核酸结构功能与核苷酸代谢.pptVIP

第十章 核酸结构、功能与核苷酸代谢 第一节 核酸的化学组成 第二节 DNA的结构与功能 第三节 RNA的结构与功能 第四节 核酸的理化性质 第五节 核苷酸的代谢 核酸的研究历程： 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) 2003年 美、英等国完成人类基因组计划 核 酸(nucleic acid)：以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。 脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)： 90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。 携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。 核糖核酸(ribonucleic acid, RNA)： 分布于细胞核、细胞液。 参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。 第一节 核酸的化学组成 一、核酸的元素组成： C、H、O、N、P（9～10%） 二、核酸的分子组成 核酸的基本组成单位是核苷酸 (nucleotide)。 1、碱基： 嘌呤(purine) 嘧啶(pyrimidine) 五种碱基都能形成酮式-烯醇式或氨基-亚氨基的互变异构。这两种异构体的平衡关系受酸碱环境的影响。 2、戊糖 3、核苷：碱基 + 戊糖 嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1与戊糖的C-1￠以N-糖苷键相连。 4、核苷酸：核苷 + 磷酸 糖环上的C-5￠与磷酸酯化成磷酸酯键。 体内重要的游离核苷酸及其衍生物 多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP 环化核苷酸：cAMP，cGMP 含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、 FAD 等都含有 AMP 第二节 DNA的结构与功能 一、DNA的一级结构 1、概念： DNA分子中核苷酸的排列顺序，即碱基排列顺序。 2、连接键：3’,5’-磷酸二酯键 即第一个核苷酸糖环上的C-3’羟基与第二个核苷酸C-5’磷酸形成3’,5’-磷酸二酯键。 3、DNA链的方向： 5’ 3’ 4、书写方法：结构式、线条式、文字缩写 二、DNA的二级结构——双螺旋结构 1、研究历程 Oswald Avery (1877-1955) 肺炎双球菌感染实验 Erwin Chargaff (1905-2002) DNA碱基组成有物种差异，且物种亲缘关系越远，差异越大； 相同物种，不同组织中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变； DNA分子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规律性，即A=T、G=C、A+G=C+T。这一规律被称为Chargaff规则。 Linus Pauling (1901-1994) 进行碱基的理化数据分析，认为A-T、G-C以氢键配对较合理，并提出DNA可能是三股螺旋。 Rosalind Franklin (1920-1958)和Maurice Wilkins (1916- ) 发现了DNA晶体的X-衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明DNA是一种螺旋构象。 James Watson (1928- )和Francis Crick (1916-2004) 提出DNA的双螺旋模型，和Maurice Wilkins 一起获得1962年的nobel生理医学奖 2、DNA双螺旋模型要点 两条单链反向平行，围绕同一中心轴构成右手双螺旋 (double helix)。螺旋直径2.0nm，表面有大沟和小沟。 磷酸-脱氧核糖骨架位于螺旋外侧，碱基垂直于螺旋轴伸入内侧。每圈螺旋含10个碱基对 (bp)，螺距为3.4nm。 两条链通过碱基间的氢键相连，A=T，G?C。 维持双螺旋稳定的因素：横向为氢键，纵向为碱基间的堆积力。 3、DNA双螺旋结构的多样性 目前已知DNA双螺旋结构可分为：A、B、C、D（右手螺旋）；Z型（左手螺旋） 三、DNA的超级结构 DNA超级结构的主要形式是超螺旋结构，由DNA双螺旋进一步扭曲盘旋而成，原核生物DNA超螺旋结构就是其最高级结构。 超螺旋结构可分为正超螺旋和负超螺旋两类，它们在拓扑异构酶作用下或特殊情况下可相互转变。 DNA超螺旋结构形成的意义： 使DNA形成高度致密状态从而得以装入细胞中； 推动DNA结构的转化