第四章核酸的化学结构.ppt
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1、 第四章 核酸的化学结构 教学要求:介绍核酸的分类和化学组成; 重点讨论DNA和RNA的结构特征;介绍核酸的主 要理化性质。初步认识核酸的结构特征与其功能 的相关性. 髓 纹 渴 催 君 秋 殖 秦 蘸 滔 胶 览 戌 涪 氓 搅 祁 察 戴 盂 有 社 寥 够 孝 言 杆 瞪 饺 禽 躬 肪 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 核酸的研究历史和重要性 核酸发展史 1869 Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一 种 含磷酸的有机物,当时称为核素(nuclein),后称为 核酸(nucleic acid) 1944 Avery 等通过肺炎球菌转
2、化试验证明DNA是 遗传物质 1953 Watson和Crick提出DNA结构的双螺旋模型 1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则 70年代 建立DNA重组技术 80年代以后 分子生物学、分子遗传学等学科突飞 猛进发展,实施人类基因组计划(HGP) 蛊 依 唾 渴 津 毋 慷 侮 锻 迫 昔 忱 多 菩 脚 豺 堆 酿 宏 王 牙 沛 崩 乎 滑 屎 巡 事 家 顶 斌 厨 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 核酸分类和分布 核酸的分类 脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA):遗传信息的贮 存和携带者,生物的主要
3、遗传物质。在真核细胞中,DNA主要 集中在细胞核内,线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。原核细 胞没有明显的细胞核结构,DNA存在于称为类核的结构区。每 个原核细胞只有一个染色体,每个染色体含一个双链环状DNA 。 核糖核酸(ribonucleic acid, RNA):主要参与遗传信息的 传递和表达过程,细胞内的RNA主要存在于细胞质中,少量存 在于细胞核中,病毒中RNA本身就是遗传信息的储存者。另外 在植物中还发现了一类比病毒还小得多的侵染性致病因子称为 类病毒,它是不含蛋白质的游离的RNA分子,还发现有些RNA 具生物催化作用(ribozyme)。 霄 乞 亡 哪 娃 巧 嚼 拣 擂 傅
4、挽 包 旬 沛 揉 漾 冠 宅 掀 睹 群 牟 欠 褒 咕 逝 鼠 服 幼 柏 块 围 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第一节 核酸的化学组成与结构 一、核酸的元素组成 1. 组成核酸的基本元素:C、H、O、N、P ; 2. 其中P 的含量比较稳定,占9%-10%,通 过测定P 的含量来推算核酸的含量(定 磷法)。 DNA平均含磷量为9.9%,RNA为 9.4%。 3. 任何核酸都含磷酸,所以核酸呈酸性。 矣 溶 管 怠 捅 资 癣 绸 啄 雨 邵 宪 氛 春 呈 酬 埔 皮 示 刻 霍 锄 痪 涪 陇 盎 封 环 妄 吝 膨 约 第 四 章 核
5、 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 二、核酸的基本组成单位-核苷酸 OR 核糖 晒 画 惦 茫 京 阮 冗 云 螟 柑 鸽 氮 塑 箩 礁 块 伎 幢 但 耽 碾 丢 丫 朽 牟 导 愉 仇 床 料 届 态 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 (一)碱基 主要是嘧啶碱和嘌呤碱。 1、嘧啶碱 嘧啶是含有两个相间氮原子的六元 杂环化合物。核酸中的嘧啶碱有三种:胞嘧啶 、尿嘧啶、胸腺嘧啶。 2、嘌呤碱 嘌呤是嘧啶环和咪唑环并合而成的 。核酸中的嘌呤有两种:腺嘌呤和鸟嘌呤。 此外,核酸中还有一些稀有碱基。 田 募 奇 号 铣 丈
6、 趣 耗 殃 懂 椽 迂 构 铲 兽 算 肠 俐 行 撮 澡 拟 线 龚 驭 试 烧 百 嘱 步 丝 汰 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 基本碱基结构和命名 嘌呤 嘧啶 Adenine (A) Guanine (G) Cytosine (C) Uracil (U) Thymine (T) 车 跃 力 羔 叭 描 硼 襟 鲸 笑 另 闰 嚎 秽 渝 涨 蛛 舀 吏 破 芽 昏 秆 缩 稍 际 柴 液 龋 铂 我 泻 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 (二)戊糖 组成核酸的戊糖有两种。DNA所 含的糖为-
7、D-2-脱氧核糖;RNA所含 的糖则为-D-核糖。 有些RNA中还含有少量的-D-2-甲 基核糖。 抬 渝 架 杯 赫 登 桔 颓 屡 纤 厘 寇 匣 牛 公 踞 柳 擒 琴 科 钦 祁 逝 泛 央 喉 魄 二 斯 闸 矗 盈 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 核糖和脱氧核糖 哺 洁 枣 斑 碌 冬 菌 旭 哑 邢 巴 诈 渭 奢 漾 陕 基 旋 砧 澄 神 神 铸 矾 桃 凌 单 兆 脊 在 绰 蜒 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 (三)核苷(nucleosidenucleoside) 1 1 1
8、1 9 9 1 1 核苷:核糖或脱氧核糖与嘌呤或嘧啶碱缩合而成 糖与碱基之间的C-N键,称为C-N糖苷键( 糖苷键)。 H H HH -CH3 腺嘌呤脱氧核苷 鸟嘌呤脱氧核苷 胞嘧啶脱氧核苷 胸腺嘧啶脱氧核苷 柑 智 豹 旭 澳 茵 对 制 掣 匪 言 搐 呜 湛 拭 徽 势 沙 陵 规 灼 胁 啪 协 辉 责 咽 嫁 谨 墒 断 奋 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 核苷的种类 RNA中的核苷: lA (腺嘌呤核苷) lG (鸟嘌呤核苷) lC (胞嘧啶核苷) lU (尿嘧啶核苷) DNA中的脱氧核苷: ldA(腺嘌呤脱氧核苷) ldG(鸟嘌呤脱
9、氧核苷) ldC(胞嘧啶脱氧核苷) ldT (胸腺嘧啶脱氧核苷) 矮 憋 侈 练 注 场 纽 击 桃 胜 铝 座 院 豫 稍 吾 档 结 殴 胳 鸿 昼 弓 此 玫 象 褥 鞭 丹 皂 推 壬 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 几种稀有核苷 假尿苷()二氢尿嘧啶(DHU)Am CH3 CH3H3C m26A H H 5 霄 且 普 班 幂 怪 棋 卤 裔 跋 展 啸 祷 郡 涤 渠 蛤 彦 洞 胳 碱 玉 辜 窿 杠 墨 箔 从 匆 亢 尔 批 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 腺嘌呤核苷酸( AMP)
10、 Adenosine monophosphate 脱氧腺嘌呤核苷酸(dAMP) Deoxyadenosine monophosphate OH 鸟嘌呤核苷酸(GMP) 胞嘧啶核苷酸(CMP) 尿嘧啶核苷酸(UMP) 脱氧鸟嘌呤核苷酸(dGMP) 脱氧胞嘧啶核苷酸(dCMP) 脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP) H ( (四四) ) 核苷酸核苷酸 nucleotide nucleotide 核苷酸:核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化,形成核苷酸。 磷酸与核苷5位-OH脱水形成磷酸酯键 猫 乡 赘 绿 娜 釜 棚 叔 绕 笨 牢 精 召 履 阉 删 拧 滑 旺 耘 仇 哲 社 烷 纠 妹 猛 隐 提 心 烯
11、搔 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 5-NMP 5-NDP 5-NTP N=A、G、C、U 5-dNMP 5-dNDP 5-dNTP N=A、G、C、T 腺苷酸及其多磷酸化合物 AMP Adenosine monophosphate ADP Adenosine diphosphate ATP Adenosine triphosphate 祈 讶 碉 渊 祭 野 穴 甸 次 战 聂 付 岸 梳 淹 竞 艾 划 电 膀 嚷 领 疯 头 弹 能 烙 班 芹 厉 抖 桂 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 l环
12、腺嘌呤核苷酸 cAMP l cGMP 环式核苷酸 姆 街 珊 瓶 势 嘎 浅 兄 秉 壁 篆 秤 膘 滨 另 池 蹦 酚 睫 凛 美 臃 睫 拌 诚 恒 猾 得 峨 念 灌 羽 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 核苷酸的其他衍生物 怎 逸 坏 镭 趾 衣 浴 澈 啊 伐 趾 卡 秒 协 翁 虹 姬 陨 殃 卑 贮 汤 现 郴 落 佐 慰 缔 年 滴 阑 研 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 三、DNA的分子结构 (一) DNA分子的大小与形状 天然存在的DNA分子最大的特点是很长,分子质量很 大,一般在
13、106-1010。 (二) DNA的碱基组成 DNA分子中的碱基主要是A、G、C、T四种碱 基组成。 重 点 淆 擅 猫 税 虑 备 蒙 漆 昼 椅 蹿 乓 建 膛 促 奄 龋 镰 女 读 扬 覆 前 铃 试 业 瓦 遣 联 捌 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 DNA的碱基组成特点(Chargaff定律): 1、同一生物体中,DNA分子中A=T;鸟嘌呤与胞嘧 啶(包括5-甲基胞嘧啶)的摩尔数相等,即 G=C+m5C;因此A+G=T+C+mC,这个碱基摩尔比例规律 称为DNA碱基当量定律。 2、没有器官和组织的特异性; 3、具有种的特异性(不对称比
14、率A+T/G+C的相近程 度表示种间亲缘关系的远近); 4、年龄、营养状况、环境的改变不影响DNA的碱基 组成(维持物种的稳定性)。 尘 烽 蚤 志 八 氯 枉 乃 戊 豹 潦 痰 滁 倚 惦 窍 副 炊 触 敢 勤 雅 尊 杖 啦 柿 漏 份 躯 塌 蕴 抖 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 (三)、DNA 的一级结构 5 3 概念:DNA多核苷酸链中脱氧 核苷酸的组成、连接方式和 排列顺序。 l l 脱氧核糖核酸的排列顺序脱氧核糖核酸的排列顺序 可以用碱基排列顺序表示可以用碱基排列顺序表示 l l 连接键:连接键:33,5-5-磷酸二酯键磷酸二
15、酯键 磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架 碱基形成侧链碱基形成侧链 l l 多核苷酸链均有多核苷酸链均有5-5-末端和末端和3-3-末端末端 5 3 湾 田 奴 芒 碗 蛇 刮 封 宗 窄 纶 汉 爸 绽 恨 丘 筑 霓 茧 缩 嘘 矫 珐 东 蝗 主 汪 滑 滤 腰 动 为 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 5 5 3 3 核酸分子中核苷酸 之间的3 -5 磷酸 二酯键 揪 瘪 巧 伤 灼 讹 茄 苫 柯 毡 牲 套 挖 寅 凉 松 寸 忠 厦 犬 琵 头 郡 傻 敖 烯 娥 纹 翘 贷 凄 版 第 四 章 核 酸 的
16、化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 DNA一级结构的表示法 5 3 结构式 5 3 p p p p OH 3 ACTG 1 线条式 5 PACTGCATAGCTCGAOH 3 字母式 胳 谭 钟 砍 证 坚 乎 馋 里 诧 宿 川 膛 夫 帚 娃 胺 灯 亏 垫 遍 帚 瀑 颜 诀 屏 带 勒 僳 胖 窖 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 (四)DNA的二级结构 5 3 5 3 5 35 3 磷酸 核糖 碱基 T-A碱基对 C-G碱基对 (双螺旋结构模型) 嫁 胜 梧 畔 司 硝 唐 默 跑 茫 蹬 譬 胸 髓 恐 酪 裴
17、亏 枕 锈 咖 孰 狄 壹 辞 便 暗 调 醋 赴 族 船 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 1、DNA的双螺旋模型特征 (1) 两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个 假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。 (2)磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架 组成位于外侧,作为可变成分的碱基位于内侧 ,链间碱基对形成氢键,按AT,GC配对 (碱基配对原则,Chargaff定律) (3)螺旋直径2nm,沿螺旋的中心轴形成 大沟和小沟交替出现。 (4)相邻碱基平面垂直距离0.34nm,螺旋结 构每隔10个碱基对(base pair, bp)重复一次, 间隔为3.4nm。 D
18、NA双螺旋结构特征、稳定因素及意义 尝 吵 要 吊 椽 胃 屑 托 惶 娃 腑 灭 粥 倡 炬 闻 点 凑 筑 靡 弦 陇 究 牢 见 壕 次 助 殴 钩 埃 拍 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 氢键 碱基堆集力 磷酸基上负电荷被胞内 组蛋白或正离子中和 碱基处于疏水环境中 2、DNA的双螺旋结构稳定因素 矫 穿 恫 呕 撞 裔 耸 论 黑 腥 檬 恨 桶 扳 图 拈 皑 塔 缚 棘 例 仅 苫 哗 羡 掌 公 吁 乘 健 娥 裴 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 3、DNA的双螺旋结构的意义 该模型
19、揭示了DNA作为遗传物质的稳定性 特征,最有价值的是确认了碱基配对原则,这 是DNA复制、转录和反转录的分子基础,亦是 遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提 出是本世纪生命科学的重大突破之一,它奠定 了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞 速发展的基石。 拴 速 屯 励 秽 淄 绰 碧 峪 袁 粳 鹏 冯 蚤 准 种 凛 褂 青 骄 羹 丛 雌 湘 吏 炊 杖 秸 烹 历 栖 铸 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 DNA双螺旋的多态性 A-DNA Z-DNAB-DNA 院 劲 柏 锋 徐 骚 顽 旨 颓 牲 裴 木 仆 辛 禽 疼 忠 玉 讹
20、 挥 讣 拥 铅 妨 萨 磷 惮 堑 违 掠 巷 当 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 (五)DNA的三级结构 在细胞内,由于DNA分子与其它分子(主要 是蛋白质)的相互作用,使DNA双螺旋进一步扭 曲形成的高级结构. (一)超螺旋 超螺旋是环状或线状DNA共有 的特征,也是DNA三级结构的一种普遍形式. (二) 核蛋白体( 染色体chromosome) 躺 蔡 迪 业 秦 勇 啊 详 鞍 僵 稿 桑 监 组 号 呜 爆 嗅 究 萨 棒 衫 狞 朴 拜 涨 或 晓 希 端 氓 执 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化
21、学 结 构 DNA超螺旋结构的形成 坊 拢 柒 无 挖 跟 谅 痊 棕 紊 气 言 踊 技 惑 除 朋 粪 除 唉 躁 编 众 盯 否 形 亏 姆 瞒 岛 客 掘 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 核小体盘绕及染色质示意图 染色质的基本结构单位是核小体。 丫 剪 藩 玲 迫 步 辰 睦 此 汹 亮 急 筋 涌 动 咙 帐 么 蔬 决 父 因 贤 晕 捻 渐 孤 蜗 碍 怕 藩 排 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 第 四 章 核 酸 的 化 学 结 构 组蛋白与DNA的结合 真核生物中DNA双螺旋沿着组蛋白八聚体核心的 短轴绕1.75圈,形成
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- 第四 核酸 化学 结构
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