生物化学核酸生物化学

生物化学-核酸的代谢

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RNA的合成和降解
RNA合成
RNA的合成是指以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。在RNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则，逐个添加核糖核苷酸形成RNA链。
RNA降解
RNA降解是指RNA在细胞内的分解过程。RNA降解由多种酶催化，包括核糖核酸酶和脱氨酶等。这些酶能够将 RNA分解成单核苷酸或更小的片段，以便重新利用或排出体外。
核酸具有紫外吸收特性，最大吸收峰在260nm处，可用于核酸的定量分析。
核酸分子具有变性和复性的特点，在一定条件下可以发生解旋和复性过程。
核酸分子具有黏性，可以形成DNA双螺旋结构，这种黏性与DNA的长度和浓度有关。
02
核酸的合成
DNA的复制
01
02
03
复制的起始
DNA复制起始于特定的起始点，称为复制子或复制起始点。
通过研究DNA损伤修复机制的异常，可以更好地了解癌症的发病机制，并开发出更有效的预防和早期诊断方法。此外，这种机制的研究也有助于发现新的治疗靶点，为癌症治疗提供新的思路。
病毒感染与RNA复制
要点一
总结词
RNA复制是病毒生命周期的重要环节，也是抗病毒药物的主要作用靶点。
要点二
详细描述
病毒是一种非细胞生物，它们必须寄生在宿主细胞内才能进行复制和繁殖。RNA复制是病毒生命周期中的关键步骤之一，它涉及到病毒RNA的合成和转录。这个过程是由病毒自身的酶催化完成的，而这些酶也成为抗病毒药物的主要作用靶点。通过抑制病毒RNA复制酶的活性，可以有效地阻止病毒的复制和传播，从而达到治疗疾病的目的。
05
核酸代谢异常与疾病
基因突变与疾病

生物化学第5章核酸化学

生物化学第5章核酸化学课外练习题一、名词解释1、核苷酸；2、核酸的一级结构；3、增色效应；4、DNA变性；5、T m值；二、符号辨识1、DNA；2、RNA；3、mRNA；4、tRNA；5、rRNA；6、AMP；7、dADP；8、A TP；9、NAD；10、NADP；11、FAD；12、CoA；13、DNase；14、RNase；15、Tm；三、填空1、RNA有三种类型，它们是（）, （）和（）；2、除（）只含有DNA或者只含有RNA外，其它生物细胞内既含有DNA也含有RNA；3、核酸具有不同的结构，（）通常为双链，（）通常为单链；4、原核生物染色体DNA和细胞器DNA为（）状双链，真核生物染色体DNA为（）双链；5、核苷酸由核苷和（）组成，核苷由（）和（）组成；6、构成核苷酸的碱基与戊糖连接的类型属于（）连接，糖的构型为（）型；7、稀有碱基在RNA中的含量比在DNA中的丰富，尤其在（）中最为突出，约占10%左右；8、具有第二信使功能的核苷酸是（）和（）；9、辅酶类核苷酸包括（）、（）、（）和（）；10、多聚核苷酸是通过核苷酸的C5’-（）与另一分子核苷酸的C3’-（）形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。

11、两个核苷酸之间形成的磷酸二酯键通常称为（）磷酸二酯键；12、核酸的一级结构是指单核苷酸之间通过（）相连接以及单核苷酸的（）及排列顺序；13、真核生物的mRNA分子存在5’-（）结构（甲基化的鸟苷酸）和3’-（）尾结构；14、1953年，J.Watson和F.Crick提出了著名的（）模型；15、DNA分子由两条DNA单链组成，为（）双螺旋结构，螺旋中的两条主干链方向（），侧链（）互补配对；16、碱基的相互结合具有严格的配对规律，即A与（）结合，G 与（）结合，这种配对关系，称为（）；17、碱基互补形成碱基对时，A和T之间形成（）个氢键，G与C之间形成（）个氢键；18、维持DNA双螺旋结构稳定性的因素包括：两条DNA链之间形成的（）、（）堆积力和（）的负电荷与介质中阳离子的正电荷之间形成的离子键；19、DNA的（）结构是指DNA分子通过扭曲和折叠所形成的特定构象；20、超螺旋是DNA（）结构的一种形式；21、真核生物的核酸通常与蛋白质复合在一起，称为（）。

生物化学课件之核酸的结构和性质

tRNA怎样识别 mRNA上相应的密码子
RNA的三级结构
tRNA二级结构中突环上未配对的碱基，由于RNA链的再度扭曲而与另一突环上的未配对碱基相遇，形成新的氢键配对关系，其结果是平面花形结构变成立体花形结构。
tRNA的三级结构象一个倒写的L形字母。
DNA的三级结构－超螺旋
电话线的螺旋和超螺旋
书写方法
A G T G C T
5 P
P
P
P
P
P
OH 3
5 pApCpTpGpCpT-OH 3
5 A C T G C T 3
二、核酸的高级结构 1、DNA 二级结构——双螺旋结构模型 DNA双螺旋结构模型提出的依据目前公认的DNA双螺旋结构模型的建立，主要有两方面依据： I 、DNA碱基组成的定量分析； II、DNA纤维和DNA晶体的X光衍射分析。 Wastson和Crick两人在1953年提出的DNA分子双螺旋结构模型在分子生物学发展上具有划时代的贡献，为分子生物学和分子遗传性的发展奠定了基础。
（1）主链核酸的主链骨架是磷酸和戊糖相间排列成的长链，碱基挂在戊糖的另一侧。（2）核酸分子的两个末端： 5’-OH末端(5’-末端)和3’-OH末端(3’-末端)
（3）一级结构的书写方向规定为5’-末端3’-末端 ① 线条书写：竖线表示核糖的碳链，A、C、T、G 表示不同的碱基，P代表磷酸基，由P引出的斜线一端与C3’相连，另一端与C5’相连。 ② 文字式书写：P在碱基左侧，表示P在C5’位置上， P在碱基右侧，表示P在C3’位置上。有时，P也可以省略，这两种写法对DNA与RNA分子都适用。
嘧啶(pyrimidine)
5 4 3 2 N
O

生物化学第三章核酸

第三节 RNA的结构与功能
Structure and Function of RNA
• DNA和RNA的区别
不同点戊糖碱基二级结构碱基互补配对种类 RNA 核糖 G C A U 单链忠实性较低多（mRNA，rRNA， tRNA 等） DNA 脱氧核糖 G C A T 双链忠实性高少

碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶(A-T)
4.双螺旋表面存在大沟和小沟
小沟
大沟
（二） DNA二级结构的多样性
• 三种DNA构型的比较
螺距旋向 (nm) 每圈碱基数螺旋直径（nm）骨架走行
存在条件
A型右手 B型右手
2.3 3.54
11 10.5
2.5 2.4
平滑平滑
体外脱水生理条件
（二）碱基
碱基(base)是含氮的杂环化合物。
腺嘌呤
嘌呤碱基嘧啶鸟嘌呤存在于DNA和RNA中
胞嘧啶
尿嘧啶胸腺嘧啶仅存在于RNA中仅存在于DNA中
NH2
嘌呤(purine，Pu)
N 7 8 9 NH
N
N
NH
5 4
6 3 N
1N 2
腺嘌呤(adenine, A)
O N
N
NH
NH
鸟嘌呤(guanine, G)
(二) 原核生物DNA的环状超螺旋结构
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超螺旋结构的电镜图象
(三) DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成
基本单位是核小体
DNA染色质呈现出的串珠样结构。染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。

生物化学第二章核酸化学

核酸分类及命名规则
核酸可分为DNA和RNA两大类，根据来源不同可分为基因组DNA、病毒DNA、mRNA、tRNA、 rRNA等。
核酸的命名通常包括种类、来源和特定序列信息，如人类基因组DNA可命名为hgDNA，mRNA可命名为信使RNA等。
02
DNA结构与性质
DNA双螺旋结构模型
DNA由两条反向平行的多核苷酸链组成，形成右手螺旋结构。
长约21nt的双链RNA，可引导RISC复合物识别并切割靶mRNA，实现基因沉默。
其他小分子RNA
如piRNA、snoRNA等，在基因表达调控、RNA修饰等方面发挥作用。
04
核酸理化性质与分离纯化方法
核酸溶解度和沉淀条件
溶解度
核酸在不同溶剂中的溶解度不同，一般易溶于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。其溶解度受温度、pH、离子强度等因素的影响。
非同源重组
发生在非同源序列之间的重组过程。这种重组不依赖于序列之间的相似性，而是通过一些特殊的蛋白质和酶的作用来实现DNA片段的连接。非同源重组可能导致基因的重排和染色体的不稳定，进而对生物体产生遗传影响。
07
总结与展望
核酸化学领域重要成果回顾
核酸结构与功能研
究
揭示了DNA双螺旋结构和RNA多种功能，阐明了遗传信息存储、传递和表达机制。
05
核酸酶及其作用机制
限制性内切酶和外切酶作用方式
限制性内切酶
识别DNA分子中的特定核苷酸序列，并在该序列内部进行切割，产生特定的DNA片段。
外切酶
从DNA或RNA链的末端开始，逐个水解核苷酸，释放单个的核苷酸或寡核苷酸。
DNA连接酶在基因工程中应用
连接DNA片段

生物化学—核酸的性质

第五节核酸的性质
一、核酸的水解
（一）酸水解
对酸敏感性：糖苷键磷酸酯键嘌呤碱糖苷键嘧啶碱糖苷键
（二）碱水解
DNA一般对碱稳定。
RNA 的磷酸酯键易被碱水解，产生核苷酸混合物。
（三）酶水解
（1）底物专一性 ribonuclease， RNase deoxyribonuclease，DNase
应用：
是否存在同源基因;
基因拷贝数多少;
基因片段大小…
Northern blot 是一种将变性RNA转移到滤膜上，利用分子杂交原理研究基因表达规律的分析技术.
Western blot 将蛋白质转移到滤膜上,根据抗原与抗体可以结合的原理进行的蛋白质分析鉴定方法.
（二）核酸变性的因素 1. 过酸、过碱 2. 变性剂 (尿素，甲醛) 3. 热变性
特点：爆发式
Tm（melting temperature）
称为核酸解链温度(或融解温度)。即加热变性使DNA双螺旋结构丧失一半含量
C-G%=(Tm-69.3) X 2.44
2. DNA的均一性 3. 介质中的离子强度
（三）核酸复性（renaturation）
变性DNA在适当条件下，可使两条彼此分开的链重新结合成为双螺旋结构，使其物理、化学性质及生物活性得到恢复，这一过程称为复性。
DNA复性后紫外吸收降低称为减色效应（hypochromic effect）。
=40 g/ml RNA 测纯度：OD260/OD280
DNA(1.8), RNA(2.0)
四、核酸的变性、复性（一）核酸变性定义
天然核酸在某些物理或化学因素作用下，双螺旋区的氢键断裂, 变成单链。其紫外吸收增高，黏度下降，生物活性全部或部分丧失。这种现象称为核酸的变性。

第三章核酸——生物化学(ssy)

螺旋直径为2nm，相邻碱基
平面距离0.34nm，螺旋一圈
螺距3.4nm，一圈10对碱基。
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内
側，与对侧碱基形成氢键配对（互补配对形式： A=T; GC）。
碱基互补配对 A T G C
氢键维持双链横向稳定性
碱基堆积力维持双链纵向
稳定性。离子键屏蔽磷酸基团之间的静电斥力
5′端
C
A
G
3′端
书写方法
A
G
T
G
C
T
线条式
5 P
P
P
P
P
P
OH 3
字母式
5 pApCpTpGpCpT-OH 3
5 A C T G C T 3
2、 DNA二级结构-双螺旋结构
碱基组成分析 Chargaff 规则：[A] = [T] [G] [C] 碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理
第三章核酸化学
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俗
语
生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理功能上常常相似的现象，就是遗传现象。
牛的后代仍然是牛早在公元前3世纪，《吕氏春秋》中就记载着“夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪也”
金丝猴的后代仍然是金丝猴
思考：到底是什么物质在亲子代的遗传中起作用呢？
2004年12月26日，圣诞节欢乐的气氛尚未结束，此时，位处南亚的印尼发生了史上第四大强震，芮氏规模9.0，引发波及东南亚8个国家的海啸。
b. 多磷酸核苷酸：
指含两个以上磷酸基的核苷酸,如ADP 、ATP 、 GDP、 GTP 、 UDP和UTP等.
ATP在细胞能量代谢上起着极其重要的作用。

生物化学第13章核酸结构

Cytosine Thymine Uracil
Adenine
Guanine
Phosphate
Nitrogenous base
Pentose sugar
HOCH2
OH
HOCH2
OH
HO
H
Ribose (in RNA) Doxyribose (in DNA)
（二）核酸的基本结构单位——核苷酸
6、核苷酸的衍生物
OH
2´ H (O)H
（二）核酸的基本结构单位——核苷酸
4、核苷酸 nucleotide
核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的核苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。
O
HO P OH2C O B OH
O
HO P OH2C O B OH
OH OH
OH
核糖核苷酸
脱氧核糖核苷酸
3、mRNA一级结构的特点
真核细胞mRNA的3’-末端有一段长达200个核苷酸左右的聚腺苷酸(polyA) ，5’-末端有一个甲基化的鸟苷酸，称为“帽子结构” 。
问题：大部分真核细胞mRNA的3′-末端都具有多聚（）
三、DNA的高级结构
1953年，J. Watson 和F. Crick 在前人研究工作的基础上，根据 DNA 结晶的 X- 衍射图谱和分子模型，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。
（三）多聚核苷酸
多聚核苷酸是通过核苷酸的5’-磷酸基与另一分子核苷酸的C3’-OH形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。
由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA 链；
由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链。