生物化学 PPT 核酸1.pdf

核酸的结构和功能Structure and Function of Nucleic Acid核 酸(nucleic acid) ?????????????????????????????核酸的分类及分布 90%以上分布于细胞核，其余分 布于核外如线粒体，叶绿体，质 粒等分布于胞核、胞液deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)??????????携带遗传信息，决定细胞和个体 的基因型(genotype)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The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid核酸的化学组成 元素组成：C、H、O、N、P（9~10%）核苷酸的组成—— 碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱—— 戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖—— 磷酸(phosphate)核酸在酶的作用下⽔解为核苷酸嘌呤(purine) NNNHN 1 234567 8 9NNNHNNH2腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鸟嘌呤(guanine, G)碱 基NNH13 2456嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3??????????????? ??????????????? ??????????????? ?????????????? ??????????????? ??????????????? ????-?????????? ??????????????????????OH-H+OH-H+???????碱基互补配对 TAGC???????DNA???????Wang et al. 2011戊 糖（构成RNA）1´ 2´3´4´5´OH OCH2OHOHOH核糖(ribose) （构成DNA）OH OCH2OHOH脱氧核糖(deoxyribose)核苷：AR, GR, UR, CR 脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR一、核苷酸的结构1. 核苷(ribonucleoside)的形成 碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖 苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。

OHOCH2OHOHNNNH2O 1´1OHOCH2OHOHNNNH2O 核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 2. 核苷酸(ribonucleotide)的结构与命名 核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸） POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O体内重要的游离核苷酸及其衍生物• 含核苷酸的⽣物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP● 多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP● 环化核苷酸: cAMP，cGMPN OCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHATPN OCH2OOHONNNNH2POOHcAMP5´端3´端3. 核苷酸的连接 核苷酸之间以磷酸⼆酯键连接形成多核苷酸链，即核酸CGA二、核酸的一级结构定义 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5′端3ʹ端CGAA G P5ʹ P T PG PC PT P OH 3ʹ 书写方法5ʹ pApCpTpGpCpT-OH 3ʹ 5ʹ A C T G C T 3ʹ 目 录RNA和DNA区别 1、 2、 ???DNA????????Dimensional Structure and Function of DNA一、 DNA的二级结构 ——双螺旋结构（一）DNA双螺旋结构的研究背景碱基组成分析 Chargaff 规则：[A] = [T] [G] ≡ [C]碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理DNA纤维的X-线衍射图谱分析 目 录（二） DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）◆DNA分⼦由两条相互平⾏但⾛向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-磷酸-为骨架，以右⼿螺旋⽅式绕同⼀公共轴盘。

螺旋直径为2nm，形成⼤沟(major g r o o v e ) 及 小 沟 ( m i n o r groove)相间目 录（二） DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）◆ 碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T; G≡C） ◆ 相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋⼀圈螺距3.4nm，⼀圈10对碱基目 录（二） DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）◆ 氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积⼒维持双链纵向稳定性目 录（三）DNA双螺旋结构的多样性目 录B-DNAA-DNAZ-DNA 紧密左⼿螺旋右⼿螺旋右⼿螺旋二、DNA的超螺旋结构及其在染色质 中的组装（一）DNA的超螺旋结构超螺旋结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构 正超螺旋(positive supercoil) 盘绕⽅向与DNA双螺旋⽅同相同 负超螺旋(negative supercoil) 盘绕⽅向与DNA双螺旋⽅向相反 意义 DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。

（二）原核生物DNA的高级结构????????????????（三）DNA在真核生物细胞核内的组装真核⽣物染⾊体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是 核小体(nucleosome)核小体的组成 DNA：约200bp 组蛋白：H1 H2A，H2B H3 H42?H3+H4?+2?H2A+H2B?=?????????????三、DNA的功能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 的信息基础基因从结构上定义，是指DNA分⼦中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基 因的功能 32?????????????+1.8?DNAH1????????????DNA??????? ???????? ???????。