核酸结构功能与核苷酸代谢讲稿.ppt
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1、关于核酸结构功能与关于核酸结构功能与核苷酸代谢核苷酸代谢第一页,讲稿共六十九页哦v 核酸的研究历程:核酸的研究历程:1868 1868年年 Fridrich MiescherFridrich Miescher从脓细胞中提取从脓细胞中提取“核素核素”1944 1944年年 AveryAvery等人证实等人证实DNADNA是遗传物质是遗传物质 19531953年年 WatsonWatson和和CrickCrick发现发现DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构 1968 1968年年 NirenbergNirenberg发现遗传密码发现遗传密码 1975 1975年年 TeminTemin和和Balt
2、imoreBaltimore发发现逆转录酶现逆转录酶 1981 1981年年 GilbertGilbert和和SangerSanger建建立立DNA DNA 测序方法测序方法 1985 1985年年 MullisMullis发明发明PCR PCR 技术技术 1990 1990年年 美国启动人类基因组计划美国启动人类基因组计划(HGPHGP)2003 2003年年 美、英等国完成人类基因组计划美、英等国完成人类基因组计划第二页,讲稿共六十九页哦v 核核 酸酸(nucleic acid):以核苷酸为基本组成单位的生物大分子:以核苷酸为基本组成单位的生物大分子,携带和传递遗传信息。,携带和传递遗传信
3、息。v脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA):90%以上分布于细胞核,其余分布于核外以上分布于细胞核,其余分布于核外如线粒体,叶绿体,质如线粒体,叶绿体,质粒等。粒等。携带遗传信息,决定细胞和个体的基因型携带遗传信息,决定细胞和个体的基因型(genotype)。v核糖核酸核糖核酸(ribonucleic acid,RNA):分布于分布于细细胞核、胞核、细细胞液。胞液。参与细胞内参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信也可作为遗传信息的载体。息的载体。第三页,讲稿共六十九页哦第一节第一节 核酸的化学组成核酸的化学
4、组成一、核酸的元素组成:一、核酸的元素组成:C、H、O、N、P(910%)二、核酸的二、核酸的分子组成分子组成核酸的基本组成单位是核苷酸核酸的基本组成单位是核苷酸(nucleotide)。第四页,讲稿共六十九页哦1、碱基:、碱基:v 嘌呤嘌呤(purine)v 嘧啶嘧啶(pyrimidine)第五页,讲稿共六十九页哦v 五种碱基都能形成酮式五种碱基都能形成酮式-烯醇式或氨基烯醇式或氨基-亚氨基的互变异构。这亚氨基的互变异构。这两种异构体的平衡关系受酸碱环境的影响。两种异构体的平衡关系受酸碱环境的影响。第六页,讲稿共六十九页哦2、戊糖、戊糖第七页,讲稿共六十九页哦3、核苷:碱基、核苷:碱基+戊糖
5、戊糖 嘌呤环上的嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的或嘧啶环上的N-1与戊糖的与戊糖的C-1 以以N-糖苷键相连。糖苷键相连。第八页,讲稿共六十九页哦4、核苷酸:核苷、核苷酸:核苷+磷酸磷酸 糖环上的糖环上的C-5 与磷酸酯化成磷酸酯键。与磷酸酯化成磷酸酯键。第九页,讲稿共六十九页哦v 体内重要的游离核苷酸及其衍生物体内重要的游离核苷酸及其衍生物v多磷酸核苷酸:多磷酸核苷酸:NMPNMP,NDPNDP,NTPNTPv环化核苷酸:环化核苷酸:cAMPcAMP,cGMPcGMPv含核苷酸的生物活性物质:含核苷酸的生物活性物质:NAD+NAD+、NADP+NADP+、CoA-SHCoA-SH、FAD FAD
6、 等都含有等都含有 AMPAMP第十页,讲稿共六十九页哦第十一页,讲稿共六十九页哦第二节第二节 DNADNA的结构与功能的结构与功能一、一、DNA的一级结构的一级结构1 1、概念:、概念:DNADNA分子中核苷酸的排列顺分子中核苷酸的排列顺序,即碱基排列顺序。序,即碱基排列顺序。2 2、连接键:、连接键:3,5-3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键 即第一个核苷酸糖环上的即第一个核苷酸糖环上的C-C-33羟基与第二个核苷酸羟基与第二个核苷酸C-5C-5磷酸形成磷酸形成3,5-3,5-磷酸二酯键。磷酸二酯键。3 3、DNADNA链的方向:链的方向:5 3 5 3第十二页,讲稿共六十九页哦4 4、书写方法
7、:结构式、线条式、文字缩写、书写方法:结构式、线条式、文字缩写第十三页,讲稿共六十九页哦二、二、DNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构1、研究历程、研究历程v Oswald Avery(1877-1955)肺炎双球菌感染实验肺炎双球菌感染实验v Erwin Chargaff(1905-2002)vDNA碱基组成有物种差异,且物种亲缘关系越碱基组成有物种差异,且物种亲缘关系越远,差异越大;远,差异越大;v相同物种,不同组织中相同物种,不同组织中DNA碱基组成相同,而碱基组成相同,而且不因年龄、环境及营养而改变;且不因年龄、环境及营养而改变;vDNA分子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规分
8、子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规律性,即律性,即A=T、G=C、A+G=C+T。这一规律被。这一规律被称为称为Chargaff规则。规则。第十四页,讲稿共六十九页哦v Linus Pauling(1901-1994)进行碱基的理化数据分析,认为进行碱基的理化数据分析,认为A-T、G-C以以氢键氢键配对较合理,并配对较合理,并提出提出DNA可能是三股螺旋。可能是三股螺旋。第十五页,讲稿共六十九页哦v Rosalind Franklin(1920-1958)和和Maurice Wilkins(1916-)发现了发现了DNA晶体的晶体的X-衍射图谱中存在两种周期性反射,并证明衍射图谱中存在两种周
9、期性反射,并证明DNA是是一种螺旋构象。一种螺旋构象。第十六页,讲稿共六十九页哦v James Watson(1928-)和和Francis Crick(1916-2004)提出提出DNA的的双螺旋模型,和双螺旋模型,和Maurice Wilkins 一起获得一起获得1962年的年的nobel生理医学奖生理医学奖第十七页,讲稿共六十九页哦2、DNA双螺旋模型要点双螺旋模型要点v 两条单链反向平行,围绕同一中心两条单链反向平行,围绕同一中心轴构成右手双螺旋轴构成右手双螺旋(double helix)。螺旋直径螺旋直径2.0nm,表面有大沟和小沟。,表面有大沟和小沟。v 磷酸磷酸-脱氧核糖骨架位于
10、螺旋外侧,脱氧核糖骨架位于螺旋外侧,碱基垂直于螺旋轴伸入内侧。每圈碱基垂直于螺旋轴伸入内侧。每圈螺旋含螺旋含10个碱基对个碱基对(bp),螺距为,螺距为3.4nm。v 两条链通过碱基间的氢键相连,两条链通过碱基间的氢键相连,A=T,G C。v 维持双螺旋稳定的因素:横向为氢维持双螺旋稳定的因素:横向为氢键,纵向为碱基间的堆积力。键,纵向为碱基间的堆积力。第十八页,讲稿共六十九页哦第十九页,讲稿共六十九页哦3 3、DNADNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性目前已知目前已知DNADNA双螺旋结构可分为:双螺旋结构可分为:A A、B B、C C、D D(右手螺旋);(右手螺旋);Z Z型(型(
11、左手螺旋)左手螺旋)第二十页,讲稿共六十九页哦三、三、DNADNA的超级结构的超级结构v DNA超超级结构的主要形式是超螺旋结构,由级结构的主要形式是超螺旋结构,由DNA双螺旋进一步扭曲双螺旋进一步扭曲盘旋而成,原核生物盘旋而成,原核生物DNA超螺旋结构就是其最高级结构。超螺旋结构就是其最高级结构。第二十一页,讲稿共六十九页哦超螺旋结构可分为超螺旋结构可分为正超螺旋和负超螺旋正超螺旋和负超螺旋两类,它们在拓扑异构酶作两类,它们在拓扑异构酶作用下或特殊情况下可相互转变。用下或特殊情况下可相互转变。v DNA超螺旋结构形成的意义:超螺旋结构形成的意义:v使使DNA形成高度致密状态从而得以装入细胞中
12、;形成高度致密状态从而得以装入细胞中;v推动推动DNA结构的转化以满足功能上的需要。如负超螺旋分子所结构的转化以满足功能上的需要。如负超螺旋分子所受张力会引起互补链分开导致局部变性,利于复制和转录。受张力会引起互补链分开导致局部变性,利于复制和转录。第二十二页,讲稿共六十九页哦四、四、DNA在真核生物细胞核内的组装在真核生物细胞核内的组装真核生物染色体的基本单位是核小体真核生物染色体的基本单位是核小体(nucleosome)。核小体:核小体:由由H2A、H2B、H3、H4 组蛋白组蛋白各两分子构成八聚体核心,各两分子构成八聚体核心,大约大约146bp DNA在核心上盘绕在核心上盘绕1.75圈,
13、形成核心颗粒,核心颗粒圈,形成核心颗粒,核心颗粒之间由一个之间由一个H1组蛋白组蛋白和连接和连接DNA(约(约54bp)构成的连接区连接。)构成的连接区连接。第二十三页,讲稿共六十九页哦DNA(2nm)7倍核小体(10nm)6倍螺线管(纤丝,30nm)7倍染色质绊环(300nm)6倍 常染色质(700nm)5倍分裂中期染色体(1400nm)第二十四页,讲稿共六十九页哦五、五、DNA的功能的功能DNA的基本功能是作为遗传信息的载体,为生物遗传信息复制以及基因的基本功能是作为遗传信息的载体,为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。信息的转录提供模板。第二十五页,讲稿共六十九页哦第三节第三节
14、RNARNA的结构与功能的结构与功能一、一、RNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能第二十六页,讲稿共六十九页哦二、二、mRNA的结构与功能的结构与功能1、mRNA成熟过程:成熟过程:第二十七页,讲稿共六十九页哦2、mRNA结构特点结构特点v 大多数真核大多数真核mRNA的的5 末端均在转录后加上一个末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷,同甲基鸟苷,同时第一个核苷酸的时第一个核苷酸的C 2甲基化,形成帽子结构:甲基化,形成帽子结构:m7GpppNm-。第二十八页,讲稿共六十九页哦 大多数真核大多数真核mRNA的的3 末端有一个多聚腺苷酸末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构,称为结构,称为多聚
15、多聚A尾。尾。v 帽子结构和帽子结构和多聚多聚A尾的功能尾的功能u帮助帮助mRNA由核内向胞质的转位由核内向胞质的转位u维系维系mRNA的稳定性的稳定性u调控翻译的起始调控翻译的起始3、mRNA的功能:作为蛋白质合成的模板。的功能:作为蛋白质合成的模板。第二十九页,讲稿共六十九页哦三、三、tRNAtRNA的结构与功能的结构与功能1 1、tRNAtRNA的一级结构特点的一级结构特点 含含 101020%20%稀有碱基,如稀有碱基,如 DHUDHU 3 3 末端为末端为 CCA CCA 5 5 末端大多数为末端大多数为G G 具有具有 T T C C 第三十页,讲稿共六十九页哦2、tRNA的二级结
16、构的二级结构三叶草形三叶草形氨基酸臂,氨基酸臂,DHU环,反密码环,环,反密码环,T C环,额外环环,额外环第三十一页,讲稿共六十九页哦3、tRNA的三级结构的三级结构倒倒L形形第三十二页,讲稿共六十九页哦4、tRNA的功能:活化、搬运氨基酸到核糖体,参与蛋白质的翻译的功能:活化、搬运氨基酸到核糖体,参与蛋白质的翻译。第三十三页,讲稿共六十九页哦四、四、rRNA的结构与功能的结构与功能1、rRNA的结构的结构2、rRNA的功能的功能:参与组成核蛋白体,作为蛋参与组成核蛋白体,作为蛋白质生物合成的场所。白质生物合成的场所。第三十四页,讲稿共六十九页哦3、rRNA的种类(根据沉降系数)的种类(根据
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- 关 键 词:
- 核酸 结构 功能 核苷酸 代谢 讲稿
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