核酸的结构与功能1.pptxVIP

核酸的结构与功能1;核 酸(nucleic acid) ;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。 1968年 Nirenberg发现遗传密码。 1975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)。 1994年 中国人类基因组计划启动。 2001年 美英等国完成人类基因组计划。;核酸的分类及分布;第一节 核酸的化学组成及其一级结构The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid;;分子组成;碱基(base)是含氮的杂环化合物。;嘌呤(purine，Pu) ;;碱基的互变异构体;戊糖;脱氧核苷; ;核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。;多磷酸核苷酸;环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第二信使。;二、DNA是脱氧核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成的大分子;5′-末端;交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架 (backbone)。;三、RNA也是具有3’,5’-磷酸二酯键的线性大分子;定义 核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。;;核酸分子的大小常用碱基(base或kilobase)数目来表示。 小的核酸片段(50bp)常被称为寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的长度可以高达几十万个碱基。 ;DNA和RNA的区别;第二节 DNA的空间结构与功能Dimensional Structure and Function of DNA;DNA的空间结构又分为二级结构(secondary structure)和高级结构。;一、DNA的二级结构是双螺旋结构;不同生物种属的DNA的碱基组成不同 同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同。 [A] = [T]，[G] = [C];;两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行(anti-parallel)。两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋(right-handed)的结构。双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为3.54nm。 脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。 双螺旋结构的表面形成了一个大沟(major groove)和一个小沟(minor groove)。 ;第32页/共107页;亲水性的骨架位于双链的外侧。 疏水性的碱基位于双链的内侧。;2.DNA双链之间形成了互补碱基对;;碱基??补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶;大沟与小沟;相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的碱基堆积力(base stacking interaction)。 碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着DNA结构的稳定。;;DNA二级结构;（三）DNA双螺旋结构的多样性;;（四）DNA的多链螺旋结构;;;真核生物DNA3?-末端是富含GT的多次重复序列，因而自身形成了折叠的四链结构。;二、DNA的高级结构是超螺旋结构;（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构;DNA超螺旋结构的电镜图象;（二）真核生物DNA的高度有序和高度致密的结构;DNA染色质呈现出的串珠样结构。 染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。;;核小体串珠样的结构;;DNA经过多次折叠，被压缩了8000～10000倍，组装在直径只有为数微米的细胞核内。;真核生物的染色体;DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。;第三节 RNA的结构与功能;RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。 RNA通常以单链的形式存在，但有复杂的局部二级结构或三级结构。 RNA比DNA小的多。 RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样性。;RNA的种类、分布、功能;信使RNA(messenger RNA, mRNA)是合成蛋白质的模板。 不均一核RNA(hnRNA)含有内含子(intron)和外显子(exon)。 外显子是氨基酸的编码序列，而内含子是非编码序列。 hnRNA经过剪切后成为成熟的mRNA。;;从AUG 开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨基酸，称为三联体密码(codon)。 成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。 5?-末端的帽子(cap)结构和3?-末端的多聚