总生命的化学基础.pptx
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1、2、核酸的分类核酸分为核酸分为:脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(DNA)DNA)核糖核酸核糖核酸(RNA)RNA)l lDNADNA主要存在于细胞核内的染色质中,线粒体和叶绿体中也有,是遗传信息的携带者l lRNARNA在细胞核内产生,然后进入细胞质中,在蛋白质合成中起重要作用四、核酸四、核酸第2页/共48页第1页/共48页3、核酸的组成 核酸是一种线形多聚核苷酸,在核酸酶作用下水解为核核酸是一种线形多聚核苷酸,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。苷酸,核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成。磷酸磷酸磷酸磷酸 核酸核酸核酸核酸 核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸 戊糖戊糖戊糖戊糖(D-D-核糖、核
2、糖、核糖、核糖、D-2-D-2-脱氧核糖)脱氧核糖)脱氧核糖)脱氧核糖)核苷核苷核苷核苷 碱基(嘌呤、嘧啶)碱基(嘌呤、嘧啶)碱基(嘌呤、嘧啶)碱基(嘌呤、嘧啶)四、核酸四、核酸第3页/共48页第2页/共48页戊糖戊糖核糖核糖2-脱氧核糖脱氧核糖四、核酸四、核酸第4页/共48页第3页/共48页嘧嘧嘧嘧 啶啶啶啶 (pyrimidine)(pyrimidine)四、核酸四、核酸第5页/共48页第4页/共48页胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶 (2-2-氧氧氧氧-4-4-氨基嘧啶氨基嘧啶氨基嘧啶氨基嘧啶 )Cytosine(C)Cytosine(C)四、核酸四、核酸第6页/共48页第5页/共48页胞嘧啶胞
3、嘧啶(2-氧氧-4-氨基嘧啶氨基嘧啶)Cytosine(C)酮式酮式烯醇式烯醇式第7页/共48页第6页/共48页尿嘧啶(尿嘧啶(尿嘧啶(尿嘧啶(2 2,4-4-二氧嘧啶)二氧嘧啶)二氧嘧啶)二氧嘧啶)Uracil(U)Uracil(U)胸腺嘧啶(胸腺嘧啶(胸腺嘧啶(胸腺嘧啶(5-5-甲基尿嘧啶)甲基尿嘧啶)甲基尿嘧啶)甲基尿嘧啶)Thymine(T)Thymine(T)四、核酸四、核酸第8页/共48页第7页/共48页嘌嘌 呤呤(purine)嘧啶环和咪唑环稠合而成嘧啶环和咪唑环稠合而成四、核酸四、核酸第9页/共48页第8页/共48页腺嘌呤(腺嘌呤(腺嘌呤(腺嘌呤(6-6-氨基嘌呤)氨基嘌呤)氨
4、基嘌呤)氨基嘌呤)Adenine(A)Adenine(A)鸟嘌呤(鸟嘌呤(鸟嘌呤(鸟嘌呤(2-2-氨基氨基氨基氨基-6-6-氧嘌呤)氧嘌呤)氧嘌呤)氧嘌呤)Guanine(G)Guanine(G)四、核酸四、核酸第10页/共48页第9页/共48页 两类核酸分子的组成比较 C、H、O、N、P组成嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶核糖核糖核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸DNADNAA A,GGC C,T T脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸磷酸磷酸RNARNAA A,GGC C,U U核糖核糖核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸四、核酸四、核酸腺嘌呤腺嘌呤A A鸟嘌呤鸟嘌呤GG胞嘧啶胞嘧啶C C尿嘧啶尿嘧啶U U
5、胸腺嘧啶胸腺嘧啶T T碱基碱基第11页/共48页第10页/共48页核苷=核糖+碱基碱基和核糖通过糖苷键连成核苷。碱基和核糖通过糖苷键连成核苷。连接方式是嘌呤环上的连接方式是嘌呤环上的N-9N-9或嘧啶环或嘧啶环上的上的N-1N-1与糖的与糖的C-1C-1以糖苷键相连。以糖苷键相连。腺嘌呤核苷(腺苷)腺嘌呤核苷(腺苷)A A四、核酸四、核酸第12页/共48页第11页/共48页胞嘧啶脱氧核苷(脱氧胞苷)胞嘧啶脱氧核苷(脱氧胞苷)C C四、核酸四、核酸第13页/共48页第12页/共48页核苷酸=核苷+磷酸AMP:腺嘌呤核苷一磷酸:腺嘌呤核苷一磷酸ADP:腺嘌呤核苷二磷酸:腺嘌呤核苷二磷酸ATP:腺嘌
6、呤核苷三磷酸:腺嘌呤核苷三磷酸腺嘌呤核苷四、核酸四、核酸第14页/共48页第13页/共48页4、核酸的结构q 一级结构q DNA的双螺旋二级结构与功能q DNA的超螺旋结构四、核酸四、核酸第15页/共48页第14页/共48页A、一级结构 一级结构指其核一级结构指其核苷酸的排列顺序。苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差由于核苷酸间的差异主要是碱基不同,异主要是碱基不同,也称碱基序列。也称碱基序列。四、核酸四、核酸一级结构是由一定数量的脱氧核苷酸或核苷酸通过一级结构是由一定数量的脱氧核苷酸或核苷酸通过一级结构是由一定数量的脱氧核苷酸或核苷酸通过一级结构是由一定数量的脱氧核苷酸或核苷酸通过3 3 3 3
7、,5,5,5,5-磷酸二酯键连接起来、无分支的长链磷酸二酯键连接起来、无分支的长链磷酸二酯键连接起来、无分支的长链磷酸二酯键连接起来、无分支的长链第16页/共48页第15页/共48页DNA的书写顺序是53线条式缩写线条式缩写文字式缩写文字式缩写3,5-磷酸二酯键四、核酸四、核酸第17页/共48页第16页/共48页5末端的磷酸基团末端的磷酸基团3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键3末端羟基末端羟基3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键第18页/共48页第17页/共48页在一级结构基础上,进一步盘绕折叠,形成高在一级结构基础上,进一步盘绕折叠,形成高级结构。级结构。DNA和和RNA在高级结构方面差别很大。在高级结构
8、方面差别很大。四、核酸四、核酸第19页/共48页第18页/共48页B、DNA的双螺旋二级结构与功能qqDNADNADNADNA的二级结构的研究史的二级结构的研究史的二级结构的研究史的二级结构的研究史qqDNADNADNADNA双螺旋结构的要点双螺旋结构的要点双螺旋结构的要点双螺旋结构的要点qqDNADNADNADNA结构的多样性结构的多样性结构的多样性结构的多样性qq物种的多样性物种的多样性物种的多样性物种的多样性四、核酸四、核酸第20页/共48页第19页/共48页DNA的二级结构的研究史2020世纪世纪2020年代,年代,LeveneLevene研究了核酸的化学结构并提出了四研究了核酸的化学
9、结构并提出了四核苷酸假说。他认为核苷酸假说。他认为DNADNA分子是由腺嘌呤分子是由腺嘌呤A A、鸟嘌呤、鸟嘌呤G G、胞嘧、胞嘧啶啶C C、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶T4T4种核苷酸等摩尔、不断重复延伸而成。种核苷酸等摩尔、不断重复延伸而成。2020世纪世纪5050年代初,年代初,ChargaffChargaff采用层析和紫外吸收分析等技采用层析和紫外吸收分析等技术研究了术研究了DNADNA分子的碱基组成,发现不同物种的分子的碱基组成,发现不同物种的DNADNA碱基组碱基组成不一样,并总有成不一样,并总有A=TA=T,C=GC=G当量定律,并提当量定律,并提示了示了A-TA-T,G-CG-C的互补概
10、念。的互补概念。ChargaffChargaff用有说服力的数据彻底否定了四核苷酸假说。用有说服力的数据彻底否定了四核苷酸假说。四、核酸四、核酸第21页/共48页第20页/共48页 Chargaff的当量定律;Watson和Crick于1953年根据DNA晶体的X-射线衍射图谱提出了DNA的双螺旋结构;四、核酸四、核酸 这一模型的提出在分子生物这一模型的提出在分子生物这一模型的提出在分子生物这一模型的提出在分子生物学的发展上具有划时代的意义,学的发展上具有划时代的意义,学的发展上具有划时代的意义,学的发展上具有划时代的意义,为分子生物学和分子遗传学的发为分子生物学和分子遗传学的发为分子生物学和
11、分子遗传学的发为分子生物学和分子遗传学的发展奠定了基础。展奠定了基础。展奠定了基础。展奠定了基础。1962196219621962年,年,年,年,WatsonWatsonWatsonWatson(美)(美)(美)(美)和和和和 CrickCrickCrickCrick(英)与(英)与(英)与(英)与WilkinsWilkinsWilkinsWilkins共共共共享诺贝尔生理医学奖。享诺贝尔生理医学奖。享诺贝尔生理医学奖。享诺贝尔生理医学奖。第22页/共48页第21页/共48页DNADNA的碱基组成规律的碱基组成规律Chargaff法则qqDNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等,即A=T;qq鸟
12、嘌呤与胞嘧啶的摩尔含量相等,即G=C;qq嘌呤的总含量与嘧啶的总含量相等,即A+G=C+T;qqDNA的碱基组成具有物种的特异性,即不同物种的DNA具有自己独特的碱基组成;第23页/共48页第22页/共48页WatsonWatson(美)和(美)和 CrickCrick(英)(英)最幸运的科学家最幸运的科学家第24页/共48页第23页/共48页 B-DNAB-DNA双螺旋结构的要点双螺旋结构的要点 DNADNADNADNA是一是一是一是一反向平行反向平行反向平行反向平行的的的的互补双互补双互补双互补双链链链链结构。结构。结构。结构。两条多核苷酸链反向平行两条多核苷酸链反向平行两条多核苷酸链反向
13、平行两条多核苷酸链反向平行 一条链的走向为一条链的走向为一条链的走向为一条链的走向为5 5 5 53 3 3 3,另一条为另一条为另一条为另一条为3 3 3 35 5 5 5 糖糖糖糖-磷酸骨架居外侧磷酸骨架居外侧磷酸骨架居外侧磷酸骨架居外侧 碱基位于内侧碱基位于内侧碱基位于内侧碱基位于内侧 两条链之间的碱基以氢键相两条链之间的碱基以氢键相两条链之间的碱基以氢键相两条链之间的碱基以氢键相结合结合结合结合 碱基互补配对,碱基互补配对,碱基互补配对,碱基互补配对,A=T,GCA=T,GCA=T,GCA=T,GC四、核酸四、核酸第25页/共48页第24页/共48页 B-DNAB-DNA双螺旋为右手螺
14、旋双螺旋为右手螺旋螺旋直径为2nm两个相邻的碱基对之间相距0.34nm,两个核苷酸之间的夹角为360沿中心轴每旋转一周即10个核苷酸的高度螺距为3.4nm沿螺旋轴方向观察,两条主链和碱基并不充满双螺旋的空间,双螺旋表面出现两条凹槽,一条宽而深称大沟,一条狭而浅称小沟四、核酸四、核酸第26页/共48页第25页/共48页T=A四、核酸四、核酸第27页/共48页第26页/共48页GC四、核酸四、核酸第28页/共48页第27页/共48页能够有效地解释能够有效地解释遗传信息的储存、传送和自我复制遗传信息的储存、传送和自我复制提出了遗传信息的流动过程提出了遗传信息的流动过程 复制复制DNA 转录转录RNA
15、 翻译蛋白质翻译蛋白质DNADNA双螺旋模型的意义双螺旋模型的意义第29页/共48页第28页/共48页q DNA DNA结构的多样性结构的多样性n nDNADNA的右手螺旋并不是自然界的右手螺旋并不是自然界的右手螺旋并不是自然界的右手螺旋并不是自然界DNADNA唯一存在的方式。唯一存在的方式。唯一存在的方式。唯一存在的方式。n n右手螺旋结构是在生理盐水溶液中提取的右手螺旋结构是在生理盐水溶液中提取的右手螺旋结构是在生理盐水溶液中提取的右手螺旋结构是在生理盐水溶液中提取的DNADNA的结构,目的结构,目的结构,目的结构,目前将这种结构称为前将这种结构称为前将这种结构称为前将这种结构称为B-DN
16、AB-DNA。n n19791979年,年,年,年,Alexander RichAlexander Rich发现了发现了发现了发现了左手左手左手左手螺旋,称为螺旋,称为螺旋,称为螺旋,称为Z-DNAZ-DNA。n n另外也有另外也有另外也有另外也有A-DNAA-DNA的存在。的存在。的存在。的存在。四、核酸四、核酸第30页/共48页第29页/共48页vB-DNA 92%相对湿度(活细胞)。vA-DNA 75%相对湿度,其碱基平面倾斜20度,每转一圈碱基数目发生变化。vZ-DNA 左旋,没有大沟,只有小沟,骨架像Z形。qDNADNA双螺旋的构像类型双螺旋的构像类型四、核酸四、核酸第31页/共48
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