【医学ppt课件】核酸的化学.ppt
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1、【医学ppt课件】核酸的化学,本章主要内容核苷酸DNARNA核酸的性质,1868年 F.Miescher首先从伤员绷带的脓细胞中分离得到称为“核素”的核酸1944年 O.N.Avery通过转化实验证实DNA是主要的遗传物质1953年 J.D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA 双螺旋结构模型 1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则1970s 建立DNA重组技术1980s后 分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展,提出并完成HGP,核酸化学的发展过程,上页 下页 章首,一、概述概念,核酸(nucleic acid)是由碱基(嘌呤和嘧啶)、戊糖和磷酸组成的高分子物质,是生物体
2、的基本组成。种类:DNA(脱氧核糖核酸)RNA(核糖核酸),“四核苷酸假说”:核酸由四种核苷酸组成的单体构成的,缺乏结构方面的多样性,不大可能有重要的生理功能。,1928年,英国 S型肺炎球菌:有荚膜,菌落表面光滑R型肺炎球菌:没有荚膜,菌落表面粗糙,著名的肺炎球菌实验,结果说明?,结果说明:加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或遗传物质,可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌这种生物分子或遗传物质是什么呢?,著名的肺炎球菌实验,纽约洛克非勒研究所 Avery 从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、脂类分离出来,分别加入到无害的R型肺炎球菌中,结果发现,惟独只有核
3、酸可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌。1944年 结论:DNA是生命的遗传物质,分布:,DNA:主要在细胞核中,是染色体的主 要成分。此外在线粒体、叶绿体.RNA:主要在细胞质中,此外在线粒体、细胞核核仁;,二、核酸的组成成分,核酸是一种线形多聚核苷酸(polynucleotide),其基本结构单位是核苷酸(nucleotide)。,核苷酸的基本结构,组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为-D-2-脱氧核糖;RNA所含的糖则为-D-核糖。,(一)、核酸中的戊糖,从两类核酸的水解产物可看到它们组成的差别?,(二)碱基,核酸中的碱基分两类:1、嘧啶碱(pyrimidine):是嘧啶的
4、衍生物。,嘧啶,1,2,3,4,5,6,H,胞嘧啶 Cytosine,(C),尿嘧啶 uracil,(U),H,H,胸腺嘧啶 thymine,(T),2、嘌呤碱(purine):由嘌呤衍生而来。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,嘌呤,腺嘌呤 adenine,(A),鸟嘌呤 guanine,(G),3、稀有碱基:,一些修饰碱基,因含量甚少而称之。大多为甲基化碱基,多在tRNA中。,(三)核苷:(nucleoside),核苷:戊糖与碱基缩合而成,并以糖苷键相连接。糖苷键:二者的连接是C-N键,称N-糖苷键。,腺 苷,尿苷,OH,假尿苷(),核苷的表示:,核苷:A、G、C、U脱氧核苷:dA,dG
5、,dC,dT修饰核苷:如5-甲基 胞嘧啶:m5dC。,(四)核苷酸(nucleotide,nt),1、种类:1)按酯化位点:可在核糖的2-,3-,5-;2)按核糖类型:核苷酸、脱氧核苷酸,核苷中戊糖的羟基被磷酸酯化,即为核苷酸。,2、结构:,3、表示:,与一个磷酸结合MP:(d)AMP、(d)GMP、(d)CMP、(d)TMP、UMP与二个磷酸结合DP:如:ADP与三个磷酸结合TP:如:ATP,核苷酸,4、特殊核苷酸:,环核苷酸:核糖3-,5-成环。cAMP、cGMP 功能:第二信使 第二信使:通常把激素称为第一信使,激素与靶位受体结合后,生成某些物质,这些物质是联系激素引起生物学效应的重要物
6、质,称为第二信使。例如:cAMP、cGMP等。,核苷酸,cAMP,cGMP,肌苷酸及鸟苷酸(强力味精),酶的辅助因子的结构成分 NAD、NADP、FMN,IMP GMP,(五)核苷酸的连接方式,1、3-,5磷酸二酯键将核苷酸连接成核酸大分子。,一、核苷酸,3,5,1,P,P,P,OH,A,T,G,pGpTpAOH,pG-T-A,pGTA,2、核酸的一级结构:,多核苷酸链中各核苷酸残基的排列顺序称。,3,5,1,P,P,P,OH,A,T,G,pGpTpAOH,pG-T-A,pGTA,1)一级结构表示方法如上:,2)读向:,碱基序列从左到右表示5 3,由3-,5磷酸二酯键连接。若两链反向平行,则需
7、注明每条链的走向。如:5A-T-G-C-C-T-G-A 3 3 T-A-C-G-G-A-C-T 5,核苷酸,三、DNA,(一)DNA 的一级结构:由数量庞大的4种脱氧核苷酸通过3-,5磷酸二酯键连接成的直线形或环形多聚体。,(二)DNA的双螺旋二级结构,1、双螺旋结构模型建立的依据:1)根据DNA碱基组成的定量分析提出chargaff碱基配对原则:A=T,G=C2)根据对DNA纤维和晶体的x-衍射分析。3)电位滴定证明。,DNA,双螺旋中的碱基对(base pair,bp),2,双螺旋结构的特点:(Watson-Crick模型),1)形成:两条链反向平行;右手螺旋。,DNA,2)结构:,A、核
8、糖-磷酸以3-,5磷酸二酯键连接成 骨架;碱基在内;B、大沟、小沟。,DNA,3)尺寸:,DNA,A、直径:2nm;B、碱基距离:0.34nm;C、一周10个核苷酸;D、螺距:3.4nm。,4)双螺旋的稳定性:,A、依靠碱基堆积力B、氢键C、离子键,3.DNA的二级结构类型,上页 下页 章首 节首,B型结构 两条链反向平行,右手螺旋 碱基在内(AT,GC)碱基平面垂直于螺旋轴 戊糖在外,双螺旋每转一周为10碱基对(bp)A型结构 碱基平面倾斜20,螺旋变粗变短,螺距23nm。Z型结构 左手螺旋,只有小沟,几种DNA螺旋主要构象参数,B-DNA与A-DNA,几种DNA钠盐的特点:,B-DNA:生
9、理状态下多为此种;92%相对湿度A-DNA:右手螺旋;75%相对湿度;生理状态 下多见dsRNA、DNA-RNAZ-DNA:人工合成、左手螺旋;嘧啶、嘌呤交 替;有m5dC;与基因表达调控有关;此外,还发现有C、D、E等型。,DNA分子间三股螺旋结构模型,(三)DNA的三级结构,DNA双螺旋进一步扭曲即成三级结构。天然DNA有双链DNA(dsDNA),有的病毒为单链DNA(ssDNA)在dsDNA中:线形分子(大多数)环状分子(dcDNA):质粒、线粒体、叶绿体、病毒、细菌,DNA,1、超螺旋结构,特点:可将长链压缩在一较小体内;密度大;凝胶电泳中移动速度快。,DNA,2、核小体中的 扭曲方式
10、,在真核细胞染色质中,DNA双螺旋分子盘绕在组蛋白上形成核小体。许多核小体由DNA连成念珠状结构,再盘绕压缩成高层次的结构 染色体。,DNA,真核生物:DNA和蛋白质组装成染色体,染色体的基本单位是核小体。,核小体由DNA和组蛋白构成。组蛋白有H1,H2A,H2B,H3和H4。H2A,H2B,H3和H4各两分子构成核小体的核心,称为组蛋白八聚体。DNA双螺旋分子缠绕在八聚体上构成核小体的核心颗粒。核小体的核心颗粒之间再由DNA和组蛋白H1构成的连接区连接起来形成串珠状结构。核小体进一步旋转折叠形成棒状染色体,将近1 m长的DNA分子容纳于直径只有数微米的细胞核中。,(四)DNA的功能,1、DN
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