生物大分子的結構與功能核酸篇演示課件

1、1,第二章 核酸的結構與功能,第一節(jié) 核酸的分類及化學組成 第二節(jié) DNA的結構與功能 第三節(jié) RNA的結構與功能 第四節(jié) 核酸的理化性質及其應用 第五節(jié) 核酶,2,第一節(jié) 核酸的分類及化學組成,核酸分為兩大類： 脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA） 核糖核酸（ Ribonucleic Acid， RNA,一、核酸的分類,3,4,DNA,雙鏈線狀,雙鏈環(huán)狀,單鏈線狀：動物病毒MVM,單鏈環(huán)狀：噬菌體X174,真核細胞染色體DNA,噬菌體T2，T5，T7,E-Coli染色體DNA,線粒體DNA,葉綠體DNA,多瘤病毒DNA，病毒SV40DNA,噬菌體和X174的復制

2、型,1、脫氧核糖核酸（DNA）的類型,5,2、核糖核酸（RNA,RNA為單鏈分子。少數(shù)RNA病毒RNA為雙鏈分子。 主要存在于細胞核、細胞質。 RNA主要是負責DNA遺傳信息的翻譯和表達，分子量要比DNA小得多,6,南京大學2002年攻讀碩士研究生入學考試試題 生物化學 一. 是非題 5. DNA是生物的遺傳物質，而RNA則不是遺傳物質,7,中山大學2006生化,8,浙江大學2001年攻讀碩士學位研究生生物化學入學考試題,一 是非題1/3010 真核細胞中DNA只存在于細胞核中,9,01復旦生化,02復旦生化,03復旦生化,04復旦生化,05復旦生化,10,南京大學2002年攻讀碩士研究生入學

3、考試試題 生物化學,二 選擇題（以下各題均有一個正確答案，） 1. 從一種動物病毒中分離得到的DNA，顯示Chargaff堿基組成規(guī)律，并且能抗外切核酸酶，則此DNA為： （1）單鏈線狀 （2）單鏈環(huán)狀 （3）雙鏈線狀 （4）雙鏈環(huán)狀,11,中國科學院研究生院2007 年招收攻讀碩士學位研究生入學統(tǒng)一考試試題科目名稱：生物化學（甲,3、一個逆轉錄病毒的單鏈RNA 堿基組成摩爾百分比為：A，15；U，25；G， 25；C，35。由該病毒的逆轉錄酶催化生成的雙鏈DNA 的堿基組成是多少,12,廈門大學08生化,13,總結,只要是雙鏈DNA分子，其互補堿基含量一定相等； 雙鏈DNA分子的單鏈中，其互

4、補堿基含量一般不相等； 在單鏈DNA分子中，其互補堿基含量一般不相等； 細菌的DNA有兩種情況：單鏈DNA和雙鏈DNA。 如果某生物DNA內互補堿基含量不相等，則該生物一定是單鏈DNA生物,14,中山大學2006生化,15,二、 組成核酸的基本成分,核酸,水解,水解,水解,單核苷酸 （B-R-P,磷酸（P,戊糖（R,堿基（B,核苷（B-R,16,2007西南大學生化,將核酸完全水解后可得到哪些組分，試比較DNA和RNA水解產(chǎn)物的異同。 答：核酸完全水解的產(chǎn)物是堿基,戊糖和磷酸的混合物. RNA水解產(chǎn)物是-D-核糖,胞嘧啶,尿嘧啶,腺嘌呤,鳥嘌呤和磷酸; DNA水解產(chǎn)物是-D-2-脫氧核糖,胞嘧

5、啶,胸腺嘧啶,腺嘌呤,鳥嘌呤和磷酸,17,廈門大學08生化,判斷題,18,廈門大學06年生物化學,19,中國科學院2002年研究生入學試題生物化學與分子生物學,16RNA用強堿水解，產(chǎn)生： （ ） 2 和5 核苷酸混合物； 2 和3 核苷酸混合物； 3 和5 核苷酸混合物,20,RNA 在高pH時則穩(wěn)定性很差,由于2OH導致的水解,21,脫氧核糖是其顯著特點 ，是DNA極其穩(wěn)定的根本原因,DNA在高pH值時磷酸酯鍵非常穩(wěn)定 只是堿基存在構像的變化,酮式,烯醇式,酮式,烯醇式,22,中國科學院05年生物化學及分子生物學,21，含有胸腺嘧啶的RNA種類是（ ） A,rRNA; B,mRNA; C,

6、tRNA; D,snRNA,23,中國科學院研究生院2007 年招收攻讀碩士學位研究生入學統(tǒng)一考試試題科目名稱：生物化學（甲,11、脫氧核糖是在第幾位碳原子上脫去氧的_。 A、2 位 B、3 位 C、5 位 D、6 位 E、以上都不是,24,一）稀有堿基 (minor base,又稱修飾堿基 (modified base) 指堿基環(huán)內某個原子上的氫,或環(huán)外某原子上的氫被甲基等基團取代后所得到的堿基 種類極多 大都是甲基化的堿基,25,中國科學院研究生院2007 年招收攻讀碩士學位研究生入學統(tǒng)一考試試題科目名稱：生物化學（甲,名詞解釋 5、核苷,26,北師大2000 一. 名詞解釋(2/20)

7、3. 修飾核苷,27,二）修飾核苷（modified nucleoside）： 也稱稀有核苷（minor nucleoside,1.修飾核苷包括三種情況,1）由修飾堿基和糖組成的核苷,2）由非修飾堿基和2-O-甲基核糖組成的核苷,3）由堿基與糖連接方式特殊的核苷,28,假尿苷（,戊糖 C1-OH H-C5 假尿苷(tRNA,5 C,29,2.修飾核苷的簡寫符號,2,2,少數(shù)修飾核苷用單字符號如D、I； 但大多數(shù)修飾核苷（若堿基被修飾）： 堿基取代基、取代位置和取代數(shù)目寫在核苷單字符號的左邊，用小寫英文字母代表取代基,30,3.取代基用下列小寫英文字母表示,31,例如,32,含修飾核糖的核苷即2

8、-O-甲基核苷的表示方法，在核苷符號的右下方注上一個小寫m,若核糖被修飾,例: 2-O-甲基腺苷， Am,33,山師大06生化,m2G是指 A.含有兩個甲基的鳥嘌呤 B.核糖2位上帶甲基的鳥苷酸 C.雜環(huán)2位上帶甲基的鳥苷 D.含有兩個甲基的鳥苷酸,34,廈門大學08生化,35,三、一些重要的核苷酸,能量物質： ATP等； 酶輔助因子：NAD+、 NADP + 和FAD 等； 信號傳導： 環(huán)腺苷酸（ cyclic AMP, cAMP）,環(huán)鳥苷酸（cyclic GMP, cGMP,36,第二節(jié) DNA的結構與功能,一、DNA的結構,二、DNA的生物學功能,1. DNA的一級結構,2. DNA的二

9、級結構,3. DNA的三級結構,攜帶并傳遞遺傳信息,37,2007年華南理工大學生化,18. 組成DNA和RNA的諸核苷酸之間連接戊糖殘基的均為 （64） 鍵，多聚核苷酸鏈的方向取決于它的走向，5端的磷酸殘基連接在戊糖的（65）位碳原子的羥基上,38,一）DNA的一級結構,概念：核酸分子中核苷酸的排列順序，即堿基的排列順序。 連接鍵：3, 5 -磷酸二酯鍵 二個游離末端: 5末端(游離磷酸基), 3末端(游離羥基) 書寫規(guī)則:方向 5 3,從繁到簡有多種表示方法,39,酶法序列分析的原理,酶反應,電泳方向,5,3,引物,dATPdCTPdGTPdTTP,ddATP,dATPdCTPdGTPdT

10、TP,ddTTP,dATPdCTPdGTPdTTP,ddGTP,dATPdCTPdGTPdTTP,ddCTP,GGCCA,GGCCATCGTTGA,GGC,GGCC,GGCCATC,GGCCATCGTTG,GGCCATCG,GGCCAT,GGCCATCGT,GGCCATCGTT,A C G T,GGCCATCGTTGA,GGCCATCGT,GGCCATCGTTG,GGCCATCGTT,GGCCATCG,GGCCATC,GGCCA,GGCCAT,GGCC,GGC,40,41,DNA測序的基本戰(zhàn)略,設法產(chǎn)生帶標記的不同長度的成套DNA片段，各帶有標記的片段起點相同、終點不同，使待測的DNA鏈中的相

11、應每個核苷酸處都有斷裂或終止。 通過PAGE電泳，能夠將相差一個核苷酸的DNA片段分開， 放射自顯影后，根據(jù)長短排列，根據(jù)特定末端堿基的DNA片段就可讀出待測DNA的堿基序列,42,測序技術進展同位素標記到熒光標記,平板電泳到毛細管電泳,多色熒光標記 毛細管電泳,單色熒光標記 平板電泳,同位素標記 平板電泳,43,44,DNA的測序儀示意圖,computer analysis,凝膠中DNA移動方向,樣品槽,激光器,輸入光學系統(tǒng),成象透鏡,聚焦透鏡,高靈敏度相機,旋光鏡/棱鏡組件,45,引物標記法測序(Dye Primer,一個樣本，4個反應。4個反應中引物序列相同，但分別標記有不同顏色的熒光,

12、反應結束后，將4管反應液混合，經(jīng)乙醇沉淀后上樣,46,47,終止法測序(Dye Terminator,一個樣本，1個反應。反應中包含分別帶4色熒光標記的ddNTP(終止子,測序反應結束后，采用乙醇沉淀法進行純化，除去過量的ddNTP后上樣,48,49,50,51,DNA的化學測序示意圖,反應試劑 G反應：硫酸二甲酯 G+A反應：甲酸 T+C反應：肼 C反應：NaCl+肼,52,二）DNA的二級結構雙螺旋模型,一）研究背景： 1、Chargaff 規(guī)則（20世紀4050年代,53,2、Wilkins 和Franklin的高質量的X-衍射圖 3、Watson 和Crick提出雙螺旋模型（1953,

13、54,DNA結構的揭示,55,復試題 在DNA分子結構的發(fā)現(xiàn)過程中，除了沃森和克里克提出了雙螺旋模型，還提出過什么模型,56,二)DNA雙螺旋模型的基本內容,反向平行、互補雙鏈 脫氧核糖和磷酸骨架位于雙鏈外側，走向相反（5 3、3 5）； 堿基配對，A-T，G-C 右手螺旋，并有大溝和小溝 螺旋直徑2nm 螺距3.4nm 螺旋一周10個堿基對，堿基平面距離0.34 nm 雙螺旋結構穩(wěn)定力：橫向是堿基對氫鍵；縱向是堿基平面間的疏水堆積力（base-stacking force,57,浙江大學2003年生物化學,四 綜合題15/904 DNA雙螺旋模型是哪年由誰提出的?簡述其基本內容.為什么說該模型的提出是分子生物學發(fā)展史上的里程碑,具有劃時代的貢獻,58,4、DNA雙螺旋結構模型的理論意義,解釋下列生命現(xiàn)象: （1）DNA的復制DNA的遺傳信息在生物世 代間、細胞世代間傳遞。 該模型直接表明了遺傳信息傳遞（自我復制）的機制。 （2）遺傳與變異DNA分子的堿基序列具有 保守性和變異性, 堿基對是突變的最小單位,59,3）生物的性狀控制蛋白質生物合成時遺傳密碼與反密碼