体,核糖体是蛋白质合成的场所； 转移 RNA （ tRNA ）：在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用。
1、mRNA
例2
四、染色体结构
侧
顶
DNA （2nm）
核小体链（ 11nm，每个核小体200bp）
纤丝（ 30nm，每圈6个核小体）
突环（ 150nm，每个突环大约75000bp）
玫瑰花结（ 300nm ，6个突环）
螺旋圈（ 700nm，每圈30个玫瑰花）
染色体（ 1400nm， 每个染色体单体含10个螺旋圈200bp）
螺旋方向 右手 右手 左手
螺旋直径 2.55nm 2.37nm 1.84nm
碱基直升 0.23nm 0.34nm 0.38nm
每圈碱基数 11 10.4 12
螺距
2.8nm 3.32nm 4.56nm
氢键 碱基堆集力（base-stacking forces） 磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和 碱基处于疏水环境中
Watson Crick DNA双螺旋结构（B型DNA）
当DNA钠盐纤维相对湿度和盐的种类改变时， DNA的构象发生改变。
不同DNA纤维的空间结构
类型
结晶状态
A
Na盐，相对湿度75%时结晶
B
Na盐，相对湿度92%时结晶
C
锂盐，相对湿度66%时结晶
Z-DNA
OH
OH
OH
5´
3´
RNA与DNA的差异 DNA RNA 糖 脱氧核糖 核糖 碱基 AGCT AGCU 不含稀有碱基 含稀有碱基
第二节 RNA的结构
一、RNA的概述
3´,5´-磷酸二酯键
RNA 的类别
信使 RNA （mRNA ）：在蛋白质合成中起模板作用； 核糖体 RNA （ rRNA ）：与蛋白质结合构成核糖体,核糖体是蛋白质合成的场所； 转移 RNA （ tRNA ）：在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用。
1、mRNA
例2
四、染色体结构
侧
顶
DNA （2nm）
核小体链（ 11nm，每个核小体200bp）
纤丝（ 30nm，每圈6个核小体）
突环（ 150nm，每个突环大约75000bp）
玫瑰花结（ 300nm ，6个突环）
螺旋圈（ 700nm，每圈30个玫瑰花）
染色体（ 1400nm， 每个染色体单体含10个螺旋圈200bp）
螺旋方向 右手 右手 左手
螺旋直径 2.55nm 2.37nm 1.84nm
碱基直升 0.23nm 0.34nm 0.38nm
每圈碱基数 11 10.4 12
螺距
2.8nm 3.32nm 4.56nm
氢键 碱基堆集力（base-stacking forces） 磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和 碱基处于疏水环境中
核酸结构与功能PPT课件
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
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
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
第一章 核酸的结构与功能优秀课件
（1928年，Grifths，发现没解释）
2.DNA遗传作用的进一步肯定来自Alfred Hershey和Martha Chase对一个感染 大肠杆菌的病毒的研究，即用放射性同 位素32P标记噬菌体DNA，35S标记其蛋 白质外壳，再用标记的噬菌体去感染培 养的大肠杆菌，结果发现进入细菌体内， 使细菌生长、繁殖发生变化的是32P标记 的DNA，而不是35S标记的蛋白质，并且 新繁殖生成的噬菌体不含35S，只含32P。
Ribosome RNA
• 约占全部RNA的80%， • 是核糖核蛋白体的主要组成部分。 • rRNA 的功能与蛋白质生物合成相关。
核酸的分布
DNA：真核生物主要分布在细胞核中， 与组蛋白结合，以染色体形式存在；线 粒体、叶绿体中有少量DNA。
生物技术的兴起
后来的研究又发现了另一类核酸 RNA(ribonucleic acid,核糖核酸)，RNA 在遗传信息的传递中起着重要的作用。 从此，核酸研究的进展日新月异，如今， 由核酸研究而产生的分子生物学及其基 因工程技术已渗透到医药学、农业、化 工等领域的各个学科，人类对生命本质 的认识进入了一个崭新的天地。
2.tRNA (转移RNA)
Transfer RNA • 约占总RNA的10-15%。
• 它在蛋白质生物合成中起翻译氨基酸信息， 并将相应的氨基酸转运到核糖核蛋白体的 作用。
• 已知每一个氨基酸至少有一个相应的tRNA。
• tRNA分子的大小很相似，链长一般在7378个核苷酸之间。
3.rRNA (核糖体RNA)
DNA双螺旋结构模型的建立
1953年Watson和Crick创立的DNA双螺 旋结构模型，不仅阐明了DNA分子的结构 特征，而且提出了DNA作为执行生物遗传 功能的分子，从亲代到子代的DNA复制 (replication)过程中，遗传信息的传递方式 及高度保真性，为遗传学进入分子水平奠定 了基础，成为现代分子生物学发展史上最为 辉煌的里程碑。
2.DNA遗传作用的进一步肯定来自Alfred Hershey和Martha Chase对一个感染 大肠杆菌的病毒的研究，即用放射性同 位素32P标记噬菌体DNA，35S标记其蛋 白质外壳，再用标记的噬菌体去感染培 养的大肠杆菌，结果发现进入细菌体内， 使细菌生长、繁殖发生变化的是32P标记 的DNA，而不是35S标记的蛋白质，并且 新繁殖生成的噬菌体不含35S，只含32P。
Ribosome RNA
• 约占全部RNA的80%， • 是核糖核蛋白体的主要组成部分。 • rRNA 的功能与蛋白质生物合成相关。
核酸的分布
DNA：真核生物主要分布在细胞核中， 与组蛋白结合，以染色体形式存在；线 粒体、叶绿体中有少量DNA。
生物技术的兴起
后来的研究又发现了另一类核酸 RNA(ribonucleic acid,核糖核酸)，RNA 在遗传信息的传递中起着重要的作用。 从此，核酸研究的进展日新月异，如今， 由核酸研究而产生的分子生物学及其基 因工程技术已渗透到医药学、农业、化 工等领域的各个学科，人类对生命本质 的认识进入了一个崭新的天地。
2.tRNA (转移RNA)
Transfer RNA • 约占总RNA的10-15%。
• 它在蛋白质生物合成中起翻译氨基酸信息， 并将相应的氨基酸转运到核糖核蛋白体的 作用。
• 已知每一个氨基酸至少有一个相应的tRNA。
• tRNA分子的大小很相似，链长一般在7378个核苷酸之间。
3.rRNA (核糖体RNA)
DNA双螺旋结构模型的建立
1953年Watson和Crick创立的DNA双螺 旋结构模型，不仅阐明了DNA分子的结构 特征，而且提出了DNA作为执行生物遗传 功能的分子，从亲代到子代的DNA复制 (replication)过程中，遗传信息的传递方式 及高度保真性，为遗传学进入分子水平奠定 了基础，成为现代分子生物学发展史上最为 辉煌的里程碑。
高中生物第2单元第2章第1节核酸的结构和功能课件必修1高一必修1生物课件
Байду номын сангаас
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(2)实验步骤 制血涂片并干燥
固定：体积分数为 70% 的酒精溶液，固定 10 min
染色： 甲基绿—派洛宁染液 ，染色 15 min
12/10/2021
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冲洗：蒸馏水冲洗血涂片 1 s～2 s 目的：去除多余染料
速浸：体积分数为95% 的酒精溶液反复速浸 10～20 s，进一步脱水固定晾干
12/10/2021
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【解析】 在“DNA 和 RNA 在细胞中的分布”的实验中，A 选项中应在 染色后用蒸馏水冲洗掉多余染液，时间为 1～2 s，然后再速浸。所用的染色剂是 甲基绿—派洛宁混合染液，即混合后才能使用，其中甲基绿易与 DNA 结合使之 显示绿色，结果发现 DNA 主要分布在细胞核中，也有少量 DNA 分布在线粒体 或叶绿体中。核酸所携带的遗传信息是由核苷酸的排列次序表现的。
【答案】 C
12/10/2021
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2．对“DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验和核酸的描述中，下列叙述正 确的是( )
A．观察“DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验中的操作步骤：制血涂片并 干燥→酒精固定→染液染色→酒精速浸→晾干
B．在“DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验中，需将两滴派洛宁和甲基绿 先后滴在载玻片上
中文名 元素组成 基本单位
DNA 脱氧核糖核酸 C、H、O、N、P
脱氧核苷酸
RNA 核糖核酸
核糖核苷酸
12/10/2021
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(2)实验步骤 制血涂片并干燥
固定：体积分数为 70% 的酒精溶液，固定 10 min
染色： 甲基绿—派洛宁染液 ，染色 15 min
12/10/2021
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冲洗：蒸馏水冲洗血涂片 1 s～2 s 目的：去除多余染料
速浸：体积分数为95% 的酒精溶液反复速浸 10～20 s，进一步脱水固定晾干
12/10/2021
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【解析】 在“DNA 和 RNA 在细胞中的分布”的实验中，A 选项中应在 染色后用蒸馏水冲洗掉多余染液，时间为 1～2 s，然后再速浸。所用的染色剂是 甲基绿—派洛宁混合染液，即混合后才能使用，其中甲基绿易与 DNA 结合使之 显示绿色，结果发现 DNA 主要分布在细胞核中，也有少量 DNA 分布在线粒体 或叶绿体中。核酸所携带的遗传信息是由核苷酸的排列次序表现的。
【答案】 C
12/10/2021
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2．对“DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验和核酸的描述中，下列叙述正 确的是( )
A．观察“DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验中的操作步骤：制血涂片并 干燥→酒精固定→染液染色→酒精速浸→晾干
B．在“DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验中，需将两滴派洛宁和甲基绿 先后滴在载玻片上
中文名 元素组成 基本单位
DNA 脱氧核糖核酸 C、H、O、N、P
脱氧核苷酸
RNA 核糖核酸
核糖核苷酸
12/10/2021
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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
核酸的结构与功能 ppt课件
OH
脱氧核糖(deoxyribose)
（构成DNA）
ppt课件
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)。
ppt课件
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）
ppt课件
23
A
T
CHale Waihona Puke GATA
T
C
G
G
C
A
T
G
C
ppt课件
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
中职生物化学课件第3-4章
嘧啶杂环的N－1 戊糖C－1´
核苷和脱氧核苷的化学结构式
2.核苷酸（脱氧核苷酸）：核苷（脱氧核苷）戊糖C －5´与磷酸通过磷酸酯键相连形成。
DNA和RNA分子组成的区别、核苷酸的命名及缩写
组成 磷酸 戊糖 碱基 核苷酸
DNA
RNA
无差别
脱氧核糖
核糖
A、G、C、T
A、G、C、U
脱氧腺苷一磷酸（dAMP） 脱氧鸟苷一磷酸（dGMP） 脱氧胞苷一磷酸（dCMP） 脱氧胸苷一磷酸（dTMP）
三、DNA的高级结构
DNA的高级结构
原核生物DNA分子 多数是封闭的环状 双螺旋分子，在此 基础上进一步盘曲 形成超螺旋结构贮 存于细胞内。
真核生物DNA为线性 分子，由DNA和组蛋 白形成核小体后，以 此为基本单位形成染 色质细丝，进一步盘 曲形成螺线管，再盘 曲折叠形成超螺丝管 ，最终压缩成染色单 体。
二、酶的结构
酶的结构
必需基团： 酶分子中， 与酶活性相 关的化学基 团称为酶的 必需基团。
活性中心：必
需基团在酶的空 间结构上彼此靠 近，形成具有一 定空间构象的区 域，能与底物特 异性地结合并将 底物转化为产物 ，这一区域称为 酶的活性中心。
活性中心内 的必需基团 必需基团
活性中心外 的必需基团
有较强 的酸性 极性化合
物，微溶
于水，不溶 线性大分子，有机溶剂 在溶液中粘
度很大
二、核酸的紫外吸收
原理 嘌呤碱和嘧啶碱中都 含有共轭双键
最大吸 260nm
收峰
应用 可用于核酸的定性和 定量分析
三、DNA的变性与复性
（一）DNA的变性
❖ 概念：在某些理化因素作用下（常用高温变性， 称热变性），使DNA分子双链间的氢键断裂， DNA双链解开形成单链的过程。
核苷和脱氧核苷的化学结构式
2.核苷酸（脱氧核苷酸）：核苷（脱氧核苷）戊糖C －5´与磷酸通过磷酸酯键相连形成。
DNA和RNA分子组成的区别、核苷酸的命名及缩写
组成 磷酸 戊糖 碱基 核苷酸
DNA
RNA
无差别
脱氧核糖
核糖
A、G、C、T
A、G、C、U
脱氧腺苷一磷酸（dAMP） 脱氧鸟苷一磷酸（dGMP） 脱氧胞苷一磷酸（dCMP） 脱氧胸苷一磷酸（dTMP）
三、DNA的高级结构
DNA的高级结构
原核生物DNA分子 多数是封闭的环状 双螺旋分子，在此 基础上进一步盘曲 形成超螺旋结构贮 存于细胞内。
真核生物DNA为线性 分子，由DNA和组蛋 白形成核小体后，以 此为基本单位形成染 色质细丝，进一步盘 曲形成螺线管，再盘 曲折叠形成超螺丝管 ，最终压缩成染色单 体。
二、酶的结构
酶的结构
必需基团： 酶分子中， 与酶活性相 关的化学基 团称为酶的 必需基团。
活性中心：必
需基团在酶的空 间结构上彼此靠 近，形成具有一 定空间构象的区 域，能与底物特 异性地结合并将 底物转化为产物 ，这一区域称为 酶的活性中心。
活性中心内 的必需基团 必需基团
活性中心外 的必需基团
有较强 的酸性 极性化合
物，微溶
于水，不溶 线性大分子，有机溶剂 在溶液中粘
度很大
二、核酸的紫外吸收
原理 嘌呤碱和嘧啶碱中都 含有共轭双键
最大吸 260nm
收峰
应用 可用于核酸的定性和 定量分析
三、DNA的变性与复性
（一）DNA的变性
❖ 概念：在某些理化因素作用下（常用高温变性， 称热变性），使DNA分子双链间的氢键断裂， DNA双链解开形成单链的过程。
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（Watson, Crick, 1953）
氢键维持双链横向稳定 性，碱基堆积力维持双 链纵向稳定性。
22
（二）DNA结构的多样性
A-DNA：右手螺旋
B-DNA：Watson-Crick模型，右手螺 旋生理条件下DNA最稳定的结构形式
Z-DNA：左手螺旋
23
24
二、DNA的超螺旋结构及其在染色质 中的组装
4´ 3´
OH
1´ 2´
OH OH
核糖 （构成RNA）
脱氧核糖 （构成DNA）
8
核苷的形成
碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖 苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。
NH2 N HO CH 2
1
O N O
核苷：AR, GR, UR, CR
1´
脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR
OH OH
9
核苷酸的结构与命名
19
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内
側，与对側碱基形成氢键配
对（互补配对形式： A=T;
GC） 。
相邻碱基平面距离0.34nm， 螺旋一圈螺距3.4nm，一圈 10对碱基。
20
碱基互补配对 A T C G
21
（二） DNA双螺旋结构模型要点
15
第二节 DNA的空间结构与功能
一、DNA的二级结构——双螺旋结构模型
16
（一）DNA双螺旋结构的研究背景
碱基组成分析
Chargaff 规则
碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理
DNA纤维的X-线衍射图谱分析
17
Chargaff 碱基组成规律
(1) 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等. A=T 鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔数相等. 嘌呤总数=嘧啶总数 G=C A+G=C+T
2
二、核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
( DNA) 90%以上分布于细胞核，其余分布于 核外如线粒体，叶绿体，质粒等。 携带遗传信息，决定细胞和个 体的基因型(genotype)。
核糖核酸
(RNA)
分布于胞核、胞液。 参与细胞内DNA遗传信息的表 达。某些病毒RNA也可作为遗 传信息的载体。
3
第一节 核酸的化学组成及一级结构
O OO
O
N NN
ADP AMP ATP NAD+
O
OH OH OH OH OH OH
P
O
OH
11
OH NADP+
5′端
二、核酸的一级结构
定义
核酸中核苷酸的排 列顺序。 由于核苷酸间的差 异主要是碱基不同，所 以也称为碱基序列。
C
A
G
3′端
12
5´端
C
核苷酸的连接
核苷酸之间以 磷酸二酯键连接形
A
• 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基本框架
戊糖 酸
磷酸
磷酸
5
碱 基
N
NH2 N
嘌呤
N 7 8 9 NH
NH
(A)
N
O N
NH
NH
鸟嘌呤(G)
N
NH2
6
嘧啶
5 4 3 2 N
O
NH
6 1 NH
NH2
NH
O
尿嘧啶(U)
O H3C
N
NH
NH
NH
O
O
7
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
戊 糖
HO CH2 5´ O OH HO CH2 O OH
核酸的化学组成
1. 元素组成: C、H、O、N、P（9~10%） 2. 分子组成
—— 碱基：嘌呤碱，嘧啶碱
—— 戊糖：核糖，脱氧核糖 —— 磷酸
一、核苷酸的结构
4
两类核酸的基本化学组成比较
DNA
嘌呤碱
RNA
腺嘌呤 (A) 鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶 (C) 尿嘧啶 (U) D-核糖
碱基
嘧啶碱
腺嘌呤 (A ) 鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶(T) D-2-脱氧核糖
（一）DNA的超螺旋结构
超螺旋结构 DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
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
25
意义 DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学 变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过 程具有关键作用。
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）。
O HO O CH CH2 P HO 2 OH OH OH OH
10
NH2 N
O O
N
核苷酸： 脱氧核苷酸：
O
AMP, GMP, UMP, CMP
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP
环化核苷酸: cAMP，cGMP • 含核苷酸的生物活性物质：
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP
NH NH 2 NH 2 2 N NN
NH2 N N
N O CH2 N O
O O N NN HO N CH HO P O PP PP O OO CH CH 2 HO OO P NN 2 2O O O OH OH OH OH OH OH cAMP
成多核苷酸链，即
核酸。
G
3´端
13
书写方法
A
G
T
G
C
T
5 P
P
P
P
P
P
OH 3
5 pApGpTpGpCpT-OH 3
5 A G T G C T 3
14
与DNA的差别在于：
1、戊糖是核糖而非脱氧核糖
2、嘧啶成分是胞嘧啶（C）和尿 嘧啶（U），无胸腺嘧啶（T）
核酸分子的大小常用碱基数目或 碱基对数目来表示。核酸片段<50bp 称为寡核苷酸
第二章
核酸的结构和功能
核酸：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。
1
核酸的发现和研究工作进展
• 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
(2) DNA的组成具有种属特异性
(3) DNA的碱基组成没有组织的特异性, 且较为稳定,不随年龄、营养状态、 环境改变的影响
18
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
DNA分子由两条相互平行但
走向相反的脱氧多核苷酸链
组成，两链以 - 脱氧核糖 - 磷
酸 - 为骨架，以右手螺旋方 式绕同一公共轴盘。螺旋直 径为 2 nm ，形成大沟及小沟 相间。
氢键维持双链横向稳定 性，碱基堆积力维持双 链纵向稳定性。
22
（二）DNA结构的多样性
A-DNA：右手螺旋
B-DNA：Watson-Crick模型，右手螺 旋生理条件下DNA最稳定的结构形式
Z-DNA：左手螺旋
23
24
二、DNA的超螺旋结构及其在染色质 中的组装
4´ 3´
OH
1´ 2´
OH OH
核糖 （构成RNA）
脱氧核糖 （构成DNA）
8
核苷的形成
碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖 苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。
NH2 N HO CH 2
1
O N O
核苷：AR, GR, UR, CR
1´
脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR
OH OH
9
核苷酸的结构与命名
19
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内
側，与对側碱基形成氢键配
对（互补配对形式： A=T;
GC） 。
相邻碱基平面距离0.34nm， 螺旋一圈螺距3.4nm，一圈 10对碱基。
20
碱基互补配对 A T C G
21
（二） DNA双螺旋结构模型要点
15
第二节 DNA的空间结构与功能
一、DNA的二级结构——双螺旋结构模型
16
（一）DNA双螺旋结构的研究背景
碱基组成分析
Chargaff 规则
碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理
DNA纤维的X-线衍射图谱分析
17
Chargaff 碱基组成规律
(1) 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等. A=T 鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔数相等. 嘌呤总数=嘧啶总数 G=C A+G=C+T
2
二、核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
( DNA) 90%以上分布于细胞核，其余分布于 核外如线粒体，叶绿体，质粒等。 携带遗传信息，决定细胞和个 体的基因型(genotype)。
核糖核酸
(RNA)
分布于胞核、胞液。 参与细胞内DNA遗传信息的表 达。某些病毒RNA也可作为遗 传信息的载体。
3
第一节 核酸的化学组成及一级结构
O OO
O
N NN
ADP AMP ATP NAD+
O
OH OH OH OH OH OH
P
O
OH
11
OH NADP+
5′端
二、核酸的一级结构
定义
核酸中核苷酸的排 列顺序。 由于核苷酸间的差 异主要是碱基不同，所 以也称为碱基序列。
C
A
G
3′端
12
5´端
C
核苷酸的连接
核苷酸之间以 磷酸二酯键连接形
A
• 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基本框架
戊糖 酸
磷酸
磷酸
5
碱 基
N
NH2 N
嘌呤
N 7 8 9 NH
NH
(A)
N
O N
NH
NH
鸟嘌呤(G)
N
NH2
6
嘧啶
5 4 3 2 N
O
NH
6 1 NH
NH2
NH
O
尿嘧啶(U)
O H3C
N
NH
NH
NH
O
O
7
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
戊 糖
HO CH2 5´ O OH HO CH2 O OH
核酸的化学组成
1. 元素组成: C、H、O、N、P（9~10%） 2. 分子组成
—— 碱基：嘌呤碱，嘧啶碱
—— 戊糖：核糖，脱氧核糖 —— 磷酸
一、核苷酸的结构
4
两类核酸的基本化学组成比较
DNA
嘌呤碱
RNA
腺嘌呤 (A) 鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶 (C) 尿嘧啶 (U) D-核糖
碱基
嘧啶碱
腺嘌呤 (A ) 鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶(T) D-2-脱氧核糖
（一）DNA的超螺旋结构
超螺旋结构 DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
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
25
意义 DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学 变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过 程具有关键作用。
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）。
O HO O CH CH2 P HO 2 OH OH OH OH
10
NH2 N
O O
N
核苷酸： 脱氧核苷酸：
O
AMP, GMP, UMP, CMP
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP
环化核苷酸: cAMP，cGMP • 含核苷酸的生物活性物质：
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP
NH NH 2 NH 2 2 N NN
NH2 N N
N O CH2 N O
O O N NN HO N CH HO P O PP PP O OO CH CH 2 HO OO P NN 2 2O O O OH OH OH OH OH OH cAMP
成多核苷酸链，即
核酸。
G
3´端
13
书写方法
A
G
T
G
C
T
5 P
P
P
P
P
P
OH 3
5 pApGpTpGpCpT-OH 3
5 A G T G C T 3
14
与DNA的差别在于：
1、戊糖是核糖而非脱氧核糖
2、嘧啶成分是胞嘧啶（C）和尿 嘧啶（U），无胸腺嘧啶（T）
核酸分子的大小常用碱基数目或 碱基对数目来表示。核酸片段<50bp 称为寡核苷酸
第二章
核酸的结构和功能
核酸：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。
1
核酸的发现和研究工作进展
• 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
(2) DNA的组成具有种属特异性
(3) DNA的碱基组成没有组织的特异性, 且较为稳定,不随年龄、营养状态、 环境改变的影响
18
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
DNA分子由两条相互平行但
走向相反的脱氧多核苷酸链
组成，两链以 - 脱氧核糖 - 磷
酸 - 为骨架，以右手螺旋方 式绕同一公共轴盘。螺旋直 径为 2 nm ，形成大沟及小沟 相间。