核酸的化学-PPT精选
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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
▪ 多聚核苷酸是通过一分子核苷酸的C3’OH与另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成磷 酸二酯键相连而成的链状聚合物。
由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA链；
由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链
▪ 多核苷酸链的方向性: 5 ’磷酸末端、3 ’ 羟基末端
▪ 表示方法
ACG T 3' 3' 3' 3'
PP P P P 5' 5' 5' 5'
H1、DNA
▪ 超螺旋的生物学意义
便于包装 影响与调节分子的作用
第四节 RNA的分子结构与功能
RNA分子结构特点： 四种NMP通过3’,5’-磷酸二酯键形成的多核 苷酸链 主要为单链，可局部互补（A-U、C-G）形成双链 （发卡结构）
RNA的种类:
▪ mRNA 信使RNA ▪ tRNA 转运RNA ▪ rRNA 核糖体RNA ▪ hnRNA 核内不均一RNA ▪ snRNA 小分子核内RNA
5’端帽子结构
原核细胞mRNA结构特点
多顺反子：一分子mRNA含有多个蛋白质的
遗传信息, 为多种蛋白质编码.
无帽子、尾巴结构
无碱基修饰
二、转运RNA
transfer RNA, tRNA 功能：转运特异氨基酸至核糖体,参与蛋白质生物 合成 占总量的15% 种类多，每种氨基酸至少一种相应的tRNA与之结 合 一级结构特点 1. 单链小分子，碱基组成恒定：73-93个核苷酸 2. 较多稀有碱基 3. 5’端磷酸化， 5’ –pG常见 4. 3’端CCA-OH：携带氨基酸部位
三、三级结构
双螺旋进一步折叠、盘曲形成超螺旋（正、负） 生物体闭环DNA均以超螺旋形式存在（病毒、细菌、 线粒体DNA结构）
▪ 真核生物基因组DNA结构
真核生物染色体DNA呈线性，染色体的基 本结构单位是核小体（nucleosome） 核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4）D→NA 核小 体核心颗粒 → 串珠样核小体
第三节 DNA分子的结构与功能
一、一级结构 核苷酸的排列顺序，即碱基序列 遗传信息储存于一级结构中 稳定因素： 3’,5’-磷酸二酯键
二、二级结构 1. 1953年, Watson&Crick, DNA双螺旋结构
两条多核苷酸链，反向平行，右手螺旋
直径约2nm，每个螺旋结构含10对碱基，螺 距3.4nm，大沟与小沟
T DNA---- A, G, C,T RNA---- A, G, C,U 稀有碱基：正常碱基的衍生物，甲基化、羟基化
含量低
▪ 碱基的互变异构 酮式—烯醇式、氨基—亚氨基
氨 式 亚 氨 式 互 变 异 构
酮 式 烯 醇 式 互 变 异 构
二、戊糖
β呋喃型 核糖（ribose）、脱氧核糖（deoxyribose） RNA中：β,D 核糖 DNA中：β,D,2 脱氧核糖
三、 核苷
戊糖C1’与嘧啶N1或嘌呤N9形成N-C糖 苷键
NH2
OH
NH2
OH
N
N
N
N
N
N
NN HOCH2 O
HH
H2N N N
HO N
HO N
HOCH2 O
HOCH2 O
HOCH2 O
HH
HH
HH
H
H
wenku.baidu.com
H
HH
HH
H
OH OH
OH OH
OH OH
OH OH
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷 胞嘧啶核苷 尿嘧啶核苷
▪ 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：
脱氧核糖和磷酸交替出现在双螺旋外侧，组成 DNA骨架，碱基位于内部
两条链之间，碱基互补配对 A-T G-C，方向 垂直长轴
形成大沟和小沟(有助于DNA结合蛋白与之识 别和结合)
维系双螺旋稳定：氢键、碱基堆积力
2. DNA结构的多样性 右手螺旋：B型（主要）、A型、C型、D型 左手螺旋：Z型
一、信使RNA
messenger RNA, mRNA 功能：转录遗传信息，蛋白质翻译的模板 占总量的1-5% 种类多，分子大小差异大 不稳定,寿命短
真核细胞mRNA结构特点
5’端帽子结构 5’端第一个核苷酸都是甲基化G (m7G), 5’-5’三 磷酸酯键. 保护5’端免受降解，并在翻译中起作用 3’端尾巴结构 多聚腺苷酸 (poly A), 20-200个 维持稳定和翻译活性 碱基修饰 存在编码区和非编码区(UTR) 单顺反子: 一条mRNA只为一种蛋白质编码.
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
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
元素组成 主要元素：C、H、O、N、P 特点：一般不含S
P含量比较恒定：9-10% 应用：核酸的定量分析 注意：与蛋白质相区别
核酸的分子组成
核酸
核苷酸 nucleotide
磷酸
核苷
戊糖 碱基
一、碱 基
含氮杂环化合物
分类：嘌呤purine---腺嘌呤A、鸟嘌呤G 嘧啶pyrimidine---胞嘧啶C、尿嘧啶U/胸腺嘧啶
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
HH
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)
五、多核苷酸的连接
▪ 3’,5’-磷酸二酯键
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
▪ 多聚核苷酸是通过一分子核苷酸的C3’OH与另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成磷 酸二酯键相连而成的链状聚合物。
由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA链；
由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链
▪ 多核苷酸链的方向性: 5 ’磷酸末端、3 ’ 羟基末端
▪ 表示方法
ACG T 3' 3' 3' 3'
PP P P P 5' 5' 5' 5'
H1、DNA
▪ 超螺旋的生物学意义
便于包装 影响与调节分子的作用
第四节 RNA的分子结构与功能
RNA分子结构特点： 四种NMP通过3’,5’-磷酸二酯键形成的多核 苷酸链 主要为单链，可局部互补（A-U、C-G）形成双链 （发卡结构）
RNA的种类:
▪ mRNA 信使RNA ▪ tRNA 转运RNA ▪ rRNA 核糖体RNA ▪ hnRNA 核内不均一RNA ▪ snRNA 小分子核内RNA
5’端帽子结构
原核细胞mRNA结构特点
多顺反子：一分子mRNA含有多个蛋白质的
遗传信息, 为多种蛋白质编码.
无帽子、尾巴结构
无碱基修饰
二、转运RNA
transfer RNA, tRNA 功能：转运特异氨基酸至核糖体,参与蛋白质生物 合成 占总量的15% 种类多，每种氨基酸至少一种相应的tRNA与之结 合 一级结构特点 1. 单链小分子，碱基组成恒定：73-93个核苷酸 2. 较多稀有碱基 3. 5’端磷酸化， 5’ –pG常见 4. 3’端CCA-OH：携带氨基酸部位
三、三级结构
双螺旋进一步折叠、盘曲形成超螺旋（正、负） 生物体闭环DNA均以超螺旋形式存在（病毒、细菌、 线粒体DNA结构）
▪ 真核生物基因组DNA结构
真核生物染色体DNA呈线性，染色体的基 本结构单位是核小体（nucleosome） 核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4）D→NA 核小 体核心颗粒 → 串珠样核小体
第三节 DNA分子的结构与功能
一、一级结构 核苷酸的排列顺序，即碱基序列 遗传信息储存于一级结构中 稳定因素： 3’,5’-磷酸二酯键
二、二级结构 1. 1953年, Watson&Crick, DNA双螺旋结构
两条多核苷酸链，反向平行，右手螺旋
直径约2nm，每个螺旋结构含10对碱基，螺 距3.4nm，大沟与小沟
T DNA---- A, G, C,T RNA---- A, G, C,U 稀有碱基：正常碱基的衍生物，甲基化、羟基化
含量低
▪ 碱基的互变异构 酮式—烯醇式、氨基—亚氨基
氨 式 亚 氨 式 互 变 异 构
酮 式 烯 醇 式 互 变 异 构
二、戊糖
β呋喃型 核糖（ribose）、脱氧核糖（deoxyribose） RNA中：β,D 核糖 DNA中：β,D,2 脱氧核糖
三、 核苷
戊糖C1’与嘧啶N1或嘌呤N9形成N-C糖 苷键
NH2
OH
NH2
OH
N
N
N
N
N
N
NN HOCH2 O
HH
H2N N N
HO N
HO N
HOCH2 O
HOCH2 O
HOCH2 O
HH
HH
HH
H
H
wenku.baidu.com
H
HH
HH
H
OH OH
OH OH
OH OH
OH OH
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷 胞嘧啶核苷 尿嘧啶核苷
▪ 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：
脱氧核糖和磷酸交替出现在双螺旋外侧，组成 DNA骨架，碱基位于内部
两条链之间，碱基互补配对 A-T G-C，方向 垂直长轴
形成大沟和小沟(有助于DNA结合蛋白与之识 别和结合)
维系双螺旋稳定：氢键、碱基堆积力
2. DNA结构的多样性 右手螺旋：B型（主要）、A型、C型、D型 左手螺旋：Z型
一、信使RNA
messenger RNA, mRNA 功能：转录遗传信息，蛋白质翻译的模板 占总量的1-5% 种类多，分子大小差异大 不稳定,寿命短
真核细胞mRNA结构特点
5’端帽子结构 5’端第一个核苷酸都是甲基化G (m7G), 5’-5’三 磷酸酯键. 保护5’端免受降解，并在翻译中起作用 3’端尾巴结构 多聚腺苷酸 (poly A), 20-200个 维持稳定和翻译活性 碱基修饰 存在编码区和非编码区(UTR) 单顺反子: 一条mRNA只为一种蛋白质编码.
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
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
元素组成 主要元素：C、H、O、N、P 特点：一般不含S
P含量比较恒定：9-10% 应用：核酸的定量分析 注意：与蛋白质相区别
核酸的分子组成
核酸
核苷酸 nucleotide
磷酸
核苷
戊糖 碱基
一、碱 基
含氮杂环化合物
分类：嘌呤purine---腺嘌呤A、鸟嘌呤G 嘧啶pyrimidine---胞嘧啶C、尿嘧啶U/胸腺嘧啶
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
HH
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)
五、多核苷酸的连接
▪ 3’,5’-磷酸二酯键