生物化学合工大第四章离核酸化学.ppt

第四章核酸化学 本章内容 第一节　　概 述 核酸（nucleic acid—NA）是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递。 核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。 1944年Avery细菌转化实验 真核生物 原核生物 细胞核（98%） 拟核 线粒体mDNA （少量） 质粒DNA（plasmid） 叶绿体ctDNA （少量）等 病毒DNA 细胞质（90%） 细胞质 核仁（少量） 病毒RNA 第二节　核酸的化学组成 核酸是由几十个甚至几千万个核苷酸聚合而成的具有一定空间结构的生物大分子。 一、戊糖 组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。 四、核苷酸（nucleotide） 核苷酸： 核苷+磷酸  戊糖+碱基+磷酸 五、游离核苷酸及其衍生物的形式 1. 继续磷酸化 2.环化磷酸化 3.辅酶  NAD、NADP、FAD、HSCoA 4. GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白 生物合成和多糖生物合成的活性糖 基供体。 第三节 核酸的分子结构 一、DNA的结构 一级结构: DNA核苷酸链中脱氧核苷 酸的组成和排列顺序。 二级结构：DNA的两条多聚链间通过 氢键形成的双螺旋结构。 三级结构：DNA双链进一步折叠卷曲 形成的构象。 （一）DNA的一级结构 由dAMP、dGMP、 dCMP、 dTMP核苷酸单体通 过3’,5’-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。 DNA的一级结构也可指DNA分子中碱基的顺序。 DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形 式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种 核苷酸千变万化的不同排列组合之中。 （二）DNA的二级结构 Watson 和 Crick 于1953年提出了DNA 双螺旋结构模型，说明了DNA 的二级结构。（即B型DNA） （1）Chargaff定则 （1950s,E. Chargaff发现） DNA双螺旋结构模型要点（1） 螺旋中的两条链反向平行，即其中一条链的方向为5′→3′，而另一条链的方向为3′→5′，两条链共同围绕一个假想的中心轴呈右手双螺旋结构。 DNA双螺旋结构模型要点（2） 疏水的碱基位于双螺旋的内侧，亲水的磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基平面与螺旋轴垂直，脱氧核糖平面与中心轴平行。 由于几何形状的限制，碱基对只能由嘌呤和嘧啶配对，即A与T，G与C。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。 DNA双螺旋结构模型要点（3） 由于碱基对排列的方向性，使得碱基对占据的空间是不对称的，因此，在双螺旋的表面形成大小两个凹槽，分别称为大沟和小沟，二者交替出现。 DNA双螺旋结构模型要点（4） 双螺旋横截面的直径约为2 nm，相邻两个碱基平面之间的距离（轴距）为0.34 nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺距（即螺旋旋转一圈）的高度）为3.4 nm。 DNA双螺旋结构模型要点（5） 两条链借碱基之间的氢键和碱基堆积力（即碱基之间的范德华力）牢固的连接起来，维持DNA双螺旋的三维结构。 两条链是碱基互补关系。 3. DNA的双螺旋结构稳定因素 4. DNA的双螺旋结构的意义 DNA双螺旋构象的类型 （三）DNA的三级结构---超螺旋 1）超螺旋是指双螺旋进 一步扭曲或再螺旋的构 象。 2）正超螺旋（变紧，过 旋）和负超螺旋（变松， 欠旋）。 3）人类46条染色体的 DNA总长可达1.7m，经过 螺旋化压缩，实际总长只 有200nm。 核小体盘绕及染色质示意图 DNA的存在形式--核小体 真核生物中DNA双螺旋沿着组蛋白八聚体核心的短轴绕1.75圈，形成左手超螺旋，称核小体。 染色质的基本结构单位是核小体。 串珠状结构进一步卷曲形成螺线管，后者再进一步卷曲形成超螺旋管，形成染色单体。 基因和基因组 基因即一段有功能的DNA片段，生物细胞中DNA分子的最小功能单位（交换单位）。 一个细胞或生物体所含的全套基因称基因组。 二、RNA的分子结构 （一） RNA的分类及特点 （二） RNA分子的结构特点