第二章核酸化學(xué)上

第二章核酸化學(xué)上第1頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章核酸化學(xué)核酸的組成DNA的結(jié)構(gòu)與作用RNA的結(jié)構(gòu)與功能核酸的性質(zhì)第2頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核酸的組成核苷酸第3頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷酸單元堿基（Base)核糖或脫氧核糖（riboseordeoxyribose)磷酸(phosphate)第4頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA和RNA全稱Deoxyribonucleicacid—DNARibonucleicacid—RNA第5頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖和脫氧核糖2-脫氧核糖(2-deoxyribose)

核糖(ribose)2-O-甲基核糖(2-O-Methylribose)第6頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核酸的堿基—嘧啶第7頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核酸的堿基—嘌呤第8頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月腺嘌呤的結(jié)構(gòu)第9頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月PrebioticsynthesisofpurinesJoyce,G.F.Nature338,217-224(1989)第10頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基英文名稱及縮寫堿基英文名縮寫腺嘌呤AdenineA鳥嘌呤GuanineG胞嘧啶CytosineC尿嘧啶UracilU胸腺嘧啶ThymineT第11頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基互變異構(gòu)體(1)第12頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基互變異構(gòu)體(2)不同互變異構(gòu)體有不同的氫鍵模式第13頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷(Nucleoside)(1)第14頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷(Nucleoside)(2)第15頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Nucleosideconformation(1)嘌呤核苷既可取Syn式也可取anti式第16頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Nucleosideconformation(2)嘧啶核苷只取anti式第17頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷的穩(wěn)定性核苷同堿基相比水溶性增大核苷在堿性溶液中相當(dāng)穩(wěn)定，嘧啶核苷對酸也較穩(wěn)定，嘌呤核苷很容易酸解生成堿基和戊糖第18頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月腺苷的生理作用在哺乳動物中，嘌呤衍生物和腺苷是一種內(nèi)分泌物，參與血液循環(huán)，在許多生理活動中起調(diào)節(jié)作用，例如血管膨脹、睡眠等第19頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷酸(Nucleotide)第20頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月AMP,ADPandATP第21頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月UVspectraofribonucleotides第22頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月腺苷酸與輔酶第23頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)狀核苷酸第24頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷酸的連接方式-磷酸二酯第25頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷酸的連結(jié)方式—三磷酸連接7-甲基鳥苷帽第26頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA和RNA的區(qū)別（1）構(gòu)成DNA的是脫氧核糖，而構(gòu)成RNA的是核糖DNA和RNA各有四個堿基，其中三個相同，分別為腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶，另一個不同，DNA為胸腺嘧啶，而RNA為尿嘧啶第27頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA和RNA的區(qū)別（2）第28頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核酸組成小結(jié)核酸是由核苷酸單元重復(fù)構(gòu)成的；也可看作是由核苷通過磷酸二酯鍵連接而成，連接的方式主要是3’,5’-連接核苷則是由戊糖和堿基組成的，戊糖包括核糖和脫氧核糖；堿基包括嘌呤和嘧啶構(gòu)成RNA的是核糖，構(gòu)成DNA的是脫氧核糖；DNA含有堿基胸腺嘧啶，而不是RNA的尿嘧啶第29頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA與RNA的穩(wěn)定性（1）第30頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA與RNA的穩(wěn)定性（2）第31頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月胞嘧啶的水解第32頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的結(jié)構(gòu)DNA的一級結(jié)構(gòu)DNA的二級結(jié)構(gòu)DNA的三級結(jié)構(gòu)第33頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的一級結(jié)構(gòu)4種脫氧核苷酸的排列順序1977年Sanger測定了φX174單鏈DNA5386b的全序列水稻基因組計劃人類基因組計劃第34頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核酸一級結(jié)構(gòu)的表示核苷用單字縮寫A、U、G、C、T表示需表明３‘－端和５‘－端，通常５’－端在左邊，如：５‘-GGAUACUUGCA-3’5’-dGdTdCdCdTdGdA-3’有２’，５‘－連接時須標(biāo)出，如：５’-pA2’pG3’pC2’pU2’pG3’pA-3’第35頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA分子的大小DNA分子很大，最小的病毒DNA約5000個堿基DNA分子通常用其所含堿基對數(shù)目（basepairs,bp)來表示,單鏈用堿基數(shù)(base,b)來表示。DNA是一絲狀分子，直徑只有2nm，但長度驚人，如大腸桿菌染色體長達(dá)1.6x106nm(1.6mm)第36頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)DNA雙螺旋的構(gòu)象類型第37頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要根據(jù)電位滴定行為關(guān)于堿基成對的證據(jù)X射線衍射數(shù)據(jù)第38頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基成對的證據(jù)(Chargaff規(guī)則)DNA的來源腺嘌呤鳥嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶5-甲基胞嘧啶牛胸腺牛脾牛精子大白鼠骨髓鯡魚睪丸小麥胚酵母大腸桿菌結(jié)核分支桿菌φX174（單鏈）28.227.928.728.627.927.331.326.015.124.321.522.722.221.419.522.718.724.934.924.521.220.820.720.421.516.817.125.235.418.227.827.327.228.428.227.132.923.914.632.31.31.31.31.12.86.0————不同來源DNA的堿基組成（mol%）第39頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的X-衍射圖Franklin,R.E.&Gosling,R.G.Nature171,740(1953)第40頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月WatsonandCrick’sNaturepaper第41頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月不尋常的1953年（1）四月二十五日，Watson和Crick在Nature上發(fā)表關(guān)于DNA雙螺旋的論文五月十五日，Miller和Urey在Science上發(fā)表放電條件下合成氨基酸的論文第42頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月不尋常的1953年（2）三月，Sanger和Thompson首次報道胰島素(Insulin)的測序五月二十九日，EdmundHilary和TenzingNorgay征服珠穆朗瑪峰三月五日，斯大林逝世第43頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（1）第44頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（2）第45頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)由兩條反平行、都是右手螺旋的多聚核苷酸鏈同繞一軸旋轉(zhuǎn)所構(gòu)成，雙螺旋表面形成一大溝和一小溝堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)，磷酸基團(tuán)在外側(cè)。鏈間堿基相互配對，遵循A配T，C配G堿基對平面垂直于中心軸，糖平面平行于中心軸雙螺旋每圈有10對堿基，螺距為3.4nm第46頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月雙螺旋結(jié)構(gòu)的柔性第47頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋的形成第48頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月A-T配對第49頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月A-T配對第50頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月G-C配對第51頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月G-C配對第52頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)第53頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA復(fù)制(1)parentalDNAconservativesemi-conservativedispersive第54頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA復(fù)制(2)第55頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋的構(gòu)象類型B-DNA：相對濕度92%的DNA鈉鹽的雙螺旋結(jié)構(gòu)，Watson和Crick原始模型，細(xì)胞內(nèi)的DNA與B-DNA非常相似A-DNA：相對濕度為75%的DNA鈉鹽的雙螺旋結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)：堿基平面傾斜了20°第56頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月A-DNA、

B-DNA和

Z-DNA比較

第57頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋的構(gòu)象類型（2）Z-DNA的Rich模型：主鏈呈鋸齒形左向盤繞，直徑約1.8nm，螺距4.5nm，螺旋的每一轉(zhuǎn)含12個堿基對；整個分子比較細(xì)長而伸展；堿基對偏離中心軸并靠近螺旋外側(cè)，螺旋的表面只有小溝，沒有大溝第58頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Z-DNA第59頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Nucleosideconformation(1)嘌呤核苷既可取Syn式也可取anti式第60頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月溶液中的雙螺旋結(jié)構(gòu)長鏈B-DNA在溶液中不是一個剛性的、線性的棒狀結(jié)構(gòu)，而是一個動態(tài)、柔性的分子，有時局部區(qū)域雙螺旋結(jié)構(gòu)甚至可以打開雙螺旋每圈大約10.5對堿基第61頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月嵌入試劑第62頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月ＤＮＡ的三級結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲即構(gòu)成三級結(jié)構(gòu)雙鏈DNA多數(shù)為線性形分子，但某些病毒、細(xì)菌質(zhì)粒、真核生物的線粒體和葉綠體及某些細(xì)菌的染色體DNA為雙鏈環(huán)狀DNA。在生物體內(nèi)，絕大從數(shù)雙鏈環(huán)狀DNA可進(jìn)一步扭曲成超螺旋,超螺旋DNA具有更為致密的結(jié)構(gòu)第63頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月ＤＮＡ的三級結(jié)構(gòu)第64頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA超螺旋結(jié)構(gòu)在生物體內(nèi)，絕大多數(shù)超螺旋DNA以負(fù)超螺旋的形式存在，超螺旋解開時形成解鏈環(huán)形DNA，有利于DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄第65頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)合成DNA活潑基團(tuán)多、對酸堿敏感、核酸在有機(jī)溶劑中溶解性差、分離困難等第66頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月5’-OH-保護(hù)第67頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基的保護(hù)第68頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷偶聯(lián)第69頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈增長及脫保護(hù)第70頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)法合成DNA要點(diǎn)用適當(dāng)?shù)幕鶊F(tuán)先保護(hù)堿基用dMTr保護(hù)5’-OH用Phosphoramidite策略連接核苷酸用固相合成法解決分離問題第71頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA和基因組DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄(transcription)－合成與DNA核苷酸序列相對應(yīng)的RNA(mRNA)翻譯(translation)－由mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程；此合成在核糖體中進(jìn)行，其中含有核糖體RNA（rRNA），而由轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體基因（Gene）是DNA分子中最小的功能單位：編碼RNA或蛋白質(zhì)的基因稱為結(jié)構(gòu)基因；具有調(diào)節(jié)功能的片斷稱為調(diào)節(jié)基因；生物體所含的全部基因就是該生物體的基因組（Genome）第72頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Thebasicprincipleoftranscription第73頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Thebasicprincipleoftranslation第74頁，課件共78頁，創(chuàng)