生物化学核酸的结构和功能PPT

在DNA和RNA中都有胞嘧啶（C），胸 腺嘧啶只出现在DNA分子中，尿嘧啶则 只出现于RNA分子中。
两类核酸分子的组成比较
嘌呤 嘧啶 核糖
磷酸
DNA A，G C，T 脱氧核糖 磷酸
RNA A，G C，U 核糖
磷酸
嘌呤、嘧啶环上由于有共轭双键，在 260nm波长附近对紫外光有较强的吸收。
核苷=核糖+碱基
NH2?
65
1N
N7
2 N4N 8
5/ 3
9
HOCH2 O
4/ H
H 3/
OH2/H?1/?
OH H
碱基和核糖通过糖苷键连成 核苷。连接方式是嘌呤环上 的N-9或嘧啶环上的N-1与糖 的C-1‘以糖苷键相连。
腺嘌呤核苷（腺苷）
NH2?
4
3N
5
2 O
1N
6?
5/ HOCH2
O
4/ H
H 3/
H
?1/ 2H//
核小体进一步旋转折叠形成棒状染色体，将近
1 m长的DNA分子容纳于直径只有数微米的细 胞核中。
DNA的功能
【基因】(gene) ：合成有功能的蛋白质 （多肽）或RNA所必须的全部DNA顺序。
【基因组】(genome) ： 一个生物体的全部 基因序列。
人类基因组：人22条染色体 + X、Y两条染 色体的全部遗传物质 + mt基因组。
• SV40病毒的基因组仅含有5100 bp， • 大肠杆菌基因组的大小为5700 kbp， • 人的基因组则由大约2.8×109个bp组成。
• DNA的基本功能用为生物遗传信息复制 的模板和基因转录的模板，它是遗传繁 殖的物质基础。
第三节 RNA的空间结构与功能
OH H
胞嘧啶脱氧核苷（脱氧脱苷）
核苷酸=核苷+磷酸
NH2
NN
O- OOPγ～ - O
OP～β O O-
O Pα O-
O CH2
N O
N
OH OH AM P ADP
ATP
磷酸基团位于核糖的第五位碳原子C-5’上。 NMP（nucleoside monophosphate) NDP (nucleoside diphosphate) NTP (nucleoside triphosphate)
H 3/
N
H
?1/ 2H//
OH
3‘，5’-磷酸二酯键
OP O O
5/CH2 O
4/ H
H 3/
O
N
H
?1/ 2/H/
H
O P O-
O
3‘末端羟基
5/CH2 O
4/ H
H 3/
N
H
?1/ 2H//
OH H
ACTCGA 5'P P P P P P OH 3'
5'pApCpTpCpGpA-OH3'
5'ACTCGA3'
核酸的一级结构
一级结构指其核苷酸的排列顺序。由于 核苷酸间的差异主要是碱基不同，也称 碱基序列。
DNA：四种脱氧核苷酸按一定顺序以磷 酸二酯键相连形成的聚脱氧核苷酸链 （polydeoxynucleotides）。
DNA的书写顺序是5’ 3’。
O
5’末端的磷酸基团
OP O
O
5/CH2 O
4/ H
三链DNA
四、DNA的超螺旋结构
原核生物：
大部分原核生物的DNA是共价封闭的环状双 螺旋，这种双螺旋还可以再次螺旋化形成 超螺旋。(supercoil, superhelix)
正超螺旋:盘绕方向与DNA螺旋方向相同. (positive supercoil)
负超螺旋:盘绕方向与DNA螺旋方向相反. (negative supercoil)
二、DNA双螺旋结构的要点
DNA是一反向平行的互补双链结构。在双链结构中糖磷酸骨架居外侧，而碱基位于内侧，两条链之间的碱 基以氢键相结合。碱基互补配对，A=T,G≡C,两条链反 向平行，一条链的走向为5’ 3’ ，另一条为3’ 5’。
DNA双螺旋为右手螺旋。螺旋直径为2nm，螺旋每旋转 一周为10对碱基，螺距为3.4nm，每个碱基平面之间的 距离为0.34nm,并形成大沟和小沟。
1953年，Watson/crick提出 DNA双 螺旋结构模型。
核酸分为DNA和RNA。
DNA存在于细胞核和线粒体内， RNA存在于细胞质和细胞核内。
第一节 核酸的化学组成
核酸 在核酸酶作用下水解为核苷酸，核苷 酸由碱基、戊糖和磷酸组成。
核酸
核苷酸
磷酸 嘌呤 嘧啶
核苷
碱基
戊糖
核糖 脱氧核糖
戊糖
DNA双螺旋结构的稳定横向靠两条链间的互补碱基的 氢键维持，纵向靠碱基平面之间的碱基堆积力。
三、DNA结构的多样性
• B-DNA
• 1979年，Alexander Rich发现了左手螺旋， 称为Z-DNA
• 另外也有A-DNA的存在。
单链结构：phageφX174，phageM13的 DNA都是单链环状的。 phage-噬菌体
第二章 核酸的结构与功能
第一节 核酸的化学组成 第二节 DNA的结构与功能 第三节 RNA的结构与功能 第四节 核酸的理化性质及应用
核酸的研究历史：
1868年，瑞士外科医生Fridrich Miescher从脓细胞核中分离到核酸样物 质。
1944年，Oswald Avery通过肺炎双球 菌转化实验证实了DNA是遗传的物质基 础。
真核生物：DNA和蛋白质组装成染色体，染色
体的基本单位是核小体。
核小体由DNA和组蛋白构成。组蛋白有H1，
H子2构A，成H核2B小，体H3的和核H4心。 ，H2称A，为H组2B蛋，白H3八和聚H4体各。两分
DNA双螺旋分子缠绕在八聚体上构成核小体的 核心颗粒。核小体的核心颗粒之间再由DNA和 组构蛋 。白H1构成的连接区连接起来形成串珠状结
碱基
6
1N
5
7
N
2 N 4 NH 8
3
9
嘌 呤(purine)
NH2?
6
1N
5
7
N
2 N 4 NH 8
3
9
腺嘌呤（6-氨基嘌呤） Adenine(A)
O
6
1N
5
7N2H2?N 4 NH 83
9
鸟嘌呤（2-氨基6-氧嘌呤） Guanine(G)
嘧 啶(pyrimidine)
4
3N
5
2 1N 6
第二节 DNA的结构与功能
（一）研究背景 Chargaff规律：
1 A=T， G=C， ∑ 嘌呤= ∑ 嘧啶 2. DNA碱基组成具有种的特异性
（不同生物碱基组成不同） 3. DNA碱基组成无组织器官特异性
（相同生物碱基组成相同） 4. 年龄、营养状况、环境改变不影响DNA碱基组成。
Franklin获得了高质量的X线衍射照片，显示出DNA是 螺旋型分子，从密度上也提示了DNA为双链分子 .