第2章核酸的化学.pptx

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1、导言导言 如果说光线缔造了五彩缤纷的世界，那么核酸则造就了种属纷繁、千奇万变的生物界。核酸在生物体的生命活动中具有重要的生物学意义，它是生物体遗传的物质基础。对核酸的研究，是现代生物学和生命科学的一个重要标志，是从本质解读人类生命的一把钥匙。现代的前沿分子生物学技术，如基因工程、转基因动物、克隆技术、基因诊断与基因治疗等都与核酸密切相关。本章主要阐述核酸的分子组成及分子结构。第1页/共30页 核酸是生物体内重要的生物大分子物核酸是生物体内重要的生物大分子物 质，是遗传的物质基础。质，是遗传的物质基础。结构结构理化性质理化性质功能功能第2页/共30页核酸的分类核酸的分类1.DNA1.DNA（脱氧

2、核糖核酸）：主要存于细胞核（脱氧核糖核酸）：主要存于细胞核2.RNA2.RNA（核糖核酸）：主要存于细胞液，依据结构和功能的不同，可分为：（核糖核酸）：主要存于细胞液，依据结构和功能的不同，可分为：mRNAmRNA（信使（信使RNARNA）tRNAtRNA（转运（转运RNARNA）rRNArRNA（核糖体（核糖体RNARNA）第3页/共30页 1868 1868年，年，Friedrich MiescherFriedrich Miescher从脓细胞核提取从脓细胞核提取物中提取出核酸。物中提取出核酸。第4页/共30页第1节 核酸的分子组成一、元素组成：一、元素组成：C C、HH、OO、NN、P

3、P二、基本单位：二、基本单位：核苷酸核苷酸第5页/共30页DNA（或（或RNA）核苷酸核苷酸磷酸磷酸脱氧核苷（或核苷）脱氧核苷（或核苷）含氮碱基含氮碱基（嘌呤、嘧啶）（嘌呤、嘧啶）脱氧核糖（或核糖）脱氧核糖（或核糖）核酸水解及产物第6页/共30页DNA：D2脱氧核糖脱氧核糖 RNA：D核糖核糖核酸分子中戊糖的结构第7页/共30页核酸分子中嘌呤碱、嘧啶碱的分类及结构 嘧啶嘧啶 胞嘧啶（胞嘧啶（C）尿嘧啶（尿嘧啶（U）胸腺嘧啶胸腺嘧啶（T）嘌呤嘌呤 腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）第8页/共30页核苷、核苷酸1.1.核苷：碱基与核糖之间缩合形成糖苷键。核苷：碱基与核糖之间缩合形成糖苷键。嘌

4、呤杂环的N9 戊糖C1嘧啶杂环的N1 戊糖C1第9页/共30页2.2.核苷酸：核苷戊糖核苷酸：核苷戊糖C C55原子通过酯键与磷原子通过酯键与磷酸相连形成酯键。酸相连形成酯键。第10页/共30页DNADNA和RNARNA分子组成的区别、核苷酸的命名及缩写组成组成DNADNARNARNA磷酸磷酸无差别无差别戊糖戊糖D D22脱氧核糖脱氧核糖D D核糖核糖碱基碱基A A、G G、C C、T TA A、G G、C C、U U核苷酸核苷酸脱氧腺苷一磷酸（脱氧腺苷一磷酸（dAMPdAMP）脱氧鸟苷一磷酸（脱氧鸟苷一磷酸（dGMPdGMP）脱氧胞苷一磷酸（脱氧胞苷一磷酸（dCMPdCMP）脱氧胸苷一磷酸（

5、脱氧胸苷一磷酸（dTMPdTMP）腺苷一磷酸（腺苷一磷酸（AMPAMP）鸟苷一磷酸（鸟苷一磷酸（GMPGMP）胞苷一磷酸（胞苷一磷酸（CMPCMP）胸苷一磷酸（胸苷一磷酸（UMPUMP）第11页/共30页三、核苷酸间的连接：三、核苷酸间的连接：33，55磷酸二酯键磷酸二酯键 核苷酸戊糖核苷酸戊糖C C33原子的羟基原子的羟基另一个核苷酸戊糖另一个核苷酸戊糖C C55原子磷酸原子磷酸第12页/共30页核苷酸之间的连接及核酸分子的方向第13页/共30页第2节 核酸的分子结构一、一、DNADNA的结构的结构（一）（一）DNADNA的一级结构的一级结构1.1.概念：概念：DNADNA分子的一级结构即是

6、四种脱氧分子的一级结构即是四种脱氧核苷酸在多核苷酸中的排列顺序。核苷酸在多核苷酸中的排列顺序。2.2.维系力：核苷酸之间所形成的磷酸二酯键。维系力：核苷酸之间所形成的磷酸二酯键。3.3.方向：方向：5353。第14页/共30页5AAGGCCTT3第15页/共30页（二）（二）DNADNA的二级结构：的二级结构：双螺旋双螺旋螺距：3.54nm两链：相互平行方向相反形成右手螺旋维系力：碱基堆积力、氢键碱基内于内侧互补配对：AT、GC外侧：核糖、磷酸第16页/共30页（三）（三）DNADNA的高级结构的高级结构1.1.原核生物原核生物DNADNA分子多数是封闭的环状双螺旋分子，在此基础上进一步盘曲形

7、成分子多数是封闭的环状双螺旋分子，在此基础上进一步盘曲形成超螺旋结构贮存于细胞内。超螺旋结构贮存于细胞内。2.2.真核生物真核生物DNADNA为线性分子，由为线性分子，由DNADNA和组蛋白形成核小体后，以此为基本单位形和组蛋白形成核小体后，以此为基本单位形成染色质细丝，进一步盘曲形成螺线管，再盘曲折叠形成超螺丝管，最终压缩成成染色质细丝，进一步盘曲形成螺线管，再盘曲折叠形成超螺丝管，最终压缩成染色单体。染色单体。第17页/共30页二、二、RNARNA的结构的结构（一）（一）RNARNA的一级结构：与的一级结构：与DNADNA相似。相似。（二）（二）RNARNA的空间结构的空间结构RNARNA

8、的二级结构形式的二级结构形式 ：茎环或发夹结构茎环或发夹结构。第18页/共30页1.mRNA1.mRNA（1 1）55末端：末端：m7GpppN m7GpppN（7 7甲基鸟嘌呤三磷酸核苷）。甲基鸟嘌呤三磷酸核苷）。（2 2）33末端：末端：polyApolyA（多聚腺苷酸）。（多聚腺苷酸）。55m7GpppNm7GpppN AAAAAAAAAAAAAA 3 3 第19页/共30页2.tRNA2.tRNA二级结构：三叶草结构二级结构：三叶草结构三级结构：倒三级结构：倒“L L”型型第20页/共30页3.rRNA3.rRNArRNArRNA的二级结构包含多个茎环。的二级结构包含多个茎环。rRNA

9、rRNA主要主要与核糖体蛋白共同构成核糖体，组成核糖体与核糖体蛋白共同构成核糖体，组成核糖体的大小两个亚基。的大小两个亚基。第21页/共30页第3节 某些重要的核苷酸一、多磷酸核苷酸一、多磷酸核苷酸重要的二磷酸核苷酸有：重要的二磷酸核苷酸有：ADPADP、GDPGDP、CDPCDP、UDPUDPdADPdADP、dGDPdGDP、dCDPdCDP、dTDPdTDP重要的三磷酸核苷酸有：重要的三磷酸核苷酸有：ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、UTPUTPdATPdATP、dGTPdGTP、dCTPdCTP、dTTPdTTP第22页/共30页ATP：是体内能量代谢的核心第23页/共30页二

10、、环化核苷酸二、环化核苷酸1.1.戊糖戊糖C C55原子相连的磷酸再通过酯键与戊原子相连的磷酸再通过酯键与戊糖糖C C33原子相连，形成内环。原子相连，形成内环。2.2.重要的环化核苷酸有环腺苷酸（重要的环化核苷酸有环腺苷酸（cAMPcAMP）和）和环鸟苷酸（环鸟苷酸（cGMPcGMP）。在细胞信号转导中发挥）。在细胞信号转导中发挥重要作用。重要作用。第24页/共30页 cAMP的结构 cGMP的结构第25页/共30页第4节 核酸的理化性质 一、核酸的紫外吸收一、核酸的紫外吸收构成核苷酸的嘌呤和嘧啶含构成核苷酸的嘌呤和嘧啶含NN杂环上具有共轭杂环上具有共轭双键，使核酸能够吸收紫外线，最大吸收峰

11、双键，使核酸能够吸收紫外线，最大吸收峰为为260nm260nm。第26页/共30页二、二、DNADNA的变性与复性的变性与复性（一）概念：在某些理化因素作用下（常用高温变性，称热变性），使（一）概念：在某些理化因素作用下（常用高温变性，称热变性），使DNADNA分子分子双链间的氢键断裂，双链间的氢键断裂，DNADNA双链解开形成单链的过程。双链解开形成单链的过程。（二）特点：空间构象改变，而核苷酸的排列和磷酸二酯键没有发生改变。（二）特点：空间构象改变，而核苷酸的排列和磷酸二酯键没有发生改变。（三）复性：去除引起变性的因素后，两条（三）复性：去除引起变性的因素后，两条DNADNA链间的碱基又可

12、重新形成氢键，链间的碱基又可重新形成氢键，恢复其双螺旋形式。恢复其双螺旋形式。第27页/共30页小结 核酸是生物体内重要的大分子物质，作为遗传的物质基础，在遗传信息贮存和传核酸是生物体内重要的大分子物质，作为遗传的物质基础，在遗传信息贮存和传递中具有至关重要的作用。递中具有至关重要的作用。核酸的基本单位是核苷酸，核苷酸由磷酸、戊糖和碱基组成。核酸的基本单位是核苷酸，核苷酸由磷酸、戊糖和碱基组成。DNADNA和和RNARNA分子分子中，除磷酸外，戊糖不同，部分碱基相同。中，除磷酸外，戊糖不同，部分碱基相同。DNADNA分子含有分子含有 DD22脱氧核糖，脱氧核糖，RNARNA分子含有分子含有 D

13、D核糖。核糖。DNADNA分子中含有分子中含有A A、G G、C C、T T四种碱基，四种碱基，RNARNA分子分子中含有中含有A A、G G、C C、U U四种碱基。四种碱基。第28页/共30页 核苷酸通过核苷酸通过33，5-5-磷酸二酯键相连，形成核酸分子，并具方向性，即磷酸二酯键相连，形成核酸分子，并具方向性，即55端端33端。核酸的一级结构是指多核苷酸链上核苷酸的排列顺序。端。核酸的一级结构是指多核苷酸链上核苷酸的排列顺序。DNADNA和和RNARNA的空间的空间结构区别较大，结构区别较大，DNADNA分子以双链形式存在，分子以双链形式存在，DNADNA二级结构为双螺旋结构；二级结构为双螺旋结构；RNARNA分子以单链形式存在，分子以单链形式存在，RNARNA二级结构形式为茎环结构。二级结构形式为茎环结构。核酸分子对核酸分子对260nm260nm的紫外光有最大的吸收峰，并具有变性和复性的特点。的紫外光有最大的吸收峰，并具有变性和复性的特点。第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页