核酸PPT课件

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细胞核里的核酸称为脱氧核糖核酸(DNA) 细胞质里的核酸称为核糖核酸(RNA)
核酸概论
四核苷酸假说 • Phoebus Levene (Russian-
American, (1869-1940)
贡献:核酸的化学结构及核酸中糖的鉴定
核酸概论
Erwin Chargaff showed (1950’s): – 不同来源的DNA的碱基组 成不同 – 同一生物的不同组织里的 DNA碱基是相同的。 – DNA中嘌呤碱基等于嘧啶 碱基。 %A=%T and %G=%C
3’
2’ Uracil
Ribose, Deoxyribose
核苷
核苷酸
Nucleoside (Adenosine)
Nucleotide (Adenosine monophosphate, AMP)
Juang RH (2004) BCbasics
核苷酸
二、核酸组成部分的化学结构
(一)碱基 核苷酸中的碱基均为含氮杂环 化合物,它们分别属于嘌呤衍生 物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌 呤 碱 (purine) 主 要 是 鸟 嘌 呤 (guanine, G) 和 腺 嘌 呤 (adenine, A) , 嘧 啶 碱 (pyrimidine) 主 要 是 胞 嘧 啶 (cytosine, C) 、 尿 嘧 啶 (uracil, U)和胸腺嘧啶(thymine, T)。
提高生命质量,延长人类寿命
开发制造奇特而又贵重的新型药品
A、利用转基因细菌大量生产贵重药物
1977年,美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一个基因 工程药物------人生长激素释放抑制激素。
传统方法:50万头羊下丘脑 5mg
现代方法:9升细菌发酵液
5mg
B、利用转基因动物大量生产贵重药物
利用转基因牛、羊、猪等生产一些细菌无法生产有活性 的药品,如人体球蛋白、人凝血因子等。
另外,在细胞质里还存在胞质小RNA(sc RNA).
上述RNA存在于细胞质,另外在细胞核里面还存在一些 RNA,如核不均一RNA(hnRNA)、核内小RNA (snRNA)、核仁小RNA、反义RNA(asRNA)等。
核酸概论
三、核酸的生物功能
20世纪40年代DNA和RNA都是细胞的重要组成物 质,前者可引起遗传性状的转化,后者可能参与蛋白质 的生物合成。 (一)DNA是主要的遗传物质 遗传物质细胞细胞核染色体DNA(非蛋白质)
第一节 核酸概论
第一节 核酸概论
Miescher从小牛胸腺里提取了核酸动物核酸DNA Altmann从酵母中也提出一种核酸植物核酸RNA 细胞核里的核酸与小牛胸腺的核酸相似,而细胞质里的核
酸与植物核酸相似. 经过一系列的研究,到核酸的化学组成,由四种核苷酸组
成。两者的差别主要是核糖的不同,DNA是脱氧核糖, RNA是核糖( Hammars,1894)。
DNA含量恒定,RNA 含量与细胞生长状态有 关。
1、rRNA (ribosome RNA ),核糖体RNA,细胞中最主要 的RNA,占细胞中总RNA80%左右。大肠杆菌rRNA中有三 种,分别是:16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA;真核细胞 rRNA中有四种,分别是:28SrRNA、18SrRNA、 5.8SrRNA、5SrRNA。核糖体是蛋白质合成的场所。
Edwin Chagraff (1905-2002)
核酸概论
• James Watson (American, 1928-) • Francis Crick (British, 1916-2004)
Maurice Wilkins (1916-) and Rosalind Franklin (1920-1958)
反义基因
番茄导入反义基因 可防止软化
Nature Biotechnology
抑制果肉软化的酶: 果胶酶pectinase
Nature Biotechnology
萤火虫发光基因导入烟草

抗虫基因转移




香蕉殖入 病原菌抗原 作成口服疫苗
David Ow
核酸概论
“多莉”羊的 诞生,是动 物能够人工 进行无性繁 殖的标志。
目前,全世界已有20多种基因工程药物面市。另外还有 约400多种生物制剂正在进行临床试验,2000多种处于前 期的实验室研究阶段。
第二节 核酸的结构单元——核苷酸
一、核酸的化学组成
核 酸(nucleic acid)
核苷酸(nucleotide) 磷酸 (phosphoric acid) 核苷(nucleoside)
P479 结构式 N
N 嘧啶
N N
N
N H
嘌呤
(一)碱基
核苷酸
嘧啶
嘌呤
嘌呤和嘧啶环中含有共轭双键,对260nm左右波长的 紫外光有较强的吸收。碱基的这一特性常被用来对碱 基、核苷、核苷酸和核酸进行定性和定量分析.
1、嘧啶
核苷酸
NH2
O
N
N
NH
N
嘧啶
NH2
O
N H
胞嘧啶C
NH2
O
N H
尿嘧啶U
O
N
HH HH
OOHH
NN
9
NN H OH
HH 1'
HH OOHH
腺嘌呤核苷
NN
OO
CCHH2O2OHH
O O
HH
1
NN H OH
HH 1'
H H OH
OH
H HH H
百度文库
胞嘧啶脱氧核苷
1、常见核苷
碱基 嘌呤 腺嘌呤 鸟嘌呤 嘧啶 胞嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶
核苷酸
各种常见核苷
核糖核苷
脱氧核糖核苷
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷
核酸概论
2、tRNA (transfer RNA),转移RNA,是细胞中最小的一 种RNA分子,占细胞总RNA的15%左右。是结构研究最清楚 的一类RNA。在蛋白质的生物合成中,tRNA起携带氨基酸的 作用。 3、mRNA (messenger RNA),信使RNA,占细胞总 RNA的5%左右,含量最少,代谢活跃。mRNA在蛋白质的 生物合成中起模板作用。它将DNA的遗传信息传递给蛋白质。
如脱氧腺嘌呤核苷酸,脱氧腺苷酸。
符号简称:
腺嘌呤核苷一磷酸 AMP pA A 脱氧腺嘌呤核苷一磷酸 dAMPdpA dA 核苷酸通式:
5’-NMP 5’-dNMP如不特指5’-可以省略。
核苷酸
1、 构成DNA、RNA的核苷酸 P481表13-4
DNA:dAMP、 dGMP、
dTMP、
dCMP
RNA:AMP、
②环化核苷酸 3’,5’-cAMP, 3’,5’-cGMP 信号分子,cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。
3’,5’-cAMP
3’,5’-cGMP
核苷酸
2、细胞内的游离核苷酸及其衍生物
③其它多磷酸核苷酸——核苷5’ 多磷酸3’多磷酸化合物
ppGpp pppGpp ppApp 多磷酸化合物中5’,3’通常省
细胞器DNA:双链环形,一般裸露
核酸概论
(二)核糖核酸(ribonucleic acid , RNA)
1、核糖体RNA(ribosomal RNA , rRNA) 2、转移RNA(transfer RNA , tRNA) : 保守性最强 3、信使RNA(messenger RNA , mRNA)
核酸概论
OH
OH
H OH
H H
核糖
脱氧核糖 无氧
核苷酸
三、核苷 (nucleoside)
戊糖与嘧啶或嘌呤碱以C-N糖苷键连接就称为核苷,通 常是戊糖的C1′与嘌呤碱的N9或嘧啶碱的N1相连接。
NNHH22
NNHH22
b型糖 苷键,碱 基与糖 环平面 互相垂 直,反 式存在。
NN
NN CCHH22OOHH OO
DNA片段基因
核酸概论
三、核酸的生物功能
(二)RNA参与蛋白质的生物合成 显微紫外分光光法,组织化学法,化学分析方法测生 长和分泌旺盛进行蛋白生物合成的细胞中RNA含量 特别丰富。
(三)RNA功能的多样性 1、参与蛋白质的合成 2、RNA的转录后加工与修饰 3、参与基因表达的调控 4、生物催化作用 5、遗传信息的加工与进化
生物化学
核酸
第一节 核酸概论
一、核酸的发现和研究简史 p470
基因是片段因子 染色体是遗传单位 基因位于染色体上 染色体上包含线状排列的基因 突变是基因的物理变化 交换导致重组 DNA是遗传物质 一个基因编码一个蛋白质 DNA是双螺旋的 DNA复制是半保留的 遗传的密码是三联体的 DNA是可以测序的 基因组是可以测序的.
(二)戊糖
核苷酸
核酸中的戊糖是D型的,有核糖(ribose)和脱氧核糖
(deoxyribose)两种,分别存在于核糖核苷酸和脱氧核糖
核苷酸中。为了与碱基标号相区别,通常将戊糖的C原
子编号都加上撇“ ′”,而碱基中原子的标号不加撇,
以示区别。
CH2OH O
H
OH
H 1’
CH2OH O H
OH H
H
H
腺嘌呤脱氧核苷 鸟嘌呤脱氧核苷
胞嘧啶核苷 尿嘧啶核苷
--------------
胞嘧啶脱氧核苷
-------------胸腺嘧啶核苷
2、稀有核苷
核苷酸
次黄(嘌呤核)苷 假尿嘧啶核苷 7-甲基鸟苷 4-硫代尿苷
稀有碱基+正 常的糖
正常碱基+修 饰糖或其它糖
正常碱基+正 常糖,但是非 正常的糖苷糖
假尿嘧啶核苷 (ψ)P481
核苷酸
核苷酸
四、核苷酸 p481
核苷中戊糖C2 、C3、C5羟基被磷酸酯化,就形成核苷酸。 核苷酸分成核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸 P481结构式:5’-AMP (5’腺嘌呤核苷酸)
3’-dCMP(3’胞嘧啶脱氧核苷酸)
5’-AMP
2’-AMP 腺嘌呤核苷-n’-磷酸酯
略。ppNpp,在碱基N的左侧为 5’,在N右侧的为3’.
核苷酸
2、细胞内的游离核苷酸及其衍生物
④辅酶核苷酸——核苷酸衍生物 CoA、 NAD+、NADP+、FAD等辅助因子。 GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活 性糖基供体。
核苷酸
核苷酸
3、核苷酸的性质
①一般的性状 核苷酸为无色粉末或结晶状,易溶于水,不溶于有机溶 剂,有较高的熔点,酸性较强.由于其分子的不对称性和 带有C*的糖环故有旋光性.
GMP、
UMP、
CMP
核苷酸
2、细胞内的游离核苷酸及其衍生物
①核苷5’-多 磷酸化合物。
(脱氧)核苷二磷 酸、(脱氧)核苷 NTP 三磷酸,在能量代 谢和物质代谢及 调控中起重要作 NDP 用。 双脱氧核苷 酸的结构 在DNA 的序列测定中使 NMP 用.
dNTP ddNTP
核苷酸
2、细胞内的游离核苷酸及其衍生物
3、稀有碱基(修饰碱基)
O
NH
H
H
O
N H
二氢尿嘧啶
CH3 NH
N N
N
N H
6-甲-氨基腺嘌呤
修饰主要是甲基化,RNA中以tRNA含修饰碱基最多。
核苷酸
4、碱基互变异构
核酸中五种碱基中的酮基和氨基,均位于碱基环 中氮原子的邻位,可以发生酮式-烯醇式或氨基-亚氨 基之间的结构互变。这种互变异构在基因的突变和生 物的进化中具有重要作用。
3’-AMP
核苷酸
核苷酸
碱 基 五碳糖 磷 酸
全称:腺嘌呤核苷(一磷)酸
简称:碱基的简称+ 苷+酸
如: 腺
苷酸
核苷酸
核苷酸
由于自然界中的核苷酸主要是5’-核苷酸,所以如果不是 特指,以上的表示都是5’位核苷酸,都是指一磷酸。
如果是一个脱氧核糖的核苷酸,则它的名称(无论是全 称还是简称)都是在核糖核苷酸的前面加上脱氧二字。
CH2OH N
CH3
NH
CH3
O
N H
5-羟甲基胞嘧啶
O
N H
5-甲基胞嘧啶
O
N H
胸腺嘧啶T
核苷酸
2、嘌呤
N N
NH2 N
N
O N
NH
N
N H
嘌呤
N
N H
H2N
腺嘌呤
N
N H
鸟嘌呤
六元环是实际上是嘧呤环,五元环部分是咪唑环。
嘌呤的定位与嘧啶不同,嘧啶从底边开始定,而嘌 呤从侧面开始定位。
核苷酸
②核苷酸的紫外吸收 由于核苷酸中的碱基具有与苯环类似的共轭双键,所以 它有强烈的吸收紫外光的能力,碱基、核苷和核苷酸 的紫外吸收峰的吸收区间在240—290nm,各种核苷 酸的最大吸收峰不同,但一般在260nm左右有较大的紫 外吸收,故常用260nm作为核酸特征吸收峰值,利用这 一点可作核酸的定量测定.
1960年——1973年 发现了逆转录酶. 发现了基因工程的工
具酶. 1972年由Cohen实现
了DNA的体外重组. 1973年以后 明确了基因的概念. 基因工程的兴起. 一级结构的顺序测定
的发展. 高级结构的测定. 核酸的人工合成.
核酸概论
二、核酸的种类和分布
(一)脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid , DNA) 原核:裸露的DNA分子集中于核区 真核:细胞核DNA:与组蛋白、非组蛋白形成染色体
戊糖 (pentose)
碱基 (base)
第二节 核酸的结构单元——核苷酸
两类核酸的基本化学组成 P479 表13-1
核苷酸的基本构造
5’
磷酸
碱基
4’
Monophosphate
1’ Adenine Guanine Purine
Diphosphate
Thymine
Triphosphate
五碳糖
Cytosine Pyrimidine
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