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第二章 第三节核酸.

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1 第二章 第三节核酸

2 核酸的分类及分布 脱氧核糖核酸 核糖核酸 90%以上分布于细胞核,其余分布于核外如线粒体,叶绿体,质粒等。 ( DNA)
分布于胞核、胞液。 ( DNA) (RNA) 脱氧核糖核酸 核糖核酸 携带遗传信息,决定细胞和个体的基因型。 参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。

3 一、 核酸的化学组成 核酸的元素组成: C、H、O、N、P。 P的含量:9%----10% 核酸的基本单位:核苷酸,核苷酸由
一、 核酸的化学组成 核酸的元素组成: C、H、O、N、P。 P的含量:9%----10% 核酸的基本单位:核苷酸,核苷酸由 磷酸、戊糖、含氮碱组成。

4 核酸的水解产物: 核糖 脱氧核糖 磷酸 核苷 戊糖 含氮碱 核酸 核苷酸 嘌呤碱 嘧啶碱

5 (一).戊糖: 1´ 2´ 3´ 4´ 5´ -D-核糖(ribose) -D-脱氧核糖(deoxyribose) (构成RNA)
(构成DNA) -D-脱氧核糖(deoxyribose) O H CH 2 (三)核苷

6 1. 嘌呤碱): (二)、核苷酸中的碱基组成 3 1 2 4 5 6 7 8 9 N H O 腺嘌呤(adenine, A)
鸟嘌呤(guanine, G) N H O

7 2. 嘧啶碱(pyrimidine): 尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶 O 4 5 C 3 N H 6 2 1
尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶 Uracil,U Cytosine,C Thymine,T 3 1 2 4 5 6 N O H C

8 (三)核苷 核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。

9 腺苷(AR) 脱氧胞苷(dCR) β1,N9-糖苷键 β1,N1-糖苷键 β1 N9 N1 OH

10 (四)核苷酸 核苷与磷酸通过磷酸酯键连接,即为核苷酸。

11 5-核苷酸又可按其在5位缩合的磷酸基的多少,分为一磷酸核苷(核苷酸)、二磷酸核苷和三磷酸核苷。

12 (二)核苷酸的种类与命名 核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物,包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。

13 DNA分子主要由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成。
RNA分子主要由AMP,GMP,CMP,UMP四种核糖核苷酸组成。

14 类别 DNA RNA 基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 碱基 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T) 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U) 戊糖 脱氧核糖 核糖 磷酸 核苷酸的名称 腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP) 鸟嘌呤脱氧核苷酸(dGMP) 胞嘧啶脱氧核苷酸(dCMP) 胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP) 腺嘌呤核苷酸(AMP) 鸟嘌呤核苷酸(GMP) 胞嘧啶核苷酸(CMP) 尿嘧啶核苷酸(UMP)

15 二、 DNA结构与功能: (一)、核酸的一级结构: 核苷酸之间的连接方式:一分子核苷酸的3-位羟基与另一分子核苷酸的5-位磷酸基通过脱水可形成3,5-磷酸二酯键,从而将两分子核苷酸连接起来。

16 核酸就是由许多核苷酸单位通过3,5-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的长链状化合物。
5′端 3′端 C G A 核酸就是由许多核苷酸单位通过3,5-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的长链状化合物。 核酸是具有方向性的长链状化合物,多核苷酸链的两端,一端称为5-端,另一端称为3-端。

17 核酸的一级结构就是指核酸分子中核苷酸(或)脱氧核苷酸)的排列顺序。
化学键:3,5-磷酸二酯键 核酸一级结构的表示方法: DNA的一级结构: 5-AGTCCATG-3 AGTCCATG 3-TCAGGTAC-5 RNA的一级结构: 5-AGUCCAUG-3 AGUCCAUG

18 (二)DNA的空间结构 1、DNA的二级结构——双螺旋结构:DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式,它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型(获1962年度诺贝尔奖)。 James Watson (L) and Francis Crick (R), and the model they built of the structure of DNA

19 B型DNA双螺旋结构模式图

20 B型双螺旋DNA的结构特征

21 (1.) DNA是反向平行的多聚核苷酸链结构,呈双螺旋;
(2). 两条链间存在碱基互补:A与T或G与C配对形成氢键,称为碱基互补原则(A与T为两个氢键,G与C为三个氢键); (3) 螺旋的螺距为3.4nm,直径为2nm。 (4). 螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力2. (5)主链位于螺旋外侧,碱基位于内侧;

22 碱基互补配对 A T G C

23 2、DNA的超级结构 原核生物的DNA的超级结构形成超螺旋结构。
真核生物的形成核小体,由DNA和组蛋白构成,通过核小体不同层次的折叠使1M的DNA容纳于只有几微米的细胞核内。

24 3、DNA的功能 DNA的基本功能是作为遗传信息的载体,为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。

25 一级结构:由AMP、GMP、CMP、UMP四种核苷酸由磷酸二酯键相连形成的序列。 RNA通常以单链形式存在,但也可形成局部的双螺旋结构。
主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。

26 1、信使RNA(mRNA) 真核生物mRNA的加工包括首、尾修饰和剪接。大多数真核mRNA的5’-末端有7-甲基鸟嘌呤的帽结构。前体mRNA在3’端特异位点断裂并加上多聚 腺苷酸尾 。

27 帽子结构

28 尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。 poly A的有无与长短,是维持mRNA作为翻译模板的活性,以及增加mRNA本身稳定性的因素。 一般真核生物在胞浆内出现的mRNA,其poly A长度为100至200个核苷酸之间,也有少数例外。 前体mRNA分子的断裂和加多聚腺苷酸尾是多步骤过程。

29 C A B D 断裂基因(splite gene)
真核生物结构基因,由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成,去除非编码区再连接后,可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质,这些基因称为断裂基因。 C A B D 非编码区 编码区 A、B、C、D

30 鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰 鸡卵清蛋白基因 hnRNA 首、尾修饰 hnRNA剪接 成熟的mRNA

31 2、tRNA的转录后加工 TGGCNNAGTGC GGTTCGANNCC DNA RNA pol Ⅲ tRNA前体

32 RNAaseP、内切酶

33 * tRNA的二级结构 ——三叶草形 氨基酸臂 DHU环 反密码环 额外环 TΨC环 氨基酸臂 额外环

34 tRNA的三级结构:倒L型结构

35 3、rRNA的转录后加工 28S 5.8S 18S 45S - rRNA 5.8S和28S-rRNA 18S - rRNA 内含子 rDNA
剪接 5.8S和28S-rRNA 18S - rRNA

36 mRNA(信使RNA) tRNA(转运RNA) rRNA(核糖体RNA) 细胞中的含量 5%~10% 80%~90% 结构特点 基本上呈线形。局部呈双链,形成发夹式结构 呈三叶草形,柄部和基部呈现双螺旋结构,柄部3′端有CCA三个碱基,其相对端的反密码环中有三个碱基为反密码子 线形,局部呈发夹状结构 功能 转录DNA分子上的遗传信息,并带到核糖体上,作为合成蛋白质的模板 在蛋白质合成中,运输特定氨基酸到核糖体上 与蛋白质结合形成核糖体,是细胞内蛋白质的合成场所

37 四、 核酸的理化性质、 (一)核酸的一般性质:多元酸。 (二)紫外线吸收性质: 能吸收紫外光,最大吸收峰为260nm。
四、 核酸的理化性质、 (一)核酸的一般性质:多元酸。 (二)紫外线吸收性质: 能吸收紫外光,最大吸收峰为260nm。 故常用紫外分光光度法测定核酸的含量。

38 (三)、变性与复性 1、DNA的变性:在理化因素作用下,DNA双螺旋的两条互补链之间的氢键断裂,松散而分开成为单链,从而导致DNA的理化性质及生物学性质发生改变,这种现象称为DNA的变性引起DNA变性的因素主要有:①高温,②强酸强碱,③有机溶剂等。 变性后的DNA紫外吸收能力增强,称为增色效应。TM值:DNA断裂一半时的温度。

39 2、DNA的复性(退火):将热变性后的DNA溶液缓慢冷却,则变性的两条单链DNA可以重新互补而形成原来的双螺旋结构并恢复原有的性质。

40 DNA-DNA杂交示意图 DNA-DNA 杂交双链分子 变性 复性 不同来源的DNA分子

41 3、核酸的分子杂交 两条来源不同的单链核酸(DNA或RNA),只要它们有大致相同的互补碱基顺序,经退火处理即可复性,形成新的杂种双螺旋,这一现象称为核酸的分子杂交。

42 DNA-RNA杂交示意图

43 复习题: 1、.维持核酸一级结构的化学键是:: A.磷酸键 B.氢键 C.肽键 D.磷酸二酯键 E、以上都不对
2、只在DNA中含有的碱基有: A 、T B 、C C G D U E、A 3、只在RNA中含有的碱基有: 4、.假设有一段DNA序列为5‘ATCCGAC3’,其互补序列是: A.5’TAGGCTG3’ B.5’UAGGCUG3’ C.5’GUCGGAU3’ D.5’TAGGCUG3’E以上都不对 5、.含有反密码子的结构是: A.rRNA B.tRNA C.蛋白质 D.DNA E、 mRNA 6、核酸中核苷酸之间连接方式是:  A.2‘,3’-磷酸二酯键 B.3‘,5’-磷酸二酯键 C.2‘,5’-磷酸二酯键 D.糖苷键       E.氢键 四、1、简述DNA双螺旋结构的特点。2、列表比较DNA和RNA的组成成分和基本单位。

44 二、选择题 1.RNA和DNA彻底水解后的产物 A、核糖相同,部分碱基不同 B、碱基相同,核糖不同 C、碱基不同,核糖不同 D、碱基不同,核糖相同 2.核酸中核苷酸之间的连接方式是 A、2’,5’—磷酸二酯键 B、氢键 C、3’,5’—磷酸二酯键 D、糖苷键 3.下列关于DNA分子中的碱基组成的定量关系哪个是不正确的? A、C+A=G+T B、C=G C、A=T D、C+G=A+T 4.维系DNA双螺旋稳定的最主要的力是 A、氢键 B、离子键 C、碱基堆积力 D范德华力 5、tRNA的分子结构特征是 A、有反密码环和 3’—端有—CCA序列 B、有密码环 C、有反密码环和5’—端有—CCA序列 D、5’—端有—CCA序列 6、tRNA的三级结构是 A、三叶草叶形结构 B、倒L形结构 C、双螺旋结构 D、发夹结构


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