生物化學(xué)與分子生物學(xué)-授課教案生物化學(xué)教學(xué)方案:

來源：瀘州醫(yī)學(xué)院精品課程網(wǎng)

生物化學(xué)與分子生物學(xué):授課教案生物化學(xué)教學(xué)方案第二章:教案首頁課程名稱生物化學(xué) 年級(jí) 專業(yè)、層次本科臨床醫(yī)學(xué)類授課教師職稱課型（大、小) 大學(xué)時(shí) 3 授課題目（章、節(jié)) 第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能教材名稱《生物化學(xué)》第七版

教案首頁

課程名稱

生物化學(xué)

年級(jí)

專業(yè)、層次

本科臨床醫(yī)學(xué)類

授課教師

職稱

課型（大、小)

大

學(xué)時(shí)

授課題目（章、節(jié))

第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能

教材名稱

《生物化學(xué)》第七版

作者

查錫良

出版社

人民衛(wèi)生出版社

主要參考書

（注明頁數(shù))

（英)內(nèi)德爾　主編. 核酸結(jié)構(gòu)原理. 北京: 科學(xué)出版社,2008

目的與要求：

1. 掌握：核苷酸的組成成分，堿基、戊糖和磷酸。核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)的概念。多核苷酸鏈中單核苷酸的連接方式。DNA堿基組成及其特點(diǎn)（Chargaff規(guī)則)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（DNA二級(jí)結(jié)構(gòu))的要點(diǎn)。DNA的功能。真核生物mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及生物學(xué)功能，tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及生物學(xué)功能。DNA變性與復(fù)性。核酸分子雜交的原理。核酸酶及限制性核酸內(nèi)切酶的概念。

2. 熟悉： DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝。tRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。rRNA的種類及核蛋白體的構(gòu)成。核酸的一般理化性質(zhì)。DNA的解鏈曲線。Tm的影響因素。

3. 了解：堿基的酮式-烯醇式互變異構(gòu)。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多態(tài)性。snmRNAs。核酶（ribozyme)的概念。核酸酶的分類。

教學(xué)內(nèi)容與時(shí)間安排、教學(xué)方法：

1.教學(xué)內(nèi)容與時(shí)間安排

核酸的化學(xué)組成及一級(jí)結(jié)構(gòu) 0.5學(xué)時(shí)

DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能 1學(xué)時(shí)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能 1學(xué)時(shí)

核酸的理化性質(zhì)及核酸酶 0.5學(xué)時(shí)

2. 教學(xué)方法：

講授+演示+啟發(fā)+討論。

教學(xué)重點(diǎn)及如何突出重點(diǎn)、難點(diǎn)及如何突破難點(diǎn)：

1. 重點(diǎn)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（DNA二級(jí)結(jié)構(gòu))的要點(diǎn)。真核生物mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。DNA變性與復(fù)性。核酸分子雜交的原理。

2. 難點(diǎn)：核苷酸的組成成分。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。真核生物mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)。

3. 課件色彩及語言強(qiáng)調(diào)突出重點(diǎn)；采用圖片及動(dòng)畫演示理解難點(diǎn)。

教研室審閱意見：

同意。

教研室主任簽名：李洪

2009 年2 月 28 日

基本內(nèi) 容

課堂設(shè)計(jì)和時(shí)間安排

第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能

核酸的分類和功能。

第一節(jié) 核酸的化學(xué)組成和一級(jí)結(jié)構(gòu)

一、核苷酸是構(gòu)成核酸的基本單位：

(一)含氮堿：

☆嘧啶堿（pyrimidine)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和類型，嘧啶環(huán)的原子編號(hào)。嘌呤堿（purine)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和類型，嘌呤環(huán)的原子編號(hào)。

(二)戊糖與核苷(pentose and nucleoside)：

核糖與脫氧核糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)與原子編號(hào)。

☆核苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)與命名。

含氮堿與戊糖的連接方式與化學(xué)鍵。

(三)核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名(structure and nomenclature of nucleotide)：

☆核苷酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

核苷酸由于與磷酸基縮合的位置不同而分別生成2"-核苷酸、3"-核苷酸和5"-核苷酸。最常見的核苷酸是5"-核苷酸（5"常被省略)。5"-核苷酸又可按其在5"位縮合的磷酸基的多少，分為一磷酸核苷（核苷酸)、二磷酸核苷和三磷酸核苷。

☆環(huán)核苷酸的分子結(jié)構(gòu)。

核苷酸的命名及縮寫符號(hào)。

二、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)是核苷酸的排列順序：

核酸就是由許多核苷酸單位通過3",5"-磷酸二酯鍵連接起來形成的不含側(cè)鏈的長鏈狀化合物，稱為多核苷酸鏈。

3",5"-磷酸二酯鍵的形成。

核酸是具有方向性的長鏈狀化合物，多核苷酸鏈的兩端，一端稱為5"-端，另一端稱為3"-端。

DNA分子主要由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四種脫氧核糖核苷酸所組成。DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指DNA分子中脫氧核糖核苷酸的排列順序及連接方式（3",5"-磷酸二酯鍵)。

RNA分子主要由AMP，GMP，CMP，UMP四種核糖核苷酸組成。RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指RNA分子中核糖核苷酸的排列順序及連接方式。

核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示方法。

第二節(jié) DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能

一、 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)模型：

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的一種重要形式，它是Watson和Crick兩位科學(xué)家于1953年提出來的一種結(jié)構(gòu)模型（獲1962年度諾貝爾獎(jiǎng))。

(一)對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型作出貢獻(xiàn)的科學(xué)家：

Oswald Avery (1877-1955)；Erwin Chargaff (1905-2002)；Linus Pauling (1901-1994)；Rosalind Franklin (1920-1958)；Maurice Wilkins (1916-2004 )；James Dewey Watson (1928- )；Francis Crick (1916-2004 )。

☆Chargaff 研究小組的貢獻(xiàn)：① DNA堿基組成有物種差異，且物種親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，差異越大；② 相同物種，不同組織器官中DNA堿基組成相同，而且不因年齡、環(huán)境及營養(yǎng)而改變；③ DNA分子中四種堿基的摩爾百分比具有一定的規(guī)律性，即A=T、G=C、A+G=T+C。這一規(guī)律被稱為Chargaff規(guī)則。

(二)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（double-helix model of DNA)：

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)可分為A、B、C、D及Z型等數(shù)種，除Z型為左手雙螺旋外，其余均為右手雙螺旋。

B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式圖。

☆★B型雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)特征：① 為右手、反平行雙螺旋；② 主鏈位于螺旋外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)；③ 兩條鏈間存在堿基互補(bǔ)：A與T或G與C配對(duì)形成氫鍵，稱為堿基互補(bǔ)原則（A與T為兩個(gè)氫鍵，G與C為三個(gè)氫鍵)；④ 螺旋的穩(wěn)定因素為氫鍵和堿基堆砌力；⑤ 螺旋的螺距為3.4nm，直徑為2nm。

(三)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多態(tài)性：

除B構(gòu)象之外，DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)還包括右手雙螺旋結(jié)構(gòu)的A構(gòu)象、C構(gòu)象和D構(gòu)象等多種構(gòu)象，以及左手雙螺旋結(jié)構(gòu)的Z構(gòu)象。

二、DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)：

(一)原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)：

絕大多數(shù)原核生物的DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋。如果再進(jìn)一步盤繞則形成麻花狀的超螺旋結(jié)構(gòu)。

(二)DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝：

在真核生物中，雙螺旋的DNA分子圍繞一蛋白質(zhì)八聚體進(jìn)行盤繞，從而形成特殊的串珠狀結(jié)構(gòu)，稱為核小體（nucleosome)。核小體的結(jié)構(gòu)。

三、DNA是遺傳信息的載體：

DNA的基本功能是作為遺傳信息的載體，為生物遺傳信息復(fù)制以及基因信息的轉(zhuǎn)錄提供模板。

☆DNA分子中具有特定生物學(xué)功能的片段稱為基因（gene)。

☆一個(gè)生物體的全部DNA序列稱為基因組（genome)。

基因組的大小與生物的復(fù)雜性有關(guān)，如病毒SV40的基因組大小為5.1×10³bp，大腸桿菌為5.7×10⁶bp，人為3.2×10⁹bp。

第三節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能

RNA通常以單鏈形式存在，但也可形成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

RNA分子的種類較多，分子大小變化較大，功能多樣化。

主要的RNA種類有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。

一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板：

mRNA可形成局部雙螺旋結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。

mRNA在真核生物中的初級(jí)產(chǎn)物稱為hnRNA，經(jīng)剪接過程轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓膍RNA。

大多數(shù)真核成熟的mRNA分子具有典型的5"-端的7-甲基鳥苷三磷酸（m⁷GTP)帽子結(jié)構(gòu)和3"-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴結(jié)構(gòu)。

mRNA分子中帶有遺傳密碼，其功能是為蛋白質(zhì)的合成提供模板（template)。

☆mRNA分子中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成一組，在蛋白質(zhì)翻譯合成時(shí)代表一個(gè)特定的氨基酸，這種核苷酸三聯(lián)體稱為遺傳密碼（codon)。

二、tRNA是蛋白質(zhì)合成的氨基酸載體：

tRNA是分子最小，但含有稀有堿基最多的RNA，其稀有堿基的含量可多達(dá)20%。

tRNA是保守性最強(qiáng)的RNA。

tRNA是單鏈核酸，但其分子中的某些局部也可形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

(一)tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)：

☆★tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)由于局部雙螺旋的形成而呈現(xiàn)“三葉草”形，故稱為“三葉草”結(jié)構(gòu)。①氨基酸臂——攜帶氨基酸；②DHU臂——辨認(rèn)并結(jié)合氨基酰tRNA合成酶；③反密碼臂——識(shí)別mRNA上的密碼；④可變臂；⑤TΨC臂——識(shí)別并結(jié)合核糖體。

(二)tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)。

三、以rRNA為組分的核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所：

rRNA是細(xì)胞中含量最多的RNA，占總量的80%。rRNA與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核糖體（核蛋白體)，作為蛋白質(zhì)生物合成的場所。大腸桿菌16S rRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)。

四、snmRNA參與基因表達(dá)調(diào)控：

細(xì)胞內(nèi)不同部位存在的其他種類的小分子RNA統(tǒng)稱為非mRNA小RNA（snmRNA)。

RNA組學(xué)主要研究細(xì)胞中snmRNA的種類、結(jié)構(gòu)與功能。

snmRNA的主要功能是參與基因表達(dá)的調(diào)控。

某些小分子RNA具有催化特定RNA降解的活性，這種具有催化作用的小RNA被稱為核酶（ribozyme)。

核酶通常具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，如錘頭結(jié)構(gòu)。

第四節(jié) 核酸的理化性質(zhì)

一、核酸能吸收紫外光：

核酸具有酸性；粘度大；能吸收紫外光，最大吸收峰為260nm。故常用紫外分光光度法測定核酸的含量。

二、DNA變性是雙鏈解離為單鏈的過程：

☆在理化因素作用下，DNA雙螺旋的兩條互補(bǔ)鏈松散而分開成為單鏈，從而導(dǎo)致DNA的理化性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為DNA的變性（denaturation)。

引起DNA變性的因素主要有：①高溫，②強(qiáng)酸強(qiáng)堿，③有機(jī)溶劑等。

D52667788.cn/wsj/NA變性后的性質(zhì)改變：① 增色效應(yīng)（hyperchromic effect)：指DNA變性后對(duì)260nm紫外光的光吸收度增加的現(xiàn)象；② 旋光性下降；③ 粘度降低；④ 生物學(xué)功能喪失或改變。

☆加熱DNA溶液，使其對(duì)260nm紫外光的吸收度突然增加，達(dá)到其最大值一半時(shí)的溫度，就是DNA的變性溫度（融解溫度，melting temperature, Tm)。

Tm的高低與DNA分子中G+C的含量有關(guān)，G+C的含量越高，則Tm越高。

三、DNA的復(fù)性與分子雜交：

將熱變性后的DNA溶液緩慢冷卻，在低于變性溫度約25～30℃的條件下保溫一段時(shí)間（退火，annealing)，則變性的兩條單鏈DNA可以重新互補(bǔ)而形成原來的雙螺旋結(jié)構(gòu)并恢復(fù)原有的性質(zhì)。將變性DNA經(jīng)退火處理，使其重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程，稱為DNA的復(fù)性。

☆兩條來源不同的單鏈核酸（DNA或RNA)，只要它們有大致相同的互補(bǔ)堿基順序，經(jīng)退火處理即可復(fù)性，形成新的雜種雙螺旋，這一現(xiàn)象稱為核酸的分子雜交（hybridization)。

核酸雜交可以是DNA-DNA，也可以是DNA-RNA雜交。

不同來源的，具有大致相同互補(bǔ)堿基順序的核酸片段稱為同源順序（homologous sequence)。

在核酸雜交分析過程中，常將已知順序的核酸片段用放射性同位素或生物素進(jìn)行標(biāo)記。帶有一定標(biāo)記的已知順序的核酸片段稱為探針（probe)。

第五節(jié) 核酸酶

凡是能水解核酸的酶都稱為核酸酶(nuclease)。

凡能從多核苷酸鏈的末端開始水解核酸的酶稱為核酸外切酶。

凡能從多核苷酸鏈的中間開始水解核酸的酶稱為核酸內(nèi)切酶。

☆能識(shí)別特定的核苷酸順序，并從特定位點(diǎn)水解核酸的內(nèi)切酶稱為限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶，restriction enzyme)。

☆——重點(diǎn)

★——難點(diǎn)

0.5學(xué)時(shí)