第二章 核酸得结构与功能.docx
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第二章核酸得结构与功能
商洛职业技术学院教案教案首页
课程名称
生物化学
序次
3
专业班级
2009级护理
授课教师
王文玉
职称
副教授
类型
理论
学时
2
授课题目
(章,节)
第二章核酸得结构与功能
第一节核酸得化学组成第二节DNA得结构与功能
第三节RNA得结构与功能第四节DNA得理化性质
教学目得
与要求
1、掌握两类核酸化学组成得异同与核酸得基本结构单位。
2、掌握核酸得基本单位、、单核苷酸在核酸中得连接方式。
3、熟悉多磷酸核苷酸得结构特点。
4、掌握核酸一级结构得概念与DNA双螺旋结构得要点。
5、了解DNA得三级结构与功能。
6、掌握细胞内RNA得主要种类及mRNA、tRNA、rRNA得功能。
7、核酸变性、复性及分子杂交得概念。
8、熟悉核酸一般得理化性质;核酸酶。
教学重点
1、核酸得化学组成与基本单位,DNA得各级结构。
2、细胞内RNA得主要种类及mRNA、tRNA、rRNA得功能;
3、核酸变性、复性
教学难点
1、DNA得双螺旋结构及核小体结构。
2、核酸变性、复性及分子杂交
教学方法与手段
课堂讲述与多媒体教学相结合
复习内容
1、蛋白质得各级结构及维持各级结构得化学键。
2、蛋白质得两性电离与等电点、蛋白质变性。
(5分钟)。
使用教材
全国医药类高职高专“十二五”规划教材《生物化学》邱烈王文玉主编,第四军医大学卫生出版社,2010年1月第1版。
实验指导为本校自编《生物化学实验指导》。
教案续页
基本内容
辅助手段与时间分配
第二章核酸得结构与功能
核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)与核糖核酸(RNA)。
DNA存在于细胞核与线粒体内,就是遗传信息得载体;RNA存在于细胞核与细胞质内,参与细胞内遗传物质得表达。
病毒得RNA也可作为遗传信息得载体。
第一节核酸得化学组成
核酸得元素组成:
C、H、O、N、P。
核酸水解产生核苷酸。
核苷酸完全水解可释放出等量得碱基、戊糖与磷酸。
因此,核酸得基本组成单位就是核苷酸。
而核苷酸则由碱基、戊糖与磷酸3种成分连接而成。
一、碱基
嘌呤:
A、G;嘧啶:
C、U、T。
胸腺嘧啶只存在于DNA分子中,尿嘧啶只存在于RNA分子中。
核酸分子中除含有A、G、C、U或T等碱基外,某些核酸中还含有其它碱基,称为稀有碱基,如黄嘌呤、次黄嘌呤、二氢尿嘧啶、甲基胞嘧啶等。
嘌呤与嘧啶环中都有共轭双键,对260nm左右得紫外光有较强得吸收,这一重要特性被用于核酸、核苷酸、核苷与碱基得定性与定量分析。
腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)
胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)
二、戊糖
核酸中得戊糖有两类,即β-D-核糖与β-D-2-脱氧核糖。
D-核糖存在于RNA中,D-2-脱氧核糖存在于DNA中。
为了与碱基得碳原子相区别,戊糖中得碳原子顺序用“C-1',C-2'”表示。
三、核苷
核苷就是碱基与戊糖以糖苷键相连接所形成得化合物。
糖苷键就是由戊糖得第1位碳原子上得羟基与嘧啶得第1位氮原子或嘌呤得第9位氮原子得氢脱水缩合而成。
核苷根据所含得碱基与戊糖来命名。
核苷:
AR,GR,UR,CR
脱氧核苷:
dAR,dGR,dTR,dCR
四、核苷酸
核苷与磷酸通过磷酸酯键相连形成得化合物称为核苷酸。
核苷酸可分为两大类:
即核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸。
核苷酸:
AMP,GMP,UMP,CMP
脱氧核苷酸:
dAMP,dGMP,dTMP,dCMP
体内重要得游离核苷酸及其衍生物核苷酸除参与构成核酸外,还具有多种重要得生理功能。
多磷酸核苷酸:
NMP,NDP,NTP。
含1个磷酸基团得核苷酸为核苷一磷酸(NMP),含2个或3个磷酸基团得核苷酸分别为核苷二磷酸(NDP)或核苷三磷酸(NTP)。
环化核苷酸:
cAMP,cGMP就是重要得调节因子。
含核苷酸得生物活性物质:
NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP
五、核酸中核苷酸得连接方式
核苷酸之间就是通过3',5'磷酸二酯键连接得,即前一个核苷酸得3'羟基与后一个核苷酸得5'磷酸基脱水形成得化学键。
许多核苷酸借助3',5'磷酸二酯键连接形成了没有分支得线性大分子得多核苷酸链。
构成多核苷酸链主链得就是戊糖与磷酸。
第二节DNA得结构与功能
一、DNA得一级结构
DNA得一级结构就是指DNA分子中脱氧核苷酸得排列顺序。
由于脱氧核苷酸彼此得差别在于碱基部分,因此DNA得一级结构即为DNA分子中碱基得排列顺序。
DNA分子得每条多核苷酸链有两个末端,具有游离磷酸基得一端为5'末端,有游离羟基得一端为3'末端,书写时就是从5'末端到3'末端。
二、DNA得二级结构
DNA得碱基组成具有以下特点:
①腺嘌呤与胸腺嘧啶及鸟嘌呤与胞嘧啶得摩尔数相等;
②嘌呤碱与嘧啶碱得摩尔数相等(A+G=T+C);
③不同种属得生物碱基组成不同;
④同一个体得不同器官、不同组织得DNA碱基组成相同。
上述称为Chargaff规则。
DNA得二级结构为双螺旋结构。
1953年Watson与Crick提出了著名得DNA双螺旋结构模型,其要点就是:
1、DNA分子就是由两条反向平行得多核苷酸链以右手螺旋方式围绕同一中心轴盘绕而成得双螺旋结构。
2、在两条链中,磷酸与脱氧核糖链位于螺旋外侧,碱基位于螺旋内侧。
两条链之间得碱基处在同一平面,构成碱基平面,碱基平面彼此平行、互相重叠,并垂直于双螺旋得中心轴,螺旋表面形成大沟与小沟。
3、双螺旋得直径为2nm,每两个相邻碱基对之间得距离为0、34nm,其旋转夹角为36°,螺旋每旋转一周含10对碱基,螺距为3、4nm。
4、两条多核苷酸链之间得碱基通过氢键配对,A-T之间形成2个氢键,G-C之间形成3个氢键。
双螺旋结构得稳定靠氢键与碱基堆积力维系。
三、DNA得超级结构
超螺旋结构DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方同相同
负超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
意义:
DNA超螺旋结构整体或局部得拓扑学变化及其调控对于DNA复制与RNA转录过程具有关键作用。
真核生物染色体DNA就是线性双螺旋结构,染色质DNA与组蛋白组成核小体。
许多核小体形成得串珠样线性结构再进一步盘曲成直径为30nm得纤维样结构,再经过几次卷曲,形成染色体结构。
四、DNA得功能
DNA就是遗传信息得载体,就是复制与转录得模版。
“基因”就就是DNA中得碱基序列。
一个生物体得全部基因序列称为基因组。
“基因”中DNA得碱基序列决定了其表达得蛋白质得氨基酸得序列。
第三节RNA结构与功能
RNA在生命活动中具有重要作用,它与蛋白质共同负责基因得表达过程得调控。
一、mRNA
细胞核内初合成得就是不均一核RNA——hnRNA,就是mRNA得前体,hnRNA经过剪切加工转变为成熟得mRNA。
1、添加帽子结构
2、添加多聚腺苷酸尾巴
帽子结构与多聚A尾得功能:
①mRNA核内向胞质得转位。
②mRNA得稳定性维系。
③翻译起始得调控。
mRNA得功能:
把DNA所携带得遗传信息,按碱基互补配对原则,抄录并传送至核糖体,用以决定其合成蛋白质得氨基酸排列顺序。
二、tRNA
占细胞总RNA得15%,由70-90个核苷酸组成得一类小分子RNA;其主要功能就是在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸得载体,并按mRNA上得遗传密码顺序“对号入座”地将其转给蛋白质。
tRNA得结构特点
1、稀有碱基含10~20%稀有碱基,如DHU
2、3´末端为—CCA-OH5´末端大多数为G
3、二级结构呈三叶草型结构
4、DHU环、TΨC环与反密码子环
5、三级结构呈倒L型
tRNA得功能:
活化、搬运氨基酸到核糖体,参与蛋白质得翻译。
三、rRNA
核糖体RNA就是细胞内含量最多得RNA,占细胞总RNA得80%以上。
rRNA与蛋白质结合形成得核糖体就是蛋白质合成得场所。
原核生物含有三种rRNA,真核生物含有四种rRNA。
在蛋白质合成过程中,各种rRNA本身并无单独执行功能得能力,必须与多种蛋白质结合成核糖体后才能发挥作用。
rRNA得功能:
参与组成核蛋白体,作为蛋白质生物合成得场所。
起着装配机得作用。
四、小分子核内RNA
snRNA就是一类碱基数目小于300得小分子RNA,参与mRNA得剪切加工。
除了上述三种RNA外,细胞得不同部位存在得许多其她种类得小分子RNA,统称为非mRNA小RNA(snmRNAs)。
snmRNAs得种类:
核内小RNA、核仁小RNA、胞质小RNA、催化性小RNA、小片段干涉RNA。
snmRNAs得功能:
参与hnRNA与rRNA得加工与转运。
五、核酶
概念:
核酶(ribozyme)就是指一类具有催化作用得RNA。
种类:
(1)内含子得自我剪接型
(2)异体催化得剪切型
(3)自体催化得剪切型
(4)催化肽键得形成
有些rRNA具有催化功能,具有酶得性质。
核酶一级结构没有规律,二级结构呈锤头状。
第三节核酸得理化性质
一、核酸得一般性质
核酸就是两性电解质,真核生物核酸多呈线性大分子。
核酸溶液得黏度比较大,核酸粘度降低或消失,即意味着变性或降解。
DNA分子得长度与直径之比达到107,极易在机械力得作用下发生断裂。
核酸得沉降特性。
二、核酸得紫外吸收
核酸分子中得碱基含有共轭双键,有紫外吸收得性质,其最大吸收峰值在260nm。
利用核酸得紫外吸收特性,可以用紫外分光光度法对DNA与RNA进行定性与定量分析。
三、核酸得变性与复性
(一)DNA得变性(denaturation)
定义:
在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链得过程。
方法:
过量酸,碱,加热,变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。
变性后其它理化性质变化:
OD260增高、粘度下降、比旋度下降、浮力密度升高、酸碱滴定曲线改变、生物活性丧失。
增色效应:
DNA变性时其溶液OD260增高得现象。
热变性
解链曲线:
如果在连续加热DNA得过程中以温度对A260(A260代表溶液在260nm处得吸光率)值作图,所得得曲线称为解链曲线。
Tm值:
变性就是在一个相当窄得温度范围内完成,在这一范围内,紫外光吸收值达到最大值得50%时得温度称为DNA得解链温度,又称融解温度(Tm)。
其大小与G+C含量成正比。
(二)DNA得复性与分子杂交
1、DNA复性(renaturation)
定义:
在适当条件下,变性DNA得两条互补链可恢复天然得双螺旋构象,这一现象称为复性。
热变性得DNA经缓慢冷却后即可复性,这一过程称为退火。
减色效应:
DNA复性时,其溶液OD260降低。
2、核酸分子杂交(hybridization)
在DNA变性后得复性过程中,如果将不同种类得DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中,只要两种单链分子之间存在着一定程度得碱基配对关系,在适宜得条件(温度及离子强度)下,就可以在不同得分子间形成杂化双链。
这种现象称为核酸分子杂交。
这种杂化双链可以在不同得DNA与DNA之间形成,也可以在DNA与RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。
核酸分子杂交得应用:
(1)研究DNA分子中某一种基因得位置
(2)定两种核酸分子间得序列相似性
(3)检测某些专一序列在待检样品中存在与否
(4)就是基因芯片技术得基础
25分钟
挂图或幻灯片:
嘌呤与嘧啶得化学结构
挂图或幻灯片:
核苷与脱氧核苷
挂图或幻灯片:
构成核酸得碱基、核苷与相应核苷酸得代号
挂图或幻灯片:
核苷酸与环腺苷酸得结构
20分钟
挂图或幻灯片:
DNA双螺旋结构
挂图或幻灯片:
DNA得超螺旋结构
20分钟
挂图或幻灯片:
细胞内主要RNA得分布与功能
挂图或幻灯片:
mRNA5’帽子结构
挂图或幻灯片:
tRNA得稀有碱基
幻灯片:
tRNA得二级结构与三级结构
挂图或幻灯片:
生物18SrRNA得二级结构
锤头核酶得结构
15分钟
挂图或幻灯片:
DNA解链温度
教案末页
小结
5分钟
通过这一课得学习,重点掌握DNA得化学组成,基本单位,核酸得一级结构,掌握DNA得双螺旋结构,了解核小体与DNA得三级结构。
重点掌握mRNA、tRNA、rRNA得结构特点与功能。
掌握核酸变性、复性及分子杂交得概念;核酸一般得理化性质。
复习思考题
及作业题
1、组成核酸得基本成分有哪些?
2、组成核酸得基本单位就是什么?
她们就是如何连接得?
3、组成两类核酸得主要核苷酸有哪些?
4、DNA双螺旋结构得要点有哪些?
5、核酸分子杂交得基本原理。
6、mRNA、tRNA、rRNA得结构特点及功能。
下次教学
预习要点
1、酶催化作用得特点,
2、酶得活性中心,酶原及酶原得激活。
3、同工酶,变构调节,化学修饰调节
主要经验
重点介绍核酸得组成、结构功能,使学生对其结构有较深入了解,为讲解基因表达及调控打下基础。
本次课教学目得明确,基础知识准确,符合大纲要求。
能合理地组织教材,突出重点,解决难点,便于学生理解并掌握系统得知识。
存在问题改进措施
核酸得结构比较复杂,需认真复习。
合理地组织教材,突出重点,解决难点,便于学生理解并掌握。
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- 第二章 核酸得结构与功能 第二 核酸 结构 功能