生物化学与分子生物学 第1章：核酸.ppt

第一节 核酸的种类、分布和化学 核酸的发现 早在1869年，瑞士化学家米歇尔(F.Miescher, 1844-1895)从外科绷带上脓细胞的细胞核中分离出一种有机物，称为核素(nuclein),由于具有很强的酸性，后来改称为核酸。 肺炎双球菌转化实验(1944,Avery) Chargaff规则 DNA双螺旋结构模型 DNA重组技术 二、核酸的类别与分布 核酸分为两大类： 脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid，DNA) 核糖核酸(Ribonucleic Acid,RNA)。 RNA根据它的功能,可以分为 信使RNA(messenger RNA，mRNA) 转运RNA(transfer RNA,tRNA) 核糖体RNA(ribosome RNA，rRNA) 三、核酸的功能 ①各物种DNA含量是稳定的，不因年龄、环境条件等因素而变化； ②1944年， Avery的细菌转化实验第一次证明DNA是遗传物质； ③1952年美国微生物学家赫尔希(A.Hershey，1908-1997)等人进行的噬菌体感染实验再次证明了DNA是遗传物质； 2.RNA的功能具多样性 负责蛋白质的生物合成; 参与基因表达的调控； 催化作用－－核酶； 遗传信息的加工; 遗传信息的载体(RNA病毒) 1956年德国的吉尔(Gierer)和施拉姆(Schramm)、1957年美国的弗伦克尔-康拉特(Fraenkel-Conrat)分别做的TMV感染实验证明了RNA也是遗传物质。 第二节 核酸的化学组成 2、碱基 稀有碱基(修饰碱基、微量碱基) 由基本碱基修饰而来，结构多样。 稀有碱基在核酸中的含量稀少，在各种类型核酸中的分布也不均一 tRNA中含有较多的稀有碱基。 嘌呤——次黄嘌呤、1-甲基次黄嘌呤、2、2-二甲基鸟嘌呤(m22G) ； 嘧啶——5-甲基胞嘧啶(m5C) 、5-羟甲基胞嘧啶hm5C 、二氢尿嘧啶（ DHU ）、4-硫尿嘧啶； 核苷酸 八种核苷酸如下表所示 M— 单 (D— 二、T— 三 ） ；P—磷酸 RNA的名称为某苷（二、三）酸，DNA脱氧某苷（二、三）磷酸。 NMP：某苷单磷酸； NDP：某苷二磷酸； NTP：某苷三磷酸； dNMP:脱氧某苷单磷酸； dNDP:脱氧某苷二磷酸； dNTP:脱氧某苷三磷酸； DNA一级结构的表示方法： （1）结构式表示法： （2）线条式表示法： 线条式缩写 （一）、DNA的二级结构——双螺旋结构 A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid was published by James D. Watson and Francis Crick in the scientific journal Nature in its 171th volume on 738 (dated April 25, 1953.) ..\watson-crick.pdf It was the first publication which described the discovery of the double helix structure of DNA. Chargaff定则： 两条反向平行的多核苷酸单链沿同一个中心轴盘绕，形成右手双螺旋。螺旋结构表面上有大沟和小沟。 嘌呤和嘧啶位于螺旋内侧，磷酸和脱氧核糖位于螺旋外侧，以3’,5’-磷酸二酯键连接，形成DNA分子的骨架。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与螺旋轴平行。 螺旋横截面的直径约为2 nm，相邻碱基平面之间的距离为0.34 nm，每10bp形成一个螺旋，螺矩为3.4 nm。 内部的碱基严格配对，A与T配对，G与C配对，这种配对关系，称为碱基互补配对。A和T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。 3、双螺旋结构稳定的因素 碱基堆积力(最主要） 氢键 离子键 4、其他类型的双螺旋DNA （二）、DNA的三级结构－－超螺旋 DNA进一步扭曲即构成三级结构； 4、DNA的四级结构 真核细胞的染色体DNA与组蛋白组装成核小体。 三.RNA的结构 一级结构中的戊糖是核糖，碱基中有尿嘧啶，而没有胸腺嘧啶。 多数RNA分子是一条单链。 局部的碱基互补配对(A—U、C—G),构成双螺旋 双螺旋部分的最稳定因素是碱基堆积力 含有很多稀有碱基，没有严格的配对原则。 1、tRNA的结构 分子较小，一般由60－95个核苷酸组成； 分子中含有较多的稀有碱基； 3’-末端都具有pCpCpAOH的结构， .tRNA的二级结构 三叶草型（四臂四环） 四臂 ： 二氢尿嘧啶臂（D臂）、反密码臂、 ΤψC臂、 氨基酸臂 四环 ： 二氢尿嘧啶环（D环）