核酸的化学2学习.pptx

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1、第一节：核酸的概念和重要性第一节：核酸的概念和重要性一.核酸的发现与重要性1869186918691869年年 Miescher,Miescher,博士论文工作中测定淋巴细胞蛋白博士论文工作中测定淋巴细胞蛋白质组成时质组成时,发现了不溶于稀酸和盐溶液的沉淀物发现了不溶于稀酸和盐溶液的沉淀物,并并在所有细胞的核里都找到了此物质在所有细胞的核里都找到了此物质,故命名故命名 核质核质(Nuclein)(Nuclein)“1889188918891889年年 AltmanAltman建议将建议将“核质核质”改名为改名为“核酸核酸”,因因为已经认识到为已经认识到“核质核质”乃乃“核酸核酸”与蛋白质的复与

2、蛋白质的复合体。合体。1909190919091909年年 Levene Levene 发现酵母的核酸含有核糖发现酵母的核酸含有核糖1953195319531953年年 Watson,CrickWatson,Crick根据根据DNADNA的的X X射线图谱的研究结果射线图谱的研究结果,提出了提出了DNADNA的双螺旋模型的双螺旋模型(Double helix)(Double helix)。几星期后提。几星期后提出了半保留式复制模型。出了半保留式复制模型。第1页/共51页1957195719571957年年 Meselsnhe&StahlMeselsnhe&Stahl用密度梯度超离心用密度梯度超

3、离心法法,证实半保留复制假说。证实半保留复制假说。1958195819581958年年 KornbergKornberg得到高纯度的得到高纯度的 DNA DNA polymerase,polymerase,这种酶需要一个模板这种酶需要一个模板DNADNA。1960196019601960年年 CairnsCairns索性将复制中的细菌索性将复制中的细菌DNADNA的电镜的电镜照片拍了下来。照片拍了下来。1970197019701970年年 发现第一个发现第一个DNADNA限制性内切酶。限制性内切酶。1972197219721972年年 DNADNA重组技术的建立。重组技术的建立。1978197

4、819781978年年 双脱氧双脱氧DNADNA测序法的建立。测序法的建立。1990199019901990年年 人类基因组计划实施。人类基因组计划实施。第2页/共51页2009年诺贝尔化学奖第3页/共51页二核酸的种类和分布有两类DNA：脱 氧 核 糖 核 酸（deoxynucleicacid）主要存在于细胞核中RNA：核糖核酸(ribonucleicacid)主要存在于细胞质中第4页/共51页第5页/共51页第二节：核酸的组成成分一.核酸的元素组成C,H,O,N,P,特征性元素含量：99.2%1gP11g核酸第6页/共51页二.核酸的水解产物核酸核苷酸核苷 核糖碱基（嘌呤、嘧啶）磷酸解离第

5、7页/共51页第8页/共51页三.核酸水解产物的化学结构1.H3PO4第9页/共51页2.戊糖RNA核糖（ribose）DNA脱氧核糖（deoxyribose）第10页/共51页第11页/共51页嘌呤(purine)adenine (AdeAde)腺嘌呤 guanine (GuaGua)鸟嘌呤嘧啶(pyrimidine)cytosine(CytCyt)胞嘧啶 thymine (ThyThy)胸腺嘧啶 uracil (UraUra)尿嘧啶3.碱基RNARNA A A U U C G C GDNADNA A A T T C G C G第12页/共51页第13页/共51页第14页/共51页四.核苷、

6、核苷酸及其重要衍生物1.核苷：是一种糖苷，由戊糖和碱基缩合而成。糖的C1与嘧啶的N1相连成嘧啶核苷 糖的C1与嘌呤的N9相连成嘌呤核苷2.核苷酸：是核苷的磷酸酯，磷酸连接在糖上。3.多磷酸核苷酸4.环化核苷酸第15页/共51页第16页/共51页第17页/共51页第18页/共51页第19页/共51页第20页/共51页第三节：核酸的结构一.核酸的一级结构1.单核苷酸之间的连接方式：通过3，5磷酸二酯键连接成多核苷酸长链 第21页/共51页第22页/共51页第23页/共51页2.核酸一级结构的几种表示方法：线条式缩写：A G2AMP5GMP文字式缩写：pApCpGpTpAOHpACGTAOHPP第2

7、4页/共51页二.核酸的空间结构1.DNA的二级结构双螺旋结构第25页/共51页碱基对间的氢键A=TCGTACG第26页/共51页双螺旋分子中双螺旋分子中双螺旋分子中双螺旋分子中糖糖糖糖分子分子分子分子与纵轴平行，与纵轴平行，与纵轴平行，与纵轴平行，与与与与碱基碱基碱基碱基平面垂直平面垂直平面垂直平面垂直第27页/共51页2.DNA双螺旋的构象类型：BDNA的结构 ADNA ZDNADNA双螺旋分子的钠盐结晶结构一共发现了三种，分别命名为A、B和Z型。其中B型与Watson-Crick提出的模型一致，A和Z型在低相对湿度的条件下形成，它们的螺距都比B型要短。Z型DNA首先在富含GC的DNA短片

8、段中发现，后用抗体证明天然DNA中也有，它是一种左旋螺旋，在细胞中可能起着帮助解链和调控基因表达的作用。第28页/共51页3.DNA的分子形状原核生物的基因组DNA（即染色体）、质粒（plasmid）DNA，和一些病毒DNA，呈环状。真核生物的染色体DNA，大部分噬菌体DNA，和一些病毒DNA，呈线状。第29页/共51页细菌质粒DNA的不同状态第30页/共51页4.DNA的高级结构负负负负超超超超螺螺螺螺旋旋旋旋 右右右右旋旋旋旋正正正正超超超超螺螺螺螺旋旋旋旋 左左左左旋旋旋旋DNADNA双螺旋为右旋螺双螺旋为右旋螺旋。旋。细胞中的细胞中的环状环状DNADNA一般呈负超螺旋一般呈负超螺旋，即

9、右旋螺旋不足导致即右旋螺旋不足导致部分碱基不形成配对，部分碱基不形成配对，分子通过整体拓扑学分子通过整体拓扑学上的右旋来补足右旋上的右旋来补足右旋螺旋的不足，在数学螺旋的不足，在数学上呈上呈1 1：1 1，即分子整，即分子整体右旋一圈来补双螺体右旋一圈来补双螺旋上的一圈不足。旋上的一圈不足。正超螺旋正超螺旋为双螺旋旋为双螺旋旋转过度，通过分子整转过度，通过分子整体的左旋来解去过度体的左旋来解去过度的螺旋。的螺旋。第31页/共51页5.RNA的结构和功能核酸的一级结构：碱基的排列顺序碱基的排列顺序DNADNA 5-ATGCATGC5-ATGCATGC33 3-TACGTACG 3-TACGTAC

10、G55RNARNA 5-AUGCAUGC5-AUGCAUGC33核酸的二级结构：形成双螺旋的部分形成双螺旋的部分核酸的三级结构：空间构象空间构象第32页/共51页RNA分子的特点：1.RNA分子在糖基上比DNA分子多一个OH基，位于2位。A A260nm260nm/A/A280nm280nm=2.02.0,而DNA为1.81.8。RNA分子遇碱极易降解，而DNA则不。2.RNA分子一般为单链分子，因此容易形成自由能为最小的独特的二级结构,其双链部分符合Watson-Click双螺旋模型。3.正因为独特的二级结构和多余的2羟基的存在，一些 RNA分子具有自我切断、自我连接，或切断其他核酸分子、连

11、接其他核酸分子的活性，第一个可以自我复制的分子被认为是RNARNA分子。第33页/共51页4.RNA分子在细胞中同时扮演着信息的媒介作用和执行者的作用，mRNA为前者，rRNA、tRNA和snRNA为后者。因此很自然的认为生命的早期可以称为RNA worldRNA world。第34页/共51页细细胞胞中中的的RNA第35页/共51页RNA的功能转移RNA(tRNA)核糖体RNA(rRNA)信使RNA(mRNA)和核内不均一RNA(hnRNA)第36页/共51页第37页/共51页核糖体上蛋白质合成核糖体上蛋白质合成过程中过程中mRNAmRNA、tRNA tRNA 的的作作 用，及用，及肽链的延

12、伸肽链的延伸示意图。示意图。核糖体核糖体mRNAtRNA第38页/共51页真核基因真核基因mRNAmRNA的形成的形成第39页/共51页真核真核生物生物mRNA的的5 5端和端和3 3端端第40页/共51页第四节核酸的性质第四节核酸的性质一.一般理化性质RNADNA性状白色粉末白色纤维状固体溶解度都微溶于水，不溶于有机溶剂溶于0.14MNaCl溶于1MNaCl粘度比DNA小很大水解条件对酸不稳定对碱不稳定，生成2，3-核苷酸稳定，不水解各种工具酶第41页/共51页二.核酸的紫外吸收性质及应用应用：应用：1.纯度鉴定2.定量：比吸收系数法第42页/共51页三.核酸结构的稳定性1.碱基对间的氢键2

13、.碱基堆积力3.环境中的正离子第43页/共51页四.核酸的变性1.变性（denaturation）：指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链，并不涉及共价键的断裂，螺旋结构变成无定形的伸展或卷曲状态。第44页/共51页DNADNA分子的变性分子的变性第45页/共51页DNADNA的变性在紫外吸收上的变化的变性在紫外吸收上的变化热变性和热变性和Tm(Tm(熔解温度熔解温度)第46页/共51页DNADNA分子的分子的TmTm与与GCGC含量有关含量有关第47页/共51页盐浓度对盐浓度对DNADNA变性的影响变性的影响第48页/共51页影响Tm大小的因素1.和DNA的碱基组成(G-C对含量)有关2.介质中的离子含量3.溶液的pH4.变性剂第49页/共51页五.核酸的复性1.复性的概念2.影响复性速度的因素3.分子杂交第50页/共51页感谢您的观看。感谢您的观看。第51页/共51页