八年級(jí)物理全冊(cè)第十章機(jī)械與人第5節(jié)機(jī)械效率第2課時(shí)測(cè)量機(jī)械效率作業(yè)課件新版滬科版2021053131

第二章核酸§2.2核酸的化學(xué)組成第二章核酸§2.2核酸的化學(xué)組成1一、元素組成

組成核酸的元素有C、H、O、N、P等，與蛋白質(zhì)比較，其組成上有兩個(gè)特點(diǎn)：一是核酸一般不含元素S，二是核酸中P元素的含量較多并且恒定，約占9～11%。因此，核酸定量測(cè)定的經(jīng)典方法，是以測(cè)定P含量來(lái)代表核酸量。一、元素組成組成核酸的元素有C、H、O、N、P等，與2二、核酸的化學(xué)組成和命名

（一）核酸的水解

核酸經(jīng)水解可得到很多核苷酸，因此核苷酸是核酸的基本單位。水解二、核酸的化學(xué)組成和命名（一）核酸的水解水解3核酸就是由很多單核苷酸聚合形成的多聚核苷酸；核苷酸可被水解產(chǎn)生核苷和磷酸；核苷還可再進(jìn)一步水解，產(chǎn)生戊糖和含氮堿基。核酸就是由很多單核苷酸聚合形成的多聚核苷酸；4(二)核酸水解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)(1)核苷酸中的堿基均為含氮雜環(huán)化合物，它們分別屬于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤堿基(purine)主要是:鳥嘌呤(guanine,G)腺嘌呤(adenine,A)嘧啶堿基(pyrimidine)主要是:胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)。(二)(1)核苷酸中的堿基均為含氮雜環(huán)化合物，5堿基的結(jié)構(gòu)式如下圖所示:（嘌呤）（嘧啶）堿基的結(jié)構(gòu)式如下圖所示:（嘌呤）（嘧啶）6（嘌呤）（嘧啶）（嘌呤）（嘧啶）7(2)核酸中五種堿基中的酮基和氨基，均位于堿基環(huán)中氮原子的鄰位，可以發(fā)生酮式-烯醇式或氨基-亞氨基之間的結(jié)構(gòu)互變。這種互變異構(gòu)在基因的突變和生物的進(jìn)化中具有重要作用。

尿嘧啶胞嘧啶(2)核酸中五種堿基中的酮基和氨基，均位于堿基環(huán)中氮原子的8有些核酸中還含有修飾堿基(modifiedcomponent)或稀有堿基（unusualcomponent），這些堿基大多是在上述嘌呤或嘧啶堿的不同部位被甲基化(methyla-tion)或進(jìn)行其它的化學(xué)修飾而形成的衍生物。一般這些堿基在核酸中的含量稀少，在各種類型核酸中的分布也不均一。DNA中的修飾堿基主要見(jiàn)于噬菌體DNA，如5-甲基胞嘧啶(m5C)，5-羥甲基胞嘧啶hm5C；RNA中以tRNA含修飾堿基最多，如1-甲基腺嘌呤(m1A)，2,2-二甲基鳥嘌呤(m22G)和5,6-二氫尿嘧啶(DHU)等。

有些核酸中還含有修飾堿基(modifiedc9(3)嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，對(duì)260nm左右波長(zhǎng)的紫外光有較強(qiáng)的吸收。堿基的這一特性常被用來(lái)對(duì)堿基、核苷、核苷酸和核酸進(jìn)行定性和定量分析.(3)嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，對(duì)260nm左右波長(zhǎng)的102、戊糖

核酸中的戊糖有核糖(ribose)

和脫氧核糖(deoxyribose)

兩種，分別存在于核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸中。為了與堿基標(biāo)號(hào)相區(qū)別，通常將戊糖的C原子編號(hào)都加上“′”，如C1′表示糖的第一位碳原子。核糖的結(jié)構(gòu)如下：2、戊糖核酸中的戊糖有核糖(ribose)和脫113、核苷戊糖與嘧啶或嘌呤堿以糖苷鍵連接就稱為核苷，通常是戊糖的C1′與嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9相連接。

3、核苷戊糖與嘧啶或嘌呤堿以糖苷鍵連接就稱為核苷，12（三）核苷酸及其衍生物的結(jié)構(gòu)核苷酸由無(wú)機(jī)磷酸、戊糖和含氮堿基三部分。1、核苷酸的結(jié)構(gòu)式（三）核苷酸及其衍生物的結(jié)構(gòu)核苷酸由無(wú)機(jī)磷酸、戊糖和含氮堿基132、脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)式2、脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)式14ADP、ATP是生物體中重要的能量轉(zhuǎn)換體。ddNTP在DNA的序列測(cè)定中使用。3、（脫氧)核苷二磷酸、(脫氧)核苷三磷酸、雙脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)ADP、ATP是生物體中重要的能量轉(zhuǎn)換體。3、（脫氧)核苷二154、環(huán)化核苷酸cAMP、cGMP：被稱為第二信使，有放大激素的作用。4、環(huán)化核苷酸cAMP、cGMP：被稱為第二信使，有放大激素165、輔酶：NAD+、NADP+等是核酸的衍生物，在物質(zhì)代謝和能量代謝中起重要作用。－RNAD+：R=HNADP+：R=PO32-5、輔酶：NAD+、NADP+等是核酸的衍生物，在物質(zhì)代謝和17第二章核酸§2.3核酸的分子結(jié)構(gòu)第二章核酸§2.3核酸的分子結(jié)構(gòu)18一、DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)1、概念：構(gòu)成DNA的脫氧核苷酸按照一定的排列順序，通過(guò)3’,5’-磷酸二酯鍵相連形成的線形結(jié)構(gòu)。一、DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)1、概念：構(gòu)成DNA的脫氧核苷酸按照一定的192、閱讀和書寫均由5＇→3＇（1）線條式書寫（2）字母式書寫

①5’-pApCpGpTpAOH-3＇

②5’-ACGTA-3＇2、閱讀和書寫均由5＇→3＇（2）字母式書寫203、一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定(測(cè)序)Sanger提出用雙脫氧核苷酸測(cè)定DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的雙脫氧末端終止法使他于1980年第二次獲得了Nobel化學(xué)獎(jiǎng)。雙脫氧末端終止法測(cè)序原理如下圖：3、一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定(測(cè)序)Sanger提出用雙脫氧核苷酸測(cè)定21八年級(jí)物理全冊(cè)第十章機(jī)械與人第5節(jié)機(jī)械效率第2課時(shí)測(cè)量機(jī)械效率作業(yè)課件新版滬科版202105313122二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)上世紀(jì)20年代，Levene研究了核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)并提出四核苷酸假說(shuō)；40年代末，Avery,Hershey和Chase的實(shí)驗(yàn)嚴(yán)密地證實(shí)了DNA就是遺傳物質(zhì)；50年代初，Chargaff應(yīng)用紫外分光光度法結(jié)合紙層析等簡(jiǎn)單技術(shù)，對(duì)多種生物DNA作堿基定量分析，發(fā)現(xiàn)DNA堿基組成有如下規(guī)律：（一）DNA的堿基組成（Chargaff法則）二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)上世紀(jì)20年代，Levene研究了23不同生物來(lái)源的DNA四種堿基比例關(guān)系DNA來(lái)源腺嘌呤（A）胸腺嘧啶（T）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）（A+T）/（G+C）大腸桿菌25.424.824.125.71.01小麥27.327.122.822.71.21鼠28.628.421.421.51.33豬：肝29.429.720.520.51.43豬：胸腺30.028.920.420.7豬：脾29.629.220.420.8酵母31.332.918.717.51.079不同生物來(lái)源的DNA四種堿基比例關(guān)系DNA來(lái)源腺嘌呤（A）胸24同一生物的不同組織的DNA堿基組成相同；同一種生物DNA堿基組成不隨生物體的年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)或者環(huán)境變化而改變；幾乎所有的DNA，無(wú)論種屬來(lái)源如何，其腺嘌呤摩爾含量與胸腺嘧啶摩爾含量相同［A］=［T］，鳥嘌呤摩爾含量與胞嘧啶摩爾含量相同［G］=［C］，總的嘌呤摩爾含量與總的嘧啶摩爾含量相同［A］＋［G］=［C］＋［T］。不同生物來(lái)源的DNA堿基組成不同，表現(xiàn)在A＋T/G＋C比值的不同。這些結(jié)果后來(lái)為DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提供了一個(gè)有力的佐證。DNA堿基組成規(guī)律（Chargaff規(guī)則）：

同一生物的不同組織的DNA堿基組成相同；DNA堿基組成規(guī)律25八年級(jí)物理全冊(cè)第十章機(jī)械與人第5節(jié)機(jī)械效率第2課時(shí)測(cè)量機(jī)械效率作業(yè)課件新版滬科版202105313126（二）

DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)Watson,Crick

（1953）在Chargaff法則及Wilkins,Franklin的X線衍射工作基礎(chǔ)上提出DNA的雙螺旋（doublehelix）結(jié)構(gòu)模型JamesWatson，F(xiàn)rancisCrick以及MauriceWilkins三人因此發(fā)現(xiàn)共同獲得了1962年的Nobel醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)（二）

DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)Watson,Cri27兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞進(jìn)行右手螺旋。堿基位于雙螺旋內(nèi)側(cè)，磷酸和戊糖相間排列組成骨架，位于外側(cè)。螺旋平均d＝2nm，堿基堆積距離0.34nm，相鄰核苷酸之間夾角為36?，每旋轉(zhuǎn)一周包含10堿基對(duì)(basepair，bp)，每周高度3.4nm。1、DNA雙螺旋的基本特征兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞進(jìn)行右手螺旋。28兩條鏈的堿基之間互補(bǔ)配對(duì)方式為：A→T,C→G。雙螺旋表面有大溝（majorgroove）和小溝（minorgroove）：大溝：寬1.2nm，深0.85nm小溝：寬0.6nm，深0.75nm兩條鏈的堿基之間互補(bǔ)配對(duì)方式為：A→T,C→G。29堿基配對(duì)的結(jié)構(gòu)堿基配對(duì)的結(jié)構(gòu)30八年級(jí)物理全冊(cè)第十章機(jī)械與人第5節(jié)機(jī)械效率第2課時(shí)測(cè)量機(jī)械效率作業(yè)課件新版滬科版202105313131DNA結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出，被認(rèn)為是本世紀(jì)生命科學(xué)史最重要的貢獻(xiàn)之一，同時(shí)也是自然科學(xué)史上的重大貢獻(xiàn)。它直接解釋了生物遺傳信息的傳遞與表達(dá)的規(guī)律，使生命科學(xué)從此進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代即分子生物學(xué)時(shí)代。DNA結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出，被認(rèn)為是本世紀(jì)生命科學(xué)史最322、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素堿基堆積力鏈間氫鍵疏水作用其它次級(jí)鍵：離子鍵，范德華力2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素堿基堆積力33(三)DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多態(tài)性所謂DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多態(tài)性，是指DNA不僅具有多種形式的雙螺旋結(jié)構(gòu)，而且還能形成三鏈、四鏈結(jié)構(gòu)，說(shuō)明DNA的結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)的，而不是靜態(tài)的。核酸的構(gòu)型的多樣性是由于核酸主干鏈上各鍵和堿基的旋轉(zhuǎn)造成的，而多鏈的DNA是特定的堿基序列導(dǎo)致的結(jié)果。(三)DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多態(tài)性所謂DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多34八年級(jí)物理全冊(cè)第十章機(jī)械與人第5節(jié)機(jī)械效率第2課時(shí)測(cè)量機(jī)械效率作業(yè)課件新版滬科版2021053131351.DNA雙螺旋的不同構(gòu)型B-DNA螺旋：標(biāo)準(zhǔn)的

Watson,Crick雙螺旋，細(xì)胞正常狀態(tài)下DNA存在的構(gòu)型。(2)A-DNA螺旋：DNA在75%相對(duì)濕度的鈉鹽中的構(gòu)型。(3)C-DNA螺旋：DNA在66%相對(duì)濕度的鋰鹽中的構(gòu)型。(4)Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，這種螺旋可能在基因表達(dá)或遺傳重組中起作用。1.DNA雙螺旋的不同構(gòu)型B-DNA螺旋：標(biāo)準(zhǔn)的

Wats36八年級(jí)物理全冊(cè)第十章機(jī)械與人第5節(jié)機(jī)械效率第2課時(shí)測(cè)量機(jī)械效率作業(yè)課件新版滬科版202105313137螺旋方向堿基升高(bp)堿基數(shù)/圈螺距螺旋直徑(nm)A-DNA右手0.23112.532.55B-DNA右手0.3410(10.5)*3.4(3.57)*2.0Z-DNA左手0.38124.561.8螺旋方向堿基升高(bp)堿基數(shù)/圈螺距螺旋直徑(nm)A38⒉與DNA堿基順序相關(guān)的特殊二級(jí)結(jié)構(gòu)(1)回文序列所謂回文序列就是指DNA某一片段旋轉(zhuǎn)180°后,順序不變的序列，回文序列中的單鏈可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。雙鏈可形成十字架結(jié)構(gòu)。這種發(fā)夾結(jié)構(gòu)或十字架結(jié)構(gòu)在大腸桿菌細(xì)胞DNA中已有發(fā)現(xiàn).⒉與DNA堿基順序相關(guān)的特殊二級(jí)結(jié)構(gòu)(1)回文序列39核酸分子中的回文序列核酸分子中的回文序列40單鏈的回文序列可形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)單鏈的回文序列可形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)41雙鏈回文序列可形成十字架結(jié)構(gòu)雙鏈回文序列可形成十字架結(jié)構(gòu)42（2）鏡象結(jié)構(gòu)所謂鏡象結(jié)構(gòu)就是指DNA某一片段在一條鏈上出現(xiàn)顛倒重復(fù)的序列。（2）鏡象結(jié)構(gòu)所謂鏡象結(jié)構(gòu)就是指DNA某一片段在一條鏈上43多嘌呤-多嘧啶的鏡象序列可形成三螺旋結(jié)構(gòu)(H-螺旋或Hoogsteen螺旋):該螺旋常處在許多真核細(xì)胞基因的表達(dá)調(diào)節(jié)區(qū)。可能與基因表達(dá)的調(diào)節(jié)有關(guān)。多嘌呤-多嘧啶的鏡象序列可形成三螺旋結(jié)構(gòu)(H-螺旋或443、三鏈與四鏈DNA：可能存在于真核細(xì)胞染色體特殊部位和結(jié)構(gòu)中，如端粒。3、三鏈與四鏈DNA：可能存在于真核細(xì)胞染色體特殊部位45

三、

DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)和真核細(xì)胞

DNA的組裝(一)DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu):超螺旋雙螺旋DNA進(jìn)一步扭曲盤繞則形成其三級(jí)結(jié)構(gòu)，超螺旋是DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式。自從1965年Vinograd等人發(fā)現(xiàn)多瘤病毒的環(huán)形DNA的超螺旋以來(lái)，現(xiàn)已知道絕大多數(shù)原核生物都是共價(jià)封閉環(huán)(covalentlyclosedcircle,CCC)分子，這種雙螺旋環(huán)狀分子再度螺旋化成為超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)。

三、

DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)和真核細(xì)胞

DNA的組裝(一)D46有些單鏈環(huán)形染色體(如φ×174)或雙鏈線形染色體(如噬菌體λ)，在其生活周期的某一階段，也必將其染色體變?yōu)槌菪问健?duì)于真核生物來(lái)說(shuō)，雖然其染色體多為線形分子但其DNA均與蛋白質(zhì)相結(jié)合，兩個(gè)結(jié)合點(diǎn)之間的DNA形成一個(gè)突環(huán)(loop)結(jié)構(gòu)，類似于CCC分子，同樣具有超螺旋形式。超螺旋按其方向分為正超螺旋和負(fù)超螺旋兩種。真核生物中，DNA與組蛋白八聚體形成核小體結(jié)構(gòu)時(shí)，存在著負(fù)超螺旋。研究發(fā)現(xiàn)，所有的DNA超螺旋都是由DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶產(chǎn)生的。有些單鏈環(huán)形染色體(如φ×174)或雙鏈線形染色體(如噬菌體47