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1、第五章 核酸的化学,Structure and Function of Nucleic Acid,第一节核酸的化学组成及其一级结构The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid,核酸组成,N,N,N,N,9,N,H,2,O,O,H,O,H,H,H,H,C,H,2,H,1,2,O,P,O,-,H,O,O,碱基(base)是含氮的杂环化合物。,碱基,嘌呤,嘧啶,腺嘌呤A,鸟嘌呤G,尿嘧啶U,胸腺嘧啶T,胞嘧啶C,存在于DNA和RNA中,仅存在于RNA中,仅存在于DNA中,碱基,一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位,核苷或脱氧核
2、苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。,核苷酸(ribonucleotide),多磷酸核苷酸,C,G,A,二、DNA是脱氧核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接形成的,RNA也是具有3,5-磷酸二酯键的线性大分子,定义 核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。,四、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序,DNA和RNA的区别,第二节DNA的空间结构与功能Dimensional Structure and Function of DNA,一、DNA的二级结构是双螺旋结构,两条多聚核苷酸链在
3、空间的走向呈反向平行。两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋的结构。双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为3.54nm。 脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。 双螺旋结构的表面形成了一个大沟和一个小沟。,（一） DNA双螺旋结构模型要点,1.DNA是反向平行、右手螺旋的双链结构,2.DNA双链之间形成了互补碱基对,碱基配对关系称为互补碱基对。 DNA的两条链则互为互补链。 碱基对平面与螺旋轴垂直。,胞嘧啶/鸟嘌呤,胸腺嘧啶/腺嘌呤,相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的碱基堆积力。 碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着DNA结构的稳定。,3.疏水作用力和
4、氢键共同维系着DNA双螺旋结构的稳定。,DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。,三、DNA是遗传信息的物质基础,第三节 RNA的结构与功能,Structure and Function of RNA,从AUG 开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨基酸，称为三联体密码(codon)。 成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。 5-末端的帽子(cap)结构和3-末端的多聚A尾(poly-A tail)结构。,成熟的真核生物mRNA,mRNA核内向胞质的转位 mRNA的稳定性维系 翻译起始的调控,帽子结构和多聚
5、A尾的功能,（三）mRNA依照自身的碱基顺序指导蛋白质氨基酸顺序的合成,从mRNA分子5末端起的第一个AUG开始，每3个核苷酸为一组称为密码子或三联体密码。,AUG被称为起始密码子；决定肽链终止的密码子则称为终止密码子。,位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为开放阅读框，决定了多肽链的氨基酸序列 。,转运RNA(tRNA)在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体, 将氨基酸转呈给mRNA。,二、tRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体,tRNA具有局部的茎环(stem-loop)结构或发卡(hairpin)结构。,（二）tRNA具有茎环结构,tRNA的二级结构 三叶草形,氨基酸臂 DHU环 反
6、密码环 TC环 附加叉,rRNA与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体，为蛋白质的合成提供场所。,三、以rRNA为组分的核蛋白体是蛋白质合成的场所,核酸的理化性质 The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid,第四节,核酸在波长 260nm 处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。,一、核酸分子具有强烈的紫外吸收,二、DNA变性是双链解离为单链的过程,在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。,定义,DNA变性的本质是双链间氢键的断裂。,增色效应(hyperchromic effect)：D
7、NA变性时其溶液OD260增高的现象。,DNA解链时的紫外吸收变化,DNA的解链曲线,连续加热DNA的过程中以温度相对于A260值作图，所得的曲线称为解链曲线。,解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应的温度。,解链温度(Tm),G+C 含量越高，解链温度就越高。,解链曲线的变化,三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链,当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，这一现象称为DNA复性(renaturation) 。,减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。,热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing) 。,不同种类的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的碱基配对关系，在适宜的条件可以在不同的分子间形成杂化双链。 这种杂化双链可在不同的DNA与DNA之间形成，也可在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象叫核酸分子杂交。,核酸分子杂交(hybridization),
