生物化學(xué)第五章核酸

生物化學(xué)第五章核酸第1頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核酸脫氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）tRNAmRNArRNA蛋白質(zhì)合成第一節(jié)核酸的種類、分布和化學(xué)組成一、核酸的發(fā)現(xiàn)二、核酸的種類和分布第2頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA：原核：裸露的DNA分子集中于核區(qū)質(zhì)粒DNA真核：細(xì)胞核DNA：98%與組蛋白結(jié)合染色體細(xì)胞器DNA：一般裸露，環(huán)狀雙鏈第3頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA：細(xì)胞質(zhì)，參與蛋白質(zhì)合成rRNA：核仁中合成，占總RNA的80%參與核糖體的構(gòu)成tRNA：核內(nèi)合成，占總RNA的15%攜帶氨基酸到核糖體mRNA：核內(nèi)合成，占總RNA的5%，蛋白質(zhì)合成的模板第4頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核酸核苷酸核苷磷酸堿基戊糖嘌呤堿嘧啶堿核糖（RNA）脫氧核糖（DNA）三、核酸的化學(xué)組成第5頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組成核酸的堿基腺嘌呤鳥嘌呤12第6頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶21第7頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月稀有堿基tRNA中的N6-甲基腺嘌呤和5-甲基胞嘧啶嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)均呈平面或接近于平面的結(jié)構(gòu)。第8頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月戊糖組成核酸的戊糖有兩種:DNA所含的糖為β-D-2-脫氧核糖，RNA所含的糖則為β-D-核糖。第9頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核苷核苷是一種糖苷，由戊糖與堿基縮合而成，糖與堿基之間以糖苷鍵連接，稱為C-N糖苷鍵。根據(jù)核苷中所含戊糖的不同，將核苷分成兩大類：（堿基）核糖核苷和脫氧核糖核苷。鳥嘌呤脫氧核苷第10頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月糖苷鍵糖的第一位碳原子（C1）與嘧啶堿的第一位氮原子（N1）相連，或與嘌呤堿的第九位氮原子（N9）相連。胞嘧啶核苷腺嘌呤核苷第11頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核苷酸核苷酸是核苷的磷酸酯。作為DNA或RNA結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是5′-磷酸-脫氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。第12頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常見的核苷酸及其縮寫符號(hào)第13頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特殊的核苷酸第15頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3`，5`-環(huán)化腺苷酸3`,5`-環(huán)化腺苷酸（cAMP)，普遍存在于生物細(xì)胞內(nèi)，含量極小，具有放大激素信號(hào)的作用。第16頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3‘，5’-環(huán)化鳥苷酸具有縮小激素信號(hào)的作用，cAMP和cGMP被稱為第二信使。第17頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)DNA的分子結(jié)構(gòu)DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)RNA的分子結(jié)構(gòu)DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)mRNA的結(jié)構(gòu)tRNA的結(jié)構(gòu)rRNA的結(jié)構(gòu)第18頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月連鍵：3`，5`-磷酸二酯鍵方向：3`-末端5`-末端一、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)第19頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一級(jí)結(jié)構(gòu)的線條式縮寫在多聚核苷酸中，多聚核苷酸鏈一端的C5′帶有一個(gè)自由磷酸基，稱為5′-磷酸端（常用5’-P表示）；另一端C3’帶有自由的羥基，稱為3′-羥基端（常用3’-OH表示）。第20頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一級(jí)結(jié)構(gòu)的文字式縮寫TGCAGGTTAAAGG它的互補(bǔ)鏈:ACGTCCAATTTCC(誤)CCTTTAACCTGCA(正)3’-ACGTCCAATTTCC-5’(正)第21頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)1：肺炎鏈球菌實(shí)驗(yàn)1928年，英國(guó)細(xì)菌學(xué)家Griffith用肺炎鏈球菌感染小鼠的實(shí)驗(yàn)。第22頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1952年，Hershey和Chase用噬菌體標(biāo)記的感染實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)2：T2噬菌體感染實(shí)驗(yàn)第23頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、DNA的空間結(jié)構(gòu)1953年Watson和Crick提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型第24頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA的Na鹽纖維和DNA晶體的X光衍射分析。Franklin第25頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容由兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸盤繞而成的右手雙螺旋堿基處于螺旋內(nèi)側(cè)，而磷酸及戊糖位于外側(cè)。堿基的平面與螺旋軸相垂直，糖平面與堿基平面幾乎成直角第26頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月沿著走向，磷酸、戊糖骨架形成深淺不同的凹陷，即大溝和小溝。3.螺旋的直徑為2nm，相鄰堿基在螺旋軸上間距為0.34nm，旋轉(zhuǎn)夾角為3６°。每１０對(duì)核苷酸形成螺旋的一圈，螺距為３.4nm。第27頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月兩條鏈借堿基之間的氫鍵和堿基堆積力牢固地連為一體。堿基配對(duì)嚴(yán)格按照互補(bǔ)原則，即A與T配對(duì)，其間形成2個(gè)氫鍵，G與C配對(duì)其間形成3個(gè)氫鍵。

5.堿基在一條鏈上的排列順序不受任何限制。第28頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性堿基堆積力形成疏水環(huán)境（主要因素）互補(bǔ)堿基對(duì)間的氫鍵G、C含量越多，越穩(wěn)定靜電排斥力磷酸基上的負(fù)電荷與介質(zhì)中的陽(yáng)離子之間形成離子鍵，中和了磷酸基上的負(fù)電荷間的斥力，有助于DNA穩(wěn)定。疏水相互作用堿基處于雙螺旋內(nèi)部的疏水環(huán)境中，可免受水溶性活性小分子的攻擊。第30頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA，雙螺旋，正反向，互補(bǔ)鏈。A對(duì)T，GC連，配對(duì)時(shí)，靠氫鍵。十堿基，轉(zhuǎn)一圈，螺旋34點(diǎn)中間。堿基力和氫鍵，維持螺旋結(jié)構(gòu)堅(jiān)。第31頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的類型B-DNAA-DNAZ-DNA第32頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月22第33頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三股螺旋DNAK.Hoogsteen1963通常是一條同型寡核苷酸與寡嘧啶核苷酸-寡嘌呤核苷酸雙螺旋的大溝結(jié)合：Py.Pu*Py/Pu當(dāng)DNA的一段寡嘧啶（寡嘌呤）構(gòu)成鏡像重復(fù)時(shí)可以形成三股螺旋（鉸鏈DNA，hingedDNA,H-DNA)第35頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)定義：DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)扭曲和折疊所形成的特定構(gòu)象。第36頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA超螺旋的形成互繞數(shù)=22螺旋圈數(shù)=20超螺旋數(shù)=2第37頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、RNA的分子結(jié)構(gòu)RNA分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1.常由60－95個(gè)核苷酸組成，分子量25000左右，沉降系數(shù)為4S左右。2.分子中含有較多的修飾堿基。3.3'-末端都具有CpCpAOH的結(jié)構(gòu)。第38頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月mRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞mRNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在3`-末端有一段長(zhǎng)約250個(gè)殘基的聚腺苷酸（PolyA）真核細(xì)胞mRNA的5`-末端有一極為特殊的帽子結(jié)構(gòu)，稱為“帽子（Cap）”：m7GpppNmAA….AA~200APolyA3`-端5`-端帽子結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)第39頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第40頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)移RNAtRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分子量較??；在堿基組成上，有較多的稀有堿基；tRNA的3`-末端，皆為……CCAOH；5`末端多數(shù)為pG…，也有pC…..；tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)都呈三葉草形。三葉草結(jié)構(gòu)由氨基酸臂、二氫尿嘧啶環(huán)、反密碼環(huán)、額外環(huán)和TψC環(huán)等五部分組成。第41頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)呈倒L形第42頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第43頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)核酸的性質(zhì)一、核酸的一般性質(zhì)二、核酸的紫外吸收性質(zhì)四、核酸的變性、復(fù)性和分子雜交第44頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、核酸的一般性質(zhì)1.核酸和核苷酸都是兩性電解質(zhì)，在電場(chǎng)中有電泳行為。但磷酸基團(tuán)為多元酸，因此核酸具有較強(qiáng)的酸性，等電點(diǎn)較低。2.核酸不溶于一般的有機(jī)溶劑，但可溶于乙醇的水溶液50%75%3.核酸溶液有較大的粘度

雙鏈DNA>不規(guī)則線團(tuán)

DNA>RNA第45頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月堿水解：RNA的磷酸酯鍵易水解產(chǎn)生核苷酸室溫，0.3~1mol/LKOH，24h，可將RNA完全水解，得到2’-或3’-核苷酸的混合物。

DNA的磷酸酯鍵不易水解

原因：RNA的核糖上有2'-OH第46頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月酸水解：糖苷鍵＞磷酸酯鍵嘌呤糖苷鍵＞嘧啶糖苷鍵最不穩(wěn)定的是嘌呤和脫氧核糖之間的C-NDNA比RNA易發(fā)生酸水解利用酸水解可以研究核酸的堿基組成。第47頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月酶水解：非特異性水解磷酸二酯鍵的酶為磷酸二酯酶。專一水解核酸的磷酸二酯酶稱核酸酶根據(jù)底物專一性分為：核糖核酸酶RNase脫氧核糖核酸酶DNase根據(jù)酶對(duì)底物作用的部位：

核酸外切酶（exonuclease)核酸內(nèi)切酶(endonuclease)在分子生物學(xué)研究中最有應(yīng)用價(jià)值的是限制性核酸內(nèi)切酶。這種酶可以特異性的水解核酸中某些特定堿基順序部位。第48頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、DNA的紫外吸收性質(zhì)堿基、核苷、核苷酸和核酸在250~290nm的紫外波段有強(qiáng)烈的光吸收最大吸收峰：260nm第49頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、核酸的變性、復(fù)性和分子雜交第50頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.核酸的變性變性：是指核酸雙螺旋堿基對(duì)的氫鍵斷裂，雙鏈轉(zhuǎn)變成單鏈，從而使核酸的天然構(gòu)象和性質(zhì)發(fā)生改變。第51頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變性的實(shí)質(zhì)：二級(jí)結(jié)構(gòu)改變（氫鍵斷裂），一級(jí)結(jié)構(gòu)不變（共價(jià)鍵不斷裂）。引起變性的因素：加熱、酸、堿、尿素、有機(jī)溶劑變性的性質(zhì)變化：增色效應(yīng)、粘度降低、生物活性部分和全部喪失。增色效應(yīng)：由于核酸變性而使紫外吸收增加的現(xiàn)象。第52頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第53頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與DNA的Tm值有關(guān)的因素DNA的均一性

均一性越高，變性的溫度范圍越窄。G-C含量：與Tm成正比Tm=69.3+0.41（G+C）G+C=（Tm-69.3）×2.44介質(zhì)中的離子強(qiáng)度

離子強(qiáng)度低DNA的Tm值低，變性過(guò)程發(fā)生在較寬溫度范圍內(nèi)。熔解溫度（Tm）：通常把加熱變性使DNA的雙螺旋失去一半時(shí)的溫度稱為DNA的熔解溫度。第54頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.DNA的復(fù)性與分子雜交復(fù)性：熱變性的DNA，在緩慢冷卻后，分開的雙鏈又可恢復(fù)為雙螺旋結(jié)構(gòu)的過(guò)程。影響復(fù)性速度的因素：

1.DNA的大小DNA片段越大，復(fù)性越慢；

2.離子強(qiáng)度鹽濃度越高，復(fù)性越快

3.DNA的濃度DNA濃度越大，復(fù)性越快。減色效應(yīng)：核酸復(fù)性時(shí)，紫外吸收降低，由于核酸復(fù)性而引起紫外吸收降低的現(xiàn)象稱減色效應(yīng)。第55頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱變性DNA在緩慢冷卻時(shí)可以復(fù)性，快速冷卻不能復(fù)性。核酸的雜交：熱變性的DNA單鏈，在復(fù)性時(shí)并不一定與同源DNA互補(bǔ)鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，它也可以與在某些區(qū)域有互補(bǔ)序列的異源DNA單鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。第56頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第57頁(yè)，課