核酸的結構和功能ppt課件

1、第第 二二 章章核酸的構造和功能核酸的構造和功能核酸：是以核苷酸為根本組成核酸：是以核苷酸為根本組成單位的生物大分子，攜帶和傳單位的生物大分子，攜帶和傳送遺傳信息。送遺傳信息。核酸的發(fā)現(xiàn)和研討任務進展核酸的發(fā)現(xiàn)和研討任務進展 1868年年 Fridrich Miescher從膿細胞中提取從膿細胞中提取“核素核素 1944年年 Avery等人證明等人證明DNA是遺傳物質是遺傳物質 1953年年 Watson和和Crick發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋構造的雙螺旋構造 1968年年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼發(fā)現(xiàn)遺傳密碼 1975年年 Temin和和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶 1981

2、年年 Gilbert和和Sanger建立建立DNA 測序方法測序方法 1985年年 Mullis發(fā)明發(fā)明PCR 技術技術 1990年年 美國啟動人類基因組方案美國啟動人類基因組方案(HGP) 1994年年 中國人類基因組方案啟動中國人類基因組方案啟動 2001年年 美、英等國完成人類基因組方案根本框架美、英等國完成人類基因組方案根本框架二、核酸的分類及分布二、核酸的分類及分布 90% 90%以上分布于細胞核，其他分布于以上分布于細胞核，其他分布于核外如線粒體，葉綠體，質粒等。核外如線粒體，葉綠體，質粒等。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。( DNA)(RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 核糖核

3、酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決議細胞和個攜帶遺傳信息，決議細胞和個體的基因型體的基因型(genotype)。參與細胞內參與細胞內DNA遺傳信息的表遺傳信息的表達。某些病毒達。某些病毒RNA也可作為遺也可作為遺傳信息的載體。傳信息的載體。核酸的化學組成核酸的化學組成 1. 元素組成元素組成: C、H、O、N、P910%2. 分子組成分子組成 堿基：嘌呤堿，嘧啶堿堿基：嘌呤堿，嘧啶堿 戊糖：核糖，脫氧核糖戊糖：核糖，脫氧核糖 磷酸磷酸第一節(jié)第一節(jié)核酸的化學組成及一級構造核酸的化學組成及一級構造一、核苷酸的構造一、核苷酸的構造兩類核酸的根本化學組成比較兩類核酸的根本化學組成比較 嘌呤堿 腺嘌呤 (A )

4、 腺嘌呤 (A) 鳥嘌呤 (G) 鳥嘌呤 (G) 嘧啶堿 胞嘧啶 (C) 胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶 (U)堿基堿基戊糖戊糖D-2-脫氧核糖脫氧核糖 D-核糖核糖酸酸磷酸磷酸 磷酸磷酸DNA RNA嘌呤嘌呤NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(G)堿堿 基基NNH132456嘧啶嘧啶胞嘧啶胞嘧啶(C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)NHNHOOCH3戊戊 糖糖構成構成RNA1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖構成構成DNAOHOCH2OHOH脫氧核糖脫氧核糖核苷：核苷：AR,

5、 GR, UR, CR脫氧核苷：脫氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR 核苷的構成核苷的構成堿基和核糖脫氧核糖經過糖堿基和核糖脫氧核糖經過糖苷鍵銜接構成核苷脫氧核苷。苷鍵銜接構成核苷脫氧核苷。OHOCH2OHOHNNNH2O1 1POOOHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷酸的構造與命名核苷酸的構造與命名核苷脫氧核苷和磷酸以磷酸酯鍵核苷脫氧核苷和磷酸以磷酸酯鍵銜接構成核苷酸脫氧核苷酸。銜接構成核苷酸脫氧核苷酸。 體內重要的游離核苷酸

6、及其衍生物體內重要的游離核苷酸及其衍生物 含核苷酸的生物活性物質：含核苷酸的生物活性物質： NAD+NAD+、NADP+NADP+、CoA-SHCoA-SH、FAD FAD 等都含有等都含有 AMPAMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMPNMP，NDPNDP，NTPNTPl 環(huán)化核苷酸環(huán)化核苷酸: cAMP: cAMP，cGMPcGMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+NAD+二、核酸的一級構造二、核酸的一級構造定義

7、定義核酸中核苷酸的陳列核酸中核苷酸的陳列順序。順序。由于核苷酸間的差別由于核苷酸間的差別主要是堿基不同，所主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。以也稱為堿基序列。55端端3端端CGA5 端端3 端端 核苷酸的銜接核苷酸的銜接 核苷酸之間以核苷酸之間以磷酸二酯鍵銜接構磷酸二酯鍵銜接構成多核苷酸鏈，即成多核苷酸鏈，即核酸。核酸。CGAA G P5 P T PG PC PT P OH 3 書寫方法書寫方法5 pApGpTpGpCpT-OH 3 5 A G T G C T 3 與與DNA的差別在于：的差別在于：1、戊糖是核糖而非脫氧核糖、戊糖是核糖而非脫氧核糖2、嘧啶成分是胞嘧啶、嘧啶成分是胞嘧啶C和尿

8、和尿嘧啶嘧啶U，無胸腺嘧啶，無胸腺嘧啶T 核酸分子的大小常用堿基數目或堿基對數目來表示。核酸片段RNA-DNA 雜化分子雜化分子DNA分子分子三、三、DNA的復性與分子雜交的復性與分子雜交 變性的變性的DNA在去除變性要素并處于適在去除變性要素并處于適當的條件下，彼此分別的雙鏈又可重新結當的條件下，彼此分別的雙鏈又可重新結合恢復天然的雙螺旋構造這一過程稱為復合恢復天然的雙螺旋構造這一過程稱為復性。性。1.概念概念2. 復性速度受溫度的影響復性速度受溫度的影響熱變性的熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復經緩慢冷卻后即可復性，這一過程稱為退火。性，這一過程稱為退火。復性后復性后DNADNA分子性質分子

9、性質一系列的理化性質隨即恢復一系列的理化性質隨即恢復d. 生物活性部分恢復生物活性部分恢復a. 260nm處的紫外吸收值下降處的紫外吸收值下降b. 粘度上升粘度上升c. 浮力、密度降低浮力、密度降低減色效應減色效應在在DNA變性后的復性過程中，假設將不變性后的復性過程中，假設將不同種類的同種類的DNA單鏈分子或單鏈分子或RNA分子放在同一分子放在同一溶液中，只需兩種單鏈分子之間存在著一定溶液中，只需兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關系，在適宜的條件溫度程度的堿基配對關系，在適宜的條件溫度及離子強度下，就可以在不同的分子間構及離子強度下，就可以在不同的分子間構成雜化雙鏈。成雜化雙鏈。這種

10、雜化雙鏈可以在不同的這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與與DNA之間構成，也可以在之間構成，也可以在DNA和和RNA分子間或者分子間或者RNA與與RNA分子間構成。這種景象稱為核酸分子間構成。這種景象稱為核酸分子雜交。分子雜交。核酸分子雜交核酸分子雜交DNA-DNA雜交雙鏈分子雜交雙鏈分子變性變性 復性復性 不同來源的不同來源的DNA分子分子 核酸分子雜交的運用核酸分子雜交的運用1研討研討DNA分子中某一種基因的位置分子中某一種基因的位置2確定兩種核酸分子間的序列類似性確定兩種核酸分子間的序列類似性3檢測某些專注序列在待檢樣品中存在檢測某些專注序列在待檢樣品中存在與否與否4是基因芯片技術的根底是基

11、因芯片技術的根底 可發(fā)生雜交的核酸分子可發(fā)生雜交的核酸分子(1)兩條同源的兩條同源的DNA鏈鏈(2)兩條同源的兩條同源的RNA鏈鏈(3)一條一條DNA鏈一條鏈一條RNA鏈鏈核酸酶是指一切可以水解核酸的酶核酸酶是指一切可以水解核酸的酶根據底物不同分類根據底物不同分類DNA酶：專注降解酶：專注降解DNA。RNA酶：專注降解酶：專注降解RNA。根據切割部位不同根據切割部位不同核酸內切酶：分為限制性核酸內切酶和非特異性核酸內切酶：分為限制性核酸內切酶和非特異性限制性核酸內切酶。限制性核酸內切酶。核酸外切酶：核酸外切酶：5 3 或或3 5 核酸外切酶。核酸外切酶。第第 五五 節(jié)節(jié) 核核 酸酸 酶酶u參與參與DNA的合成與修復及的合成與修復及RNA合成后的剪合成后的剪接等重要基因復制和基因表達過程接等重要基因復制和基因表達過程 u擔任去除多余的、構造和功能異常的核酸，擔任去除多余的、構造和功能異常的核酸，同時也可以去除侵入細胞的外源性核酸同時也可以去除侵入細胞的外源性核酸 u在消化液中降解食物中的核酸以利吸收在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 u體外重組體外重組DNA技術中的重要工具酶技