生物化学 核酸 PPT课件
基础生物化学-核酸化学联系
第一章 核酸化学
或
第一节 核酸导言
一、 核酸的发现
1868年，瑞士的科学家F.Miescher从外科绷带上的脓细胞的核中分离出一种富含磷元素的酸性化合物，称为“核素”(nuclein)。1889年，Altman等人从酵母和动物的细胞核中制得了不含蛋白质的核酸，首次使用“核酸”（nucleic acid）一词。
二、 核酸是遗传与变异的物质基础
1944年O.t.Avery等人通过细菌转化实验（肺炎双球菌转化实验）证明核酸是
遗传物质。
PPT部分如下：
S球菌：有毒肺炎球菌，光滑、有夹膜。
R型球菌：无毒肺炎球菌，粗糙、无夹膜。
二、 核酸的种类及分布
核酸是生物体内的高分子化合物，包括DNA和RNA两大类。 1.脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)
分布：原核生物：核质区、质粒。
真核生物：95%在细胞核、5%在线粒体和叶绿体。
功能：携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。
2.核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）
分布：原核生物： 细胞质
真核生物： 75%在细胞质
15%在线粒体和叶绿体
10%在细胞核
RNA种类：
mRNA （信使RNA , messenger RNA）：约占总RNA的5％，蛋白质合成模板。
rRNA（核糖体RNA，ribosoal RNA）：约占总RNA的80％，核蛋白体组分。
原核生物核糖体中有三类rRNA：5S、16S、23S
真核生物核糖体中有四类rRNA：5S、5.8S、18S、28S
tRNA（转移RNA，transfer RNA）：约占总RNA的10％～15％，转运氨基酸。
hnRNA（核内不均一RNA）:成熟mRNA的前体。
snRNA(核内小RNA)：参与hnRNA的剪接、转运。
snoRNA（核仁小RNA）：rRNA的加工、修饰。
scRNA（胞浆小RNA）：蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分。
11 生物化学实验--核酸的定性分析
核酸的定性分析
【目的】
1 ．掌握测定核酸 的组成从而 定性分析 DNA 或 RNA 的方法。
2 ．熟悉测定核酸的组成从而定性分析 DNA 或 RNA 的 原理。
【原理】
RNA 和 DNA 均可被硫酸水解生成含氮碱（嘌呤碱与嘧啶碱）、戊糖（ RNA 中的核糖与 DNA 中的脱氧核糖）和磷酸。水解产物可用下列方法鉴定。
1 ．嘌呤碱的鉴定原理
嘌呤碱在弱碱性环境中能与硝酸银作用形成嘌呤银化合物。初为乳白色，稍放久为浅灰褐色絮状物。
2 ．核糖的鉴定原理
核糖经浓盐酸或浓硫酸作用，脱水生成糠醛，后者能与 3 ， 5- 二羟甲苯缩合形成鲜绿色化合物。该反应需三氯化铁作为催化剂。
3 ．脱氧核糖的鉴定原理
脱氧核糖在浓酸中脱水生成 ω- 羟基 γ- 酮基戊醛，后者与二苯胺作用生成蓝色化合物。
4 ．磷酸的鉴定原理
定磷试剂中的钼酸铵在酸性环境中以钼酸形式与样品中的磷酸反应生成磷钼酸。后者在还原剂氨基萘酚磺酸作用下形成蓝色的钼蓝。
【器材】
1 ． 试管与滴管
2 ． PH 试纸
3 ． 沸水浴
4 ． 带有长玻璃管的胶塞
【试剂】
1 ． 5% 硫酸
2 ． 5% 硝酸银溶液
3 ．浓氨水
4 ． 3,5- 二羟甲苯试剂
取 FeCl 3 ·6H 2 O 1.0g 溶于 6ml 水中，加浓盐酸 100ml ，混匀，此为 A 液。另配制 6%3,5- 二羟甲苯乙醇溶液为 B 液。临用时用 A 液 100ml 加 B 液
3.5ml 混合即可。
5 ．二苯胺试剂 取二苯胺 1.0g 溶于 100ml 冰乙酸中，加浓硫酸 2.75ml 。此二苯胺试剂遇光易变绿色，故临用前配制，贮于棕色瓶中，置冰箱保存。
6 ．钼酸试剂
取钼酸铵 2.5g 溶于 20ml 水中，加浓硫酸（ A·R ） 8.5ml, 冷却后再加水至
100ml ，放冷处可保存 4 周左右。
生物化学核酸的理化性质
一、粘度
大分子溶液比普通溶液粘度大，线形大分子又比球形大分子粘度大。DNA是线形大分子，人类二倍体DNA总量3.3×109bp，全长可达1.75米，DNA分子平均长度在4cm以上，而双螺旋直径只有2nm，长度与直径之比高达107。因此，DNA粘度极高，也极易在机械力作用下折断。双链DNA解链成为单链DNA时，由较伸展的双螺旋变成较紧凑的线团结构，粘度明显下降。RNA因为分子量小，且呈线团结构，所以其粘度低得多。
二、密度
利用密度梯度离心可以测定大分子的浮力密度。CsCl溶解度大，可制成8M溶液。DNA的浮力密度一般在1.7以上，RNA为1.6，蛋白质为1.35-1.40。分子量相同结构不同的DNA沉降系数不同，线形双螺旋DNA、线形单链DNA、超螺旋DNA沉降系数之比为1:1.14:1.4。因此通过测定沉降系数可以了解DNA的结构及其变化。
三、紫外吸收
嘌呤和嘧啶因其共轭体系而有 强紫外吸收。核酸在260nm有紫外吸收峰，蛋白质在280nm。利用紫外吸收可测定核酸的浓度和纯度。一般测定OD260/OD280，DNA=1.8，RNA=2.0。如果含有蛋白质杂质，比值明显下降。不纯的核酸不能用紫外吸收法测定浓度。紫外吸收改变是DNA结构变化的标志，当双链DNA解链时碱基外露增加，紫外吸收明显增加，称为增色效应。双链、单链DNA与核苷酸的紫外吸收之比是1:1.37:1.6。
四、DNA的变性
在一定条件下，双链DNA解链变成单链DNA的现象称为变性或熔化。加热引起的变性称为热变性；碱性条件（pH>11.3）下，DNA发生碱变性。此外，尿素、有机溶剂、甚至脱盐都可引起DNA变性。除去变性因素后，互补的单链DNA又可以重新结合为双链DNA，称为复性或退火。DNA复性由局部序列配对形成双链核心的慢速成核反应开始，然后经过快速的所谓拉链反应而完成。
DNA变性后粘度降低，密度和吸光度升高。
变性后的单链DNA与具有同一性序列的DNA链或RNA分子结合形成双链的DNA－DNA或DNA－RNA杂交分子的过程称为杂交或分子杂交。分子杂交技术的发展和应用，对分子生物学和生物高技术的发展起到了重要的推动作用。
【生物化学简明教程】第四版03章 核酸
3 核酸
1．① 电泳分离四种核苷酸时，通常将缓冲液调到什么pH？此时它们是向哪极移动？移动的快慢顺序如何? ② 将四种核苷酸吸附于阴离子交换柱上时，应将溶液调到什么pH？③ 如果用逐渐降低pH的洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱分离，其洗脱顺序如何？为什么？
解答：① 电泳分离4种核苷酸时应取pH3.5 的缓冲液，在该pH时，这4种单核苷酸之间所带负电荷差异较大，它们都向正极移动，但移动的速度不同，依次为：UMP>GMP>AMP>CMP；② 应取pH8.0，这样可使核苷酸带较多负电荷，利于吸附于阴离子交换树脂柱。虽然pH 11.4时核苷酸带有更多的负电荷，但pH过高对分离不利。③ 当不考虑树脂的非极性吸附时，根据核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度，则洗脱顺序为CMP>AMP> GMP > UMP，但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附，嘌呤碱基的非极性吸附是嘧啶碱基的3倍。静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱顺序为：CMP> AMP > UMP >GMP。
2．为什么DNA不易被碱水解，而RNA容易被碱水解?
解答：因为RNA的核糖上有2-OH基，在碱作用下形成2,3-环磷酸酯，继续水解产生2-核苷酸和3-核苷酸。DNA的脱氧核糖上无2-OH基，不能形成碱水解的中间产物，故对碱有一定抗性。
3．一个双螺旋DNA分子中有一条链的成分[A] = 0.30，[G] = 0.24，① 请推测这一条链上的[T]和[C]的情况。② 互补链的[A]，[G]，[T]和[C]的情况。
解答： ① [T] + [C] = 1–0.30–0.24 = 0.46；② [T] = 0.30，[C] = 0.24，[A] + [G] = 0.46。
4．对双链DNA而言，① 若一条链中(A + G)/(T + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A+G)/(T+C)分别等于多少？② 若一条链中(A + T)/(G + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A + T)/(G + C)分别等于多少 ？
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；
基础生物化学整理资料
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第二章核酸的结构与功能
主要内容：介绍核酸的分类和化学组成，重点讨论dna和rna的结构特征，初步认识核酸的结构特征与其功能的相关性；介绍核酸的主要理化性质和核酸研究的一般方法。
第一节核酸的种类，原产与功能一、核酸的种类和原产
核酸（nucleicacid)分为两种：脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid)ｄｎａ，核糖核酸(ribonucleicacid)ｒｎａ脱氧核糖核酸（dna）
dna分子所含生物物种的所有遗传信息，分子量通常都非常大。dna为双链分子，其中大多数就是链状结构大分子，也存有少部分呈圆形环状结构。原产在细胞核，叶绿体和线粒体中。细胞核：占到95％，叶绿体和线粒体：占到5％核糖核酸（rna）
负责dna遗传信息的翻译和表达，分子量要比dna小，单链分子。细胞内分布：细胞质75%，线粒体和叶绿体15％，细胞核10％rna的分类：转移ｒｎａ（trna)15％，信使ｒｎａ（mrna)5％，核糖体ｒｎａ（rran)80％二、核酸的生物学功能
1.ｄｎａ就是主要的遗传物质。
染色体ｄｎａ分子中的脱氧核苷酸顺序是遗传信息的贮存形式，ｄｎａ通过复制把全套遗传信息传递给子代ｄｎａ，通过转录把某些遗传信息传递给ｒｎａ。在某些病毒中，ｒｎａ也是遗传物质。
2.dna通过激活将遗传信息传达给子代dna，通过mRNA将某些遗传信息传达给rna。rna也就是遗传物质（少数生物有机体中）
第二节核酸的化学组成
一、核酸的基本化学共同组成：碱基、戊糖和磷酸
1.碱基：为含氮的杂环化合物，呈弱碱性，称为碱基。分为两类：嘌呤碱嘧啶碱碱基的结构特征：碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶环均呈平面或接近于平面的结构。嘌呤碱和嘧啶碱分子中都含有共轭双键体系，在紫外区有吸收（260nm左右）。2.戊糖分为两种：核糖（ribose）（rna组成成份）脱氧核糖（doxyribose）（dna组成成份）3.核酸的第三个组成成分：磷酸
生物化学：第七章 核酸的生物合成
第七章 核酸的生物合成
（一）DNA的生物合成
1. DNA的生物合成：指以亲代DNA的两条链为模板，以4种脱氧核苷三磷酸为底物，在DNA聚合酶催化下进行的脱氧核苷酸聚合反应。基因（顺反子）:泛指被转录的一个DNA片段。在某些情况下，基因常用来指编码一个功能蛋白或DNA分子的DNA片段。
2.复制 (Replication)：以亲代DNA分子的双链为模板，按照碱基配对的原则，合成出与亲代DNA分子相同的双链DNA的过程。
3.转录(Transcription)：以DNA分子中一条链的部分片段为模板，按照碱基配对原则，合成出一条与模板DNA链互补的RNA分子的过程。
4.翻译(Translation)：把mRNA上的遗传信息按照遗传密码转换成蛋白质中特定的氨基酸序列的过程。
5.半保留复制：双链DNA 的复制方式，其中亲代链分离，每一子代DNA 分子由一条亲代链和一条新合成的链组成。基因组中能独立进行复制的单位叫复制子。
6．DNA聚合酶反应的特点：以四种脱氧核苷三磷酸为底物；反应需要接受模板的指导；反应要有引物3’-OH的存在；需Mg2+激活；DNA链的生长方向为5’→3’；产物与模板的性质相同。
7. DNA聚合酶：DNA聚合酶I主要负责RNA引物的切除和校对；DNA聚合酶II主要负责修复；DNA聚合酶III主要负责复制。
8.DNA复制体：蛋白质和酶合理、精巧地分布在复制叉上，既可解离聚合，又彼此协调，形成一个高效、高精度复制的完整实体复合物。包括解螺旋酶、单链结合蛋白(SSB)、拓扑异构酶、引发体、连接酶等。
9.复制叉：复制DNA 分子的Y 形区域,在此区域发生链的分离及新链的合成。
10.原核生物DNA的复制
复制的启动：原核生物的DNA上一般只有一个复制原点，真核生物则有多个复制原点，可以同时启动复制过程。
DNA链的延伸：DNA链的延伸按5'→3'方向。一条链延伸的方向与复制叉前进的方向一致，它的合成能连续进行，称为先导链；另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反，这条新链的合成是不连续的，而且总晚于先导链，所以称为后随链。后随链中合成的多个DNA片段，称为冈崎片段。大部分的复制是从复制原点向两侧同时进行，因此两侧的复制叉都是生长点，随着复制叉的移动，复制眼逐步增大。
12 生物化学实验--核酸的定量分析
核酸的定量分析
【 目的 】
1 ．掌握定糖法、定磷法和紫外吸收法分别定量分析 DNA 或 RNA 的方法。
2 ．熟悉定糖法、定磷法和紫外吸收法分别定量分析 DNA 或 RNA 的原理。
【 原理 】
核酸分子中含有戊糖、磷酸与含氮碱，测定三者之一即可推算出核酸含量。
1 ．定糖法
通过测定 DNA 或 RNA 分子中戊糖的含量，从而计算出 DNA 或 RNA 含量的方法。
RNA 在强酸环境中加热可水解产生核糖。核糖在浓酸作用下脱水形成糠醛，糠醛能与 3 ， 5 - 二羟基甲苯（地衣酚）缩合成绿色化合物（反应式见第 3 篇实验 11 ），其最大吸收峰波长为 670nm ， fe 3+ 或 Cu 2+ 可作为催化剂催化反应，与同样处理的核糖标准液进行比色即可测定出 RNA 的含量。
DNA 在强酸环境中加热水解生成的脱氧核糖与浓酸共热脱水生成 ω- 羟基 γ-
酮基戊醛，后者与能与二苯胺反应生成蓝色化合物（反应式见实验 11 ），其最大吸收峰波长为 595nm ，与同样处理的脱氧核糖标准液进行比色即可测定出
DNA 的含量。
2 ．定磷法
通过测定核酸中磷的含量，从而计算出 DNA 或 RNA 含量的方法。
核酸含磷量平均为 8.73% （ RNA 含磷量为 8.5~9% ； DNA 含磷量为 9.2% ）。用强酸使核酸分子中的有机磷消化成无机磷，在酸性溶液中磷酸与钼酸作用生成磷钼酸，后者在还原剂（如抗坏血酸、 α-1 ， 2 ， 4- 氨基萘酚磺酸等）存在时，立即被还原为蓝色的钼蓝（反应式见实验 11 ），其最大吸收峰波长为
660nm 。当无机磷浓度在 2.5~25μg/ml 范围内时，溶液的吸光度值与磷含量成正比。本法测得的磷含量为样品中的总磷量，需同时测定未消化样品中无机磷的含量，将测得的总磷量减去原无机磷含量即为样品中核酸的含磷量，进而计算核酸的含量。
3 ．紫外吸收法
生物化学 第10章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢
第十章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢
一、填空题：
1、人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为 。
2、别嘌呤醇对 有强烈的抑制作用。
3、胸腺嘧啶分解的最终产物有 、 和 。
4、参与嘌呤环合成的氨基酸有 、 和 等。
5、痛风是因为体内 产生过多造成的，使用 作为黄嘌呤氧化酶的自杀性底物可以治疗痛风。
6、核苷酸的合成包括 和 两条途径。
7、脱氧核苷酸是由 还原而来。
8、嘌呤核苷酸从头合成途径首先形成 核苷酸，嘧啶核苷酸生物合成形成 核苷酸，脱羧后生成 核苷酸。
9、dTMP是由 经 修饰作用生成的。
10、不同生物分解嘌呤碱的终产物不同，人类和灵长类动物嘌呤代谢一般止于 ，灵长类以外的一些哺乳动物可生成 ；大多数鱼类生成 ，一些海洋无脊椎动物可生成 。
二、选择题(只有一个最佳答案)：
1、嘧啶核苷酸的第几位碳原子是来自于CO2的碳( )
①2 ②4 ③5 ④6
2、dTMP的直接前体是（ ）
①dCMP ②dAMP ③dUMP ④dGMP
3、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自（ ）
高级生物化学课件
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一、引言
二、生物大分子的结构与功能
1. 蛋白质：蛋白质是生命活动的主要执行者，具有多种生物学功能。本节将介绍蛋白质的一级、二级、三级和四级结构，以及蛋白质的折叠与功能关系。
2. 核酸：核酸是遗传信息的携带者，本节将阐述DNA和RNA的结构、功能及生物合成过程。
3. 糖类：糖类是生物体内重要的能量来源和结构材料，本节将介绍糖类的分类、结构及生理功能。
4. 脂质：脂质是生物膜的主要组成成分，本节将探讨脂质的分类、结构和功能。
三、酶与酶促反应 酶是生物体内催化化学反应的生物大分子，具有高效、专一、可调节等特点。本节将阐述酶的动力学、作用机制、调控原理及酶的应用。
四、生物膜结构与功能
生物膜是细胞内外环境的隔离屏障，具有物质运输、信号传递等功能。本节将介绍生物膜的组成、结构、功能及生物膜与疾病的关系。
五、代谢途径及其调控
1. 糖酵解与三羧酸循环：糖酵解和三羧酸循环是生物体内能量代谢的核心途径，本节将阐述这两个途径的反应过程及其调控机制。
2. 生物氧化与氧化磷酸化：生物氧化和氧化磷酸化是生物体内能量代谢的关键过程，本节将介绍这两个过程的反应机理及调控因素。
3. 碳代谢与氮代谢：碳代谢和氮代谢是生物体内物质代谢的重要组成部分，本节将探讨这两个途径的代谢网络及其调控机制。 六、遗传信息的传递与表达
1. DNA复制：DNA复制是遗传信息传递的基础，本节将介绍DNA复制的过程、酶学机制及调控因素。
2. RNA转录：RNA转录是遗传信息从DNA向RNA传递的过程，本节将阐述RNA转录的机制、调控及转录后加工。
3. 蛋白质翻译：蛋白质翻译是遗传信息从RNA向蛋白质传递的过程，本节将介绍蛋白质翻译的机制、调控及翻译后修饰。
七、生物化学技术在生命科学中的应用
1. 分子克隆技术：分子克隆技术是研究生物分子功能的重要手段，本节将介绍分子克隆的基本原理及应用。
2. 蛋白质组学技术：蛋白质组学技术是研究生物体内蛋白质组成及功能的有效方法，本节将阐述蛋白质组学技术的基本原理及应用。