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核酸的结构与功能

核酸的结构与功能. 文登市职业中等专业学校 赵松巍. 知识要点：. 1. 核酸分类和分布 2. 核酸的研究历史和重要性 3.DNA 的结构 4.RNA 的结构 5. DNA 芯片技术简介. 核酸分类和分布.  脱氧核糖核酸 （ deoxyribonucleic acid, DNA ）: 遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质。在真核细胞中， DNA 主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中均有各自的 DNA。 原核细胞没有明显的细胞核结构， DNA 存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染色体，每个染色体含一个双链环状 DNA。

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核酸的结构与功能

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Presentation Transcript

  1. 核酸的结构与功能 文登市职业中等专业学校 赵松巍

  2. 知识要点： • 1.核酸分类和分布 • 2.核酸的研究历史和重要性 • 3.DNA 的结构 • 4.RNA 的结构 • 5.DNA芯片技术简介

  3. 核酸分类和分布 脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA）:遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质。在真核细胞中，DNA主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。原核细胞没有明显的细胞核结构，DNA存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染色体，每个染色体含一个双链环状DNA。 核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）：主要参与遗传信息的传递和表达过程，细胞内的RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中，病毒中RNA本身就是遗传信息的储存者。另外在植物中还发现了一类比病毒还小得多的侵染性致病因子称为类病毒，它是不含蛋白质的游离的RNA分子，还发现有些RNA具生物催化作用（ribozyme）。

  4. 核酸的研究历史和重要性 • 1869Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一 种含磷酸的有机物，当时称为核素（nuclein）,后称为核酸（nucleic acid） • 1944 Avery等通过肺炎球菌转化试验证明DNA是遗传物质 • 1953Watson和Crick提出DNA结构的双螺旋模型 • 1958Crick提出遗传信息传递的中心法则 • 70年代 建立DNA重组技术 • 80年代以后 分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展，实施人类基因组计划（HGP）

  5. O O 5´-磷酸核苷酸的基本结构 O （N = A、G、C、U、T） 5´ N O- P O CH2 O- H 1´ 4´ H H H 3´ 2´ OH (O)H

  6. 嘧啶 嘌呤 Cytosine (C) Uracil (U) Thymine (T) Adenine (A) Guanine (G) 基本碱基结构和命名

  7. P P P P P P P P 常见（脱氧）核苷酸的结构和命名 胞嘧啶核苷酸（CMP） 尿嘧啶核苷酸（UMP） 腺嘌呤核苷酸（AMP） 鸟嘌呤核苷酸（GMP） 脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP） 脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP） 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP） 脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）

  8. 5´ 3´ DNA 的一级结构  DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做DNA的一级结构，简称为碱基序列。一级结构的走向的规定为5´→3´。不同的DNA分子具有不同的核苷酸排列顺序，因此携带有不同的遗传信息。  一级结构的表示法 结构式，线条式，字母式  一级结构测定

  9. OH 5´ 5´ 3´ 3´ OH OH RNA一级结构 DNA、RNA的一级结构 DNA一级结构

  10. A C T G 3´ 1´ OH 5´ 3´ 5´ 线条式 3´ 5´ACTGCATAGCTCGA 3´ p p p p 字母式 结构式 DNA一级结构的表示法

  11. 5´ 3´ 5´ 3´ 磷酸 核糖 T-A碱基对 碱基 C-G碱基对 3´ 5´ 3´ 5´ DNA的双螺旋结构的形成

  12. DNA的双螺旋模型特点 两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。 磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对（碱基配对原则，Chargaff定律） 螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对（base pair, bp）重复一次，间隔为3.4nm

  13. DNA的双螺旋结构稳定因素 氢键 碱基堆集力 磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和 碱基处于疏水环境中

  14. DNA的双螺旋结构的意义 该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是本世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。

  15. 富于AT 富于AT DNA分子中十字形结构的形成 DNA二级结构的多样性 Holliday结构

  16. 多聚嘌呤 多聚嘧啶 DNA三链间的碱基配对 DNA分子内的三链结构 DNA分子间的三链结构

  17. OH 5´ 3´ OH OH RNA的一级结构 RNA分子中各核苷之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做RNA的一级结构 RNA与DNA的差异 DNARNA 糖 脱氧核糖 核糖 碱基 AGCT AGCU 不含稀有碱基 含稀有碱基

  18. RNA的类别 信使RNA（messenger RNA，mRNA）：在蛋白质合成中起模板作用； 核糖体RNA（ribosoal RNA，rRNA）：与蛋白质结合构成核糖体（ribosome）,核糖体是蛋白质合成的场所； 转移RNA（transfor RNA，tRNA）：在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用。

  19. tRNA 的结构 三级结构 特征： 在二级结构基础上 进一步折叠扭曲形成倒 L型 二级结构特征： 单链 三叶草叶形 四臂四环

  20. 3´ Ala 氨基酸臂 TψC环 可变环 DHU环 反密码环 C C A I C G 反密码子 酵母tRNA Ala的二级结构 5´

  21. tRNA的三级结构

  22. DNA芯片技术简介 DNA芯片(DNA chip)技术是采用寡核苷酸原位合成或显微打印手段，将数以万计的DNA探针片段有序地固化于支持物表面上，产生二维DNA探针阵列，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号来实现对生物样品的快速、并行、高效地检测或诊断。 由于常用硅芯片作为固相支持物，且在制备过程中运用了计算机芯片的制备技术，所以称为DNA芯片技术。

  23. 人类将进入生物经济时代 基因——操纵生命的工具 基因组——潜藏着巨大的经济价值 基因技术——21世纪的投资热点 谁掌握了人类基因图谱，就等于谁破译了人类的生命密码，获得了操纵生命的工具。 与互联网相比，网络只是对人类的信息沟通带来了巨大的革命，而基因领域的革命则能够从根本上改变人类的命运，基因工程所带来的商业机会将会大大超过网络。

  24. 问答题 1、某DNA样品含腺嘌呤15.1%（按摩尔碱基计），计算其余碱基的百分含量。 2、DNA双螺旋结构是什么时候，由谁提出来的？试述其结构模型。 3、DNA双螺旋结构有些什么基本特点？这些特点能解释哪些最重要的生命现象？ 4、tRNA的结构有何特点？有何功能？ 5、DNA和RNA的结构有何异同？ 6、简述核酸研究的进展，在生命科学中有何重大意义？ 6、计算（1）分子量为3105的双股DNA分子的长度；（2）这种DNA一分子占有的体积；（3）这种DNA一分子占有的螺旋圈数。（一个互补的脱氧核苷酸残基对的平均分子量为618）

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