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杨荣武生物化学核酸的结构与功能PPT精选文档

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生物化学之核酸的结构与功能 ppt课件

生物化学之核酸的结构与功能 ppt课件

六、核苷酸的性质
1、紫外吸收：嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键，因此使得碱 基、核苷和核苷酸在240~290nm的紫外波段有强烈的吸 收峰，最大吸收值在260nm附近。
2、互变异构作用：凡含有酮基的嘧啶或嘌呤碱，在溶液中 可发生酮式和烯醇式的互变异构现象：
NH 2?
4
3N
5
NH2?
4
3N
5
2 O
NH1
6?
4/ H
H 3/
OH 2 /H ?1 /?
OH H
腺嘌呤核苷（腺苷）
生物化学之核酸的结构与功能
核苷=核糖+碱基
NH 2 ?
4
3N
5
2 O
1N
6?
5/ H O CH 2
O
4/ H
H 3/
OH
H
?1 / 2 H//
H
胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷） 生物化学之核酸的结构与功能
三、核苷酸
❖核苷中的戊糖羟基（主要是5位上的）被磷酸酯化，形成核 苷酸（p.481，表3-4）。 核糖核苷酸：腺嘌呤核苷酸（AMP）、鸟嘌呤核苷酸 （GMP）、胞嘧啶核苷酸（CMP）、尿嘧 啶核苷酸（UMP） 脱氧核糖核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸（dAMP）、鸟嘌 呤脱氧核苷酸（dGMP）、胞嘧啶脱氧核 苷酸（dCMP）、胸腺嘧啶脱氧核苷酸 （dTMP）
O
-
Oγ
P O
～ -
O
O P
～β
O
O-
O Pα O-
O C H2
NH2
N
N
NN
O
OH OH AM P ADP
ATP
磷酸之间的焦磷酸键含有很高的能量，称为高能键（~）， 是生物体内能量利用和贮存的主要物质（12000卡/每克分子高 能键）。

生物化学-第3章-核酸的结构与功能PPT课件

生物化学-第3章-核酸的结构与功能PPT课件

射图谱和分子模型，
提出了著名的DNA双
螺旋结构模型，并
对模型的生物学意
义作出了科学的解
释和预测。
.
19:46
17
DNA双螺旋模型要点
（1）两条长度相等的核苷 酸链反向平行，右手螺 旋结构。
（2）碱基在内碱基平面垂 直于螺旋轴戊糖、磷酸 在外，双螺旋每转一周 为10碱基对螺距3.4nm.
（3）碱基对（A＝T， G≡C）
一、一般性质
1．线性大分子
2．两性电解质
3. 紫外吸收性 质
.
24
二、核酸的变性与复性
1. 变性
❖ 稳定核酸双螺旋次级键断裂， 空间结构破坏，变成单链结构 的过程。
❖ 核酸变性后，由于DNA分子双 链打开暴露了更多碱基的共轭 双键，使其在波长260nm处的 光吸收增强，这一现象称为高 色效应（hyperchromic effect）。
❖ 核苷酸 → 核苷+磷酸 （戊糖+碱基+磷酸）
HH
.
10
19:46
两类核苷酸的比较
RNA： AMP GMP CMP UMP
DNA: dAMP dGMP dCMP dTMP
.
11
二、某些重要的核苷酸
1．多磷酸核苷酸
NH2
N
N
O
O
O
O - P ～O - P ～ O - P
O-
O-
O-
N OCH2 O
稀有碱基较多，稳定性较差，易水解多为 单链结构，少数局部形成螺旋。
分类： mRNA 3% tRNA 15% rRNA 80%
.
21
种类多，分子 量大小不一
5’－端“帽” 式结构

核酸的结构与功能级(共115张PPT)

核酸的结构与功能级(共115张PPT)
3′端
目录
4.核苷酸链书写方法：
AGT GCT 5 P P P P P P OH 3
5 pApCpTpGpCpT-OH 3
5 A C T G C T 3
5.核酸分子大小的表示法：
➢ 单链DNA和RNA用碱基数目表示。 ➢ 双链DNA和RNA用碱基对数目表示〔bp或Kbp〕。
➢ 小的核酸片段(<50bp)常被称为寡核苷酸 (oligonucleotide)。
• 碱基和核糖〔脱氧核糖〕通过糖苷键连接形成核苷 〔脱氧核苷〕。连接方式：核糖或脱氧核糖C-1’与 嘌呤环N9或嘧啶环N1之间形成糖苷键。
NH2
N
N
9
N
N
CH
OH
2
O
HH
1'
H 2'
H
糖苷键
N
HOH2C
N
O
H
H
H OH
H H
NH2 N
N 糖苷键
OH
O
H
反式脱氧腺苷
目录
核苷酸(ribonucleotide)的形成
脱氧胸苷一磷酸(dTMP)
目录
多磷酸核苷酸
根据连接的磷酸基团数目不同，核苷酸可分为：核苷一 磷酸〔NMP〕、核苷二磷酸〔NDP〕、核苷三磷酸〔NTP 〕。
NH 2
5′-磷酯键
N
N
O
-O P O-
O
OP O-
O
OPO O-
N
N
CH 2
O
H
H OH
H
H H
脱氧腺嘌呤核苷
脱氧腺嘌呤一磷酸 (dAMP)
3.54nm
2.4nm
目录
碱基互补配对

生物化学核酸化学核酸结构和功能PPT课件

生物化学核酸化学核酸结构和功能PPT课件

NH
2
N
N
9
N
N
CH OH 2O
1'
HH
H 2'
H
OH OH
腺嘌呤核苷
糖苷键
核苷酸（脱氧核苷酸）：核苷（脱氧核苷）
和磷酸以酯键连接形成。
核苷酸：
酯键 N
O 5'
HO P O CH2 OHH
NH2 N
9
N
N
O
1'
H 2'
H
糖苷键
AMP, GMP, UMP, CMP OH OH
脱氧核苷酸：
腺苷酸
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
核是酸核的 酸基的本基组本成组单成位单是位核苷酸
RNA通常以单链形式存在，局部可有二、三级 某围些绕病 同毒一R中N心A也轴可构作成为右遗手传双信螺息旋的。载体。
*参t与RN遗A的传一信级息结的构复特制点与表达。
结构 围* t绕RN同A的一三中级心结轴构构成右手双螺旋 。
大ATP多是数生真物核体m能RN量A的直3´末接端供有应多体聚：A尾。
在信2使6R0nNmA（波m长R有NA最）大吸携收带峰D，NA是遗由传碱信基息的共轭双键决定的。
尿* t嘧RN啶A的(ur一ac级il,结U)构特点
第核四苷节 （或核脱酸氧的核分苷子）结：构碱基和核糖（或脱氧核糖）通过糖苷键连接形成。
DAMNAP,复G性MP时, U，M其P,溶CM液POD260降低。
胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U）
DNA有 RNA有
每种核酸都含有四种碱基 。
戊糖
5 (deoxyribonucleic acid, DNA)
5

核酸的结构与功能 (共98张PPT)

核酸的结构与功能 (共98张PPT)

二、DNA的高级结构是超螺旋结构
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。
原核生物DNA多为环状，以负超螺旋的形式存在，平均 每200碱基就有一个超螺旋形成。
➢ DNA染色质呈现出的串珠样结构。
➢ 染色质的根本单位是核小体(nucleosome)。
核小体的组成
DNA：约200bp
组蛋白：H1 H2A，H2B H3 H4
核小体串珠样的结构
H2A
H4 DNA双链
H1
H2B
H3
核小体连接区
5.5 nm
11 nm
核小体核心颗粒
双链DNA的折叠和组装
第一层次折叠 第二层次折叠
三、DNA是遗传信息的物质根底
➢ DNA的根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根底，也是 个体生命活动的信息根底。
➢ 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。
第三节
RNA的结构与功能
一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸5的α-磷酸基 团缩合形成磷酸二酯键(phosphodiester bond)。
多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性 的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸(polydeoxynucleotide)， 即DNA链。
5´-末端
C
磷酸二酯键 A
磷酸二酯键
G
3´-末端
N 糖苷键

生物竞赛-生物化学-07核酸的性质及研究方法-杨荣武《生物化学原理(一)》(21张PPT)

生物竞赛-生物化学-07核酸的性质及研究方法-杨荣武《生物化学原理(一)》(21张PPT)
20
RNA一级结构的测定
测定RNA一级结构的主要方法有：（1）先使 用逆转录酶将待测RNA逆转录成cDNA，然后 再使用末端终止法等进行测定；（2）用化学 或/和酶学方法对放射性同位素标记的RNA进 行部分消化后，再进行聚丙烯酰胺电泳分析； （3）质谱法
21
伴随着DNA复性的是其浮力密度和紫外吸收的减少、 粘度的增加和生物活性的恢复，其中紫外吸收减少的 现象被称为减色效应。
影响DNA复性的因素有温度、离子强度、DNA浓度和 DNA序列的复杂度等。
8
DNA的复性历程
9
不同DNA的复性动力学曲线 10
核酸的水解
（1）酸水解 核酸分子内的糖苷键和磷酸二酯键对酸的敏感性不 同：糖苷键＞磷酸酯键；而嘌呤糖苷键＞嘧啶糖苷 键
和C各个泳道，自下而上从自显影片上就可读出DNA序列。
17
化学断裂法测定DNA一级结构的原理
18
焦磷酸测序
焦磷酸测序需要在同一反应体系中发生由4种特异性酶催化 的级联化学发光反应，在每一轮测序反应中，只加入一种 dNTP，若该dNTP与模板配对，聚合酶就可以将其掺入到引 物链的3′端并释放出等量PPi。PPi可转化为可见光信号，并 最终转化为一个峰值。每个峰值的高度与反应中掺入的核苷 酸数目成正比。第一轮反应结束后，再加入下一种dNTP， 继续下一轮DNA链的合成。
19
深度测序
除了焦磷酸测序法，近几年来，科学家还发明了一些 新的测序方法，例如单分子测序法（single-molecule sequencing）。建立在这些新的测序方法基础之上的 高通量测序技术堪称测序技术发展历程的一个里程碑， 该技术可以对数百万个DNA分子同时进行测序，操作 极为简便，大大节约了成本和时间。这使得对一个物 种基因组和转录组进行细致全面的分析成为可能，因 此也称其为深度测序（deep sequencing）

生物化学第二章核酸的结构和功能(共64张PPT)


~250nt poly A binding protein
5'
AAUAAA (~20nt) YAAAAAAAAA
AAAAAA 3'
目录
帽子结构和多聚A尾的功能:
1、帮助mRNA从核内向胞质转运 2、参与翻译起始的调控 3、维系mRNA的稳定性
目录
〔三〕mRN的作用
指导蛋白质合成过程氨基酸的排列顺序
N
cAMP
O P O OH
OH
目录
5′端
二、核酸的一级结构
C
概 念:
核苷酸在核酸分
子 中 从 5′ 端 到 3′ 端
A
的排列顺序。
化学键: 3′5′磷酸二酯键
核酸链的方向是5 → 3
G
3′端
目录
书写方法： A G T G C T
5 P P P P P P OH 3
5 A C T G C T 3
1、核酸分子的大小常用碱基数目〔对〕来表示。
目录
四、 snmRNAs
细胞的不同部位存在许多其他种类的小分子RNA，统称为
非mRNA小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。
snmRNAs的功能
参与hnRNA的加工剪接及参与了基因表达的调控
snmRNAs的种类
核内小RNA
核仁小RNA 胞质小RNA 催化性小RNA
1、从mRNA分子5'末端起的第一个AUG开始， 每3个核苷酸为一组称为密码子(codon)或三联 体密码(triplet code)。
2、AUG 为起始密码子；
UAA. UAG. UGA为终止密码子。
3、位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序 列称为开放阅读框 (ORF)，决定了多肽链的氨基酸

核酸的结构和功能PPT精品文档


酸 材内容，千上万种基因，这些基因编码着不同的 遗传信息，
填写右 的
指导和控制着生物体的形态 、形态和行为等多种性
栏空白 功
状的表达和变化。
能
2．绝大多数的生物，其遗传信息贮存在DNA中，
部分病毒的遗传信息，直接贮存在RNA中，
如 HIV 、 SARS 等。
.
7
核酸有哪几种？ 核酸有 DNA和RNA 2种； 四、 五碳糖有哪几种？ 五碳糖包括核糖和脱氧核糖 ； 总结 碱基共有哪几种？ 碱基有 A、G、C、T、U ；
核苷酸有哪几类？ 核苷酸有脱氧核苷酸和核糖核苷酸。
.
8
新知探究
核酸的化学组成
1．元素组成 核酸由C、H、O、N、P 5种元素组成。 (1)相对分子质量很大，大约是几十万到几百万。 (2)核苷酸是核酸的基本组成单位，即组成核酸分子的单体。
.
9
2．核苷酸 (1)组成：一个核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一 分子磷酸组成。如下图所示：
A．核苷酸
B．脱氧核苷酸
C．核糖核苷酸
D．氨基酸
答案：A
.
12
2．在生命活动中，由DNA分子蕴藏的信息所支配合成的
RNA在完全水解后，得到的化学物质是(பைடு நூலகம்)
A．氨基酸、核苷酸、葡萄糖 B．氨基酸、葡萄糖、碱基
C．脱氧核糖、碱基、磷酸
D．核糖、碱基、磷酸
解析：核酸是一类高分子化合物，其基本组成单位是核苷
.
22
典例剖析
核酸的分子组成与结构 下列关于核酸知识的表示，正确的是( )
.
23
易错点提示：核酸包括脱氧核糖核酸(简称DNA)和核糖核酸 (简称RNA)。其基本结构单位分别是脱氧核糖核苷酸(简称脱 氧核苷酸)和核糖核苷酸，由C、H、O、N、P 5种元素组成。 解析：磷酸＋脱氧核糖＋碱基组成的是DNA，磷酸＋核糖＋ 碱基组成的是RNA。 答案：D

《核酸的结构和功能》课件


THANKS
感谢观看
DNA复制的终止
DNA复制到达终止点后， 复制过程停止，新合成的 DNA链与原来的DNA链 形成双螺旋结构。
基因表达与转录
基因表达的概述
基因表达是指基因经过转录和翻 译两个过程，将遗传信息转化为
蛋白质的过程。
转录过程
在转录过程中，RNA聚合酶与 DNA上的启动子结合，启动转录 过程，将DNA上的遗传信息转录 成RNA。
RNA在基因表达调控中起到重要作用 ，某些RNA可以与DNA结合，影响 基因的表达水平。
RNA在蛋白质合成中起到模板作用， 按照mRNA上的密码子顺序，tRNA 将氨基酸带到核糖体上，合成多肽链 。
RNA还具有催化功能，某些RNA可 以作为酶，催化某些化学反应。
04
核酸的合成与复制
核酸的合成
01 02
疾病诊断与治疗是生物技术在医学领域的重要应用之一。通过生物技术 手段，可以对疾病进行早期诊断和治疗，提高治愈率和降低死亡率。
在疾病诊断方面，生物技术广泛应用于免疫诊断、分子诊断和组织工程 等领域。例如，利用免疫学方法可以检测人体内的抗原或抗体，以诊断
感染性疾病或自身免疫性疾病等。
在疾病治疗方面，生物技术也发挥了重要作用。例如，利用基因工程技 术可以生产出与患者匹配的细胞或蛋白质，用于治疗一些难治性疾病。 此外，免疫疗法和细胞疗法等新兴治疗方法也得到了广泛应用。
RNA的合成需要核糖核苷酸作为原料，通过RNA聚合酶的作用，按照
碱基互补配对原则，将一个个核糖核苷酸聚合形成RNA链。
DNA的复制
01
02
03
DNA复制的起始
DNA复制起始于特定的起 始点，需要DNA聚合酶和 多种蛋白质因子的参与。

生物化学核酸的结构和功能PPT


在DNA和RNA中都有胞嘧啶（C），胸 腺嘧啶只出现在DNA分子中，尿嘧啶则 只出现于RNA分子中。
两类核酸分子的组成比较
嘌呤 嘧啶 核糖
磷酸
DNA A，G C，T 脱氧核糖 磷酸
RNA A，G C，U 核糖
磷酸
嘌呤、嘧啶环上由于有共轭双键，在 260nm波长附近对紫外光有较强的吸收。
核苷=核糖+碱基
NH2?
65
1N
N7
2 N4N 8
5/ 3
9
HOCH2 O
4/ H
H 3/
OH2/H?1/?
OH H
碱基和核糖通过糖苷键连成 核苷。连接方式是嘌呤环上 的N-9或嘧啶环上的N-1与糖 的C-1‘以糖苷键相连。
腺嘌呤核苷（腺苷）
NH2?
4
3N
5
2 O
1N
6?
5/ HOCH2
O
4/ H
H 3/
H
?1/ 2H//
核小体进一步旋转折叠形成棒状染色体，将近
1 m长的DNA分子容纳于直径只有数微米的细 胞核中。
DNA的功能
【基因】(gene) ：合成有功能的蛋白质 （多肽）或RNA所必须的全部DNA顺序。
【基因组】(genome) ： 一个生物体的全部 基因序列。
人类基因组：人22条染色体 + X、Y两条染 色体的全部遗传物质 + mt基因组。
• SV40病毒的基因组仅含有5100 bp， • 大肠杆菌基因组的大小为5700 kbp， • 人的基因组则由大约2.8×109个bp组成。
• DNA的基本功能用为生物遗传信息复制 的模板和基因转录的模板，它是遗传繁 殖的物质基础。
第三节 RNA的空间结构与功能
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13
已步入古稀之年的Watson（左）和
Crick（右）在讨论DNA双螺旋结构模型
14
B型双螺旋
DNA二级结构的主要形式为Watson和Crick于1953 年提出的B型双螺旋，其主要内容是：
– DNA由两条呈反平行的多聚核苷酸链组成，两条链相互缠 绕形成右手双螺旋；
– 组成右手双螺旋的两条链是互补的，它们通过特殊的碱基 对结合在一起，一条链上的A总是与另一条链的T，G总是 和C配对。其中AT碱基对有二个氢键，GC碱基对有3个氢 键；
"...It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material. The structure itself suggested that each strand could separate and act as a template for a new strand, therefore doubling the amount of DNA, yet keeping the genetic information, in the form of the original sequence, intact. "
6
不同类型的RNA的功能和分布
7
不同类型的RNA的功能和分布
8
核酸的一级结构
定义：核苷酸或碱基的排列顺序 写法：从左到右，5'端到3'端 意义：DNA一级结构贮存各种遗传信息
9
构成DNA和RNA核苷酸的结构和连接方式
10
DNA的二级结构
DNA的二级 结构主要是 各种形式的 螺旋，特别 是B-型双螺 旋，此外还 有A-型双螺 旋、Z-型双 螺旋、三链 螺旋和四链 螺旋等
11
Happy Birthday,
Double Helix
12
"Molecular Structure of Nucleic Acids:
A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid"
(Nature, April 25, 1953. volume 171:737-738.)
编码RNA和非编码 (NcRNA)
DNA和RNA的结构异同
3
为什么DNA的第四个碱基通常是T?
C自发脱氨基变成U 修复酶能够识别这些突变，以用C取代这些U。 如何区分正常的U和突变而来的U? 使用T就很容易解决以上问题。
C
U4ຫໍສະໝຸດ 为什么DNA 2'-脱氧，RNA不是?
RNA临近的-OH使其更容易 DNA缺乏2'-OH更加稳定 遗传物质必须更加稳定 RNA需要的时候合成，不需要的时候需要 迅速降解。
第六章 核酸的结构与功能
1
提要
一、核酸的分类 二、核酸的一级结构 三、核酸的高级结构
1. DNA的高级结构 2. RNA的高级结构
四、核酸与蛋白质的相互作用
1. DNA与蛋白质形成的复合体 2. RNA与蛋白质形成的复合体
五、核酸的功能
2
核酸的分类
DNA —— 一种类型，一种功能 RNA —— 多种类型，多种功能
"The novel feature of the structure is the manner in which the two chains are held together by the purine and pyrimidine bases... The (bases) are joined together in pairs, a single base from one chain being hydrogen-bonded to a single base from the other chain, so that the two lie side by side...One of the pair must be a purine and the other a pyrimidine for bonding to occur. ...Only specific pairs of bases can bond together. These pairs are: adenine (purine) with thymine (pyrimidine), and guanine (purine) with cytosine (pyrimidine)."
"...in other words, if an adenine forms one member of a pair, on either chain, then on these assumptions the other member must be thymine; similarly for guanine and cytosine. The sequence of bases on a single chain does not appear to be restricted in any way. However, if only specific pairs of bases can be formed, it follows that if the sequence of bases on one chain is given, then the sequence on the other chain is automatically determined."
5
为什么RNA通常单链，DNA通常双链？
RNA处于单链状态，使其能够自我折叠成可以 和蛋白质相媲美的各种类型的二级结构和三级 结构，这是形成RNA结构多样性的基础，否则 所有的RNA与DNA一样，只能形成千篇一律的 双螺旋。
RNA在三维结构的多样性使其在细胞内能行使 多项生物学功能。DNA通常是双链的，使其能 够充分地行使作为遗传物质这项唯一的功能
– 碱基对位于双螺旋的内部，并垂直于暴露在外的脱氧核糖 磷酸骨架。碱基对之间通过疏水键和范德华力相互垛叠在 一起，对双螺旋的稳定起一定的作用；