生物化学-核酸PPT课件
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5′pACGTGCGT 3′ （ pACGTGCGT）
U
OH OH OH OH
OH
5’
3’
RNA
5′pApCpGpUOH ′
5′pACGUAUGU 3′
d
pACGUAUGU
二、DNA的二级结构
1．提出DNA双螺旋结构模型的根据 （1）x-光衍射分析
.
27
（2）DNA碱基组成的定量分析
20世纪40年代chargaff规则
β-D-核糖
HOH 2C O H
H OH
OH H
H H
β-D-2-脱氧核糖
HOH 2C O OH
H
H
H OH
H OCH 3
β-D-2-O-甲基核糖
.
16
二、核苷、核苷酸
（一）核苷（nucleoside）
1．核苷的结构
HOH 2C
O
base
H
H
H
H
OH
OH
核苷：含N苷，β-苷
.
17
核苷中戊糖与碱基的连接方式：
（一）类别
nucleic acid
ribonucleic acid, RNA deoxyribonucleic acid, DNA
.
9
（二）分布
DNA （ deoxyribonucleic acid）：大部分在核中 RNA （ ribonucleic acid ）：核,质均有分布 三种 RNA ：tRNA , mRNA, rRNA
Z 细长 左手 1.84nm
0.38nm
12
螺距 碱基倾角
大沟
2.8nm 20°
3.32nm 1°
4.56nm 9°
很窄很深 很宽较深
平坦
小沟
很宽、浅 窄、深
较窄很深
Z-DNA的生物功能：
与基因表达、基因调控有关。
.
38
三、超螺旋结构
噬菌体T2DNA长约50μm E-coli DNA 长约1mm 人生殖细胞DNA长约1m
碱基 戊糖
蛋白质
.
12
一、组成
1．碱基（base）：又称含氮碱
（1）嘧啶碱（pyrimidine, Py）
.
13
.
14
（2）嘌呤碱（purine, Pu）
其它嘌呤（核酸的代谢产物）： 黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸等
.
15
2．戊糖（pentose）
（1）结构
HOH 2C O H
H OH
OH H
H OH
.
19
2’，3’，5’一核糖核苷酸
(2´-AMP)
(3´-AMP) .
(5´-AMP) 20
.
21
（2）脱氧（核糖）核苷酸
3’，5’一脱氧核糖核苷酸
Deoxyadenosine 3’- monphosphate (3’- dAMP)
Deoxyadenosine 5’- monphosphate (5’- dAMP)
第四章 核酸
主要内容：
主要介绍碱基、 核苷、核苷酸和核 酸的结构、性质和 功能，核酸的分离、 提纯、鉴定等。
.
1
核酸的概述
一、核酸的概念
核酸英文名nucleic acid（NA） 1868年瑞士F. Miescher（米歇尔）发现了核酸。
.
2
作业
.
3
.
4
.
5
.
6
.
7
.
8
二、核酸的类别、分布和组成
NH 2
N
N
9
N
N
HOH 2 C
O
1'
H
H
H
H
OH
OH
腺嘌呤核苷 （adenosine）
NH 2
N
HOH 2 C
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O
N
O
1'
H
H
H
H
OH
H
胞嘧啶脱氧核苷 （deoxycytidne）
.
18
（二）核苷酸（nucleotide, Nt）
1．核苷酸的结构 （1）（核糖）核苷酸（ribonucleotide）：
.
39
动态中DNA超螺旋结构
.
40
DNA分子的琼脂糖凝胶电泳图谱
核苷酸夹角为36℃，每一圈10个核苷酸，螺距为
3.4nm。
.
31
脱氧核糖核酸的双螺旋结构稳定因素
1. 氢键 2. 碱基堆集力（base-
stacking forces） 3. 磷酸基上负电荷被胞内组
蛋白或正离子中和 4. 碱基处于疏水环境中
DNA 双螺旋结构的意义
该模型揭示了脱氧核糖核酸作为遗传物质的稳 定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这 是脱氧核糖核酸复制、转录和反转录的分子基础， 亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提 出是20世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生 物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的 基石。
1979年美国A·Rich等人发现了左旋DNA（左手 DNA双螺旋结构）
d(CpGpCpGpCpGp) 晶体X-光衍射分析
.
35
.
36
三种 DNA 双螺旋构象比较
外型 螺旋方向 螺旋直径
碱基直升
每圈碱基数
A 粗短 右手 2.55nm
0.23nm
11
B 适中 右手 2.37nm
0.34nm
10.4
.
22
.
23
三、核酸的结构
（一）核酸一级结构
1．核酸分子中核苷酸的连接方式 3 ′, 5 ′—磷酸二酯键
.
24
RNA
.
25
5′-磷酸端（常用5′-P表示）；3′-羟基端（常用3′-OH表示） 方向性:注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。
多聚核苷酸的表示方式 T
OH
5’
3’
DNA
5′pdApdCpdGpdTOH 3′
（ 15% （ 5% ）（ 80% ）
.
10
98 ％核中（染色体中）
真核
线粒体（ mDNA ）
核外
叶绿体（ ctDNA ）
DNA
拟核
原核
核外：质粒（质体）
病毒： DNA 病毒
.
11
第一节 DNA的结构
核酸是由几十个甚至几千万个核苷酸聚合 而成的具有一定空间结构的大分子化合物。
核蛋白
核酸→核苷酸
磷酸 核苷
① DNA碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异性。
② A=T；G=C；A+G=T+C
.
28
2．DNA双螺旋结构模型
1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构。
.
29
5´
磷酸 核糖 碱基
DNA 双螺旋结构的形成
5
3´
3´
´
3´
5´
5´
3
´
DNA 双螺旋模型主要特征（ P167 ）
.
33
3．DNA双螺旋的种类
Watson Crick DNA双螺旋结构（B型DNA）
当DNA钠盐纤维相对湿度和盐的种类改变时， DNA的构象发生改变。
不同DNA纤维的空间结构
类型 A B C
结晶状态 Na盐，相对湿度75%时结晶 Na盐，相对湿度92%时结晶 锂盐，相对湿度66%时结晶
.
34
Z-DNA
1. 两条反向平行的多聚核苷酸链沿同一中心轴右旋
相互盘绕而形成。
2. 磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外
侧，糖环平面与中轴平行，作为可变成分的碱基
位于内侧，碱基平面与中轴垂直,链间碱基按A—
T，G—C配对（碱基配对原则，Chargaff定律）
。
3. 螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,两
U
OH OH OH OH
OH
5’
3’
RNA
5′pApCpGpUOH ′
5′pACGUAUGU 3′
d
pACGUAUGU
二、DNA的二级结构
1．提出DNA双螺旋结构模型的根据 （1）x-光衍射分析
.
27
（2）DNA碱基组成的定量分析
20世纪40年代chargaff规则
β-D-核糖
HOH 2C O H
H OH
OH H
H H
β-D-2-脱氧核糖
HOH 2C O OH
H
H
H OH
H OCH 3
β-D-2-O-甲基核糖
.
16
二、核苷、核苷酸
（一）核苷（nucleoside）
1．核苷的结构
HOH 2C
O
base
H
H
H
H
OH
OH
核苷：含N苷，β-苷
.
17
核苷中戊糖与碱基的连接方式：
（一）类别
nucleic acid
ribonucleic acid, RNA deoxyribonucleic acid, DNA
.
9
（二）分布
DNA （ deoxyribonucleic acid）：大部分在核中 RNA （ ribonucleic acid ）：核,质均有分布 三种 RNA ：tRNA , mRNA, rRNA
Z 细长 左手 1.84nm
0.38nm
12
螺距 碱基倾角
大沟
2.8nm 20°
3.32nm 1°
4.56nm 9°
很窄很深 很宽较深
平坦
小沟
很宽、浅 窄、深
较窄很深
Z-DNA的生物功能：
与基因表达、基因调控有关。
.
38
三、超螺旋结构
噬菌体T2DNA长约50μm E-coli DNA 长约1mm 人生殖细胞DNA长约1m
碱基 戊糖
蛋白质
.
12
一、组成
1．碱基（base）：又称含氮碱
（1）嘧啶碱（pyrimidine, Py）
.
13
.
14
（2）嘌呤碱（purine, Pu）
其它嘌呤（核酸的代谢产物）： 黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸等
.
15
2．戊糖（pentose）
（1）结构
HOH 2C O H
H OH
OH H
H OH
.
19
2’，3’，5’一核糖核苷酸
(2´-AMP)
(3´-AMP) .
(5´-AMP) 20
.
21
（2）脱氧（核糖）核苷酸
3’，5’一脱氧核糖核苷酸
Deoxyadenosine 3’- monphosphate (3’- dAMP)
Deoxyadenosine 5’- monphosphate (5’- dAMP)
第四章 核酸
主要内容：
主要介绍碱基、 核苷、核苷酸和核 酸的结构、性质和 功能，核酸的分离、 提纯、鉴定等。
.
1
核酸的概述
一、核酸的概念
核酸英文名nucleic acid（NA） 1868年瑞士F. Miescher（米歇尔）发现了核酸。
.
2
作业
.
3
.
4
.
5
.
6
.
7
.
8
二、核酸的类别、分布和组成
NH 2
N
N
9
N
N
HOH 2 C
O
1'
H
H
H
H
OH
OH
腺嘌呤核苷 （adenosine）
NH 2
N
HOH 2 C
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O
N
O
1'
H
H
H
H
OH
H
胞嘧啶脱氧核苷 （deoxycytidne）
.
18
（二）核苷酸（nucleotide, Nt）
1．核苷酸的结构 （1）（核糖）核苷酸（ribonucleotide）：
.
39
动态中DNA超螺旋结构
.
40
DNA分子的琼脂糖凝胶电泳图谱
核苷酸夹角为36℃，每一圈10个核苷酸，螺距为
3.4nm。
.
31
脱氧核糖核酸的双螺旋结构稳定因素
1. 氢键 2. 碱基堆集力（base-
stacking forces） 3. 磷酸基上负电荷被胞内组
蛋白或正离子中和 4. 碱基处于疏水环境中
DNA 双螺旋结构的意义
该模型揭示了脱氧核糖核酸作为遗传物质的稳 定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这 是脱氧核糖核酸复制、转录和反转录的分子基础， 亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提 出是20世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生 物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的 基石。
1979年美国A·Rich等人发现了左旋DNA（左手 DNA双螺旋结构）
d(CpGpCpGpCpGp) 晶体X-光衍射分析
.
35
.
36
三种 DNA 双螺旋构象比较
外型 螺旋方向 螺旋直径
碱基直升
每圈碱基数
A 粗短 右手 2.55nm
0.23nm
11
B 适中 右手 2.37nm
0.34nm
10.4
.
22
.
23
三、核酸的结构
（一）核酸一级结构
1．核酸分子中核苷酸的连接方式 3 ′, 5 ′—磷酸二酯键
.
24
RNA
.
25
5′-磷酸端（常用5′-P表示）；3′-羟基端（常用3′-OH表示） 方向性:注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。
多聚核苷酸的表示方式 T
OH
5’
3’
DNA
5′pdApdCpdGpdTOH 3′
（ 15% （ 5% ）（ 80% ）
.
10
98 ％核中（染色体中）
真核
线粒体（ mDNA ）
核外
叶绿体（ ctDNA ）
DNA
拟核
原核
核外：质粒（质体）
病毒： DNA 病毒
.
11
第一节 DNA的结构
核酸是由几十个甚至几千万个核苷酸聚合 而成的具有一定空间结构的大分子化合物。
核蛋白
核酸→核苷酸
磷酸 核苷
① DNA碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异性。
② A=T；G=C；A+G=T+C
.
28
2．DNA双螺旋结构模型
1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构。
.
29
5´
磷酸 核糖 碱基
DNA 双螺旋结构的形成
5
3´
3´
´
3´
5´
5´
3
´
DNA 双螺旋模型主要特征（ P167 ）
.
33
3．DNA双螺旋的种类
Watson Crick DNA双螺旋结构（B型DNA）
当DNA钠盐纤维相对湿度和盐的种类改变时， DNA的构象发生改变。
不同DNA纤维的空间结构
类型 A B C
结晶状态 Na盐，相对湿度75%时结晶 Na盐，相对湿度92%时结晶 锂盐，相对湿度66%时结晶
.
34
Z-DNA
1. 两条反向平行的多聚核苷酸链沿同一中心轴右旋
相互盘绕而形成。
2. 磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外
侧，糖环平面与中轴平行，作为可变成分的碱基
位于内侧，碱基平面与中轴垂直,链间碱基按A—
T，G—C配对（碱基配对原则，Chargaff定律）
。
3. 螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,两