2核酸的结构和功能

基因工程研究所 肖维威
核酸分子组成
核酸 (DNA和RNA)
水
核苷酸
磷酸 核苷和脱氧核苷
解
戊糖
碱基
2011.09
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2. 分子组成 核酸的基本组成单位是核苷酸
核苷酸
碱基
2011.09
戊糖
磷酸
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碱基
碱基(base)是含氮的杂环化合物
碱基
嘌呤 嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤 胞嘧啶
完成人类 基因组计 划
2011.09
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核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
90%以上分布于细胞核，其余分布于
(deoxyribonucleic acid) 核外如线粒体，叶绿体，质粒等
DNA
携带遗传信息
核糖核酸
(ribonucleic acid ) RNA
2011.09
分布于胞核、胞液和线粒体
2011.09
基因工程研究所 肖维威
核酸的发现和研究工作进展
1868
1944
1953
1958
Miescher 提取“核 素”
Avery证 实DNA 是遗传 物质
Watson和 Crick发现 DNA的双 螺旋结构
提出了遗 传信息传 递的中心 法则
2011.09
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SⅢ
杀死细菌
分离提取
第二章 核酸的结构与功能
Structure and Function of Nucleic Acid
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注意蛋白质和核酸的比较学习
1．组 成 ①基本组成单位 ②组成单位的种类 ③连接方式 ④长链骨架 ⑤链的侧面 ⑥链的两端
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2. 结 构 ⑦一级结构 ⑧空间结构
3．功 能
The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid
2011.09
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一、核酸的化学组成
1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%）
一般不含元素S P元素的含量较多并且恒定
核酸定量测定的经典方法：定磷法
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Avery证 实DNA 是遗传 物质
Watson和 Crick发现 DNA的双 螺旋结构
提出了遗 传信息传 递的中心 法则
2011.09
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核酸的发现和研究工作进展
1975
1985
1990
2003
Temin和 Baltimore 发现逆转 录酶
Mullis发 明PCR 技术
美国启动 人类基因 组计划 (HGP)
4．性 质 紫外吸收 变性 复性
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核 酸(nucleic acid)
是以核苷酸为基本组成单位通过磷酸二酯 键构成的生物大分子，携带和传递遗传信息。
核 酸： 遗传的物质基础 蛋白质： 生命的物质基础
2011.09
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指挥制造蛋白质的核酸才是生命的真正幕后操纵者！
O
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H2O
OH OH
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NH2
N O HO P O CH2 O N O OH
OH OH
由于被磷酸酯化的位置不同而分别生成3’-核苷
酸和5’-核苷酸。最常见为5’-核苷酸（5’ 常被省
略）。 2011.09
Leabharlann Baidu
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参与构成DNA和RNA的碱基、核苷及核苷酸
DNA
碱基：A，G，T，C 脱氧核苷：dAR， dGR， dTR， dCR dAR ：脱氧腺苷
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2. 核苷酸(ribonucleotide)的结构与命名
核苷（脱氧核苷）中戊糖的羟基和磷
酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷 NH2 酸）。
磷酸酯键
N
O
磷酸 O P OH HO CH2 O N O
碱基互补配对
A
T
C
G
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稀有碱基
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戊 糖(pentose)
核酸中的戊糖有核糖和脱氧核糖两种
HO CH2
OH
5′
O
4′
1′
3′ 2′
OH OH
核糖(ribose,R) （构成RNA）
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HO CH2
OH
O
OH H
脱氧核糖(deoxyribose,dR) （构成DNA）
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DNA与RNA的分子组成差异
碱基
戊糖
磷酸
DNA A T CG
脱氧核糖
磷酸
RNA A U CG
核糖
磷酸
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二、核苷酸的结构
1. 核苷(ribonucleoside)的形成
O
NH
N
碱基和戊糖通过N-糖
苷键连接形成核苷（脱氧
N
N
HN
NO N
H
H
核苷）。
OHCH2
OH O
碱基
H2O 糖苷键
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OH OH 戊糖
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通常是戊糖的C1′与嘧啶碱的N1或嘌呤碱的N9相连接
N9
C1’
腺苷(AR)
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N1
C1’
脱氧胞苷(dCR)
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RNA
碱基：A，G，U，C 核苷：AR，GR，UR，CR AR：腺苷（腺嘌呤核苷）
多糖
脂类
RNA
蛋白质
DNA
DNA+DNase
RⅡ
RⅡ
RⅡ
RⅡ
RⅡ
RⅡ
不杀死 小鼠
不杀死 小鼠
不杀死 小鼠
不杀死 小鼠
可杀死 小鼠
不杀死 小鼠
1944年，Avery的体外肺炎球菌转化实验
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核酸的发现和研究工作进展
1868
1944
1953
1958
Miescher 提取“核 素”
参与细胞内DNA遗传信息的复 制与表达。某些病毒RNA也可 作为遗传信息的载体。
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本章内容
1.核酸的化学组成与一级结构 2. DNA的空间结构与功能 3. RNA的结构与功能 4.核酸的理化性质、变性和复性及其应用 5.核酸酶
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第一节
核酸的化学组成及其一级结构
嘧啶 (pyrimidine)
54
N 3
612
NH
NH2 N
NH
O
胞嘧啶(cytosine, C)
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O
NH
NH
O
尿嘧啶(uracil, U)
H3C
O NH
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T)
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碱基互变异构体
酮式
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烯醇式 氨式
亚氨式
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存在于DNA和RNA中
尿嘧啶
仅存在于RNA中
胸腺嘧啶
仅存在于DNA中
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N 7
5 6 1N
8 9 NH
43 2 N
嘌呤(purine)
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NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
O
N NH
NH
N
NH2
鸟嘌呤(guanine, G)
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