第三章_核酸结构与功能.ppt

第 二 章核酸的结构和功能 Structure and Function of Nucleic Acid 一、核酸的发现和研究工作进展 1865年，孟德尔，基因，颗粒性物质 1868年 Fridrich Miescher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 1965年 Nirenberg发现遗传密码 1970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) 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架 The structure of base 碱基的互变异构 酮式－烯醇 C=O C-OH N N 氨基－亚氨基 C-NH2 C=NH2 + +HN HN 受介质pH影响 体内重要的游离核苷酸及其衍生物 含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 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的二级结构-双螺旋结构 DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义 DNA双螺旋结构模型要点 DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装 DNA的超螺旋结构 原核生物DNA的高级结构 DNA在真核生物细胞核内的组装 DNA的功能 Chargaff 规则 任何一种生物中各碱基相对比例相同 即：A=T，G=C； 不同生物的DNA,其碱基组成不同； 同一个体不同器官、组织的DNA,其碱基组成相同。 DNA双螺旋结构发现的历史意义： 揭示了生物体遗传信息储存及表达的分子机制 开创了现代分子生物学 是生物学发展史上的里程碑 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）数据： 螺旋直径2nm 两个相邻碱基的距离为0.34 nm 10个核苷酸形成一个螺旋 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。 Hoogsteen 碱基配对 三链DNA: 在不破坏原有的双链结构的基础上，第三条DNA链可以和原有的链形成氢键配对，形成三螺旋DNA 可以在体内的局部存在 三、DNA的功能 * tRNA的一级结构特点 含 10~20% 稀有碱基，如 DHU 3′末端为 — CCA-OH 5′末端大多数为G 具有 T?C 核酸和蛋白质的比较 增色效应和减色效应 OD260 : 单核苷酸单链DNA双链DNA DNA变性时，溶液的OD260增高，称为增色效应。 热变性 解链曲线：如果在连续加热DNA的过程中以温度对A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm处的吸光率）值作图，所得的曲线称为解链曲线。 核酸分子杂交的应用 研究DNA分子中某一种基因的位置 定两种核酸分子间的序列相似性 检测某些专一序列在待检样品中存在与否 是基因芯片技术的基础 探针 在核酸杂交的基础上发展起来的一种用于研究核酸和基因诊断的新技术称为探针技术。 探针：标记的单链的核苷酸聚合体