核酸结构功能和核苷酸代谢.ppt
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1、关于核酸结构功能与关于核酸结构功能与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核苷酸代谢核苷酸代谢第一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月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
2、传密码发现遗传密码 1975 1975年年 TeminTemin和和BaltimoreBaltimore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张,PPT共六十九页,创作于2022年6月v核核 酸酸(nucleic acid):以核苷酸为基本
3、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,如线粒体,叶绿体,质粒等。质粒等。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也可作为遗传也
4、可作为遗传信息的载体。信息的载体。第三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第一节第一节第一节第一节 核酸的化学组成核酸的化学组成核酸的化学组成核酸的化学组成一、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)。第四张,PPT共六十九页,创作于2022年6月1、碱基:、碱基:v嘌呤嘌呤(purine)v嘧啶嘧啶(pyrimidine)第五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月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
5、构。这两亚氨基的互变异构。这两种异构体的平衡关系受酸碱环境的影响。种异构体的平衡关系受酸碱环境的影响。第六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月2、戊糖、戊糖第七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月3、核苷:碱基、核苷:碱基+戊糖戊糖 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。第八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月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。第九张,PPT共六十九页,创作于2022年6月v体内重要的游离核苷酸及其衍生物体内重要
6、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 等都含有等都含有 AMPAMP第十张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第十一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第二节第二节第二节第二节 DNADNADNADNA的结构与功能的结构与功能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序,分
7、子中核苷酸的排列顺序,即碱基排列顺序。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-C-55磷酸形成磷酸形成3,5-3,5-磷酸二磷酸二酯键。酯键。3 3、DNADNA链的方向:链的方向:5 3 5 3第十二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月4 4、书写方法:书写方法:结构式、线条式、文字缩写结构式、线条式、文字缩写第十三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月二、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 A
8、very(1877-1955)肺炎双球菌感染实验肺炎双球菌感染实验vErwin Chargaff(1905-2002)vDNA碱基组成有物种差异,且物种亲缘关系碱基组成有物种差异,且物种亲缘关系越远,差异越大;越远,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,碱基组成相同,而且不因年龄、环境及营养而改变;而且不因年龄、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分子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规律性,即的规律性,即A=T、G=C、A+G=C+T。这。这一规律被称为一规律被称为Chargaff规则。规则。第十四张,PPT共六十九页,创作于2022年
9、6月vLinus 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。第十五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月vRosalind Franklin(1920-1958)和和Maurice Wilkins(1916-)发发现现了了DNA晶晶体体的的X-衍衍射射图图谱谱中中存存在在两两种种周周期期性性反反射射,并并证证明明DNA是是一种螺旋构象。一种螺旋构象。第十六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月vJames Watson(1928-)和和F
10、rancis 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张,PPT共六十九页,创作于2022年6月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,围绕同一中心轴构两条单链反向平行,围绕同一中心轴构成右手双螺旋成右手双螺旋(double helix)。螺旋。螺旋直径直径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。每圈螺碱基垂直于螺旋轴伸入内侧。每圈螺旋含旋含
11、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。氢键,纵向为碱基间的堆积力。第十八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第十九张,PPT共六十九页,创作于2022年6月3 3、DNADNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性目目前前已已知知DNADNA双双螺螺旋旋结结构构可可分分为为:A A、B B、C C、D D(右右手手螺螺旋旋);Z Z型型(左手螺旋)(左手螺旋)第二十张,PPT共六十九页,创作于2022年6月三、三、
12、DNADNA的超级结构的超级结构vDNA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双螺旋进一步双螺旋进一步扭曲盘旋而成,原核生物扭曲盘旋而成,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。第二十一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月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用两类,它们在拓扑异构酶作用下或特殊情况下可相互转变。下或特殊情况下可相互转变。vDNA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;形成高度致密状态从而得以装入细胞中
13、;v推动推动DNA结构的转化以满足功能上的需要。如负超螺旋分子所受张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。力会引起互补链分开导致局部变性,利于复制和转录。第二十二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月四、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)。核核小小体体:由由H2A、H2B、H3、H4 组组蛋蛋白白各各两两分分子子构构成成八八聚聚体体核核心心,大大约约146bp DNA在在核核心心上上盘盘绕绕1.75圈圈,形形成成核核心心
14、颗颗粒粒,核核心心颗颗粒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。第二十三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月DNA(2nm)7倍倍核小体核小体(10nm)6倍倍螺线管螺线管(纤丝,纤丝,30nm)7倍倍染色质绊环染色质绊环(300nm)6倍倍 常染色质常染色质(700nm)5倍倍分裂中期染色体分裂中期染色体(1400nm)第二十四张,PPT共六十九页,创作于2022年6月五、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
15、录提供模板。以及基因信息的转录提供模板。第二十五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第三节第三节第三节第三节 RNARNARNARNA的结构与功能的结构与功能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、功能第二十六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月二、二、mRNA的结构与功能的结构与功能1、mRNA成熟过程:成熟过程:第二十七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月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,甲基鸟苷,同时第一个核苷酸的同时第一个核苷酸的C2甲基化,形成帽子结
16、构:甲基化,形成帽子结构:m7GpppNm-。第二十八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月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。第二十九张,PPT共六十九页,创作于2022年6月三、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
17、级结构特点含含 101020%20%稀有碱基,如稀有碱基,如 DHUDHU3 3末端为末端为 CCA CCA5 5末端大多数为末端大多数为G G具有具有 T T C C 第三十张,PPT共六十九页,创作于2022年6月2、tRNA的二级结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,额外环第三十一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月3、tRNA的三级结构的三级结构倒倒L形形第三十二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月4、tRNA的功能:活化、搬运氨基酸到核糖体,参与蛋白质的的功能:活化、搬运氨基酸到核糖体,参与蛋白质的翻译。翻
18、译。第三十三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月四、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。第三十四张,PPT共六十九页,创作于2022年6月3、rRNA的种类(根据沉降系数)的种类(根据沉降系数)第三十五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月五、其它五、其它RNAv细胞的不同部位存在的一些碱基数小于细胞的不同部位存在的一些碱基数小于300的小分子的小分子RNA,统称,统称为非信使小为非信使小RNA(snmRNA),包括),包括核内小核内小RNA(sn
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- 核酸 结构 功能 核苷酸 代谢
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