第2章核酸的结构与功能.ppt
第 2 章 核酸的结构与功能,概述： 1、核酸的发现及命名 核酸是脱氧核糖核酸（DNA）与核糖核酸 （RNA）的通称 2、核酸的分类、分布及生理功用 分 类 主要分布 主要生理功用 DNA 细胞核 遗传信息的载体 RNA 细胞质 参与蛋白质的生物合成,DNA,RNA,Proteins,Replication 复制,线粒体 也有DNA,DNA主要分布在细胞核，而RNA主要分布在细胞浆。,核酸的分布,3、核酸的水解,核酸,核苷酸,水 解,基本结构单位：核苷酸；基本组成成分：磷酸、戊糖和碱基,一、核酸的化学组成及特点,组成核苷酸的元素： ，,与蛋白质相比组成上的两大特点： 核酸不含元素， 核酸中元素的含量多, 且恒定（） (可用于核酸含量测定),第一节 核酸的化学组成及一级结构,(H),RAN: -D-核糖 DNA: -D-2-脱氧核糖.,为区别碱基中的碳原子的编号, 戊糖中的碳原子标以C-1, C-2 . . .,1.戊糖,脱氧部位C-2,DNA 比 RNA 稳定!,二、核酸分子中的基本组成成分*,2. 碱基（base):,嘌呤碱 (purine),鸟嘌呤 (guanine G),腺嘌呤 (adenine A),嘧啶碱 (pyrimidine),胞嘧啶 (cytosine C),尿嘧啶(uracil U),胸腺嘧啶(thymime T),碱基都具有芳香环的结构特征（含共轭双键）,嘌呤(purine),腺嘌呤(adenine, A),鸟嘌呤(guanine, G),嘧啶(pyrimidine),胞嘧啶(cytosine, C),尿嘧啶(uracil, U),胸腺嘧啶(thymine, T),RNA,DNA,尿嘧啶 U,胸腺嘧啶 T,胞嘧啶 C,鸟嘌呤 G,腺嘌呤 A,小结：DNA、RNA基本组成的异同* 戊 糖 碱 基 磷酸 DNA 脱氧核糖 A、G、C、T 磷酸 RNA 核 糖 A、G、C、U 磷酸,3、核苷（nucleoside) 1）核苷的定义：碱基与戊糖通过糖苷键相 连而成的化合物。 2）碱基与戊糖的连接部位：,3）分类：核糖核苷 脱氧核糖核苷,糖苷键,4、核苷酸(nucleotide) 1）定义：核苷与磷酸通过酯键相连而成的化 合物 2）连接部位：戊糖的第五位碳上的羟基磷 酸化 3）分类：核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸 注：一磷酸核苷 monophosphate (MP) 二磷酸核苷 diphosphate (DP) 三磷酸核苷 triphosphate (TP),核苷酸的结构,碱基连接（糖苷键）,酯 键,（对DNA为H）,1,2,3,4,5,三、核酸的一级结构 1、定义：组成 DNA（或RNA）的脱氧核苷酸 （或核苷酸）的排列顺序 2、连接键：35- 磷酸二酯键 （多核苷酸链的方向：53） 3、表达方式：结构式 线条式 文字式,1,5 pApCpTpGpCpT-OH 3,5 A C T G C T 3,第二节 DNA的空间结构与功能 一、DNA碱基组成的特点 1、有物种特异性，且物种亲缘关系越远， 差异越大； 2、无组织器官特异性。 不同组织器官中 DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环 境及营养而改变； 3、组成的规律性：DNA分子中四种碱基的 摩尔百分比，即A=T、G=C、A+G=T+C,DNA的二级结构 双螺旋结构,二、DNA双螺旋结构模型要点*（B型）,1、反向平行的右手双螺旋结 构，螺距为 3.4nm，直径 为2.0nm。每圈10对碱基， 存在大沟、小沟 2、主链位于螺旋外侧，碱基 位于内侧。,3、两链间A与T互补形成两个 氢键，G与C互补形成三个 氢键 4、螺旋的稳定因素为氢键和 碱基堆砌力,碱基互补配对,T,A,G,C,DNA双螺旋结构的多样性,超螺旋（原核生物） 核小体（真核生物）,三、DNA的三级结构,DNA双螺旋分子在空间进一步折叠或环绕成更复杂的结构，即DNA三级结构。,（人体每个体细胞DNA长2m,细胞直径0.1mm,细胞核0.05mm）,（一）DNA 超螺旋 原核生物DNA高级结构,核小体,核心组蛋白,（二）核小体,DNA四级结构,有人把染色体称为DNA的四级结构,RNA的种类、分布、功能,第三节 RNA的空间结构与功能,主要RNA的分类及功用 分 类 主要功用 mRNA 蛋白质生物合成的模板 tRNA 氨基酸的搬运工具 rRNA 与蛋白结合成核蛋白体，为 蛋白质生物合成提供场所 RNA的总体结构特点： 以单链形式存在；局部可形成双螺旋；碱基组成比例无规律性,真核生物mRNA的结构特点： 1）mRNA含量少、更新快、分子大小不一 2) mRNA可形成局部双螺旋结构的二级结构。 3) mRNA在真核生物中的初级产物称为HnRNA 4) 5-端有7-甲基鸟苷三磷酸(m7GTP)的帽子 结构 5) 3-端有多聚腺苷酸(PolyA)尾巴结构,一、 信使RNA（ mRNA）,-蛋白质合成的直接模板,二、tRNA的结构特点： 1)分子最小；大小均一；含有稀有碱基最多 2）局部双链形成茎-环样结构/发夹结构 3)二级结构：呈“三叶草”型。 包括：氨基酸臂、DHU环、反密码环、附 加环、 TC环等 4）三级结构：倒“L”型,N,N二甲基鸟嘌呤,N6-异戊烯腺嘌呤,双氢尿嘧啶,4-巯尿嘧啶,稀有碱基,tRNA二级结构：三叶草形结构,反密码子,TC环,反密码环,DHU环,氨基酸臂,额外环,* tRNA的三级结构 倒L形,* tRNA的功能 活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。,与蛋白质结合形成核蛋白体成为蛋白质合成的场所,三、核蛋白体RNA（ rRNA）,小亚基 大亚基 原核生物 70S 含： 30S 50S 真核生物 80S 含： 40S 60S,rRNA的结构特点： 1）rRNA是含量最多的RNA，占总量的 80。 2）rRNA与蛋白质构成核蛋白体 （由大、小亚基组成） 原核生物：5S, 16S, 23S 小亚基含：16S 亚基含：5S和23S 真核生物：5S，5.8S，18S，28S 小亚基含：18S 大亚基含：5.8S，5S，28S,第四节 核酸的理化性质、 变性和复性及其应用,一、核酸的一般理化性质 （一）为两性电解质；呈酸性；分子大， 粘度高 （二）紫外吸收特性： 1、最大紫外吸收峰：260nm 2、产生原因：碱基中的共扼双键 3、应用：定量分析；鉴定纯度,三、核酸变性（DNA变性） 1、定义：在理化因素作用下，DNA双螺旋 的两条互补链松散而分开变成单链的过程。 2、变性的因素：高温（常用） 强酸、强碱 有机溶剂等 3、变性的实质：氢键断裂（磷酸二酯键完好）,4、主要性质改变： 1)紫外吸收值增加-增色效应 增色效应:指DNA变性后对260nm紫外光 的光吸收度增加的现象。 2)旋光性下降； 3)粘度降低； 4)生物功能丧失或改变,解链温度,DNA热变性曲线呈S型,50 DNA变性,四、DNA的热变性 1、定义：将DNA稀盐溶液加热使之变性的过程,2、解链温度 Tm （melting temperature):,使50%DNA分子变性的温度-Tm,主要影响Tm大小的因素： 1、碱基中的G+C比例 2、核酸分子大小相关,五、DNA复性 / 退火（annealing),复性过程：成核反应拉链反应,DNA的变性与复性,六、核酸杂交 (hybridization) 1、具有一定互补序列的多核苷酸链按碱基 配对规则结合成异质双链的过程。 2、结构基础：有互补序列 3、分类： DNA-DNA Southern杂交 待测者 RNA-DNA Northern杂交 RNA-RNA 4、应用简介 主要用于特异DNA或RNA的定性定量检测。,带有一定标记的已知顺序的核酸片段称为探针。,
