生物化学ppt第一章核酸的结构与功能.ppt
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1、第一章 核酸的结构与功能,第一节 核酸是遗传物质的载体 第二节 核酸的基本化学组成 第三节 DNA的结构 第四节 RNA的结构与功能 第五节 核酸的性质,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。,核酸概述,第一节 核酸是遗传物质的载体,一、核酸的研究发现史 1868年,F. Miescher从细胞核中分离得到一种酸性物质,即现在被称为核酸的物质。,1944年,Avery的转换转化实验,or,and,可分离,1952年, Hexshey、Chase T2噬菌体(捣碎器实验) 1953年,Watson、Cri
2、ck DNA双螺旋模型 核酶(Ribozyme),98核中(染色体中) 真核 线粒体(mDNA) 核外 叶绿体(ctDNA) DNA 拟核或类核 原核 核外:质粒(plasmid) 病毒:DNA病毒,二、核酸的种类和分布,核酸分为两大类: 脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid (DNA) 核糖核酸 Ribonucleic Acid(RNA),RNA主要存在于细胞质中,tRNA rRNA mRNA 其它 RNA病毒:SARS,三、分子生物学的中心法则,第二节 核酸的基本化学组成,核酸,核苷酸,核苷,磷酸,碱基,戊糖,元素组成: C H O N P,核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等
3、碱性物质、戊糖(核糖或脱氧核糖)和磷酸的混合物。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖,一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外,还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可用层析或电泳等方法分离鉴定。,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、戊糖,二、碱基,1. 嘌呤(Purine),2. 嘧啶(Pyrimidine),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。,三、核苷(nucleoside),核苷 戊糖+碱基 糖与碱基之间的C-N键,称为C-N糖苷键,假尿苷() 次黄苷(肌苷)I 黄嘌呤核苷 X 二氢尿嘧啶
4、核苷 DHU 2-O-甲基腺苷Am 取代核苷的表示方式 5-甲基鸟苷 m5G,Adenosine Guanosine Cytidine Uridine,四、核苷酸(nucleotide) 核苷酸 核苷+磷酸 戊糖+碱基+磷酸,五、核苷酸衍生物,1. 继续磷酸化,2.环化磷酸化,cAMP,cGMP,3. 肌苷酸及鸟苷酸(强力味精),4. 辅酶 NAD(辅酶I,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)、NADP (辅酶II,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸) 、FMN(黄素单核苷酸)、FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)、CoASH(辅酶A),IMP GMP,六、多聚核苷酸(核酸),多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C3-OH 与另一分
5、子核苷酸的5-磷酸基形成3,5-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。,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,必须注明它的方向是53或是35。,多聚核苷酸的表示方式,DNA RNA,5PdAPdCPdGPdTOH 3 5PAPCPGPUOH 或5ACGTGCGT 3 5ACGUAUGU 3 ACGTGCGT ACGUAUGU,第三节 DNA的结构,一、DNA的一级结构 脱氧核糖核酸的排列顺序 可以用碱基排列顺序表示 连接键:3,5-磷酸二酯键 磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架 碱基形成侧链 多核苷酸链均有5-末端和3-末端 DN
6、A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。,核酸的序列测定,双脱氧链终止法(Sanger酶法) 2. Gilbert化学降解法,2. 基因与基因组,基因(gene):一段有功能的DNA片段,生物细胞中DNA分子的最小功能单位(交换单位)。,基因组(genome):某生物体(完整单倍体)所含全部遗传物质的总和。 包括:核基因组(拟核/核DNA)及核外(质粒/质体DNA),各种细胞、病毒和细菌质粒中基因组的大小,3. 原核生物基因组特点 重复序列少,多位编码区 多为操纵子形式组织 有重叠基因存在,真核生物基因组特点 以染色
7、体存在 重复序列多,基因组计划 人类基因组计划(Human Genome Project, HGP ) 酵母基因组计划 (YGP) 大肠杆菌(E.Coli),二、DNA的二级结构 DNA的双螺旋模型,1953年,J. Watson和F. Crick 在前人研究工作的基础上,根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型,提出了著名的DNA双螺旋结构模型,并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。 在DNA分子中,嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。,DNA双螺旋模型要点,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
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