遗传物质核酸.ppt

第二章第二章核酸的化学核酸的化学 核酸是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递。核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。中心法则中心法则 19581958年年CrickCrick将生物遗传信息的传递将生物遗传信息的传递方式称为中心法则。方式称为中心法则。一、核酸的分子组成 核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸的混合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外，还有一分子磷酸。（一）含氮碱（一）含氮碱 嘌呤碱 腺嘌呤 鸟嘌呤NNNNHNNNNHNH2NNNNHONH2NNNNHONH2 嘧啶嘧啶 尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶NN456123ONHONHNH2ONNHONHONHONHONHNH2ONNHONHONH（二）、戊糖 组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为-D-核糖。）磷酸是核酸的组成成分之一，在每个核苷酸中含有一个磷酸基。OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脱氧核糖 二、核酸的基本单位核苷酸（一）、核苷 核苷 戊糖+碱基 糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键(OH)(OH)胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2OH假尿苷（）次黄苷（肌苷）I黄嘌呤核苷 X二氢尿嘧啶核苷 D取代核苷的表示方式：7-甲基鸟苷 m5G 四、核苷酸四、核苷酸（nucleotide）核苷酸:核苷+磷酸 戊糖+碱基+磷酸HHHHHHH HH 三、细胞内的重要游离核苷酸三、细胞内的重要游离核苷酸（一）多磷酸核苷酸（一）多磷酸核苷酸 O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷(ATP)AMPADPATP（二）环化核苷酸cAMPcGMP 核酸分子中核苷酸的连接为一个核苷酸戊糖3碳上的羟基与下一个核苷酸戊糖5碳上的磷酸脱水缩合成酯键，此键称3，5磷酸二酯键。许多核苷酸通过该酯键连接成长的多核苷酸链，即核酸。任务二任务二 核酸的分子结构核酸的分子结构5533磷酸二酯键的形成磷酸二酯键的形成 核酸的多核苷酸的结构核酸的多核苷酸的结构 （一）（一）DNA的一级结构的一级结构 脱氧核糖核酸的排列顺序可以用碱基排列顺序表 示。连接键：3，5-磷酸二酯键，磷酸与戊糖顺序相 连形成主链骨架，碱基形成侧链。DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。基因是一段有功能的DNA片段，生物细胞中DNA分子的最小功能单位（交换单位）5-磷酸端（常用5-P表示）；3-羟基端（常用3-OH表示），多聚核苷酸链具有方向性U53OH T53U DNA RNA DNA RNA 5PdAPdCPdGPdTOH 3或5ACGTGCGT 3ACGTGCGTACGTGCGT5PAPCPGPUOH 35ACGUAUGU 3ACGUAUGUACGUAUGUOH OH（二）DNA的二级结构 在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等1DNA的双螺旋结构特点：如右图 2双螺旋稳定的力 氢键 碱基堆积力 离子键等 3DNA二级结构的生物学意义 是DNA复制、RNA转录和方向转录的分子基础，关系到生物遗传信息的传递与表达。(三）DNA的三级结构 DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构 真核 双链线性DNA（dsDNA）三、三、RNA的分子结构的分子结构（一）分类（一）分类 1mRNA 2tRNA 3rRNA（二）（二）RNA碱基组成碱基组成 1A、G、C、U，稀有碱基较多，稳定性较差，易水解 2多为单链结构，少数局部形成螺旋 3分子较小（三）（三）RNA的二级结构的二级结构 生物体内大多数RNA分子是单链线状分子，但是单链RNA分子可以自身回折，使某些含有互补碱基的区段，发生碱基配对形成双螺旋区；而不能配对的碱基被挤出去，形成突环，即RNA的二级结构。二、二、tRNAtRNAu占占RNARNA总量的总量的1515u一种氨基酸对应最少一种一种氨基酸对应最少一种RNARNA u分子量分子量2500025000左右，大约由左右，大约由70709090个核苷酸组成，沉降系个核苷酸组成，沉降系数为数为4S4S左右。左右。u分子中含有较多的修饰成分。分子中含有较多的修饰成分。u3-3-末端都具有末端都具有CpCpAOHCpCpAOH的结的结构构tRNA的三级结构的三级结构任务三任务三 核酸的理化性质核酸的理化性质一、一、核酸的一般性质核酸的一般性质两性解离，一般呈酸性（在中性溶液中带负电荷），微 溶于水，不溶于有机溶剂。u 线性大分子（粘度高。抗剪切力差）u 可用电泳或离子交换（色谱）进行分离u 室温条件下，DNA在碱中变性，但不水解，RNA水解二、颜色反应二、颜色反应三、紫外吸收三、紫外吸收 四、核酸的变性、复性和杂交四、核酸的变性、复性和杂交（一）变性（一）变性n变性：稳定核酸双螺旋次级键断裂，变性：稳定核酸双螺旋次级键断裂，空间结构破坏，变成单链结构的过程。空间结构破坏，变成单链结构的过程。n变性表征：变性表征：生物活性部分丧失、粘度下降、生物活性部分丧失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收增加浮力密度升高、紫外吸收增加 （增色效应）（增色效应）n变性因素：变性因素：pHpH（11.311.3或或5.05.0）变性剂（脲、甲酰胺、甲醛）变性剂（脲、甲酰胺、甲醛）低离子强度、加热低离子强度、加热（二）核酸的复性 变性核酸的互补链在适当的条件下，重新缔合成为双螺旋结构的过程称为复性。将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。变性的DNA缓慢冷却时可复性，因此又称为“退火”。退火温度Tm25复性影响因素 片段浓度/片段大小/片段复杂性（重复序列数目）/溶液离子强度核酸的复性核酸的复性（三）分子杂交（三）分子杂交