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核酸的结构和功能;核酸的发现:
1868年,瑞士青年科学家F.Miescher;1868年FridrichMiescher从脓细胞中提取核素。
1944年Avery等人证实DNA是遗传物质。
1953年Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构。
1968年Nirenberg发现遗传密码。
1975年Temin和Baltimore发现逆转录酶。
1981年Gilbert和Sanger建立DNA测序方法。
1985年Mullis发明PCR技术。
1990年美国启动人类基因组计划(HGP)。
1994年中国人类基因组计划启动。
2001年美英等国完成人类基因组计划。;1953年Watson和Crick提出DNA结构的双螺旋模型
;;核酸(nucleicacid);核酸的分类及分布;第一节
核酸的化学组成以及一级结构TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid;;分子组成;碱基(base)是含氮的杂环化合物。;嘌呤(purine,Pu);;碱基的互变异构体;稀有碱基(tRNA中最多);HolgerH等提出有可能存在
一种新的DNA碱基:
N6-methyladenine(6mA),
它与表观遗传有关。;戊糖;脱氧核苷;;核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。;多磷酸核苷酸;环化核苷酸:cAMP、cGMP,是细胞信号转导中的第二信使。;生物氧化体系的重要成分,在传递质子或电子的过程中具有重要的作用。;构成RNA的碱基、核苷以及核苷酸;构成DNA的碱基、核苷、核苷酸;DNA和RNA的区别;(1)参与DNA、RNA的合成、蛋白质的合成、糖与磷脂的合成。(5′-NTP和5′-dNTP分别为RNA,DNA合成的前体。UTP,CTP,GTP分别参与糖原、磷脂和蛋白质的合成);
(2)在能量转化中起重要作用,ATP是生物体内能量的“通用货币”;
(3)是构成多种辅酶的成分:NAD、NADP、FAD、FMN和CoA;
(4)参与细胞中的代谢与调节,作为细胞之间传递信息的信使。(cAMP、cGMP)。;新发现的DNA碱基与表观遗传;二、DNA是脱氧核苷酸通过3?,5?-磷酸二酯键连接形成的大分子;5′-末端;交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架(backbone)。;三、RNA也是具有3?,5?-磷酸二酯键的线性大分子;定义
核酸中核苷酸的排列顺序。
由于核苷酸间的差异主要是碱基不同,所以也称为碱基序列。;;单链DNA和RNA分子的大小常用核苷酸数目(nucleotide,nt)表示;双链核酸分子的大小常用??基(base或kilobase)数目来表示。
小的核酸片段(50bp)常被称为寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的长度可以高达几十万个碱基。;第二节
DNA的空间结构与功能DimensionalStructureandFunctionofDNA;DNA的空间结构又分为二级结构(secondarystructure)和高级结构。;一、DNA的二级结构是双螺旋结构;;不同生物种属的DNA的碱基组成不同
同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同
对于一特定组织的DNA,其碱基组分不随年龄、营养状态和环境而变化
[A]=[T],[G]=[C];两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行(anti-parallel)。两条链中一条链的5?→3?方向是自上而下,而另一条链的5?→3?方向是自下而上。
两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋(right-handed)的结构。
双螺旋结构的直径为2.37nm,螺距为3.54nm。;;DNA双螺旋结构提出的生物学意义;脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧,疏水的碱基位于内侧。
双螺旋结构的表面形成了一个大沟(majorgroove)和一个小沟(minorgroove)。;DNA双螺旋结构的示意图;3.DNA双链之间形成了互补碱基对;;碱基互补配对:腺嘌呤/胸腺嘧啶;大沟与小沟;相邻两个碱基对会有重叠,产生了疏水性的碱基堆积力(basestackinginteraction)。
碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着DNA结构的稳定。;双螺旋结构的稳定因素:(1)氢键;
碱基形状扁平,分布于双螺旋内侧。大量的碱基层层堆积,相邻碱基的平面十分接近,这样,芳香环上N原子π电子云交错产生一定的吸引力,就是碱基堆积
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