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第 二 章

第 二 章. 核酸的结构与功能. 受害者. 受害者身上血液样品. 怀疑对象. 问题探讨. DNA 指纹法. 1 、 DNA 的中文名称是什么 ? 2 、如果得到了 DNA 方面的证据 , 是否还需要其他证据呢 ? 3 、你还能说出 DNA 鉴定技术在其他方面的应用吗 ? 4 、 DNA 为什么能够提供一个人的遗传信息 ?. 核 酸 (nucleic acid). 是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。. 脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）. 核酸. 核糖核酸（ＲＮＡ）. 人的口腔上皮细胞中 DNA 、 RNA 的分布情况.

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第 二 章

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Presentation Transcript

  1. 第 二 章 核酸的结构与功能

  2. 受害者 受害者身上血液样品 怀疑对象 问题探讨 DNA指纹法 1、DNA的中文名称是什么? 2、如果得到了DNA方面的证据,是否还需要其他证据呢? 3、你还能说出DNA鉴定技术在其他方面的应用吗? 4、DNA为什么能够提供一个人的遗传信息?

  3. 核 酸 (nucleic acid) 是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。 脱氧核糖核酸（ＤＮＡ） 核酸 核糖核酸（ＲＮＡ）

  4. 人的口腔上皮细胞中DNA、RNA的分布情况 洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA、RNA的分布情况 DNA和RNA在细胞中的分布 甲基绿使DNA呈现绿色，派洛宁使RNA呈现红色。

  5. DNA和RNA在细胞中的分布 现象 1、绿色主要集中在细胞核区域． 2、红色主要分散在细胞质区域．

  6. DNA和RNA在细胞中的分布 结论 1、DNA主要分布在细胞核内。 2、RNA主要存在细胞质中。

  7. 核酸的发现和研究工作进展 • 1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” • 1944年Avery等人证实DNA是遗传物质 • 1953年Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 • 1968年 Nirenberg发现遗传密码 • 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 • 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 • 1985年 Mullis发明PCR 技术 • 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) • 1994年 中国人类基因组计划启动 • 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架

  8. Avery的肺炎球菌转化实验

  9. 本章内容 1. 核酸的分子组成 2. DNA的结构与功能 3. RNA的结构与功能 4. 核酸的理化性质

  10. 第一节 核酸的分子组成 The Molecular Component of Nucleic acid

  11. 核酸 水解 (基本组成单位)

  12. 二、 分子组成 —— 碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱 —— 戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖 —— 磷酸(phosphate) • 一、 元素组成 • C、H、O、N、P（9~10%）

  13. O O R H 2ROH O O OH OH P P O O R H 磷酸：H3PO4

  14. 戊糖： 5 5 O HOCH O HOCH OH 2 OH 2 1 1 4 4 H H H H H 3 H 3 H H 2 2 OH OH OH H OH H 核糖（R） 脱氧核糖（dR）

  15. 腺嘌呤(adenine, A) 鸟嘌呤(guanine, G) 碱 基： 嘌呤(purine)

  16. 尿嘧啶(uracil, U) 胸腺嘧啶(thymine, T) 胞嘧啶(cytosine, C) 嘧啶(pyrimidine)

  17.  I DHU m7G I 2 3 1 6 4 5 R 稀有碱基：、I、DHU、 m7A、m7G、

  18. 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） 三、核苷酸的结构 嘌呤核苷糖苷键： N9—C1′ 嘧啶核苷糖苷键： N1—C1′

  19. 腺苷 脱氧胞苷

  20. 2. 核苷酸(ribonucleotide)的形成 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）。 核 苷 酸 碱基 戊糖 磷酸

  21. 脱氧核苷酸与核糖核苷酸有何区别？ 腺嘌呤　　鸟嘌呤 (A) (G) 胞嘧啶　　胸腺嘧啶(C) (T) 腺嘌呤　　　鸟嘌呤 (A)(G) 胞嘧啶　　　尿嘧啶 (C) (U) 碱基 碱基 磷酸 磷酸 OH 脱氧核糖 核糖 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸

  22. 参与构成RNA的碱基、核苷及相应的核苷酸 RNA 5’-核苷酸ribonucleotide 碱基base 核苷ribonucleoside (5’-monophosphate) 腺嘌呤adenine(A) 腺苷adenosine 腺苷酸（AMP） 鸟嘌呤guanine(G) 鸟苷guanosine 鸟苷酸（GMP） 胞嘧啶cytosine(C) 胞苷cytidine 胞苷酸（CMP） 尿嘧啶uracil(U) 尿苷uridine 尿苷酸（UMP）

  23. 参与构成DNA的碱基、核苷及相应的核苷酸 DNA 脱氧核苷 5’-脱氧核苷酸 碱基base deoxyribonucleoside deoxyribonucleotide 腺嘌呤adenine(A) 脱氧腺苷deoxyadenosine 脱氧腺苷酸(dAMP) 鸟嘌呤guanine(G) 脱氧鸟苷deoxyguanosine 脱氧鸟苷酸(dGMP) 胞嘧啶cytosine(C) 脱氧胞苷deoxycytidine 脱氧胞苷酸(dCMP) 胸腺嘧啶thymine(T) 脱氧胸苷deoxythymidine 脱氧胸苷酸(dTMP)

  24. DNA与RNA的区别

  25. 据图回答 A G C T 脱氧核糖 胞嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸

  26. 据图回答 G C U A 核糖 腺嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸

  27. A G C T DNA的基本组成单位：脱氧核糖核苷酸 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸

  28. A G C U RNA的基本组成单位：核糖核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸

  29. cAMP ADP AMP ATP NADP+ NAD+ 体内重要的游离核苷酸及其衍生物 • 多磷酸核苷酸：NDP， NTP， dNDP，dNTP • 含核苷酸的辅酶： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP • 环化核苷酸: cAMP，cGMP

  30. A T G C 四、核酸的形成 5´端 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（Nuceic acid） 3´端 核苷酸链

  31. NH2 NH2 N O O N N HO OCH2 P 5' O O N OCH2 OH O 3' O H P OH H O OH 3 ′，5′-磷酸二酯键： 一个核苷酸戊糖C-3′的游离-OH与另一个核苷酸戊糖C-5′的PO43-脱水缩合生成的化学键

  32. 第二节 DNA的结构与功能 Structure and Function of DNA

  33. 5′端 C A G 3′端 一、DNA的一级结构 定义： DNA中脱氧核苷酸的排列顺序。 由于脱氧核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。

  34. A G T G C T 5 P OH 3 P P P P P 书写方法 5 pApCpTpGpCpT-OH3 5A C T G C T 3

  35. 二、 DNA的二级结构 —双螺旋结构 The secondary structure of DNA —DNA double helix DNA双螺旋结构是DNA二级结构的重要形式，它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型。

  36. （一）DNA双螺旋结构的研究背景 • DNA纤维的X-线衍射图谱分析： 提示DNA螺旋性分子，并以双链形式存在。 • 碱基组成分析：（Chargaff 规则） • 1. [A] =[T]， [G] = [C]，[A] +[G]= [C]+ [T] • 2. 不同种属生物的DNA碱基组成不同 • 3. 同一个体不同组织、器官的DNA碱基组成相同 • 4. DNA碱基组成不随年龄、营养或环境的改变

  37. （二） DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953） 3′ • 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。螺旋直径为2nm，形成大沟及小沟相间。 5 ′ 5 ′ 3 ′

  38. （二） DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953） 3′ • 碱基垂直螺旋轴居双螺旋内侧，与对侧碱基形成氢键配对（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 • 双链横向稳定性由氢键维持，纵向稳定性由碱基堆积力维持。 5 ′ 5 ′ 3 ′

  39. G≡C A=T 碱基互补配对： C G A T

  40. 双螺旋DNA的结构特点： 1. 反向平行 2. 右双螺旋：大、小二沟；10bp/螺旋，螺 距3.4nm (34A0)；D = 2nm(20A0) 3. 主链骨架位于螺旋外侧，碱基在内 4. 副键维系：横向——氢键；纵向——碱 基堆砌力 5. 碱基互补（配对）：A = T；G ≡ C

  41. （三）DNA双螺旋结构的多样性 DNA的结构会随着溶液的离子强度或相对湿度的改变而改变，从而产生多样性。

  42. 三种类型DNA双螺旋的比较

  43. 三、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

  44. （一）原核生物DNA的高级结构 线状DNA形 成的超螺旋

  45. 环状DNA形成的超螺旋

  46. （二）核小体与染色质 真核生物染色质由DNA和蛋白质构成，其中的DNA是线性双螺旋，它缠绕在组蛋白的八聚体上形成核小体。 染色质的基本单位是核小体(nucleosome)

  47. 核小体的组成： DNA：约200bp 组蛋白：富含Lys和Arg的碱性蛋白质。 H1 H2A，H2B H3 H4

  48. 核小体串珠示意图：

  49. 四、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。

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