[理学]2011核酸.ppt

第三章 核酸; 1869年，瑞士的内科医生Friedrich Miescher从外科医院包扎伤口的绷带上的脓细胞核中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，将其称为核质(nuclein)； 核酸：是以核苷酸为组成单位的生物大分子，起携带和传递遗传信息的作用。;; ;3.1.1 戊糖;;嘧啶;嘌呤;含氧碱基的异构体;3.1.3 核苷（nucleotide）;核苷的顺式和反式结构;核苷 ;修饰核苷;3.1.4 核苷酸;H+; 核苷酸 核苷+磷酸（H3PO4) 戊糖+碱基+磷酸;;;ATP类的高能磷酸化合物 ;核苷三磷酸的结构;DNA,RNA中主要的碱基、核苷和核苷酸;3.2 核酸的一级结构;;DNA;;核酸的一级结构写法;线条式表示; 线条式还可以可以进一步简化为字母式： ; 1953年，Watson和Crick根据Wilkins 和Franklin拍摄的DNA X-射线照片（DNA有0.34nm和3.4nm两个周期性变化）以及Chargaff等人对DNA的碱基组成的分析（A=T，G=C，A+G=C+T），推测出DNA是由两条相互缠绕的链形成。 ; X-射线衍射数据说明DNA含有2条或2条以上的具有螺旋结构的多核苷酸链，螺旋直径2nm，而且沿DNA长轴有0.34nm和3.4nm两个周期性变化。 ;（2） 碱基成对的证据 ;（3）DNA的滴定曲线;;3.3.2 DNA双螺旋结构模型的要点;;;3）结构参数：相邻碱基间的距离为 0.34nm，每周10个碱基对，每周高度3.4nm。双链的大小用bp表示，单链用b表示。;4）大沟和小沟：螺旋表面形成大沟(major groove)及小沟(minor groove)，彼此相间排列。小沟位于双螺旋的互补链之间，而大沟位于相毗邻的双股之间。 小沟较浅；大沟较深，是蛋白质识别DNA碱基序列的基础。 ;;;;5）氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。; 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，就是碱基堆积力。 由于碱基堆积力，使双螺旋内部形成一个强大的疏水区(碱基呈疏水性)，消除了介质中水分子对碱基之间氢键的影响，利于碱基之间形成氢键。这是最主要因素。 ;碱基对的螺旋桨式扭曲;6）大多数天然DNA是双链结构（dsDNA），少数为单链分子DNA（ssDNA）。 7）双链DNA分子主链上的化学键受碱基配对等因素影响旋转受到限制，使DNA分子比较刚硬，呈比较伸展的结构。但一些化学键亦可在一定范围内旋转，使DNA分子有一定的柔韧性。;3.3.3 DNA二级结构的其他类型;°; 二重对称结构、反向重复顺序、回文结构—DNA双链序列中以某一中心区域为对称轴，其两侧的一条链碱基顺序正读和另一条链碱基顺序反读相同的双螺旋结构。 回文结构能形成十字结构和发夹结构;;;回文序列;;;;T?A﹡T;其他DNA类型;3.4 DNA的高级结构;T?A﹡T; 超螺旋结构：双螺旋基础上的螺旋化 DNA双螺旋结构中，一般每转一圈有10个核苷酸对，平时双螺旋总处于能量最低状态。 若正常DNA双螺旋额外地多转或少转几圈，使每一圈的核苷酸数目大于或小于10，就会出现双螺旋空间结构的改变，在DNA分子中产生额外张力。 若此时双螺旋的末端是固定的或是环状分子，双链不能自由转动，额外的张力不能释放，导致DNA分子内部原子空位置的重排，造成扭曲，出现超螺旋。 ;T?A﹡T;超螺旋是有方向的。绳子的两股以右旋方向缠绕，如果在一端使绳子向缠紧的方向旋转，再将绳子两端连接起来，会产生一个左旋的超螺旋，以解除外加的旋转造成的胁变，这样的超螺旋叫正超螺旋。 如果在绳子一端向松缠方向旋转，再将绳子两端连接起来，会产生一个右旋的超螺旋，以解除外加的旋转所造成的胁变，这样的超螺旋称负超螺旋。;T?A﹡T;T?A﹡T;;;;T?A﹡T;T?A﹡T;在真核生物的染色质中，双螺旋DNA分子与蛋白质的结合，构成染色质的基本单位核小体。 ; ;;;;真核生物染色体DNA组装不同层次的结构;3.5 DNA和基因组;转录（transcription）：根据碱基配对的方式由DNA合成RNA的过程。 RNA的类型： 信使RNA（mRNA）：指导蛋白质的合成 核糖体RNA（ rRNA ）：核糖体中所含的RNA 转移RNA（tRNA）：将氨基酸转运到核糖体 翻译（translation）：由mRNA指导合成蛋白质的过程;;3.5.2 病毒和细菌基因组的特点;;;;;;;;;;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