第二章-核酸-PPT课件.ppt

1、一、名词解释一、名词解释1 1回文序列回文序列 2 2DNADNA的一级结构的一级结构 3 3碱基互补碱基互补规则规则 4 4核酸变性核酸变性 5 5Tm Tm 值值 6 6增色效应增色效应 7 7核核酸分子杂交酸分子杂交二、简答计算二、简答计算1 1、简述、简述tRNAtRNA二级结构的特点及每一部分的功能。二级结构的特点及每一部分的功能。 2 2、真核生物与原核生物、真核生物与原核生物mRNAmRNA一级结构特点？一级结构特点？3 3、DNADNA碱基组成的碱基组成的ChargaffChargaff规则规则4 4、DNADNA双螺旋结构模型的要点及双螺旋结构的双螺旋结构模型的要点及双螺旋结

2、构的稳定因素？稳定因素？5 5、引起、引起DNADNA变性的主要因素有哪些？变性后的变性的主要因素有哪些？变性后的理化性质有何改变？理化性质有何改变？核酸的研究历史核酸的研究历史1869 Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一从脓细胞的细胞核中分离出了一 种含种含磷酸的有机物，当时称为核素（磷酸的有机物，当时称为核素（nuclein）,后称为核后称为核酸（酸（nucleic acid）1944 Avery 等通过等通过肺炎球菌转化试验肺炎球菌转化试验证明证明DNA是遗传是遗传物质物质1953 Watson和和Crick提出提出DNA结构的双螺旋模型结构的双螺旋模型1958 Crick提出

3、遗传信息传递的中心法则提出遗传信息传递的中心法则70年代年代 建立建立DNA重组技术重组技术80年代以后年代以后 分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展，实施人类基因组计划（发展，实施人类基因组计划（HGP）光滑型细胞光滑型细胞（有毒）（有毒）粗糙型细胞粗糙型细胞（无毒）（无毒）破碎细胞破碎细胞DNAase降降解后的解后的DNA粗糙型细胞接粗糙型细胞接受光滑型受光滑型DNA只有粗糙型只有粗糙型大多数仍大多数仍为粗糙型为粗糙型少数光滑型少数光滑型细胞被转化细胞被转化SSRRR+DNA分布：在真核细胞中，分布：在真核细胞中，DNA主要集中在主要集中在细胞核细胞

4、核内，线粒体和叶绿体中均有各自的内，线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。原核细原核细胞胞DNA存在于称为类核的结构区存在于称为类核的结构区（脱氧核糖核酸）（脱氧核糖核酸）（核糖核酸）（核糖核酸）储存、复制、传递遗传信息储存、复制、传递遗传信息参与遗传信息的传递和表达过程，在蛋参与遗传信息的传递和表达过程，在蛋白质的合成中起重要作用白质的合成中起重要作用分布：分布：RNA主要存在于主要存在于细胞质细胞质中，少量存在于中，少量存在于细胞核中细胞核中核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖 碱基碱基嘌呤嘌呤核糖核糖 脱氧核糖脱氧核糖 嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤A鸟嘌呤鸟嘌呤G胞嘧啶胞嘧啶C尿嘧啶尿嘧啶U

5、胸腺嘧啶胸腺嘧啶T核苷酸是核核苷酸是核酸的基本结酸的基本结构单元构单元一、核酸的化学组成一、核酸的化学组成DNA与与RNA组成上的区别组成上的区别DNA:DNA:脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸戊糖：脱氧核糖戊糖：脱氧核糖碱基：碱基：A A、G G、C C、T TRNA:RNA:核糖核苷酸核糖核苷酸戊糖：核糖戊糖：核糖碱基：碱基：A A、G G、C C、U UOO（N = A、G、C、U、T）HH(O)H1 2 NOHCH2HH5 4 3 PO-OOO-碱基碱基戊糖戊糖HOCH2HOH脱氧核糖脱氧核糖 (in DNA)(in DNA)HOCH2HOOH核糖核糖 (in RNA)(in RNA)磷酸

6、磷酸嘧啶碱基CytosineThymineUracilCUT嘌呤碱基AdenineGuanineAG嘧啶的嘧啶的N1和嘌呤和嘌呤的的N9可与戊糖的可与戊糖的C1形成糖苷键形成糖苷键4、核苷 碱基与戊糖相连而成5、核苷酸 核苷与磷酸形成的磷酸脂嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶Adenine (A)Guanine (G)Cytosine (C)Uracil (U)Thymine (T)胸前一滩尿：u+一碳基团(甲基)=T。尿里两泡泡：嘧啶中有两个0=U。上面一个是氨气包：U靠上面的一个0换成一NH，就是C。鸟儿张嘴吸氨气：张嘴即0，嘌呤有O又有一NH，=G。线儿将乌嘴来系，注意换气：系嘴即去掉O，G去掉O再把一N

7、H，换个位置=A。核糖核糖 (in RNA)(in RNA)HOCH2OHH脱氧核糖脱氧核糖 (in DNA)(in DNA)HOCH2HOHHOH腺苷、鸟苷、尿苷、胞苷腺苷、鸟苷、尿苷、胞苷脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胞苷、脱氧胸苷脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胞苷、脱氧胸苷稀有核苷：稀有核苷：M5dc:5-甲基脱氧胞苷甲基脱氧胞苷M7G:7-甲基鸟苷甲基鸟苷I:次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷D:二氢尿苷二氢尿苷OO（N = A、G、C、U、T）HH(O)H1 2 NOHCH2HH5 4 3 PO-OOO-核苷酸：核苷酸： 核苷与核苷与磷酸磷酸形成的形成的磷酸磷酸酯酯腺嘌呤核苷酸（腺嘌呤核苷酸（ AMP）

8、Adenosine monophosphate脱氧腺嘌呤核苷酸（脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP） Deoxyadenosine monophosphateOH鸟嘌呤核苷酸（鸟嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（尿嘧啶核苷酸（UMP）脱氧鸟嘌呤核苷酸（脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP）脱氧胞嘧啶核苷酸（脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）HPPPPPPPP鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸（GMP）尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸（UMP）胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸（CMP）腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸（AMP）脱氧腺嘌呤核苷酸脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP

9、）脱氧鸟嘌呤核苷酸脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP）脱氧胞嘧啶核苷酸脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脱氧胸腺嘧啶核苷酸脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）二、二、细胞内游离核苷酸及其衍生物细胞内游离核苷酸及其衍生物细胞内游离核苷酸及其衍生物细胞内游离核苷酸及其衍生物 多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸 环核苷酸环核苷酸 辅酶类核苷酸辅酶类核苷酸。 5 -NMP 5 -NDP 5 -NTPN=A、G、C、U 5 -dNMP 5 -dNDP 5 -dNTP N=A、G、C、T AMP ADP ATPOPOOHOA (G)OOOHCH2HHHH第二信使第二信使NADNAD：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NADPN

10、ADP：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酸FADFAD：黄素腺嘌呤二核苷酸：黄素腺嘌呤二核苷酸第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）维持一级结构的作用力：维持一级结构的作用力：3,5磷酸二酯键磷酸二酯键第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）Watson和和Crick的著名论文全的著名论文全文文写出下列写出下列DNA片段的互补链片段的互补链:5ACTCG 33 TGAGC 5 5TGAGC 35CGAGT 3已知有一已知有一D

11、NA双链双链,A占占20%,求求G占多占多少少?30%第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）碱基互补配对碱基互补配对A=T形成形成两个两个氢键氢键G=C形成形成三个三个氢键氢键碱基堆积力氢键第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）第二节第二节 核酸的分子结构（重点）核酸的分子结构（重点）双螺旋双螺旋DNADNA的类型的类型类类 型型 螺距螺距(nm) 每匝碱基数每匝碱基数 碱基倾碱基倾角角A-DNA，（，（DNA-Na盐，盐，75%相对湿度）

12、相对湿度） 2.8 11 20B-DNA，（，（DNA-Na盐，盐，92%的相对湿度）的相对湿度） 3.4 10 0C-DNA，（，（DNA-Li盐，盐，66%的相对湿度）的相对湿度） 3.1 9.3 6Z-DNA，（，（左手双螺旋左手双螺旋） 4.5 12 9 图图2-9 2-9 几种几种类型的类型的 DNADNA 双螺旋双螺旋环状环状DNA形成的超螺旋形成的超螺旋线状线状DNA形成的超螺旋形成的超螺旋第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学二、二、RNARNA的分子结构：的分子结构：RNARNA有三种：有三种： t-RNAt-RNA、 m-RNA m-RNA和和 r-RNAr-RNA转运转运信

13、使信使核糖体核糖体t-RNA:转运氨基酸转运氨基酸 m-RNA:编码氨基酸编码氨基酸,蛋白质合成的直接模版蛋白质合成的直接模版 r-RNA:构成合成蛋白质的场所构成合成蛋白质的场所第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学3 3、二级结构的区别：、二级结构的区别： DNADNA是是双双链链螺旋螺旋， RNARNA 则则为为单链单链，但，但局部区域局部区域单链回折形成双螺旋单链回折形成双螺旋区区（A A与与U U，G G与与C C配对配对），），不回折的不回折的单链单链形成突环形成突环（发发夹结构夹结构），），这是这是RNARNA二级结构特征。二级结构特征。（一）（一） RNARNA 与与DNADNA

14、结构的比较结构的比较1 1、组成：、组成： RNARNA是核糖，碱基是核糖，碱基 U U 代代 T T， RNA RNA核苷酸少（几十核苷酸少（几十几千）几千）. .2 2、一级结构的连接键（、一级结构的连接键（35-35-磷酸二酯键）磷酸二酯键）相同，表示方法相同。相同，表示方法相同。不遵从碱基当量规律不遵从碱基当量规律第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学（二）（二）RNARNA的二、三级结构的二、三级结构1 1、tRNAtRNA的分子结构的分子结构特征：特征：（1 1）分子中含有分子中含有较多稀有核苷较多稀有核苷，如二氢尿嘧啶核，如二氢尿嘧啶核苷苷( (DHUDHU) )、5-5-甲基胞嘧

15、啶核苷甲基胞嘧啶核苷( (m m5 5C C) )、假尿嘧啶核、假尿嘧啶核苷苷 ( () ) 和其它甲基化的核苷和其它甲基化的核苷（图图P30,2-15P30,2-15）第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学（2 2）二级结构呈）二级结构呈三叶草型三叶草型，有有四臂四环四臂四环a a、氨基酸臂氨基酸臂，接受氨基酸接受氨基酸, ,末端末端CCACCA序列；序列；b b、二氢尿嘧啶环二氢尿嘧啶环和和二氢尿嘧啶臂（二氢尿嘧啶臂（D-D-臂）臂）；c c、反密码环反密码环和和反密码臂反密码臂（ACAC臂臂），），环环上上的的反密反密码码子可子可识别识别mRNAmRNA上的密码子上的密码子；d d、额额外

16、环外环；e e、TCTC环环和和TCTC臂臂（P30,P30,图图2-162-16）氨基酸臂氨基酸臂二氢二氢尿嘧尿嘧啶环啶环反密反密码环码环额外额外环环TC环环第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学图图2-17tRNA2-17tRNA的三级结构的三级结构（3 3）三级结构呈三级结构呈倒倒L L型型（手枪手枪型型）它是它是tRNAtRNA发挥发挥功功能的结构能的结构（ P31,P31,图图2-172-17）第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学2 2、r rRNARNA的分子结构的分子结构：二级结构类似二级结构类似tRNAtRNA （P32P32图图2-182-18），三级结构了解不多），三级结构了

17、解不多图图2-18 2-18 大肠杆菌大肠杆菌5S 5S rRNArRNA的二级结构模型的二级结构模型第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学3 3、m mRNARNA的分子结构的分子结构：（1 1）真核生物与原核生物的）真核生物与原核生物的m mRNARNA有所不同：有所不同： a a、原核生物的原核生物的mRNAmRNA一般是一般是多顺反子多顺反子，而真核，而真核生物的生物的mRNAmRNA是是单顺反子单顺反子；n顺反子是顺反试验所规定的遗传单位，相当于顺反子是顺反试验所规定的遗传单位，相当于一种多肽链的编码基因，从功能上讲，一个基一种多肽链的编码基因，从功能上讲，一个基因就是一个顺反子（因就

18、是一个顺反子（ciscistrontron）MSMS2 2病毒多顺反子病毒多顺反子mRNAmRNA的结构模式的结构模式 P70 P70 图图2-202-20第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学b b、真核生物的真核生物的55末端有一个称为末端有一个称为“帽子帽子”的特的特殊结构殊结构，而而33端有一段多聚腺苷酸（端有一段多聚腺苷酸（ polyApolyA）的尾巴的尾巴，原核生物原核生物没有。没有。（2 2）结构结构特点：特点：主要是单链结构，但在主要是单链结构，但在m mRNARNA非非翻译区含有互补碱基，它们可翻译区含有互补碱基，它们可通过自身回折形通过自身回折形成成简单的发夹结构简单的发夹

19、结构 。P34P34图图2-20 2-20 真核生物真核生物mRNAmRNA结构示意图结构示意图 第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学一、核酸的一般性质一、核酸的一般性质：两种核酸粘度两种核酸粘度不同，不同，DNADNA为纤维状，为纤维状，RNARNA为粉末状。为粉末状。 都都微溶于水，不微溶于水，不溶于一般有机溶剂溶于一般有机溶剂，在，在70%70%乙醇中形成沉淀。乙醇中形成沉淀。二、两性解离：二、两性解离：分子中既含碱性基团，又含酸分子中既含碱性基团，又含酸性基团性基团，在一定在一定p pH H条件下可解离带电荷，其条件下可解离带电荷，其PI PI 2-22-2.5.5， 当当p pH H

20、大于大于PIPI时时带负电，带负电，可用于电可用于电泳分离鉴定核酸泳分离鉴定核酸第第三三节节 核酸的性质与核酸的性质与应用应用 第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学三、三、紫外吸收紫外吸收： 260260nmnm有最大吸收，可用来有最大吸收，可用来测定核酸含量和鉴定纯度测定核酸含量和鉴定纯度减色效应减色效应：双螺旋结构和双螺旋结构和3 3- -55- -磷酸磷酸二酯键的二酯键的形成都会由于碱基的相互遮挡而减弱碱基对紫形成都会由于碱基的相互遮挡而减弱碱基对紫外线的吸收，这种效应称为减色效应。外线的吸收，这种效应称为减色效应。P37P37鉴定纯度：鉴定纯度：A260/A280 DNA=1.8 RN

21、A=2A260/A280 DNA=1.8 RNA=2第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学四、四、变性、复性和分子杂交变性、复性和分子杂交：1 1、变性变性：核酸分子中的核酸分子中的氢键断裂氢键断裂，双螺旋解，双螺旋解开，变成无规则卷曲的过程开，变成无规则卷曲的过程。P38P382、变性的本质、变性的本质 氢键、堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结氢键、堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变。构的改变。增色效应：核酸变性后，对紫外光的增色效应：核酸变性后，对紫外光的 吸收增加吸收增加，这种效应称为增色效应，这种效应称为增色效应.P38第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学3 3、TmTm值：又称

22、值：又称熔解温度熔解温度，指消光值指消光值A A260260达到达到最大值一最大值一半（即最半（即最大增色效大增色效应的应的50%50%）时的温度时的温度。P38P38GCGC含量高，含量高， TmTm值大。值大。图图2-17 DNA2-17 DNA的解链曲线的解链曲线 Tm Tm 和和 GCGC 含量的关系含量的关系核酸变性后：1.生物活性丧失，2.粘度下降，3.对260nm紫外吸收增强第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学4 4、复性：、复性：变性变性DNADNA两条单两条单链的链的碱基重新配对碱基重新配对，恢，恢复双螺旋结构复双螺旋结构的的过程过程。 复性时氢复性时氢键重新形成，键重新形成

23、，恢复恢复双螺旋后，减弱了双螺旋后，减弱了碱基对紫外光的吸收，碱基对紫外光的吸收，即产生即产生减色效应减色效应DNA DNA 的变性和复性的变性和复性DNADNA变性变性第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学核酸的分子杂交核酸的分子杂交6 6、分子杂交分子杂交：把不同的把不同的DNADNA链放在同一溶液中作变链放在同一溶液中作变性处理，性处理，或把单链或把单链DNADNA与与RNARNA链链放在一起，只要有某放在一起，只要有某些区域（即链的一部分）些区域（即链的一部分）有碱基配对的可能，它们有碱基配对的可能，它们之间就可形成局部双链之间就可形成局部双链，这一过程称为这一过程称为分子杂交分子杂交。

24、P39P39分子杂交分子杂交第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学五、五、沉降特性沉降特性：n溶液中的核酸分子在引力场溶液中的核酸分子在引力场中可以下沉中可以下沉，可用离心沉降可用离心沉降法对不同构象的核酸进行分法对不同构象的核酸进行分离和分析离和分析。n沉降速度：沉降速度： RNA RNA 环状环状DNA DNA 开环、线状开环、线状DNADNA密度梯度超离心后，质粒密度梯度超离心后，质粒DNADNA及各种杂质的分布及各种杂质的分布第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学思考题：思考题：1.1.本章的重要概念本章的重要概念2.2.核酸的组成、种类、作用核酸的组成、种类、作用3.3.DNADNA与与

25、RNARNA的结构特点的结构特点4.4.核酸的重要理化性质核酸的重要理化性质第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学二、判断题二、判断题1 1、核酸变性后其分子量也发生改变。、核酸变性后其分子量也发生改变。2 2、RNARNA主要主要分布于细胞核中。分布于细胞核中。3 3、稀有核苷酸、稀有核苷酸主要主要存在于存在于tRNAtRNA中中。4 4、DNADNA的的三级结构呈倒三级结构呈倒 L L 型。型。5 5、原核生物的原核生物的mRNAmRNA是是单单顺反子顺反子。6 6、分子杂交分子杂交只发生于不同分子的只发生于不同分子的DNADNA之间。之间。7 7、B-DNAB-DNA是是反平行反平行双双链

26、右手链右手螺旋螺旋。8 8、DNADNA链一级结构的链一级结构的读向是读向是3 3 5 59 9、人的脑组织与心脏组织的人的脑组织与心脏组织的A+T/G+CA+T/G+C比值是不同的。比值是不同的。1010、RNARNA不不遵守碱基当量规律。遵守碱基当量规律。1111、DNADNA双螺旋结构的主链是由磷酸和戊糖组成双螺旋结构的主链是由磷酸和戊糖组成第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学课堂练习题：课堂练习题：一、填空题一、填空题1 1、tRNAtRNA的的二级结构呈（二级结构呈（ ）型。）型。2 2、DNADNA变性变性后，紫外吸收（后，紫外吸收（ ）。）。3 3、核苷由（、核苷由（ ）和（）和（ ）组成。）组成。4 4、维持、维持DNADNA双螺旋双螺旋稳定的作用力是（稳定的作用力是（ ）、（）、（ ）、（）、（ ）。）。5、 碱基当量定律碱基当量定律： A = A =（ ）、）、G =G =（ ）。）。6 6、 DNADNA的一级结构是指的一级结构是指DNADNA中各种脱氧核苷酸之间的（中各种脱氧核苷酸之间的（ ）和（和（ ）。）。第二章第二章 核核 酸酸 化化 学学三、写出小列符号的中文名称：三、写出小列符号的中文名称：dGMPdGMP, UDP, ATP, Tm, UDP, ATP, Tm