核酸及理化性质精品PPT课件
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核酸化学ppt课件
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）
1´
2´
3´
4´
5´
核糖(ribose)
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）
1´
2´
3´
4´
5´
核糖(ribose)
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
核酸的理化性质PPT
由于磷酸基团的酸性很强，所以pI较低 ，整个分子相当于多元酸。
利用核酸的两性解离可以通过调节核酸溶
液的pH来沉淀核酸，也可通过电泳分离纯化核酸
。
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三. 紫外吸收性质
嘌呤和嘧啶具有共轭双键，能强烈吸 收紫外光。在260nm处有最大吸收峰。对于纯 的DNA或RNA，可以通过测得A260来推测其核 酸含量。
核酸的理化性质
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1
一.一般的物理性质
1. 形 态
➢ DNA —— 白色纤维状固体 ➢ RNA —— 白色粉末状固体
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2
一.一般的物理性质
2. 溶 解性
➢ 微溶于水
➢ 不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般的有机溶剂
➢ RNA核蛋白体(RNP)易溶于0.14mol/L的NaCl溶液
这是由于变性的DNA双螺旋解体，藏于螺旋内 部的碱基暴露出来。
增色效应常可用来衡量 DNA变性的程度。
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4. 热变性曲线(熔解曲线)
(一) 变 性
在DNA发生热变性的过程中，A260随温度的变化曲线。
变性百分率 A260
不 同 DNA 的 熔 解
100
曲线不同，但很
类似。都是 —
A260/ A280值可以反映核酸的纯度。
纯的DNA：A260/ A280 =1.8 纯的RNA：A260/ A280 =2.0
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6
(一) 变 性
1. 变性的概念
四.变性与复性
核酸在某些物理或化学因素的作用下，其空 间结构发生改变，从而引起理化性质的改变及生 物活性的降低或丧失。
A260值升高 粘度下降
核酸的重要理化性质ppt课件
4、核酸的复性
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 复性。DNA复性后，一系列物理、化学性质将 得到恢复。DNA复性的程度、速率与复性过程 的条件有关。
将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可 能复性。但是将变性的DNA缓慢冷却时，可以 复 性 ， 这 一 过 程 也 叫 退 火 （ annealing)。 分 子 量越大复性越难。浓度越大，复性越容易。此外， DNA的复性也与它本身的组成和结构有关。
Tm与介质中离子强度有关：DNA的保存应在含盐的缓冲液中
A260 0.02
0.1 1.0 mol/LKCl
温度/0C
DNA变性（加热或极端 pH）
当DNA的稀盐 溶液加热到80100℃时，双螺 旋结构即发生解 体，两条链彼此 分开，形成无规 线团。
DNA变性后， 它的一系列性质 也随之发生变化， 如紫外吸收 (260 nm)值升 高, 粘度降低等。
3.DNA的热变性和解链温度（Tm）
用加热的方法使DNA变性叫做热变性 DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度
区间内完成。因此，通常将DNA的变性达到 50%时，即增色效应达到一半时的温度称为 DNA的解链温度（melting temperature,Tm）,Tm也称熔解温度或DNA 的熔点。
一般DNA的Tm值在70-85C之间
RNA的T m值 tRNA的T m值
G和C的含量高，Tm值高。因而测定Tm值，可反映DNA分子中
G、 C含量，可通过经验公式计算：
（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44
Tm大小可反映出DNA的均一性：均质DNA的熔解过程发生在 一个较小的温度范围内；异质DNA的熔解过程发生在一个较宽 的温度范围内。
核酸的化学-PPT精选
核酸的化学
核酸的基本结构单位—核苷酸 DNA的分子结构与功能 RNA的分子结构与功能 核酸的理化性质
第一节 概 述
▪ 核酸(nucleic acid)的分类
分布 功能
DNA（脱氧核糖核酸） 细胞核、线粒体
遗传信息的贮存和携带 者
RNA（核糖核酸） 细胞核、细胞质
参与遗传信息的表 达
▪ 核酸是遗传的物质基础 ▪ 核酸的发现
5′PAPCPGPCPTPGPTPA 3′
或5′ ACGCTGTA 3′
DNA与RNA结构对比
碱基 戊糖
DNA A、G、C、T β,D,2 脱氧核糖
RNA A、G、C、U
β,D 核糖
核苷 脱氧腺苷、鸟苷、 腺苷、鸟苷、胞
胞苷、胸苷
苷、尿苷
核苷 dAMP、dGMP、 AMP、GMP、 酸 dCMP、dTMP CMP、UMP
▪ 二级结构--三叶草形
局部互补配对形成双链结构（茎环样结构） 具有四环四臂 4个环：
核酸的发现
1868年 瑞士外科医生Friedrich Miesher 从脓细胞的 核中分离出的一类含磷的化合物，呈酸性，命名为核酸 nucleic acid
遗传性的研究
肺炎球菌：S型-致病 灭活 不致病 R型-不致病
噬菌体：32P—标记核酸 35S—标记蛋白质
第二节 核酸的基本组成单位—核苷酸
核酸的化学组成
四、核苷酸
• 戊糖C5’羟基与磷酸缩合形成酯键 • (d)NMP、（d）NDP、（d）NTP • 环化核苷酸 如：cAMP、cGMP
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
核酸的基本结构单位—核苷酸 DNA的分子结构与功能 RNA的分子结构与功能 核酸的理化性质
第一节 概 述
▪ 核酸(nucleic acid)的分类
分布 功能
DNA（脱氧核糖核酸） 细胞核、线粒体
遗传信息的贮存和携带 者
RNA（核糖核酸） 细胞核、细胞质
参与遗传信息的表 达
▪ 核酸是遗传的物质基础 ▪ 核酸的发现
5′PAPCPGPCPTPGPTPA 3′
或5′ ACGCTGTA 3′
DNA与RNA结构对比
碱基 戊糖
DNA A、G、C、T β,D,2 脱氧核糖
RNA A、G、C、U
β,D 核糖
核苷 脱氧腺苷、鸟苷、 腺苷、鸟苷、胞
胞苷、胸苷
苷、尿苷
核苷 dAMP、dGMP、 AMP、GMP、 酸 dCMP、dTMP CMP、UMP
▪ 二级结构--三叶草形
局部互补配对形成双链结构（茎环样结构） 具有四环四臂 4个环：
核酸的发现
1868年 瑞士外科医生Friedrich Miesher 从脓细胞的 核中分离出的一类含磷的化合物，呈酸性，命名为核酸 nucleic acid
遗传性的研究
肺炎球菌：S型-致病 灭活 不致病 R型-不致病
噬菌体：32P—标记核酸 35S—标记蛋白质
第二节 核酸的基本组成单位—核苷酸
核酸的化学组成
四、核苷酸
• 戊糖C5’羟基与磷酸缩合形成酯键 • (d)NMP、（d）NDP、（d）NTP • 环化核苷酸 如：cAMP、cGMP
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
第二章3-核酸化学PPT课件
▪
戊糖在外，双螺旋每转一
小 沟
周 为10碱基对（bp）
▪
A型结构
▪
碱基平面倾斜20º，螺旋
变粗变短，螺距2～3nm。
2.0 nm
大 沟
DNA的三级结构
➢DNA的三级结构：指双螺旋进一步扭曲 形成的超螺旋。 ➢包括：线状DNA形成的纽结、超螺旋和 多重螺旋、环状DNA形成的结、超螺旋 和连环等
线状DNA形成的超螺旋
▪ 多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端 ▪ 核酸的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形
式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种 核苷酸千变万化的不同排列组合之中。
二、DNA的二级结构
DNA的双螺旋模型
▪ 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分子中具有特定生物学功能的片 段称为基因（gene）。
➢一个生物体的全部DNA序列称为基因 组（genome）。
RNA的结构与功能
▪ 一、结构特点
1. 碱基组成 A、G、C、U （A＝ U/G=C）
稀有碱基较多，稳定性较差，易水解 2. 多为单链结构，少数局部形成螺旋 3. 分子较小 4. 分类 ➢mRNA ➢tRNA ➢rRNA
三、核酸的变性
▪ 稳定核酸双螺旋次级键断裂，空间结构破坏，变成单链结 构的过程。核酸的的一级结构(碱基顺序)保持不变。
▪ 变性表征 生物活性部分丧失、粘度下降、浮力密度升高、紫外
吸收增加（增色效应） ▪ 变性因素
pH（>11.3或<5.0） 变性剂（脲、甲酰胺、甲醛） 低离子强度 加热
➢核酸是存在于细胞中的一类大分子酸 性物质，包括核糖核酸（RNA）和脱氧 核糖核酸（DNA）两大类。
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。
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（二）RNA生物学功能
RNA的功能：
1.参与蛋白质的合成 rRNA(75-80%) tRNA(10-15%) mRNA(2-5%)
2.遗传物质（病毒） 3.具有生物催化剂功 能
第二节：核酸的化学组成
一、核酸的元素组成
基本元素：C H O N P 核酸的元素组成有两个特点：
1. 一般不含S。 2. P含量较多，并且恒定（9%-10%）。
第三节 核酸的重要理化性质
一、核酸的一般物理性质
• DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末状固体，都微溶于
水，其钠盐在水中的溶解度较大。但不溶于乙醇、乙醚和氯仿 等一般有机溶剂。（用乙醇、氯仿从溶液中沉淀核酸）
• DNA和RNA在细胞中常以核蛋白形式存在，两种核蛋白在盐 溶液中的溶解度不同。
DNA核蛋 RNA核蛋白
因此，实验室中用定磷法进行核酸的定量 分析。（DNA9.9% 、RNA9.5%）
二 核酸的分子组成
• 核酸（DNA和RNA）是一种线性多聚核苷酸， 它的基本结构单元是核苷酸。
• 核苷酸本身由核苷和磷酸组成。 • 而核苷则由戊糖和碱基形成
所以， 核酸
核苷酸
磷酸
核苷
戊糖 碱基
Nucleotides Linked by Phosphodiester Bond
0.14mol/LNaCl -
+
1-2mol/LNaCl +
-
▪DNA溶液的粘度很大，而RNA溶液的粘度
小得多。核酸发生变性或降解后其粘度降低。
▪核酸受到强大离心力的作用时，可从溶液中
沉降下来，其沉降速度与核酸的大小和密度 有关。
二、核酸的两性性质及等电点
与蛋白质相似，核酸分子中既含有酸性基 团（磷酸基）也含有弱碱性基团（碱 基），因而核酸也具有两性性质。
➢脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acidDNA），是遗传信息的载体，负责遗传信息 的贮存和发布。
（二）核酸的分布
真核生物
原核生物
细胞核（95%）核质区（拟核） DNA 线粒体、叶绿
体（5%）
细胞质（75%） 细胞质 RNA 线粒体、叶绿体
（15%）
细胞核（10%）
二、核酸的生物学功能
•由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，而碱 基呈现弱碱性，所以核酸的等电点比较低。（当核酸 分子内的酸性解离和碱性解离相等，本身所带的正电 荷与负电荷相等时，此时核酸溶液的pH值即为核酸 的等电点pI）
•DNA的等电点为4～4.5，RNA的等电点为2～2.5。 核酸在其等电点时溶解度最小。
•RNA的等电点比DNA低的原因，是RNA分子中核 糖基2′-OH通过氢键促进了磷酸基上质子的解离。 DNA没有这种作用。
第一节 核酸的种类、分布与功能
• 核酸是存在于细胞中的一类大分子酸性 物质，包括核糖核酸（RNA）和脱氧核糖 核酸（DNA）两大类。
• RNA和DNA • RNA主要参与遗传信息的表达，而DNA则
是遗传信息的载体。
一、核酸的种类与分布
（一）核酸的种类（ RNA、DNA）
➢核糖核酸（ribonucleic acid-RNA）: 转移RNA(transfer RNA-tRNA) 、信使RNA(messenger
三、核酸的水解
1.核酸的酸解和碱解
• 核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水 解切断（降解）。
• 酸对核酸的作用因酸的浓度、温度和作用时间不 同而不同。嘌呤碱基比嘧啶碱基易被水解下来。
•DNA和RNA对碱的耐受程度有很大差别。
在0.3-1 mol/L NaOH溶液中，在室温至370C条 件下RNA几乎可以完全水解，生成2′-或3′-磷酸核苷； DNA在同样条件下则不受影响，若加温至1000C，4 个小时也可得到小分子的寡聚脱氧核苷酸。这种水解 性能上的差别，与RNA核糖基上2′-OH的羟基参与 作用有很大的关系。 （在RNA水解时，2′-OH首先进攻磷酸基，在断开 磷酯键的同时形成环状磷酸二酯，再在碱的作用形成 水解产物。）
A kind of phospho-polysaccharides
2- 5’
PO4
1
5’ P R1
P R2
O -O-P=O
O
3’
OH
2- 5’
PO4
2
Phosphodiester bond
3’ OH
P R3
P R4
P
R
5
P
R
6
3’
Juang RH (2004) BCbasics
The Notation for Nucleic Acids
RNA-mRNA)、核糖体RNA（ribosomal RNA-rRNA） 小分子细胞核RNA（snRNA）、染色质RNA（chRNA）、
反义RNA（antisense RNA）、双链RNA（dsRNA）、细胞 质小RNA（scRNA）、具有催化活性的RNA（ribozyme）、 各种病毒RNA。
➢功能 ：三者共同参与遗传信息的表达。
1928年，英国科学家Griffith 发现肺炎链球菌使小鼠死亡的 原因是引起肺炎。细菌的毒性是 由细胞表面中的多糖所决定的。
S
1944年，O.T.Avery（美） 肺炎链球菌的转化实验,首次 R 证明DNA是细菌遗传性状的转化 因子。
十年后 证明 DNA 是遗传 物质
S+R S菌体的DNA + R
3’
5’
5’ pCpGpApTpCpGpApT-OH 3’
3．核苷酸的生物学作用
（1）参与DNA、RNA的合成、蛋白质的合成、 糖与磷脂的合成。
（2）在能量转化中起重要作用，ATP是生物体内 能量的通用货币。
（3）是构成多种辅酶的成分：NAD、NADP、 FAD、FMN和CoA。
（4）参与细胞中的代谢与调节（cAMP、 cGMP）。
A T CGA TCG
5’
3’
P
OH
B 1’
R 2’ 3’
P 5’
5’ pApTpCpGpApTpCpG-OH 3’ 5’ pATCGATCG-OH 3’ ATCGATCG
The Two Chains of DNA Are Antiparallel
5’
3’
5’ pApTpCpGpApTpCpG-OH 3’
S
1952年，美国 冷泉港 HersheyChase 噬菌体浸染细 菌的实验。
（一）DNA生物学功能
• DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物 遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。
• DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因 （gene）。一个生物体的全部DNA序列称为基因 组（genome）。基因组的大小与生物的复杂性有 关，如病毒SV40的基因组大小为5.1×103bp，大 肠杆菌为5.7×106bp，人为3×109bp。