天津大学生物化学05第五章课件——《核酸化学》

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第五章 核酸化学
第一节 核酸的概述 第二节 核苷酸 第三节 核酸的结构
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核酸的提取、 第四节 核酸的提取、分离和测定 核酸的变性、 第五节 核酸的变性、复性与杂交
第一节
核酸的概述
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1.染色体和基因 2.核酸
第一节
染色体和基因1 核酸的概述(染色体和基因1)
第二节
(3核苷 核苷2 核苷酸(3核苷2)
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糖与碱基之间以C 糖与碱基之间以C-N糖苷键连接
第二节
(4核苷酸 核苷酸1 核苷酸(4核苷酸1)
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核苷中的戌糖羟基被磷酸酯化,就形成核苷酸 核苷中的戌糖羟基被磷酸酯化, 作为DNA或 RNA结构单元的核苷酸分别是 磷 结构单元的核苷酸分别是5′-磷 作为 或 结构单元的核苷酸分别是 脱氧核糖核苷和5′-磷酸 酸-脱氧核糖核苷和 磷酸 核糖核苷 脱氧核糖核苷和 磷酸-核糖核苷
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1943年 .Chargaff的工作 嘌呤:嘧啶=1 的工作: =1: 1943年,E .Chargaff的工作:嘌呤:嘧啶=1:1,由此 推理出碱基配对的理论。 推理出碱基配对的理论。 1944年 Avery的肺炎双球菌转化实验 的肺炎双球菌转化实验, 1944年,Avery的肺炎双球菌转化实验,证明遗传物质 即为DNA DNA。 即为DNA。 1953年 Watson-Crick建立了DNA的双螺旋结构模型 建立了DNA的双螺旋结构模型。 1953年,Watson-Crick建立了DNA的双螺旋结构模型。 遗传密码的阐明、核酸内切酶的发现、 遗传密码的阐明、核酸内切酶的发现、核酸的合成与分 析技术、 析技术、基因重组技术等的建立形成了分子生物学的基本 完整体系。 完整体系。
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一、DNA的结构 DNA的结构 二、RNA的结构 RNA的结构
的结构1 一、DNA的结构1(总) DNA的结构
DNA的的碱基组成 (一)DNA的的碱基组成 DNA的一级结构 (二)DNA的一级结构 DNA的二级结构 (三)DNA的二级结构 DNA的三级结构 (四)DNA的三级结构
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在生物细胞核中存在着一种能被碱性染 料着色的螺旋集缩体, 它是由核酸、 料着色的螺旋集缩体 , 它是由核酸 、 组 蛋白、非组蛋白等组成, 蛋白、非组蛋白等组成,称此物质为染色 体。 经典遗传学认为,染色体和基因( 经典遗传学认为,染色体和基因(遗传 因子)间有平行现象, 因子)间有平行现象,基因存在于染色体 基因在遗传中具有完整性, 上,基因在遗传中具有完整性,随染色体 的分裂、配对而进行独立的分配。 的分裂、配对而进行独立的分配。
第一节
核酸的种类) 核酸的概述(核酸的种类)
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acid-RNA) 核糖核酸(ribonucleic acid-RNA) 转移RNA(transfer RNA-tRNA) 转移RNA(transfer RNA-tRNA) 信使RNA(messenger RNA-mRNA) 信使RNA(messenger RNA-mRNA) 核糖体RNA RNA( RNA-rRNA) 核糖体RNA(ribosomal RNA-rRNA) acid- DNA) 脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid- DNA)
组成DNA 组成DNA
组成RNA 组成RNA
第二节
(2碱基 碱基1 核苷酸(2碱基1)
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核酸中的碱基分两类: 核酸中的碱基分两类:
(1)嘧啶碱:胞嘧啶(C) 嘧啶碱:胞嘧啶( 尿嘧啶( 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶( 胸腺嘧啶(T) (2)嘌呤碱:腺嘌呤(A) 嘌呤碱:腺嘌呤( 鸟嘌呤( 鸟嘌呤(G)
DNA功能:遗传信息的载体, DNA功能:遗传信息的载体,负责遗 功能 传信息的贮存和发布。 传信息的贮存和发布。 RNA功能: RNA功能:三者共同参与遗传信息的 功能 表达。
第一节
核酸的组成) 核酸的概述(核酸的组成)
核蛋白
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蛋白质
核酸 核苷酸

•这样看 这样看 核酸是一 种高聚核 苷酸, 苷酸,它 的基本结 构单位是 核苷酸


磷酸 核苷
戊糖
碱基
第二节
磷酸 戊糖
核苷酸(总)
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碱基 核苷 核苷酸
许多个
1.核糖 2.碱基 3.核苷 4.核苷酸
核酸
多磷核苷酸(ATP) 5.多磷核苷酸(ATP)
第二节
(1戊糖 戊糖) 核苷酸(1戊糖)
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组成核酸的戊糖有两种
第一节
核酸的分布) 核酸的概述(核酸的分布) 真核生物 原核生物
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DNA
细胞核(95%) 核质区(拟核) 线粒体、叶绿体 (5%)
细胞质(75%) 线粒体、叶绿体 (15%) 细胞核(10%) 细胞质
RNA
第一节
核酸的功能) 核酸的概述(核酸的功能)
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瑞士科学家 F.Miescher
核酸的研究史) 第一节 核酸的概述(2核酸的研究史)
1889年 Altmann首先制备了不含蛋白的核酸制品 首先制备了不含蛋白的核酸制品, 1889年,Altmann首先制备了不含蛋白的核酸制品,并 引入“核酸”这一名词。 引入“核酸”这一名词。 20世纪20年代测定了核酸的化学组成, 20世纪20年代测定了核酸的化学组成,并将核酸分为 世纪20年代测定了核酸的化学组成 DNA和RNA。 DNA和RNA。
第二节
(2碱基2[嘧啶1]) 碱基2[嘧啶1] 核苷酸(2碱基2[嘧啶1])
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嘧啶环
RNA特有 RNA特有 尿嘧啶 U 胞嘧啶 C
DNA特有 DNA特有 胸腺嘧啶 T
第二节
NH
2
(2碱基2[嘧啶2]) 碱基2[嘧啶2] 核苷酸(2碱基2[嘧啶2])
O
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O
N
NH
NH
N H
O
N H
O
N H
O
胞嘧啶 Cytosine(C)
尿嘧啶 Uracil(U)
胸腺嘧啶 Thymine(T)
注意与书上图画法的区别
第二节
(2碱基3[嘌呤1]) 碱基3[嘌呤百度文库] 核苷酸(2碱基3[嘌呤1])
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腺嘌呤 A
嘌呤环 鸟嘌呤 G
第二节
(2碱基3[嘌呤2]) 碱基3[嘌呤2] 核苷酸(2碱基3[嘌呤2])
第一节
染色体和基因2 核酸的概述(染色体和基因2)
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第一节
染色体和基因3 核酸的概述(染色体和基因3)
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复制
分开
第一节
核酸的发现) 核酸的概述(1核酸的发现)
1868年,从外科
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绷带上的脓细胞 的细胞核中分离 得到一种含磷较 高的酸性物质, 高的酸性物质, 称之为核素。 称之为核素。 nuclein) (nuclein) 核素实质是一 种核糖核蛋白。 种核糖核蛋白。
第二节
(5多磷核苷酸 多磷核苷酸2 核苷酸(5多磷核苷酸2)
NH2 N N
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N N α β O P~ O P ~O P OCH2 O O O O H H
γ
O
O
O
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)
(腺嘌呤核糖核苷三磷酸) 腺嘌呤核糖核苷三磷酸)
第三节 核酸的结构
5` … A P G P C P T P G P C P… 3` 或 5` … A G C T G C … 3`
第二节
(4核苷酸 核苷酸2 核苷酸(4核苷酸2) 磷 酸 碱 基
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戊糖
第二节
(4核苷酸 核苷酸3 核苷酸(4核苷酸3) 碱基
N NH
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O
N
N
N H
HN O N H
脂键
磷 酸
O O P OH O
H2O
OH OHCH2 O
糖苷键
连 接 键
3`
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5`

脱 H2O 脂键相连
5`
3`
3`,5`-磷酸二酯键 3`,5`-

的一级结构3 (二)DNA的一级结构3(线条缩写) DNA的一级结构 线条缩写)
DNA线条缩写 DNA线条缩写: 线条缩写:
A硷基 3`3`-OH P 5`-磷酸 磷酸 戊糖 5` 首端 P A P G P C P T P G P C
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(一)DNA的碱基组成 DNA的碱基组成
碱基组成的规律: 碱基组成的规律:
A=T, 1.A=T,G=C A+G=C+T 2.没有组织和器官的特异性 3.具有种的特异性
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年龄、营养状态和环境的改变不影响DNA DNA的碱 4.年龄、营养状态和环境的改变不影响DNA的碱 基组成
OH OH
戊糖
第二节
(4核苷酸 核苷酸4 核苷酸(4核苷酸4)
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八种核苷酸如下表所示
RNA DNA 腺嘌呤 A AMP dAMP 鸟嘌呤 G GMP dGMP 胞嘧啶 C CMP dCMP 尿嘧啶 U UMP 未发现 胸腺嘧啶 T 未发现 dTMP
M-单(D-二;T-三) ;P-磷酸 (DRNA的名称为某( 苷酸,DNA在某 RNA的名称为某(单、二、三)苷酸,DNA在某 的名称为某 前加脱氧两字。 (单、二、三)前加脱氧两字。 AMP称腺苷 磷酸(或腺苷酸),dAMP称为脱氧 称腺苷—磷酸 ),dAMP 如AMP称腺苷 磷酸(或腺苷酸),dAMP称为脱氧 腺苷—磷酸 脱氧腺苷酸) 磷酸( 腺苷 磷酸(脱氧腺苷酸)。
的一级结构1 (二)DNA的一级结构1 DNA的一级结构
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各核苷酸残基沿多核苷酸链排列的顺 序叫核酸的一级结构。 序叫核酸的一级结构。 连接键: 3 , 5 一磷酸二酯键连接起来 连接键 : 的直线形或环形分子。 的直线形或环形分子。 DNA没有侧链。 DNA没有侧链。 没有侧链
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NH
2
O N
N N
NH
N H
N
N H
N
N H2
腺嘌呤Adenine(A) 腺嘌呤
鸟嘌呤Guanine(G) 鸟嘌呤
注意与书上图画法的区别
第二节
(3核苷 核苷1 核苷酸(3核苷1)
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核苷是一种糖苷, 核苷是一种糖苷,由戌糖和碱基缩合而成 糖与碱基之间以糖苷键相连接。 糖与碱基之间以糖苷键相连接 。 糖的第一 位上的碳原子( 位上的碳原子 ( C1 ) 与嘧啶碱的第一位上的 氮原子( 氮原子 ( N1 ) 或嘌呤碱的第九位上的氮原子 (N9)相连,所以糖与碱基间的连键是N-C键 相连,所以糖与碱基间的连键是N 一般称之为N 糖苷键。 ,一般称之为N-糖苷键。 蛋白质与糖连接时, 蛋白质与糖连接时 , 天冬酰氨的氨基与半 羧醛羟基间形成的为N 羧醛羟基间形成的为N-糖苷键
第二节
(5多磷核苷酸 多磷核苷酸1 核苷酸(5多磷核苷酸1)
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参与核酸生物合成的直接原 料不是一磷酸核苷酸, 料不是一磷酸核苷酸 , 而是 三磷酸核苷酸, 三磷酸核苷酸 , 如 ATP ( 三 磷酸腺苷酸) 磷酸腺苷酸)。 ATP上的磷酸残基用α、β ATP上的磷酸残基用α 上的磷酸残基用 来编号。 、γ来编号。 ATP含有两个高能磷酸酯键(~P),其水解时释 ATP含有两个高能磷酸酯键(~P),其水解时释 含有两个高能磷酸酯键(~ 放出的能量为7.3千卡/克分子(普通磷酸酯键为2 7.3千卡 放出的能量为7.3千卡/克分子(普通磷酸酯键为2 千卡/克分子)。 千卡/克分子)。 ATP在细胞能量代谢中起着及其重要的作用。 ATP在细胞能量代谢中起着及其重要的作用。 在细胞能量代谢中起着及其重要的作用
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OH 3` 末端
核苷酸
核苷酸顺序又称碱基顺序, 核苷酸顺序又称碱基顺序,是蛋白质与核 碱基顺序 酸结构的生物语言。 酸结构的生物语言。
的一级结构4 (二)DNA的一级结构4(字母简写) DNA的一级结构 字母简写)
DNA字母简写 DNA字母简写: 字母简写:
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