第三章 核酸化学 -2幻灯片.pptVIP

第三章核酸化学冷春玲 本章主要介绍核酸种类、化学组成、结构和理化性质。 1、了解核酸的概念、发展简史及重要性。 2、了解核酸的分类及分布。 3、掌握核酸的组成成分(碱基、戊糖、核苷、核苷酸)的化学组成特点。 4、掌握DNA的一级结构及一级结构的意义。 5、掌握DNA的二级结构：双螺旋结构模型要点；了解DNA双螺旋的不同构象类型：A-DNA、B-DNA、Z-DNA等；了解DNA的三级结构。 6、了解RNA的种类，掌握与蛋白质合成有关的三种RNA的功能。 7、掌握tRNA的结构：三叶草叶型的结构特点。 8、掌握核酸的性质,一般理化性质、紫外吸收性质、核酸的变性与复性、分子杂交。 9、了解核酸的序列测定。 【授课内容】??? ?1．概述：核酸的发现和研究进展概况???? ? 核酸的分类、分布和生物学意义???? ?2．核酸的化学组成???? ?3．DNA的分子结构???? ?4．RNA的结构与功能???? ?5．核酸的理化性质???? ?6．核酸酶的分类原则及作用特点???? ?7．核酸的核苷酸序列测定基本原理 1950年Chargaff，E和Hotchkiss，R.D.采用纸层析法仔细分析了DNA的组成成分，得知[A]=[T]，[G]=[C]，[A+G]=[C+T]。 1953年Watson，Crick根据DNA的X射线图谱的研究结果，提出了DNA的双螺旋模型(Double helix)。几星期后提出了半保留式复制模型。 1957年Meselson Stahl用密度梯度超离心法，证实半保留复制假说。 1958年Kornberg得到高纯度的DNA polymerase，这种酶需要一个模板DNA。 1960年Cairns拍摄了复制中的细菌DNA的电镜照片。 1966年Nirenberg破译了遗传密码。 1970年发现第一个DNA限制性内切酶。 1972年建立DNA重组技术。 1978年建立DNA的双脱氧测序法。 1990年开始实施人类基因组计划。 2003年人类基因组计划宣告完成测序任务。 　　　　　（二）核酸的生物功能　　　（Ｐ２２１） ２． RNA 参与蛋白质合成 ３．RNA功能的多样性  嘧啶碱基 （四）核苷酸 （nucleotide） ATP的性质 ATP 分子的最显著特点是含有两个高能磷酸键。ATP水解时, 可以释放出大量自由能。 ATP 是生物体内最重要的能量转换中间体。ATP 水解释放出来的能量用于推动生物体内各种需能的生化反应。 ATP 也是一种很好的磷酰化剂。磷酰化反应的底物可以是普通的有机分子，也可以是酶。磷酰化的底物分子具有较高的能量（活化分子），是许多生物化学反应的激活步骤。 cAMP和cGMP cAMP(3’,5’-环化腺苷酸)和cGMP(3’,5’-环化鸟苷酸)的主要功能是作为细胞的第二信使。 cAMP和cGMP的环状磷酯键是一个高能键。在pH7.4, cAMP和cGMP的水解能约为43.9 KJ/mol，比ATP水解能高得多。 DNA双螺旋结构的特点 DNA分子由两条DNA单链组成。 DNA的双螺旋结构是分子中两条DNA单链之间基团相互识别和作用的结果。 双螺旋结构是DNA二级结构的最基本形式。 DNA双螺旋结构的要点 （1）DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为5′端→3′端，而另一条链的方向为3′端→5′端。 （2）嘌呤和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面成90°角。 （3）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34 nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。 （4）维持两条DNA链相互结合的力是链间碱基对形成的氢键。碱基结合具有严格的配对规律:A与T结合，G与C结合，这种配对关系，称为碱基互补。A和T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。 在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。 DNA双螺旋的稳定性 DNA双螺旋结构在生理条件下很稳定。 维持这种稳定性的因素包括：两条DNA链之间形成的氢键，碱基堆积力。 双螺旋结构内部形成的疏水区，消除了介质中水分子对碱基之间氢键的影响； 介质中的阳离子（如Na+、K+和Mg2+）中和了磷酸基团的负电荷，降低了DNA链之间的排斥力等。 改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。 （三）DNA的功能 RNA的结构特点 RNA是单链分子，因此在RNA分子中，嘌呤的总数不一定等于嘧啶的总数。 RNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋的部分