dd核苷酸与核酸
核苷酸与核酸
戊糖
HO CH2
OH HO CH2
OH
5´ O
O
4´
1´
3´ 2´
OH OH
核糖(ribose) （构成RNA）
OH H 脱氧核糖(deoxyribose)
（构成DNA）
目录
（三）碱基和和戊糖缩合成核苷酸
1. 碱基和戊糖缩合成核苷 β-N-糖苷键
2. 糖苷键是可以旋转 碱基位置存在顺式和反式结构
1.00
★ 包括5-甲基胞嘧啶 ▲ 比值偏离1 ：1是实验误差所致
目录
（二） DNA双螺旋结构具有特征性
（Watson, Crick, 1953）
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 式绕同一公共轴盘。螺旋直 径为2nm，形成大沟(major groove) 及 小 沟 (minor groove)相间。
目录
第一节 核酸概述
The Generality of Nucleic Acids
目录
一、核酸的基本结构单位是核苷酸
核酸在核酸酶的作用下水解成核苷酸。
二、核苷酸由碱基、戊糖、磷酸组成
核苷酸由碱基(base)、戊糖(pentose)和 磷酸3种成分以共价键依次连接而成。
目录
核酸的化学组成
元素组成 C、H、O、N、P（9%~10%）
第六章
核苷酸与核酸
Nucleotides and Nucleic Acids
目录
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。
目录
核酸的发现和研究工作进展
1869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
核酸、核苷酸的基本换算
核酸、核苷酸的基本换算DNA电泳基本参数Pfu DNA聚合酶BCIP/NBT & BCIP/INTHistoChoice MBHistoChoice Clearing Agent 核酸、核苷酸的基本换算1．核酸的换算：(1)摩尔数与质量：1 μg 1,000bp DNA = 1.52 pmol1 μg pUC18/19 DNA (2,688bp) = 0.57 pmol1 μg pBR322 DNA (4,361bp) = 0.35 pmol1 μg SV40 DNA (5,243bp) = 0.29 pmol1 μg FX174 DNA (5,386bp) = 0.28 pmol1 μg M13mp18/19 DNA (7.250bp) = 0.21 pmol1 μg l phage DNA (48,502bp) = 0.03 pmol 1 pmol1,000bp DNA = 0.66 μg1 pmol pUC18/19 DNA (2,688bp) = 1.77 μg1 pmol pBR322 DNA (4,361bp) = 2.88 μg1 pmol SV40 DNA (5,243bp) = 3.46 μg1 pmol FX174 DNA (5,386bp) = 3.54 μg1 pmol M13mp18/19 DNA (7.250bp) = 4.78 μg1 pmol l phage DNA (48,502bp) = 32.01 μg(2)光吸收值与浓度：1 OD260 dsDNA = 50 μg/ml = 0.15 mmol/L1 OD260 ssDNA = 33 μg/ml = 0.10 mmol/L1 OD260 ssRNA = 40 μg/ml = 0.12 mmol/L1 mmol/L dsDNA = 6.7 OD2601 mmol/L ssDNA = 10.0 OD2601 mmol/L ssRNA = 8.3 OD260(3)分子量：1个脱氧核糖核酸碱基的平均分子量为333 Daltons1个核糖核酸碱基的平均分子量为340 Daltons(4)核酸末端浓度：环状DNA pmol ends = pmol DNA ×number of cuts ×2线性DNApmol ends = pmol DNA ×(number of cuts ×2 + 2)1 μg 1,000 bp DNA = 3.04 pmol ends1 μg pUC18/19 DNA (2,688 bp) = 1.14 pmol ends1 μg pBR322 DNA (4,361 bp) = 0.7 pmol ends1 μg SV40 DNA (5,243 bp) = 0.58 pmol ends1 μg FX174 DNA (5,386 bp) = 0.56 pmol ends1 μg M13mp18/19 DNA (7.250 bp) = 0.42 pmol ends1 μg l phage DNA (48,502 bp) = 0.06 pmol ends2．核苷酸的换算：(1)分子量：MW (Da) = 333 ×N (number of bases)(2)浓度：C (μmol/L or pmol/ml) = OD260 / (0.01 ×N)C (ng/ml) = OD260´ MW / (0.01× N)MW -- molecular ；weightN -- number of bases；OD260 -- absorbance at 260 nm(3)双链DNA与寡核苷酸的熔点短于25bp的双链寡核苷酸Tm = 2 (A + T) + 4 (G + C)长于25bp的双链寡核苷酸Tm = 81.5 + 16.6 ( lg[J+] ) + 0.41 (%GC) - (600/N) - 0.63 (%formamide)N -- 引物的长度(以碱基数计算)J+ -- 单价阳离子浓度(4)DNA与表达蛋白之间分子量换算1 kb DNA = 333 amino acid ≈3.7 ×104 Da10,000 Da Protein ≈270 bp DNA30,000 Da Protein≈810 bp DNA50,000 Da Protein ≈2701 bp DNA100,000 Da Protein ≈27 kb DNA3．DNA电泳基本参数1．琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶中DNA迁移率（线性DNA分离建议凝胶浓度）分离范围(bp) 琼脂糖浓度分离范围(bp) PAGE浓度1,000～30,000 0.5% 100～1,000 3.5%800～12,000 0.7% 80～500 5.0%500～10,000 1.0% 60～400 8.0%400～7,000 1.2% 40～200 12.0%200～4,000 1.5% 5～100 20.0%50～2,000 2.0%4．性、非变性PAGE胶中染料迁移率PAGE浓度溴酚蓝二甲苯青（相当核苷酸片段大小，bp）3.5% 100 4605.0% 65 2608.0% 45 16012.0% 20 7015.0% 15 6020.0% 12 455．Pfu DNA聚合酶一、简介：Pfu DNA聚合酶(Pfu DNA Polymerase，Pfu)是从高温嗜热菌Pyrococcus furiosis分离出的高保真（High Fidelity）耐高温DNA聚合酶。
核苷酸聚合生成核酸的流程
核苷酸聚合生成核酸的流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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这个过程涉及到许多生物化学反应，以下是这个流程的详细描述：1. 核酸的组成单元：首先，我们需要了解核酸是由核苷酸单元组成的。
生物化学核酸与核苷酸代谢
生物化学核酸与核苷酸代谢核酸是生物体内重要的生物大分子之一，它在细胞中起着重要的功能。
核苷酸是核酸的基本组成单元，包括核苷和磷酸。
在生物体内，核酸通过一系列复杂的代谢途径参与了许多重要生物过程，如DNA和RNA的合成、信息传递和遗传改变等。
本文将对核酸与核苷酸的代谢过程进行详细介绍。
核酸的合成主要包括两个过程，即碱基合成功能的合成和核苷酸合成功能的合成。
在碱基合成功能的合成中，脱氨核苷酸（dNTP）被氨基酸转氨酶催化生成脱氨核苷酸（dNDP）和谷氨酸。
在核苷酸合成过程中，核苷酸被核苷酸合成酶催化，通过与降解核酸的反应途径相反的途径将核苷酸合成为核苷酸骨架。
核苷酸的合成主要发生在细胞核内。
在细胞质中生成的核苷酸会通过细胞核膜进行运输，然后通过核孔复合体进入细胞核。
核苷酸的合成过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
核苷酸代谢的主要途径包括核苷酸的降解、拆分和再利用。
核苷酸降解主要通过核苷酸酶催化，将核苷酸分解成核苷和磷酸。
然后，核苷被腺苷脱氨酶催化，去除氨基团形成脱氨核苷。
最后，脱氨核苷被核苷酸酶催化，分解成基础核糖和异黄嘌呤酸。
核苷酸代谢的拆分过程可以产生能量和分子间的信号分子。
其中，核苷酸降解产生的能量在生物体内的许多代谢过程中发挥重要作用。
核苷酸的再利用过程主要发生在细胞质中。
在这个过程中，核苷酸通过多个酶和辅酶的催化作用，被合成为新的核苷酸。
这个过程称为核苷酸逆转录。
核酸和核苷酸代谢的异常可能导致许多疾病的发生。
例如，核酸代谢疾病在新生儿中比较常见，表现为尿中有大量的核苷、核糖和核苷酸。
遗传性疾病X染色体连锁性核苷酸酶缺乏症是由于核苷酸酶缺乏引起的，会导致血清脱氨核苷水平升高。
碱基合成功能的异常或缺陷也会引发一些疾病，如DNA合成的紊乱可能导致DNA复制错误和突变。
总之，核酸和核苷酸在生物体内发挥着重要的生理和生化功能，包括DNA和RNA的合成、遗传修复、能量和信号传导等重要过程。
核酸与核苷酸的代谢过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
第二章 核苷酸与核酸(含答案)
第二章核苷酸与核酸解释题1. 增色效应 (hyperchromic effect)2. 摩尔磷原子消光系数ε (p)3. 分子杂交 (hybridization)4. 基因组 (genome)5. 内含子 (introns)6. “外显子” (exon)7. 质粒( plasmids)8 ．黏性末端( cohesive ends)9. “退火”( annealing)10. 减色效应(hypochromic effect)11. 回文结构( palindrome)12. 基因 (gene) 13. 平末端 (blunt end)14. 同座酶 (isoschizomers)15. 限制图 (restriction map)16. 结构基因 (structural genes)17. 调节顺序 (regulatory sequence)18. 反式作用因子 (traps-acting factors)19. 顺式行为元件 (cis-acting elements)20. 端粒 DNA (telomere DNA)21. 卫星 DNA (satellite DNA)22. Alu 顺序23. 顺反子 (cistron)24. 超螺旋 DNA (DNA supercoiliy)填空题1. 从外观看， DNA 为_____ ， RNA 为_____ 。
2. B-DNA 为 _____手螺旋 DNA ，而 Z-DNA 为_____ 手螺旋。
3. 细胞质 RNA 主要有_____ 、_____和_____ 三种。
4. 真核 mRNA 的 3' 端通常有_____ 结构， 5' 端含有_____ 结构。
5. 某物种体细胞 DNA 样品含有 25 ％的 A ，则其 T 的含量为_____ ， G 的含量应为_____。
6. 一个物种细胞中所有_____ 和_____ 的总和称为该物种的基因组。
7. DNA 的 _____会导致溶液紫外光吸收的_____ ，此现象称为增色效应。
04章核苷酸和核酸1
DNA结构变化的意义
• 复制、转录、重组——起始、调节位点
3. DNA的三级结构
DNA的三级结构是指DNA分子（双螺旋） 通过扭曲和折叠所形成的特定构象。包括不同
二级结构单元间的相互作用、单链与二级结构
单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征。超螺 旋结构是三级结构的一种。
（2）特殊的二级结构
回文结构（palindromic structure）也称反 向重复（inverted repeats）：链内互补
发夹形和十字形结构
镜象重复（mirror repeat）
H-DNA——三螺旋DNA
Hoogsteen碱基配对 三链DNA的碱基配对形式
双链DNA的碱基配对形式
2．一些核苷酸是细胞通讯的媒介(第二信 使分子)：cAMP , cGMP
ATP
腺苷酸环化酶
cAMP + PPi
3. 核苷酸是许多酶辅助因子的结构成分
第二节 磷酸二酯键与 多核苷酸
1. 核苷酸的连接
5´端
C
核苷酸之间以磷酸
二酯键（phosphodiester
linkage）连接形成多核
苷酸链（polynucleotide chain）。 寡核苷酸：＜50核苷酸 多核苷酸
第四节
DNA的结构
Structure of DNA
一、DNA储存遗传信息的证实
1. 细 菌 转 化 实 验 1928年Frederick Griffith和1944年O. Avery
Avery细菌转化实验（1944）
噬菌体
2. 噬菌体侵染细菌的实验
二、各物种DNA有着独特的碱基组成
• DNA结构有关重要线索来自Chargaff等(1950)的 研究结果：
核苷酸和核酸
第二章核苷酸和核酸引言一、核酸的发现：核酸是瑞士科学家 F.Miesher于１８６８年在研究细胞核化学组成成分时发现的，他把从细胞中分离出来的酸性的含磷的物质称为核酸。
二、如何证明核酸是遗传物质的载体？１.１９４４年O.T.Avery的细菌转化实验是获得DNA携带遗传信息的第一个证明。
噬菌体捣碎的实验——第二２.１９５２年Alfred D.和Hershey等人建立的T2个证据。
**证明噬菌体复制的物质是DNA而不是蛋白质外壳3.1953年 Watson和Crick的DNA双螺旋模型的发现，更进一步揭示了DNA作为遗传物质储存和信息传递的化学机制。
4.核酶的发现，一些核酸本身具有酶催化的活性。
三、核酸的种类和分布1. 分类：根据分子中所含戊糖的种类分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。
2. 分布：DNA: 真核:98%核中（染色体中）核外:线立体（mDNA）叶绿体（ctDNA）原核:拟核核外:质粒病毒：DNA病毒RNA：以细胞质中存在为主，细胞核中也有：tRNA（转移RNA）RRNA(核糖体RNA)MRNA(信使RNA)RNA病毒：SARS第一节核酸的基本化学组成前言已经讲过蛋白质，核酸是生物体中另一种重要的大分子，两者合起来称为生物体内最重要的两大分子。
蛋白质的完全水解产物——各种氨基酸的混合物不完全水解产物——各种大小不等的肽段和氨基酸混合物核酸的完全水解产物——嘌呤和嘧啶碱、戊糖和磷酸混合物不完全水解产物——核苷和核苷酸因此aa是蛋白质的基本组成单位，核苷酸是核酸的组成单位，核酸就是多聚核苷酸。
一、核酸的化学组成 1.元素组成：C H O N P，蛋白质元素组成：还有其他元素。
2.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)DNA的碱基组成：A G C T；RNA的碱基组成：A G C U二、核苷酸的结构1. 戊糖组成核酸的戊糖有两种。
初中化学知识点归纳核酸与核苷酸的性质与应用
初中化学知识点归纳核酸与核苷酸的性质与应用初中化学知识点归纳：核酸与核苷酸的性质与应用在初中化学学习中，核酸与核苷酸是非常重要的知识点。
本文将结合相关理论和实际应用，对核酸与核苷酸的性质和应用进行归纳。
一、核酸的性质与组成核酸是由核苷酸经连接而成的长链状生物大分子。
核苷酸是核酸的单体，由糖类、磷酸和氮碱基三个部分组成。
根据糖类的不同，核苷酸可分为DNA（脱氧核苷酸）和RNA（核糖核苷酸）两类。
1. DNA（脱氧核苷酸）DNA是生物体内存在的主要遗传物质，具有双螺旋结构。
DNA分子由糖磷酸骨架和连接在其上的碱基对组成，碱基对包括腺嘌呤与胸腺嘧啶，以及鸟嘌呤与胞嘧啶。
DNA分子具有稳定性高、传递遗传信息的特点。
2. RNA（核糖核苷酸）RNA广泛存在于细胞质中，参与蛋白质的合成过程。
RNA分子同样由糖磷酸骨架和连接在其上的碱基组成，其中碱基包括腺嘌呤、尿嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶。
与DNA不同，RNA分子为单链结构，具有较短寿命。
二、核酸的生物学功能核酸作为生命体内的重要物质，具有多种重要的生物学功能。
1. 遗传信息的传递DNA是生物体内存在的主要遗传物质，内含了生物体所有遗传信息。
当细胞分裂时，DNA能够准确地自我复制，并将所含的遗传信息传递给新生物体。
2. 遗传信息的表达RNA参与蛋白质的合成过程，协助DNA将遗传信息转录为mRNA （信使RNA），并在核糖体中通过mRNA指导蛋白质的合成。
3. 能量转化核苷酸在生物体内参与能量转化的过程中发挥重要作用，如ATP （三磷酸腺苷）为细胞提供能量，GTP（三磷酸鸟苷）参与细胞运输和合成等生理过程。
4. 调控基因表达RNA通过参与转录、剪接和翻译等过程来调控基因的表达，从而影响和调控生物体内的生物过程。
三、核酸与人类生活的应用核酸在人类的生活中有广泛的应用，涉及医学、农业、食品科学等多个领域。
1. 医学应用核酸检测技术在医学领域中被广泛应用，如DNA检测可用于亲子鉴定、疾病诊断等；PCR技术则可用于病原体的快速检测，促进了病毒性疾病的早期诊断。
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帽子结构功能
• 保护mRNA不被核酸外切酶水解 • 与核糖体识别结合，与翻译起始相关
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帽子结构功能
mRNA 的 帽 结 构 可 以 与 一 类 称 为 帽 结 合 蛋 白 （ cap binding proteins, CBPs）的分子结合。
这种mRNA和CBPs复合物对于mRNA从细胞核 向细胞质的转运、与核蛋白体的结合、与翻译 起始因子的结合以及mRNA稳定性的维持等均 有重要作用。
Nucleotides and Nucleic Acids
核苷酸与核酸
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1
discovering nucleic acid
• 1869年，瑞士科学家Miescher在外科绷带上得到一 种含磷酸很高的酸性化合物，命名为“核质”。
• 1889年，Altmann制备了不含蛋白质的核酸制品， 首先使用了核酸这个名称。
聚体，被两圈140-145碱基对的DNA所围绕。形成 核小体。 • H1位于核小体之间的连接区，组成串珠状结构。
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Circular DNA
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nucleosome
• Consists of
–DNA： ~200bp
–Histones：H1
•
H2A，H2B
•
H3
•
H4
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Hydrogen bonds in base pair forming
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不同类型的DNA双螺旋结构
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超螺旋结构(superhelix 或supercoil)
DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
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36
General features in function
• 遗传信息的传递体 • 也是遗传信息的储存体 • 远古时生命可能起源于RNA,因为RNA可以
自身复制；
• RNA还具有某些蛋白质的功能 • 参与基因的调控。
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Capping
• Type 0：m7G5’ppp5’Np • Type 1：m7G5’ppp5’NmpNp • Type 2：m7G5’ppp5’NmpNmpNp
Molecule: —— base：purin ，pyridine —— pentose：ribose，deoxylribose —— phosphate
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4
Overview of nucleic acid
核酸
脱氧核糖核酸
核糖核酸
遗传信息的存储和携带者
遗传信息表达
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5
• 6-氨基嘌呤
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47
tRNA三级结构特点
• 一端是CCA, 另一端是反密码子环； • D环和T c环处在L的转角上，空间位置上
比较接近。
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48
tRNA functions
– 活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻 译。
– 起始tRNA – 延长tRNA – 校正tRNA，结构基因发生变异时，可使第二
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腺嘌呤脱氧核苷一磷酸 dAMP
14
Levels of phosphate
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15
Important derivatives
NMP，NDP，NTP NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD
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16
Cyclic nucleotide
cAMP
cGMP
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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
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DNA superhelix
• 原核生物的DNA可以形成超螺旋。 • 真核生物中DNA的三级结构与蛋白质有关。 • 和DNA结合的蛋白质有组蛋白和非组蛋白。 • 组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两个分子形成八
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31
三、 DNA functions
• Gene：A unit or a fragment in DNA molecules, which is able to be replicated and transcripted.
• Gene acts as a genetic basic unit.是生物遗传 繁殖的物质基础。
核中故称为“核素”nuclein, 20年后正式命 名为核酸nucleic acids。 早期的研究仅将核酸看成是细胞中的一般化 学成分，逐步证明核酸是一种线状聚合物。
1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质
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3
Chemical composition
element: C、H、O、N、P（9%~10%）
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Other RNA molecules
• 核内小RNA • • • 核仁小RNA • 胞质小RNA •
催化性小RNA si RNA miRNA
snRNA
snoRNA scRNA
参与hnRNA的剪接、转运 U含量高，约100-200碱基 5种 U1, U2, U4, U5, U6 rRNA的加工和修饰 蛋白质内质网定位合成信等 与蛋白质组成信号肽识别颗粒
DNA is genetic material and therefore varies individually.
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RNA
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General features in structure
• 组成RNA分子的4种核苷酸A、G、C、U; • 核糖2’位都有羟基; • 一般分子较小，核苷酸数目变异多，70-几
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（一）snRNA
snRN A U1 U2 U4 U5 U6
U7
长度（nt ）
剪接hnRNA的靶位点
165
5-端
189
内含子腺苷酸分支点
145
5端，补充分支点
115
转酯化反应，3剪接点，
106
使外显子连接
转酯化反应
63
组蛋白H3前体的mRNA3末端
裂解
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（二）catalytic RNA involved in RNA splicing
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2-氨基-6-酮基嘌呤
6
2，4-二酮基嘧啶
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7
5-甲基尿嘧啶
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8
2-酮基-4-氨基嘧啶
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9
Ribose and Deoxyribose
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10
Features in ribose
• 共同点： • 大多是呋喃糖 • 与碱基连接都是β-构型，C’-1位的构型为β-羟
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32
DNA functions
DNA and gene carry genetic information as its basic function. The sequence in its molecule can be used as template for replication and transcription.
17
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18
Primary structure
– The sequence of nucleotide – The sequence of the base。
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19
Two kinds of nucleic acids
• 核糖核酸
• RNA
• 单链多聚核糖核苷酸
• 组成成分核糖
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hnRNA是成熟mRNA的前体
• (不均一核RNA) •
• intron • Exon
hnRNA
成熟mRNA的前体, 有内含子序列
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mRNA functions
• triplet code 三联体密码或密码子(codon) 。
• open reading frame，ORF:由AUG及其后 的连续三联体密码(无终止信号)组成的核苷 酸序列称为开放阅读框，是多肽链的编码 序列。
核酶(ribozyme)或催化性RNA (catalytic RNA) 。
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其他小分子RNA
次变异消除。
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rRNA structure
• All rRNAs consist of both large and small subunits as they work.
• Proeukaryote :原核细胞 70S • 大 50S: 23S +5S + 31种蛋白质 • 小 30S: 16S + 21种蛋白质 • Eukaryote: 80S • 大 60S: 28S +5.8S +5S +49种蛋白质 • 小 40S: 18S +33种蛋白质 •
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40
2、Poly A tail
• 大多数真核mRNA的3´末端有一个20-200腺苷酸 聚合区，称为多聚A (polyA)尾部结构。
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多聚A尾功能