生物化学第二章核酸的结构..ppt

第二章 核酸的结构与能Structure and Function of Nucleic Acid 第一节 核酸的化学组成及一级结构 第二节 DNA的空间结构与功能 第三节 RNA的结构与功能 第四节核酸的理化性质及应用 第五节 核酸酶 概述 核酸的研究历史和重要性 1952年Hershey等的实验： 32P-DNA，35S-蛋白质(外壳)，再用标记的噬菌体去感染培养的大肠杆菌， 证明DNA是遗传物质。 1953 Watson和Crick建立了DNA结构的双螺旋模型，说明了基因的结构、信息和功能三者间的关系，推动了分子生物学的迅猛发展。 Watson and Crick 1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则。 一、元素组成 有C、H、O、N、P等 一般不含元素S P元素的含量较多并且恒定，约占9～11% ?二、核苷酸 稀有碱基 种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。 1）碱性 嘌呤碱基和嘧啶碱基都具有弱碱性。 环内氨基的pKa值约为9.5。碱性主要是环内氨基的贡献。 碱基环外的氨基（存在于A、G和C）的碱性很弱，在生理pH条件下不能被质子化。 2）互变： 酮式 ? 烯醇式 氨基 ? 亚氨基 3）紫外吸收：260nm 4）光聚合反应 在DNA分子中，两个相邻胸腺嘧啶碱基，在紫外光照射下，可发生聚合反应，破坏了正常复制或转录。 5）碱基环的亲电取代反应 核苷：腺苷，鸟苷 脱氧核苷： 几种稀有核苷 含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 肌苷酸及鸟苷酸(强力味精) 核酸分子的大小： 寡核苷酸(oligo nucleotide)50 多核苷酸（polynucleotide）50 (1)同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同 (2)同一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变； (3)几乎所有的DNA ：(A)=［T］， (G)=［C］ (4)不同生物来源的DNA碱基组成不同。 Watson, Crick （1953）在Chargaff法则及Wilkins,Franklin的X线衍射工作基础上提出DNA的双螺旋（double helix）结构模型。 第一张DNA的照片（扫描隧道电镜） DNA的双螺旋结构的意义 DNA的种类 A-DNA； B-DNA； B′-DNA； C-DNA； D-DNA； Z-DNA ； 真核生物染色体DNA是线型双链DNA。 　 细胞器DNA、原核生物的染色体DNA、质粒DNA都是环状双链 (二)DNA不均一性 1. DNA结构的不均一性： DNA分子中的四种碱基A，T，C，G非均匀分布。 2. 主要形式： 1）反向重复序列 2）富含A/T的序列 反向重复序列(inverted repeats)： 又称回文序列 通常是作为一种特别信号 (三)嘌呤和嘧啶的排列顺序 实验发现： 5′GC 3′与5 ′CG 3′对双螺旋结构稳定性的影响很大，前者的稳定性远大于后者。 螺旋和超螺旋电话线 超螺旋的定量描叙 White方程： L=T+W L（Linking nnmber）：DNA中一条链绕另一条链的总次数。 其特点是: (1) L是整数； (3) 右手螺旋对L取正值。 W（Writhing number）：超数旋数。 其特点是： (1)可以是非整数； (2)是变量； (3)右手螺旋时，W取负值。 T（Twisting number）：双螺旋的圈数。 其特点是： (1) 可以是非整数； (2) 是变量； (3) 右手螺旋时T为正值。 超螺旋密度λ来表示： λ=（L-T）/T 在天然DNA中， λ约为-0.05 DNA超螺旋结构形成的意义: 细菌拟核（nucleoid ）的突环结构 噬菌体T2结构 动物病毒切面模式图 人基因组DNA 3?106 kbp。平均长度为？怎样存在于平均直径为5μm的细胞核中? 1.经多级折叠形成1.4μm直径，长度小于5μm的染色体。 2.染色体的基本结构 —— 核小体 三、DNA的功能 细胞RNA通常都是线型单链 病毒RNA有线型与环状、双链与单链 一 、信使RNA (messenger RNA)的结构与功能 特点：占细胞中总ＲＮＡ的１％－５％ 　　　不均一分子 　　　有编码序列与非编码序列 1.原核生物mRNA的结构特点 （1）５′端：翻译起始序列 ３′端：翻译终止序列 （2）信息区：多个基因串联（多顺反子）