医学课件-生物化学第二章 核酸化学.pptxVIP

医学课件-生物化学第二章核酸化学汇报人：XXX2025-X-X

目录1.核酸的结构与功能

2.DNA的生物合成

3.RNA的生物合成

4.核酸的生物学功能

5.核酸的理化性质

6.核酸分析技术

7.核酸的化学合成

01核酸的结构与功能

核酸的组成核苷酸结构核苷酸是核酸的基本组成单位，由磷酸、五碳糖和含氮碱基组成。五碳糖为脱氧核糖或核糖，含氮碱基有4种，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）或尿嘧啶（U）。碱基配对规则DNA中的碱基配对遵循A-T和C-G的规则，这种配对方式保证了遗传信息的稳定传递。RNA中，A与U配对，C与G配对，这种配对方式在转录过程中起关键作用。核酸多样性由于碱基的排列组合，核酸可以形成极其多样的序列，理论上4个碱基的排列可以形成4^10=1048576种不同的序列，这为生物的遗传多样性提供了基础。

核酸的结构DNA双螺旋DNA双螺旋结构由两条反向平行的脱氧核糖核苷酸链组成，碱基通过氢键配对，形成A-T和C-G的碱基对。双螺旋的直径约为2纳米，螺旋每转一周包含10个碱基对。RNA二级结构RNA分子可以形成复杂的二级结构，包括发夹结构、茎环结构等。这些结构通过碱基互补配对形成，对于RNA的功能如剪接、翻译调控至关重要。核酸的三级结构核酸的三级结构涉及整个分子折叠，包括局部和全局的折叠模式。例如，tRNA具有独特的三叶草结构，其精确的折叠对于翻译过程中携带氨基酸到核糖体至关重要。

核酸的生物学功能遗传信息传递核酸是遗传信息的载体，DNA携带遗传信息，通过复制传递给下一代。人类基因组含有约30亿个碱基对，这些信息决定了生物的遗传特征。蛋白质合成调控RNA在蛋白质合成过程中扮演关键角色。mRNA携带遗传信息到核糖体，tRNA将氨基酸运送到核糖体，rRNA是核糖体的主要组成成分。调控细胞功能核酸还参与调控细胞功能，如miRNA和siRNA可以通过与mRNA结合，调控基因表达，影响细胞生长、分化和凋亡。这些非编码RNA在细胞调控中发挥着重要作用。

02DNA的生物合成

DNA复制的基本原理半保留复制DNA复制遵循半保留复制原理，即每个新的DNA分子包含一个来自亲代链的模板链和一个新合成的互补链。这意味着每个DNA分子都保留了一部分原始遗传信息。酶促反应DNA复制需要多种酶的参与，包括DNA聚合酶负责合成新的DNA链，解旋酶解开DNA双螺旋，拓扑异构酶处理超螺旋结构。这些酶的精确作用保证了复制的准确性。复制过程DNA复制过程分为解链、合成和连接三个阶段。解链阶段，DNA双链分离；合成阶段，DNA聚合酶在模板链上合成新的DNA链；连接阶段，DNA连接酶连接相邻的DNA片段。

DNA复制的过程解链DNA复制首先由解旋酶解开双链DNA，形成单链模板。这一过程在37°C时大约需要1分钟解开1微米的DNA双链。引物合成DNA聚合酶不能从头开始合成DNA链，需要一段RNA引物作为起始点。引物酶合成引物，长度通常为10-12个核苷酸。互补链合成DNA聚合酶沿着模板链合成新的DNA链，速度约为每分钟500-1000个核苷酸。新合成的链与模板链互补，遵循A-T和C-G的碱基配对规则。

DNA复制调控复制起始调控DNA复制起始需要一系列蛋白质复合体的组装，如Cdc7-Dbf4激酶复合体，负责激活DNA聚合酶α，启动复制过程。这一步骤受细胞周期的严格调控。复制延伸调控DNA复制延伸过程中，拓扑异构酶和单链结合蛋白等调控DNA的拓扑状态和单链稳定性。这些调控机制确保复制在适当的时机和位置进行。复制终止调控DNA复制终止通常发生在染色体末端，需要特异性的末端结合蛋白和切割酶。此外，复制终止还受到复制叉停滞和DNA损伤修复机制的调控。

DNA修复光修复机制光修复机制是一种直接修复紫外线引起的DNA损伤的方法。光复活酶利用光能将损伤的胸腺嘧啶二聚体还原为正常的胸腺嘧啶。切除修复切除修复是一种广泛存在的DNA损伤修复机制。它通过识别和移除受损的DNA片段，然后利用互补链作为模板进行修复。这个过程涉及DNA聚合酶和DNA连接酶。错配修复错配修复系统负责修复DNA复制过程中发生的碱基配对错误。它通过识别未配对的碱基，并移除错误的碱基，然后利用正确的模板进行修复。

03RNA的生物合成

转录的原理RNA聚合酶转录过程由RNA聚合酶催化，该酶识别并结合DNA模板上的启动子序列，开始合成RNA分子。真核生物中的RNA聚合酶有三种类型，分别负责转录不同的RNA。碱基配对在转录过程中，RNA聚合酶沿着DNA模板链移动，按照A-U和C-G的碱基配对规则合成RNA链。这种配对确保了RNA序列与DNA模板序列的互补性。转录调控转录调控涉及多种机制，包括转录因子与DNA的结合、染色质结构的改变以及RNA聚合酶活性的调控。这些调控机