核酸通论课件
生物化学第三章核酸PPT课件
DNA与RNA结构差异
五碳糖不同
DNA中的五碳糖是脱氧核糖，而 RNA中的五碳糖是核糖。
碱基不同
DNA中的碱基包括腺嘌呤（A） 、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T） 和胞嘧啶（C），而RNA中的碱 基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（ G）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C
）。
空间结构不同
DNA通常是双链结构，而RNA 通常是单链结构。
核酸药物设计思路及前景展望
核酸药物设计思路
核酸药物是一类以核酸为靶点的药物，通过 特异性地与核酸结合，调节基因表达或抑制 病原体复制，从而达到治疗疾病的目的。设 计核酸药物时需要考虑靶点选择、药物稳定 性、特异性、安全性等因素。
前景展望
随着基因组学和生物信息学的发展，越来越 多的疾病相关基因和靶点被发现，为核酸药 物的研发提供了广阔的空间。未来，核酸药 物有望在肿瘤、遗传性疾病、病毒感染等领 域发挥重要作用，成为一类重要的治疗药物 。同时，随着技术的不断进步和成本的降低 ，核酸药物的研发和应用将更加普及和便捷
DNA拓扑异构酶的作用
拓扑异构酶能够改变DNA的超螺旋状态，从而调节DNA的拓扑结构和功能。拓扑异构酶 在DNA复制、转录、修复和重组等过程中发挥重要作用。
RNA结构与性质
03
tRNA三叶草结构特点
01
02
03
三叶草二级结构
由DHU环、反密码环、 TΨC环、额外环和可接受 茎组成，形似三叶草。
反密码环
人类基因组计划与意义
1 2 3
人类基因组计划的目标
破译人类全部遗传信息，解读人类基因组所蕴含 的生命奥秘。
研究成果及应用
揭示了人类基因组的组成、结构和功能，为医学 、生物技术和制药等领域提供了重要的科学基础 。
第2章核酸1ppt课件
稀有核苷酸
修饰成分
核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。 稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱 基的甲基化产物。
1、核苷酸的组成：含氮碱基、戊糖和磷酸。 2、稀有核苷酸：稀有碱基/核苷/核苷酸
3、核苷酸的其他形式
多磷酸核苷（NDP、NTP) 环化核苷酸（cAMP、cGMP等） 辅酶或辅基（NAD、NADP、FAD、 CoA等，均含有AMP）， 活性代谢物（UDPG、CDP-胆碱，等）
基因从结构上定义，是指DNA分子中的特定 区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的 功能。
三、RNA的分子结构
Mitochondrial RNA
RNA的结构特点
• RNA是单链分子，因此在RNA分子中，嘌呤 的总数不一定等于嘧啶的总数。
• RNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构， 不能形成双螺旋的部分，则形成单链突环。这 种结构称为“发夹型”结构。
3、表示方法：结构式、线条式、文字缩写
DNA双螺旋结构的研究背景
碱基组成分析——Chargaff 规 则：[A] = [T]；[G] [C] 碱基的理化数据分析：A-T、GC以氢键配对较合理 DNA纤维的X-线衍射图谱分析
二、DNA的空间结构
（一）DNA的二级结构（secondary structure） 1、碱基组成规则(Chargaff规则) [A]=[T]，[G]=[C]； [A]+[G]=[T]+[C](嘌呤与嘧啶的总数相等) 有种属特异性 无组织、器官特异性 不受年龄、营养、性别及其他环境等影响
* tRNA的功能：活化、搬运氨基酸到核糖体 ，参与蛋白质的翻译。
小结
1、分子较小，含较多的稀有碱基和非标准碱基配对 2、5’端一般为鸟嘌呤核苷酸，3’端为CCA-OH3’。 3、二级结构为“三叶草”型（cloverleaf pattern） 反密码环：反密码环中部的三个碱基可以与 mRNA的三联体密码形成碱基互补配对，解读遗 传密码，称为反密码子（anticodon）。
14-核酸通论
染色体 细 人 胞 体
一、核酸是生命信息的物质基础
古
生命的本源
新
20世纪 年代提出了人类基因组计 世纪80年代提出了 世纪 年代提出 划, (Human Genome Project HGP), 1990年由美国政府投资30亿美元 30亿美元 年由美国政府投资30 将对生命的起源问题， 将对生命的起源问题，生命奥秘的 揭示及医学的发展作出重大的贡献
与H. G. Khorana 和M. W. Nirenberg 共获诺贝尔生理学和医学奖
二、核酸发展简史
Khorana 人工合成核酸分子， 人工合成核酸分子， 并首次人工复制出 酵母基因
Har Gobind Khorana USA University of Wisconsin Madison, WI, USA 1922
Jacob和Monod（1965年） 和 （ 年 提出操纵子(operon)学说 并证实了操 学说，并证实了操 提出操纵子 学说 纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制 预言、证实了遗传信息的传递物质－ 预言、证实了遗传信息的传递物质－ mRNA的存在及其功能 的存在及其功能 阐明了基因对酶和病毒合成的控制 1961年，Crick证明每条 年 证明每条DNA链中的 证明每条 链中的 核苷酸，每三个构成一组，称为三联体， 核苷酸，每三个构成一组，称为三联体， 每一个三联体代表了一个氨基酸残基 DNA 链中的核苷酸顺序标示着蛋白
二、核酸发展简史
有机化合物 核素（ 核素（nuclein） ） 细胞核
R.Altmann
1898
核酸制品 核酸
Miescher是第一个发现 是第一个发现DNA的人，是细胞核 的人， 是第一个发现 的人 化学的创始人 所有有机体，包括动物、植物、 所有有机体，包括动物、植物、细菌和病毒 都含有核酸，核酸占细胞干重的5-15% 都含有核酸，核酸占细胞干重的
第十二章 核酸通论
2.1.1 特 点
• 翻译过程十分复杂 -- 参与因素多 -- 合成步骤繁
2.1.2 mRNA （见P519） ）
• (messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中 RNA)是蛋白质生物合成过程中 直接指令氨基酸掺入的模板， 直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息 的载体。 的载体。 DNA
3.起始密码子：AUG表示甲硫氨酸， 3.起始密码子：AUG表示甲硫氨酸，又是起始 起始密码子 表示甲硫氨酸 密码 真核生物有两种，tRNAimet,tRNAemet 真核生物有两种， 原核为甲酰化的甲硫氨酸，用tRNAfmet表 原核为甲酰化的甲硫氨酸， 示, tRNAfmet的甲酰基由一碳单位提供
• 单个核糖体上存在四个活性部位,在蛋白质合成中 单个核糖体上存在四个活性部位, 各有专一的识别作用。 各有专一的识别作用。 1.A部位:氨基酸部位或受位:主要在大亚基上,是 1.A部位:氨基酸部位或受位:主要在大亚基上, 部位 接受氨酰基-tRNA的部位 的部位。 接受氨酰基-tRNA的部位。 2.P部位 肽基部位或供位:主要在小亚基上, 部位: 2.P部位:肽基部位或供位:主要在小亚基上,是释 tRNA的部位 的部位。 放tRNA的部位。 3.肽基转移酶部位 肽合成酶),简称T因子: 肽基转移酶部位( ),简称 3.肽基转移酶部位(肽合成酶),简称T因子:位于大 亚基上,催化氨基酸间形成肽键,使肽链延长。 亚基上,催化氨基酸间形成肽键,使肽链延长。 4.GTP酶部位 即转位酶,简称G因子, GTP具有活 酶部位: 4.GTP酶部位:即转位酶,简称G因子,对GTP具有活 催化肽键从供体部位→受体部位。 性,催化肽键从供体部位→受体部位。
原核细胞70S核糖体的 原核细胞70S核糖体的 70S 位及mRNA mRNA结合部位示意图 A位、P位及mRNA结合部位示意图
Biochemistry-nucleic acid-1 核酸
核酸通论和核酸结构第一节核酸通论一、核酸的发现和研究工作进展二、核酸的种类和分布三、核酸的生物功能We have discovered the secret of life! Fancis crick and James watson point out Features of their model for the structure of DNA.一、核酸的发现和研究工作进展1868年，F．Miescher从外科绷带上脓细胞的细胞核中分离“核素”。
1889年, 成功地分离得到不含蛋白质的这种新物质，叫核酸。
1944年, Avery等人证实DNA是主要的遗传物质。
1953年，Waston和Crick发现DNA的双螺旋结构。
开创分子生物学。
1968年，Nireberg发现遗传密码。
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，国际启动人类基因组计划（HGP)。
1999年, 中国跻身人类基因组计划，承担1%测序任务。
2000年人类基因组框架草图完成人类首次全部破译一种植物的基因序列-拟南芥基因组2001年美、日、德、法、英和中国等6国科学家(Nature,15日)和美国塞莱拉公司(Science,16日)分别公布人类基因组草图。
肿瘤靶向治疗2002年人类基因组完整图谱的草本完成首张酵母蛋白组的功能图谱完成疟原虫基因组测序2003年人类基因组完成图公布，精度达99.999%, 入后基因组时代。
发现抑郁症和精神分列症相关基因2004年鸡基因组测序完成2005年水稻基因组序列全图图谱的绘制完成2006年我国与英美等国一起在《Nature》上公布人类3号染色体的DNA测序结果和分析说明。
发现人类差异性基因不是0.1%，而是10%.……二、核酸的种类和分布脱氧核酸核糖核酸DNA 90%以上分布于细胞核，其余deoxyribonucleic acid 分布于核外线粒体和叶绿体。
高二化学核酸课件(2024)
碱基互补配对是指在DNA或RNA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 。
碱基互补配对原则是核酸分子结构稳 定性的基础，也是核酸复制、转录和 翻译等生物过程能够准确进行的重要 保障。
估核酸纯度。
2024/1/29
完整性检测
通过琼脂糖凝胶电泳观 察核酸条带完整性及大
小分布。
浓度检测
特异性检测
利用荧光染料法或紫外 分光光度计检测核酸浓
度。
18
通过PCR扩增或测序等 方法验证核酸特异性。
05
核酸性质鉴定和定量分析方法
2024/1/29
19
紫外可见光谱法在核分析中应用
原理
核酸分子中的碱基具有共轭双键 结构，在紫外光区有特征吸收峰 ，通过测定吸光度可以推算出核
DNA主要存在于细胞核中，携带细胞全部的遗传信息，是细胞生长和繁殖的基础。
2024/1/29
RNA主要存在于细胞质中，参与蛋白质合成过程，包括mRNA（信使RNA）、 tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）等多种类型。
4
DNA与RNA结构差异
五碳糖不同
DNA中的五碳糖为脱氧核糖，而 RNA中的五碳糖为核糖。
酸的浓度。
应用范围
适用于DNA和RNA的定量分析， 也可用于纯度检测和初步鉴定。
注意事项
需要避免蛋白质和酚类等物质的干 扰，同时要注意选择合适的参比溶 液。
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20
荧光法在核酸性质鉴定中优势
原理
荧光染料与核酸分子结合后，其荧光强度会发生变化，通过测定 荧光强度可以推算出核酸的浓度和性质。
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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H
脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP） Deoxyadenosine monophosphate
脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP） 脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP） 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）
（一）、 核酸的一级结构
脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-
5´磷酸二酯键）和排列顺序
C
核苷酸连接方式:磷酸二酯键 (3′→5′磷酸二酯键) 。
通常为单链分子
主要分布于细胞浆
核糖体RNA（rRNA） 转移RNA（tRNA） 信使RNA（mRNA） 小RNA（ sRNA ）
功能 遗传信息的载体
与遗传信息的表达和表 达调控有关
核酸通论课件
Chapter12 核酸通论
二、核酸的种类和分布
（一）核酸的分类、分布和功能
脱氧核糖核酸（DNA）
核糖体RNA（rRNA）：构成核糖体的骨架,
DNA双螺旋结构模型
两条反平行链以右手螺旋方向绕
同一中心轴缠绕
磷酸
磷酸与脱氧核糖以
核糖
3’,5’磷酸二酯键相连 形成DNA外侧骨架； 碱基
碱基在内，其平面垂
直于螺旋轴并以A=T,
G=C方式通过氢键互
补配对。
核酸通论课件
3´
5´
DNA双螺旋结构模型
Chapter13 核酸的结构 三 DNA的结构 （二） DNA的二级结构
1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构。
核酸通论课件
DNA双螺旋结构模型
两条反平行链以右 手螺旋方向绕同一 中心轴缠绕
磷酸与脱氧核糖以3’,5’磷酸 二酯键相连形成DNA外侧骨 架；碱基在内，其平面垂直 于螺旋轴并以A=T, G=C方
式通过氢键互补配对。
核酸通论课件
5´
3´
P CH2
核酸通论课件
OCH3
O
（一）、 DNA的一H级O结P构OH2C O B OH
HO
O
P OH2C O B OH
OH OH
DNA分子中各脱氧核苷酸核之糖 核 间苷 的酸
OH 脱氧核糖核苷酸
连接方式（3´-5´磷B酸=腺二嘌酯呤键，）鸟嘌呤 ，胞嘧啶 ，尿嘧啶 或胸腺密 啶
和排列顺序叫做DNA的一级结构，
所占比例
细菌 连续,无内含子 有
小
真核 断裂,有内含子 无
大
生物
很少 大量
基因（gene)：是染色体上特定位置的一个遗传单位， 是一段DNA（RNA）片断
核酸通论课件
P483
2．DNA双螺旋结构模型
Chapter13 核酸的结构 三 DNA的结构 （二） DNA的二级结构
（double-helical structure）
磷酸
碱基
RNA与DNA成分的差别仅在于糖 和一个嘧啶。在DNA分子中以D2-脱氧核糖代替了RNA的D-核糖， 以胸腺嘧啶代替了RNA的尿嘧啶。
戊糖
O
HO P OH2C O B OH
O
HO P OH2C O B OH
核苷酸
OH OH
OH
核糖核苷酸
核酸通论课件
脱氧核糖核苷酸
B=腺 嘌 呤 ， 鸟 嘌 呤 ， 胞 嘧 啶 ， 尿 嘧 啶 或 胸 腺 密 啶
真核生物mRNA特征：
“帽子”（m7G-5´ppp5´-N-3´p）+单顺反子 +“尾巴”（Poly A）
核酸通论课件
真核生物mRNA的一级结构
OH OH
核酸通论课件
N
CH3
7-甲基鸟苷
帽子结构
OH OH
mRNA 5’ 端
CH2 P P P CH2
N CH3
5’ - 5’ 三 磷酸酯键
OCH3
7-甲基鸟苷
两个末端:
C5′的磷酸基（ 5′-磷酸端,5’-P） C3’ 的羟基（ 3′-羟基端、3’OH）。
方向性:5′→3′或是3′→5′。
核酸通论课件
5´ 3´
结构式
5 ´
3 ´
结构 式
C 线条式
核酸通论课件
字母式
Байду номын сангаас酸分子中核苷酸之间
的共价键
5
3
3 -5 磷酸二酯键
5
3
核酸通论课件
Chapter13 核酸的结构 四 RNA的结构
O
HO P OH2C O B OH
OH OH
OH
核 糖 核酸核 通论苷 课件酸
脱氧核糖核苷酸
B=腺 嘌 呤 ， 鸟 嘌 呤 ， 胞 嘧 啶 ， 尿 嘧 啶 或 胸 腺 密 啶
核苷酸的结构和命名
OH
腺嘌呤核苷酸（ AMP）
Adenosine monophosphate
鸟嘌呤核苷酸（GMP） 胞嘧啶核苷酸（CMP） 尿嘧啶核苷酸（UMP）
两条反平行链以右手螺旋方向绕同一中心轴 缠绕
磷酸与脱氧核糖以3’,5’磷酸二酯键相连形 成DNA外侧骨架；碱基在内，其平面垂直于 螺旋轴并以A=T, G=C方式通过氢键互补配对。
起装配和催化作用 核糖核酸（RNA） 转移RNA（tRNA）：携带氨基酸并识别密码子
信使RNA（mRNA）：携带DNA的遗传信息并
作为蛋白质合成的模板
参与蛋白质 的合成
小RNA（ sRNA ）：与遗传信息的表达和表达调
控有关
核酸通论课件
Chapter13 核酸的结构
核酸通论课件
核酸的基本结构单位是核苷酸
简称为碱基序列。一级结构的走
向的规定为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 核酸通论课件
原核生物和真核生物染色体DNA结构比较：
————————————————————————————
基因连续性 操纵子 调控序列
重复序列
Pyrimidines
C
T
U
1 五种基本碱基
Cytosine Thymine
Uracil
Purihes
A
G
Adenine 核酸通论课件
Guanine
戊糖
΄
΄
΄
΄΄
΄
΄
΄
΄΄
H
β-D-核糖
β-D-2-脱氧核糖
核糖 (Ribose) 构成 RNA
脱氧核糖 (Deoxyribose) 构成 DNA
O
HO P OH2C O B OH
（一）、RNA的一级结构和类别
核酸通论课件
RNA
HO
O
P OH2C O B OH
1．RNA分子中各核苷之间 的连接方式（3´-5´磷酸二 酯键）和排列顺序叫做RNA 的一级结构
OH OH 核糖核苷酸 B=腺 嘌 呤 ， 鸟 嘌 呤 ， 胞 嘧
核酸通论课件
mRNA的一级结构
原核生物mRNA特征：
先导区+翻译区（多顺反子）+末端序列
核酸通论课件
主要内容
一、核酸的发现和研究简史 二、核酸的种类和分布 三、核酸的生物学功能
核酸通论课件
核酸通论课件
Chapter12 核酸通论
（一）核酸的分类、分布和功能
脱氧核糖核酸（DNA）
核糖核酸（RNA）
存在形式 通常为双链分子 分布 主要分布于核区或细胞核 种类 原核生物：核区DNA、质粒DNA 真核生物：细胞核DNA、线粒体DNA、叶绿体DNA 病毒DNA