第三章核酸的结构和功能.ppt
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1、第 三 章 核酸的结构和功能,核酸是一类重要的生物大分子,担负着生命信息的储存与传递。 核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域,是基因工程操作的核心分子。,第一节 核酸的概念,核 酸(nucleic acid) 的概念,1、结构-是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。 2、功能-核酸是生物遗传的物质基础,决定生物的生长、繁殖以及生命的代谢模式。 3、DNA储存信息;RNA传递并表达信息 4、DNA- RNA-蛋白质,一、核酸的发现和研究工作进展,1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取含磷丰富的酸性物质-“核素” 1944年 Avery等人证实DN
2、A是遗传物质 20世纪50年代初,Erwin Chargaff在测定多种生物的DNA组成后,发现A=T,G=C,这称为“Chargaff定则” 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 1994年 中国人类基因组计划启动 1998年,国际水稻基因组计划,2000年5月,中国超级杂交水稻基因组计划 2001年 美、英等国完成人类基因
3、组计划基本框架,2003年完成精细图谱,二、核酸的分类及分布,第二节 核酸的组成成分,核酸的化学组成,1. 元素组成 C、H、O、N、P(910%),2.分子组成,核酸,核苷酸,核苷,磷酸,碱基,戊糖,A G,C U T,一、戊 糖,嘌呤(purine),腺嘌呤(adenine, A),鸟嘌呤(guanine, G),二、碱 基,嘧啶(pyrimidine),胞嘧啶(cytosine, C),尿嘧啶(uracil, U),胸腺嘧啶(thymine, T),核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。,核苷:AR, GR, UR, CR 脱氧核苷:dAR,
4、 dGR, dTR, dCR,核苷酸: AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸: dAMP, dGMP, dTMP, dCMP,体内重要的游离核苷酸及其衍生物,辅酶和辅基含核苷酸的生物活性物质: NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 能量载体-ATP 、GTP 食品工业上用作添加剂,单体多磷酸核苷酸:NMP,NDP,NTP,第二信使环化核苷酸: cAMP,cGMP,AMP,cAMP,C,G,A,一、核酸的一级结构,第三节 核酸的分子结构,5-磷酸端(常用5-P表示);3-羟基端(常用3-OH表示) 多聚核苷酸链具有方向性,当表示一个多聚核苷酸链时,必须注明它的
5、方向是53或是35,一般默认为从左到右为5-3。,多聚核苷酸的表示方式,DNA RNA,5PdAPdCPdGPdTOH 3 5PAPCPGPUOH 或5ACGTGCGT 3 5ACGUAUGU 3 ACGTGCGT ACGUAUGU,DNA一级结构的意义,DNA虽然只是由于四个碱基的变化形成的四种核苷酸按照一定的顺序排列起来,但值得注意的是,DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。,DNA的二级结构-双螺旋结构 DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义 DNA双螺旋结构模型要点 DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装
6、 DNA的超螺旋结构 原核生物DNA的高级结构 DNA在真核生物细胞核内的组装 DNA的功能,二、核酸的二级结构,(一) DNA的二级结构 双螺旋结构,(一)DNA双螺旋结构的研究背景,(二) DNA双螺旋结构模型要点 (Watson, Crick, 1953),两条DNA单链分子反向平行环绕,右手螺旋走向,表面大沟与小沟相间。 螺旋直径为2nm, 主链:戊糖 磷酸骨架位于外侧 侧链:碱基对位于内侧 碱基平面垂直于螺旋轴 碱基距:0.34nm; 螺距: 3.4nm; 周长:10对碱基。,(二) DNA双螺旋结构模型要点 (Watson, Crick, 1953),碱基形成氢键配对,配对形式为:
7、A=T; GC) 。,碱基互补配对,T,A,C,G,(二) DNA双螺旋结构模型要点 (Watson, Crick, 1953),稳定因素: 氢键维持横向稳定性 碱基堆积力维持纵向稳定性 其他作用因素,4.DNA双螺旋结构的多样性,三种类型DNA的结构参数,5.与DNA碱基序列相关的特殊结构,回文结构 发卡结构 镜像重复,二、DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装,(一)DNA的超螺旋结构,超螺旋结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。,正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同,负超螺旋(negative
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