生物大分子的结构与功能核酸篇.ppt

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1、第二章 核酸的结构与功能,第一节 核酸的分类及化学组成第二节 DNA的结构与功能第三节 RNA的结构与功能第四节 核酸的理化性质及其应用第五节 核酶,第一节 核酸的分类及化学组成,核酸分为两大类：脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA）,一、核酸的分类,DNA,双链线状,双链环状,单链线状：动物病毒MVM,单链环状：噬菌体X174,真核细胞染色体DNA,噬菌体T2，T5，T7，,E-Coli染色体DNA,线粒体DNA,叶绿体DNA,多瘤病毒DNA，病毒SV40DNA,噬菌体和X174的复制型,1、脱氧核糖核酸（DNA

2、）的类型,2、核糖核酸（RNA）,RNA为单链分子。少数RNA病毒RNA为双链分子。主要存在于细胞核、细胞质。RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达，分子量要比DNA小得多。,南京大学2002年攻读硕士研究生入学考试试题 生物化学一.是非题5.DNA是生物的遗传物质，而RNA则不是遗传物质。,中山大学2006生化,浙江大学2001年攻读硕士学位研究生生物化学入学考试题,一 是非题1/3010 真核细胞中DNA只存在于细胞核中,01复旦生化,02复旦生化,03复旦生化,04复旦生化,05复旦生化,南京大学2002年攻读硕士研究生入学考试试题 生物化学,二 选择题（以下各题均有一个正确答案，）

3、1.从一种动物病毒中分离得到的DNA，显示Chargaff碱基组成规律，并且能抗外切核酸酶，则此DNA为：（1）单链线状（2）单链环状（3）双链线状（4）双链环状,中国科学院研究生院2007 年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：生物化学（甲）,3、一个逆转录病毒的单链RNA 碱基组成摩尔百分比为：A，15；U，25；G，25；C，35。由该病毒的逆转录酶催化生成的双链DNA 的碱基组成是多少？,厦门大学08生化,总结,只要是双链DNA分子，其互补碱基含量一定相等；双链DNA分子的单链中，其互补碱基含量一般不相等；在单链DNA分子中，其互补碱基含量一般不相等；细菌的DNA有两种情况

4、：单链DNA和双链DNA。如果某生物DNA内互补碱基含量不相等，则该生物一定是单链DNA生物。,中山大学2006生化,二、组成核酸的基本成分,核酸,水解,水解,水解,单核苷酸（B-R-P）,磷酸（P）,戊糖（R）,碱基（B）,核苷（B-R）,2007西南大学生化,将核酸完全水解后可得到哪些组分，试比较DNA和RNA水解产物的异同。答：核酸完全水解的产物是碱基,戊糖和磷酸的混合物.RNA水解产物是-D-核糖,胞嘧啶,尿嘧啶,腺嘌呤,鸟嘌呤和磷酸;DNA水解产物是-D-2-脱氧核糖,胞嘧啶,胸腺嘧啶,腺嘌呤,鸟嘌呤和磷酸.,厦门大学08生化,判断题,厦门大学06年生物化学,中国科学院2002年研究

5、生入学试题生物化学与分子生物学,16RNA用强碱水解，产生：（）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；,RNA 在高pH时则稳定性很差,由于2OH导致的水解,脱氧核糖是其显著特点，是DNA极其稳定的根本原因,DNA在高pH值时磷酸酯键非常稳定只是碱基存在构像的变化,酮式,烯醇式,酮式,烯醇式,中国科学院05年生物化学及分子生物学,21，含有胸腺嘧啶的RNA种类是（）A,rRNA;B,mRNA;C,tRNA;D,snRNA,中国科学院研究生院2007 年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：生物化学（甲）,11、脱氧核糖是在第几位碳原子上脱去氧的_。A

6、、2 位B、3 位C、5 位D、6 位E、以上都不是,（一）稀有碱基(minor base),又称修饰碱基(modified base)指碱基环内某个原子上的氢,或环外某原子上的氢被甲基等基团取代后所得到的碱基 种类极多 大都是甲基化的碱基,中国科学院研究生院2007 年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：生物化学（甲）,名词解释5、核苷,北师大2000一.名词解释(2/20)3.修饰核苷,（二）修饰核苷（modified nucleoside）：也称稀有核苷（minor nucleoside）,1.修饰核苷包括三种情况:,（1）由修饰碱基和糖组成的核苷,（2）由非修饰碱基和2-O

7、-甲基核糖组成的核苷,（3）由碱基与糖连接方式特殊的核苷,假尿苷（）,戊糖 C1-OH H-C5 假尿苷(tRNA),5C,2.修饰核苷的简写符号,2,2,少数修饰核苷用单字符号如D、I；但大多数修饰核苷（若碱基被修饰）：碱基取代基、取代位置和取代数目写在核苷单字符号的左边，用小写英文字母代表取代基。,3.取代基用下列小写英文字母表示:,例如：,含修饰核糖的核苷即2-O-甲基核苷的表示方法，在核苷符号的右下方注上一个小写m。,若核糖被修饰：,例:2-O-甲基腺苷，Am,山师大06生化,m2G是指A.含有两个甲基的鸟嘌呤 B.核糖2位上带甲基的鸟苷酸C.杂环2位上带甲基的鸟苷D.含有两个甲基的鸟

8、苷酸,厦门大学08生化,三、一些重要的核苷酸,能量物质：ATP等；酶辅助因子：NAD+、NADP+和FAD 等；信号传导：环腺苷酸（cyclic AMP,cAMP）,环鸟苷酸（cyclic GMP,cGMP）;,第二节 DNA的结构与功能,一、DNA的结构,二、DNA的生物学功能,1.DNA的一级结构,2.DNA的二级结构,3.DNA的三级结构,携带并传递遗传信息,2007年华南理工大学生化,18.组成DNA和RNA的诸核苷酸之间连接戊糖残基的均为（64）键，多聚核苷酸链的方向取决于它的走向，5端的磷酸残基连接在戊糖的（65）位碳原子的羟基上。,（一）DNA的一级结构,概念：核酸分子中核苷酸的

9、排列顺序，即碱基的排列顺序。连接键：3,5-磷酸二酯键二个游离末端:5末端(游离磷酸基),3末端(游离羟基)书写规则:方向 5 3,从繁到简有多种表示方法。,酶法序列分析的原理,酶反应,电泳方向,5,3,引物,dATPdCTPdGTPdTTP,+ddATP,dATPdCTPdGTPdTTP,+ddTTP,dATPdCTPdGTPdTTP,+ddGTP,dATPdCTPdGTPdTTP,+ddCTP,GGCCA,GGCCATCGTTGA,GGC,GGCC,GGCCATC,GGCCATCGTTG,GGCCATCG,GGCCAT,GGCCATCGT,GGCCATCGTT,A C G T,GGCCAT

10、CGTTGA,GGCCATCGT,GGCCATCGTTG,GGCCATCGTT,GGCCATCG,GGCCATC,GGCCA,GGCCAT,GGCC,GGC,DNA测序的基本战略,设法产生带标记的不同长度的成套DNA片段，各带有标记的片段起点相同、终点不同，使待测的DNA链中的相应每个核苷酸处都有断裂或终止。通过PAGE电泳，能够将相差一个核苷酸的DNA片段分开，放射自显影后，根据长短排列，根据特定末端碱基的DNA片段就可读出待测DNA的碱基序列,测序技术进展同位素标记到荧光标记,平板电泳到毛细管电泳,多色荧光标记毛细管电泳,单色荧光标记平板电泳,同位素标记平板电泳,DNA的测序仪示意图,co

11、mputer analysis,凝胶中DNA移动方向,样品槽,激光器,输入光学系统,成象透镜,聚焦透镜,高灵敏度相机,旋光镜/棱镜组件,引物标记法测序(Dye Primer),一个样本，4个反应。4个反应中引物序列相同，但分别标记有不同颜色的荧光。,反应结束后，将4管反应液混合，经乙醇沉淀后上样,终止法测序(Dye Terminator),一个样本，1个反应。反应中包含分别带4色荧光标记的ddNTP(终止子),测序反应结束后，采用乙醇沉淀法进行纯化，除去过量的ddNTP后上样。,DNA的化学测序示意图,反应试剂G反应：硫酸二甲酯G+A反应：甲酸T+C反应：肼C反应：NaCl+肼,（二）DNA的

12、二级结构双螺旋模型,一）研究背景：1、Chargaff 规则（20世纪4050年代）,2、Wilkins 和Franklin的高质量的X-衍射图3、Watson 和Crick提出双螺旋模型（1953）,DNA结构的揭示,复试题在DNA分子结构的发现过程中，除了沃森和克里克提出了双螺旋模型，还提出过什么模型,二)DNA双螺旋模型的基本内容,反向平行、互补双链 脱氧核糖和磷酸骨架位于双链外侧，走向相反（5 3、3 5）；碱基配对，A-T，G-C右手螺旋，并有大沟和小沟 螺旋直径2nm 螺距3.4nm 螺旋一周10个碱基对，碱基平面距离0.34 nm双螺旋结构稳定力：横向是碱基对氢键；纵向是碱基平面

13、间的疏水堆积力（base-stacking force）,浙江大学2003年生物化学,四 综合题15/904 DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发展史上的里程碑,具有划时代的贡献?,4、DNA双螺旋结构模型的理论意义,解释下列生命现象:（1）DNA的复制DNA的遗传信息在生物世 代间、细胞世代间传递。该模型直接表明了遗传信息传递（自我复制）的机制。（2）遗传与变异DNA分子的碱基序列具有 保守性和变异性,碱基对是突变的最小单位。,（3）生物的性状控制蛋白质生物合成时遗传密码与反密码互补配对。（4）为现代分子生物学与基因工程奠定了理论基础。,04复旦生化,05复旦生化,A-DNA B-DNA Z-DNA,三)DNA结构的多样性,A,B,Z,大沟宽,小沟窄,小沟窄,大沟变深,小沟宽浅,大沟不存在,小沟窄而深,中国科学院05年生物化学及分子生物学,23，B型右旋DNA的螺旋距比Z型左旋DNA（）A，大；B，小；C，相同；,北师大2001,9.染色体中DNA的构型主要是_型,