第05章核酸化学 ppt课件
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功能:细胞之间传递 信息(第二信使) 环状磷酯键是高能键。 pH7.4 水 解 能 约 为 43.9kJ/mol
4)糖基载体 ADPG、UDPG
第三节 核酸的分子结构
一、核酸的一级结构
概念:各核苷酸残基沿核酸链的排列顺序 连接键:3’,5’-磷酸二酯键 方向:5’→3’
首
3’
-H2O 酯键相连
5’
3’,5’-磷酸二
尾
酯键
表示方法:结构式~、线条式~、字母式~
A
核苷酸
P
3’-OH
5’-磷 戊糖
A G 酸C T G
C
5’
P
P P PP
3’
P OH
5’ pApGpCpTpGpC-OH 3’ 5’ AGCTGC 3’
二、DNA的高级结构
(一)二级结构
指的是DNA的双螺旋结构。 1953年,Watson和Crick 根据DNA中碱基 的物化数据和酸碱滴定、DNA碱基组成 的定量分析、DNA纤维的X-衍射图谱, 提出了DNA双螺旋结构模型。
可以使R型肺炎球菌转化为S型肺炎球菌 ➢从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、
脂类分离出来,分别加入到R型肺炎球菌中 ➢只有核酸可以使R型肺炎球菌转化为S型肺炎球菌。 ➢结论:DNA是改变遗传性状的转化因子
1952年,美国冷 泉港(cold spring harbor)
Hershey-Chase 噬菌体侵染细菌 的实验
二、核酸的种类、分布和功能
(一)DNA
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid); 功能:遗传信息的贮存; 分布: 真核生物:细胞核为主,细胞器为辅; 原核生物:类核区、质粒 病毒
(二)RNA
核糖核酸(ribonucleic acid); 功能:多样,主要参与遗传信息的表达; 主要种类:rRNA(ribosomal RNA)
核酸
核苷酸
水
解
磷酸
核苷
戊糖
碱基
1、戊糖
核糖 (in RNA)
2’-脱氧核 糖
(in DNA)
Байду номын сангаас
2、碱基 RNA
嘧啶环
4 3N 5
2 N1 6
6 1 N 5 7N
2
3N
4
N 9
8
嘌呤环
尿嘧啶 U
胞嘧啶 C
腺嘌呤 A
胸腺嘧啶 T
鸟嘌呤 G
DNA
稀有碱基
都是基本碱基的化学修饰型 嘌呤:如黄嘌呤(X) 、次黄嘌呤(I) 等 嘧啶:如二氢尿嘧啶(D)、 5-甲基胞 嘧啶等
第五章 核酸化学
核酸概述 √ 核酸的化学组成 √ 核酸的分子结构 √ 核酸的重要性质 √ 核酸研究技术
第一节 核酸概述
一、核酸的研究历史
1869 瑞士 F.Miescher 从外科绷带脓细胞的 细胞核中分离出一种 有机物,称为核素, 由于它有很强的酸性, 后改称为核酸。
肺炎球菌转化实验
➢1944年 纽约 洛克菲勒研究所 Avery ➢加热杀死的S型肺炎球菌中有某种特殊的生物分子,
4、重要的核苷酸衍生物
1)ATP(腺嘌呤核糖核苷三磷酸)
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- 物P
O-
O O -物 P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
生物体内能量三的磷酸通腺苷用(ATP货) 币
2)辅酶核苷酸
NAD+、NADP+、FAD、CoA
结构中都含有腺苷酸组分
3)环化核苷酸 cAMP、cGMP
Chargaff定则:
1)碱基组成有种属的特异性,但没有组织 器官的特异性;
2)在DNA中,[A]=[T],[G]=[C]; 3)生物DNA碱基组成不会因为年龄、营养、
环境的改变而改变。
DNA纤维的X-衍射图谱
不同来源的DNA具有相似的图谱----均匀的双 螺旋构造、0.34nm
1951
J. Watson (23y)
碱基在一条链上 的排列不受限制。
• 2条单链,反向平行,右
5’
手螺旋,大沟小沟
• 骨架(磷酸、戊糖), 内侧(碱基),垂直,平 行
• 直径2nm,10bp/螺旋, 螺距3.4nm
• 碱基配对存在
• 碱基排列不受限制
3’
3’ 小沟
大沟 5’
2、意义
大大推动了分子生物学和分子遗传学的发展, 被誉为20世纪最伟大的发现之一。 第一次准确地阐述了DNA作为遗传信息的结 构基础和遗传信息传递的基本方式; 最主要的成就是碱基互补配对。
O
N N
N
H2N
N
H
鸟嘌呤
O
N
N
N
N
H
次黄嘌呤
3、核苷与核苷酸
嘌呤N9、嘧啶N1 C5’
C1’
核苷酸命名:
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;d-脱氧 RNA中:某苷(单、二、三)磷酸 DNA中:脱氧+某苷(单、二、三)磷酸 稀有核苷酸命名与之类似
mRNA(messenger RNA) tRNA(transfer RNA) 分布:细胞质为主,细胞核为辅;病毒
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 特点:
一般不含S; P含量恒定(DNA 9.9%,RNA 9.5%), 可用定磷法进行核酸的定量分析。
二、核酸的分子组成
DNA重组技术
70年代初建立的 DNA重组技术是基因 工程的核心技术。
人类阔步迈进后基因组时代
1990年 美国 人类基因组计划(Human Genome Project,HGP) 30 亿美元 “人体 地图” 10 万基因 1999年 中国加入HGP 2001年 Nature、Science共同发表 后基因组时代(post-genome era):研究各 种基因的功能与调节。
剑桥大学 Cavendish Lab.
F. Crick (35y)
1、DNA双螺旋结构的要点
DNA 分 子 由 两 条 多 核 苷酸单链组成。两条 链沿着同一根轴平行 盘绕,形成右手双螺 旋。螺旋中的两条链 方向相反,一条链的 方向为5’→3’,而 另一条链的方向为 3’→5’,螺旋上有 一个大沟和一个小沟。
3、稳定因素
碱基位于螺旋内 侧,磷酸和脱氧 核糖位于螺旋外 侧 , 形 成 DNA 分 子的骨架。碱基 平面与螺旋轴垂 直,糖环平面与 螺旋轴平行。
螺旋横截面的直 径约2 nm,相邻 两个碱基平面之 间的距离为0.34 nm,每10bp形成 一个螺旋,螺矩 3.4 nm。
螺旋内部碱基配 对存在,AT之间 形成两个氢键, GC之间形成三 个氢键;
4)糖基载体 ADPG、UDPG
第三节 核酸的分子结构
一、核酸的一级结构
概念:各核苷酸残基沿核酸链的排列顺序 连接键:3’,5’-磷酸二酯键 方向:5’→3’
首
3’
-H2O 酯键相连
5’
3’,5’-磷酸二
尾
酯键
表示方法:结构式~、线条式~、字母式~
A
核苷酸
P
3’-OH
5’-磷 戊糖
A G 酸C T G
C
5’
P
P P PP
3’
P OH
5’ pApGpCpTpGpC-OH 3’ 5’ AGCTGC 3’
二、DNA的高级结构
(一)二级结构
指的是DNA的双螺旋结构。 1953年,Watson和Crick 根据DNA中碱基 的物化数据和酸碱滴定、DNA碱基组成 的定量分析、DNA纤维的X-衍射图谱, 提出了DNA双螺旋结构模型。
可以使R型肺炎球菌转化为S型肺炎球菌 ➢从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、
脂类分离出来,分别加入到R型肺炎球菌中 ➢只有核酸可以使R型肺炎球菌转化为S型肺炎球菌。 ➢结论:DNA是改变遗传性状的转化因子
1952年,美国冷 泉港(cold spring harbor)
Hershey-Chase 噬菌体侵染细菌 的实验
二、核酸的种类、分布和功能
(一)DNA
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid); 功能:遗传信息的贮存; 分布: 真核生物:细胞核为主,细胞器为辅; 原核生物:类核区、质粒 病毒
(二)RNA
核糖核酸(ribonucleic acid); 功能:多样,主要参与遗传信息的表达; 主要种类:rRNA(ribosomal RNA)
核酸
核苷酸
水
解
磷酸
核苷
戊糖
碱基
1、戊糖
核糖 (in RNA)
2’-脱氧核 糖
(in DNA)
Байду номын сангаас
2、碱基 RNA
嘧啶环
4 3N 5
2 N1 6
6 1 N 5 7N
2
3N
4
N 9
8
嘌呤环
尿嘧啶 U
胞嘧啶 C
腺嘌呤 A
胸腺嘧啶 T
鸟嘌呤 G
DNA
稀有碱基
都是基本碱基的化学修饰型 嘌呤:如黄嘌呤(X) 、次黄嘌呤(I) 等 嘧啶:如二氢尿嘧啶(D)、 5-甲基胞 嘧啶等
第五章 核酸化学
核酸概述 √ 核酸的化学组成 √ 核酸的分子结构 √ 核酸的重要性质 √ 核酸研究技术
第一节 核酸概述
一、核酸的研究历史
1869 瑞士 F.Miescher 从外科绷带脓细胞的 细胞核中分离出一种 有机物,称为核素, 由于它有很强的酸性, 后改称为核酸。
肺炎球菌转化实验
➢1944年 纽约 洛克菲勒研究所 Avery ➢加热杀死的S型肺炎球菌中有某种特殊的生物分子,
4、重要的核苷酸衍生物
1)ATP(腺嘌呤核糖核苷三磷酸)
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- 物P
O-
O O -物 P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
生物体内能量三的磷酸通腺苷用(ATP货) 币
2)辅酶核苷酸
NAD+、NADP+、FAD、CoA
结构中都含有腺苷酸组分
3)环化核苷酸 cAMP、cGMP
Chargaff定则:
1)碱基组成有种属的特异性,但没有组织 器官的特异性;
2)在DNA中,[A]=[T],[G]=[C]; 3)生物DNA碱基组成不会因为年龄、营养、
环境的改变而改变。
DNA纤维的X-衍射图谱
不同来源的DNA具有相似的图谱----均匀的双 螺旋构造、0.34nm
1951
J. Watson (23y)
碱基在一条链上 的排列不受限制。
• 2条单链,反向平行,右
5’
手螺旋,大沟小沟
• 骨架(磷酸、戊糖), 内侧(碱基),垂直,平 行
• 直径2nm,10bp/螺旋, 螺距3.4nm
• 碱基配对存在
• 碱基排列不受限制
3’
3’ 小沟
大沟 5’
2、意义
大大推动了分子生物学和分子遗传学的发展, 被誉为20世纪最伟大的发现之一。 第一次准确地阐述了DNA作为遗传信息的结 构基础和遗传信息传递的基本方式; 最主要的成就是碱基互补配对。
O
N N
N
H2N
N
H
鸟嘌呤
O
N
N
N
N
H
次黄嘌呤
3、核苷与核苷酸
嘌呤N9、嘧啶N1 C5’
C1’
核苷酸命名:
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;d-脱氧 RNA中:某苷(单、二、三)磷酸 DNA中:脱氧+某苷(单、二、三)磷酸 稀有核苷酸命名与之类似
mRNA(messenger RNA) tRNA(transfer RNA) 分布:细胞质为主,细胞核为辅;病毒
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 特点:
一般不含S; P含量恒定(DNA 9.9%,RNA 9.5%), 可用定磷法进行核酸的定量分析。
二、核酸的分子组成
DNA重组技术
70年代初建立的 DNA重组技术是基因 工程的核心技术。
人类阔步迈进后基因组时代
1990年 美国 人类基因组计划(Human Genome Project,HGP) 30 亿美元 “人体 地图” 10 万基因 1999年 中国加入HGP 2001年 Nature、Science共同发表 后基因组时代(post-genome era):研究各 种基因的功能与调节。
剑桥大学 Cavendish Lab.
F. Crick (35y)
1、DNA双螺旋结构的要点
DNA 分 子 由 两 条 多 核 苷酸单链组成。两条 链沿着同一根轴平行 盘绕,形成右手双螺 旋。螺旋中的两条链 方向相反,一条链的 方向为5’→3’,而 另一条链的方向为 3’→5’,螺旋上有 一个大沟和一个小沟。
3、稳定因素
碱基位于螺旋内 侧,磷酸和脱氧 核糖位于螺旋外 侧 , 形 成 DNA 分 子的骨架。碱基 平面与螺旋轴垂 直,糖环平面与 螺旋轴平行。
螺旋横截面的直 径约2 nm,相邻 两个碱基平面之 间的距离为0.34 nm,每10bp形成 一个螺旋,螺矩 3.4 nm。
螺旋内部碱基配 对存在,AT之间 形成两个氢键, GC之间形成三 个氢键;