生化第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能醫(yī)本

生化第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能醫(yī)本1第1頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第二章核酸的結(jié)構(gòu)和功能StructureandFunctionofNucleicAcid2第2頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一以核苷酸為基本組成單位生物大分子儲存、攜帶和傳遞遺傳信息核酸(nucleicacid)3第3頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一脫氧核糖核酸/DNA(deoxyribonucleicacid,)核糖核酸/RNA(ribonucleicacid,)細胞核、線粒體、葉綠體質(zhì)粒等胞液、胞核遺傳信息、決定基因型DNA遺傳信息的表達核酸的分類、分布及作用：

4第4頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid5第5頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一元素組成:C、H、O、N、P（9%～10%）分子組成—三部分堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖磷酸(phosphate)一、核苷酸是構(gòu)成核酸的基本組成單位6第6頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（一）堿基嘌呤(purine)

2種嘧啶(pyrimidine)3種對堿基的說明：7第7頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（二）2種戊糖（RNA成分）核糖(ribose)（DNA成分）1′2′3′4′5′脫氧核糖(deoxyribose)原子編號：1'、2'8第8頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一…核苷…脫氧核苷（三）核苷(ribonucleoside)堿基種類及名稱：核苷嘌呤9位N/嘧啶1位N與糖1'C形成糖苷鍵1ONNNH21′OHOCH2OHOH核糖9第9頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（四）核苷酸(ribonucleotide)ONNNH2OCH2OHOHPOOOHOH結(jié)構(gòu)舉例核苷/脫氧核苷磷酸酯鍵核苷酸的結(jié)構(gòu)：磷酸10第10頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一核苷酸種類和名稱：常見堿基部分可為5種堿基的一種核糖部分可為核糖或脫氧核糖酸的部分可為一磷酸、二磷酸、三磷酸或環(huán)磷酸中的一種根據(jù)三個組成部分11第11頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一核苷酸的主要功能：核苷三磷酸——是合成核酸原料，又能提供能量。核苷二磷酸——活化中間代謝物,如UDP-葡萄糖等。核苷一磷酸——是核酸的組分,還是一些輔酶的成分。核苷環(huán)磷酸——在細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。12第12頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一小結(jié)：兩類核酸的基本成分區(qū)別

RNA

DNA

磷酸

磷酸

磷酸

戊糖

D-核糖

D-2-脫氧核糖

嘌呤堿

腺(A)、鳥(G)

腺(A)、鳥(G)

嘧啶堿

胞(C)、尿(U)

胞(C)、胸腺(T)

13第13頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一小結(jié)：兩類核酸的基本組成單位

RNA

DNA

AMPGMPCMPUMP

dAMPdGMPdCMPdTMP14第14頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一二、DNA是脫氧核苷酸通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接形成的大分子多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有方向性的線性分子，稱為多聚脫氧核苷酸(polydeoxynucleotide)，即DNA鏈。一個脫氧核苷酸3的羥基與另一個核苷酸5的α-磷酸基團縮合形成磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)。15第15頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一三、RNA也是具有3’,5’-磷酸二酯鍵的線性大分子RNA也是多個核苷酸分子通過酯化反應(yīng)形成的線性大分子，并且具有方向性；RNA的戊糖是核糖；RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。16第16頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一17第17頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一核酸中核苷酸的排列順序/堿基序列。連接鍵：3'，5'磷酸二酯鍵方向性：5'→3'定義：四、核酸的一級結(jié)構(gòu)是核苷酸的排列順序18第18頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一AG

P5PT

PG

PC

PT

POH3書寫方法5

pApCpTpGpCpT-OH

35

A

C

T

G

C

T

3簡化：再簡化：19第19頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一核酸分子大小表示法：堿基數(shù)目表示

base、kilobase、用于單鏈DNA或RNA堿基對數(shù)目

basepair(bp),kilobasepair(kbp)用于雙鏈DNA或RNA小的核酸片斷（小于50bp）稱寡核苷酸20第20頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一

DNA一級結(jié)構(gòu)的意義：編碼生命的遺傳信息

簡單而又完美四個字“A

、

G

、C

、T”！驚嘆：具有強大編碼能力——DNA計算機神奇：演化整個生物界——生命語言蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)DNA一級結(jié)構(gòu)計算機二進制編碼符號20種氨基酸A/G/C/T0/1語言蛋白質(zhì)語言核酸語言智能語言21第21頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA22第22頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一1962

NobelPrizeinPhysiologyorMedicine一、DNA的二級結(jié)構(gòu)——doublehelix23第23頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景

Chargaff規(guī)則的堿基組成分析

DNA纖維的X-線衍射圖譜分析（1951）

[A]=[T]；[G]=[C]

血紅蛋白多肽鏈為α螺旋鏈的發(fā)現(xiàn)（1951）背景知識：24第24頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一爭論焦點：DNA是雙螺旋、三螺旋，還是四螺旋呢？磷酸與戊糖組成的骨架處在外側(cè)，還是在內(nèi)側(cè)呢？堿基配對:A-A、T-T，還是A-T呢？25第25頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一

堿基的理化數(shù)據(jù)分析（1952）A-T、G-C以氫鍵配對較合理研究方法：

拼圖法（象“搭積木”游戲一樣）26第26頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（二）B-DNA(Watson-Crick)結(jié)構(gòu)要點：先分析結(jié)構(gòu)圖要點小結(jié)：

1953年4月25日《Nature》雜志發(fā)表了Watson與Crick的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)假說的短文27第27頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性研究意義

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型完美地說明了遺傳物質(zhì)的遺傳、生化和結(jié)構(gòu)的主要特征，它的提出是生物學(xué)史上劃時代的事件。從此，遺傳學(xué)的歷史和生物學(xué)的歷史正式從細胞階段進入了分子階段。28第28頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一超螺旋結(jié)構(gòu)意義:DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓撲學(xué)變化及其調(diào)控對于DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。

二、DNA的高級結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)29第29頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一大多原核生物的DNA是共價封閉的環(huán)形DNA雙螺旋，在細胞內(nèi)進一步盤繞成類核。環(huán)狀和超螺旋DNA結(jié)構(gòu)示意圖（一）原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)30第30頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一

研究表明：DNA若完全展開的話，有將近2米，而細胞的尺寸是微米級的。那么DNA是如何存在于細胞內(nèi)部的呢？

（二）真核生物DNA的高度有序和高度致密的結(jié)構(gòu)31第31頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一核小體的構(gòu)成核心顆粒連接區(qū)核心組蛋白：組蛋白八聚體H2A、H2B、H3、H4各2分子DNA雙螺旋分子(150bp)在核心組蛋白纏繞1.75圈DNA（60bp）組蛋白H1

連接核心顆粒核小體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成是真核生物染色質(zhì)的基本單位32第32頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一核小體的折疊及染色體組裝—2nm11nm30nm300nm1400nm700nm逐級盤曲折疊33第33頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一DNA壓縮了8000～10000倍核小體螺線管染色質(zhì)纖維超螺線管34第34頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一三、DNA的功能是DNA分子中特定區(qū)段核苷酸的排列順序，即堿基序列信息，它決定了基因的功能?；颍夯蚪M：一個遺傳體系所有基因總和的一整套遺傳信息。以基因的形式儲存、攜帶和傳遞遺傳信息。35第35頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA36第36頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一

RNA特點：

RNA種類、分布、功能：37第37頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一53AUG……………UAA密碼子編碼區(qū)5非翻譯區(qū)3非翻譯區(qū)m7GpppAAA…An帽子結(jié)構(gòu)多聚A尾1.哺乳類動物mRNA結(jié)構(gòu)示意圖：一、mRNA是蛋白質(zhì)合成中的模板38第38頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一2.真核細胞mRNA結(jié)構(gòu)特點：5′帽子結(jié)構(gòu)：m7Gpppm2′Npm2′Np—3′末端多聚A尾polyA編碼區(qū)hnRNA剪掉內(nèi)含子，外顯子拼接。39第39頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一3.mRNA的功能把DNA的遺傳信息，轉(zhuǎn)錄成mRNA的密碼、指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的氨基酸排列順序。DNA（遺傳信息）轉(zhuǎn)錄mRNA（密碼載體）翻譯蛋白質(zhì)(氨基酸序列)40第40頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一1.tRNA的二級結(jié)構(gòu)—三葉草形2.tRNA的三級結(jié)構(gòu)—倒L形二、tRNA是蛋白質(zhì)合成中的氨基酸載體41第41頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一3.tRNA的功能：把活化的aa搬運到核糖體，tRNA的反密碼子與mRNA的密碼子特異性結(jié)合，使氨基酸對號入座。mRNA3′5′321

3′aa5′氨基酰-tRNA42第42頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一1.rRNA的結(jié)構(gòu)：參與組成核蛋白體，為蛋白質(zhì)生物合成的場所。2.rRNA的種類：3.rRNA的功能：多個莖環(huán)結(jié)構(gòu)組成三、以rRNA為組分的核蛋白體是蛋白

質(zhì)合成的場所43第43頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一局部雙鏈tRNArRNAmRNA三葉草形、倒L形含稀有堿基多反密碼子CCA—OH3'呈花狀5'—m7GpppNm、3'—polyA編碼序列單鏈局部雙鏈結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成的模板搬運活化的aa到核糖體組成核蛋白體分子大小不一,量<10%,代謝快分子量小120堿基穩(wěn)定分子大120堿基量>80%,穩(wěn)定三種RNA內(nèi)容小結(jié)功能44第44頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一細胞的不同部位存在的其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA/snmRNAs.snmRNAs核內(nèi)小RNA、核仁小RNA胞質(zhì)小RNA、催化性小RNA小片段干擾RNAmicroRNAsnmRNAs的種類:四、snmRNA參與了基因表達的調(diào)控45第45頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一snmRNAs的功能:參與hnRNA和rRNA的加工、轉(zhuǎn)運及表達調(diào)控。某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，這種具有催化作用的小RNA亦被稱為核酶(ribozyme)或催化性RNA(catalyticRNA)。

核酶:46第46頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一研究細胞中snmRNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細胞、同一細胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達具有時間和空間特異性。RNA組學(xué)47第47頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)48第48頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一DNA變性的圖示：理化因素，DNA雙鏈間氫鍵斷裂，成兩條單鏈。定義：一、核酸分子具有強烈的紫外吸收二、DNA變性是雙鏈解離為單鏈的過程49第49頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一DNA熱變性：特點—驟然、突發(fā)式融解溫度Tm(meltingtemperature)Tm與G+C含量成正比增（高）色效應(yīng)：

DNA變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象50第50頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一1.DNA復(fù)性(renaturation)/退火(annealing)定義—復(fù)性的條件—三、變性的核酸可以復(fù)性或形成雜交雙鏈51第51頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一2.減（低）色效應(yīng)：3.核酸分子雜交(hybridization)DNA復(fù)性時，其溶液OD260降低。定義—應(yīng)用—52第52頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)

核酸酶（Nuclease）—指所有可以水解核酸的酶53第53頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一依據(jù)底物不同分類：功能：DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)RNA酶(ribonuclease,RNase)依據(jù)切割部位不同分類：核酸內(nèi)切酶核酸外切酶54第54頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一核酶催化性DNA(DNAzyme)

人工合成的寡聚脫氧核苷酸片段，也能序列特異性降解RNA。催化性RNA(ribozyme)作為序列特異性的核酸內(nèi)切酶降解mRNA。55第55頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能13．下述有關(guān)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的敘述，不正確的是（）A．多肽鏈中氨基酸的排列順序B．氨基酸分子間通過去水縮合形成肽鏈C．蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)并不包括各原子的空間位置D．從N一端至C一端氨基酸殘基排列順序E．蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵除肽鍵外，還有二硫鍵參與。56第56頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一14．維系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是（）A．鹽鍵B．疏水鍵C．氫鍵D．二硫鍵E．肽鍵38．對于蛋白質(zhì)沉淀，變性和凝固的關(guān)系，下面哪種說法不恰當（）

A．蛋白質(zhì)沉淀后不一定變性

B．蛋白質(zhì)變性后不一定沉淀

C．凝固的蛋白質(zhì)一定已變性

D．蛋白質(zhì)變性后必然發(fā)展為凝固

E．以上說話都錯誤57第57頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一40．從多種蛋白質(zhì)混合液中分離純化某種蛋白質(zhì)，且不能變性，用下列哪種方法較好（）

A．加有機溶劑使蛋白質(zhì)沉淀

B．加中性鹽使蛋白質(zhì)沉淀

C．用生物堿試劑沉淀蛋白質(zhì)

D．用電泳分離

E．加重金屬離子58第58頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一14．下列關(guān)于β－片層結(jié)構(gòu)的論述哪些是正確的（）A．是一種伸展的肽鏈結(jié)構(gòu)B．肽鍵平面折疊成鋸齒狀C．也可由兩條以上多肽鏈順向或逆向平行排列而成D．肽鏈中氨基酸側(cè)鏈R基團伸向鋸齒上側(cè)

E．兩鏈間形成離子鍵以使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定59第59頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一23．蛋白質(zhì)分子在電場中移動的方向(速度)取決于（）A．蛋白質(zhì)分子的形狀B．蛋白質(zhì)的分子量C．蛋白質(zhì)分子所帶的凈電荷D．蛋白質(zhì)所在溶液的pHE．蛋白質(zhì)分子的大小60第60頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能1、ＤＮＡ熔解溫度（Tm）是指（