比较 DNA与 RNA 的结构功能的区别 DNA 和 RNA 的结构组成不同, DNA 的组成是:脱氧核糖核苷酸,它又是由脱 氧核糖和核苷酸组成的, 而 RNA 是由核糖核苷酸组成的, 核糖核苷酸是由核糖和 核苷酸组成的 DNA 存在于细胞核和线粒体内,携带遗传信息;RNA 存在于细胞 质和细胞核中,参与细胞内遗传信息的表达核苷酸又是由碱基、戊糖、磷酸组 成,构成 DNA 的核苷酸的戊糖是 β-D-2-脱氧核糖,而构成R NA的核苷酸的戊 糖为β-D—核糖 DNA 与蛋白质一样,也有其一级、二级、三级结构 DNA 的一级结构是指 DNA 分子中核苷酸的排列顺序也叫做碱基序列 DNA 的二级结构即双螺旋结构模型 (1)DNA分子由两条反向平行的多聚核苷酸链围绕同一中心轴盘曲而成, 两条链均为右手螺旋, 链呈反平行走向, 一条走向是 5′→3′,另一条是 3′→ 5′ (2)DNA链的骨架由交替出现的亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成,位于双 螺旋的外侧,碱基配对位于双螺旋的内侧 (3)两条多聚核苷酸链以碱基之间形成氢键配对而相连,即A与 T 配对, 形成两个氢键, G与 C 配对,形成三个氢键。
碱基相互配对又叫碱基互补RNA 中若也有配对区, A是与 U以两个氢键配对互补4) 碱基对平面与螺旋轴几乎垂直, 相邻碱基对沿轴转36°, 上升 0. 34nm 每个螺旋结构含 10 对碱基,螺旋的距为3.4nm ,直径是 2.0nm DNA 两股链之 间的螺旋形成凹槽:一条浅的,叫小沟;一条深的,叫大沟大沟是蛋白质识别 DNA的碱基序列发生相互作用的基础,使蛋白质和DNA可结合而发生作用 DNA 双螺旋结构要与蛋白质的相区别:DNA 是两条核苷酸链通过碱基之间氢键相连而 成,而蛋白质的 α-螺旋是一条肽链自身盘曲而成,其氢键是其内部第一位肽键 的 N-H与第四个肽键的羰基氧形成的5 )DNA双螺旋结构的稳定主要由互补碱基对之间的氢键和碱基堆积力来 维持碱基堆积力是碱基对之间在垂直方向上的相互作用,可以使 DNA 分子层层 堆积,分子内部形成疏水核心, 这对 DNA结构的稳定是很有利的, 碱基堆积力对 维持 DNA的二级结构起主要作用 3.DNA 结构的多样性 当改变溶液的离子强度或相对湿度时,DNA结构会发生改变, 除了 Waston -Crick 模型( B-DNA )外,还存在 Z-DNA 和 A-DNA (三) DNA 三级结构 1 超螺旋——原核生物DNA 的三级结构 绝大部分原核生物DNA 是共价闭合的环状双螺旋分子, 此环形分子可再次 螺旋形成超螺旋,非环形DNA 分子在一定条件下局部也可形成超螺旋。
2. 真核细胞基因组 DNA 真核细胞核内染色体即是DNA 高级结构的主要表现形式 组蛋白 H2A 、 H2B 、 H3、H4各两分子组成组蛋白八聚体 DNA双螺旋缠绕其上构成核心颗粒,颗粒之 间再以 DNA 和组蛋白 H1连成核小体,核小体再经多步旋转折叠形成棒状染色体, 存在于细胞核中RNA 的结构与功能 (一)信使 RNA (mRNA )在细胞核内以 DNA 单链为模板转录生成hnRNA,hnRNA 经过剪切变为成熟的 mRNA, 出核后在胞质内为蛋白质合成提供模板成熟mRNA 的结构特点:1 具有 5′端帽子结构即在 5′端加上一个 7- 甲基鸟苷; 且原来第一个核苷 酸 C2′也是甲基化,这种mGpppGm即为帽子结构, 2. 3 ′端多聚腺苷酸尾在 mRNA3′端有一段多聚腺苷酸节段,是在转录后 切掉一段多余的RNA 后逐个添加上去的,这个多聚尾可能与mRNA 从核内向细胞 质的转位及 mRNA 的稳定性有关 二)核糖体 RNA(rRNA) 的结构与功能rRNA 是细胞内含量最多的RNA , 与核糖体蛋白共同构成核糖体——蛋白质 的合成部位,参与蛋白质的合成核蛋白体由大亚基和小亚基组成。
1. 原核生物:小亚基由16SrRNA和 20 多种蛋白质组成大亚基由 5S、 23SrRNA 与 30余种蛋白质组成 2. 真核生物:小亚基由 18SrRNA 与 30 余种蛋白质组成大亚基由 5S、 5.8S、 28SrRNA 和近 50 种蛋白质构成 ( 三) 转运 RNA(tRNA) 的结构与功能tRNA的作用是携带相应的氨基酸将其转运到核糖体上以供蛋白质合 成 tRNA 的三级结构呈倒 L 形 (四)其他类型的RNA 如小核 RNA (snRNA )参与 hnRNA的加工还有一类RNA 分子本身具有自 我催化功能,可完成rRNA的剪接这种具有催化作用的RNA 被称为核酶DNA 的复制与转录成RNA 过程的不同点∶ ①在正常复制中, DNA 链解开,两条链分别作为新互补链合成的模板; 而转录则是不对称的,只有一条链作为模板DNA的复制是半不连 续复制 ② 复制时两条链保持分开,DNA-DNA 子螺旋稳定;而转录时形成的DNA-RNA 杂 种双链不稳定, RNA 链很快与 DNA 链分开移走 ③ DNA复制时,子代 DNA分子大小与亲代相同;而转录时,在一个DNA分子上 可以合成许多个 RNA 分子,它们都比通常的DNA 模板小得多。
④原料不同DNA 指导的 RNA 合成,由 RNA 聚合酶催化,以四种NTP为底物,以 DNA 为 模板,按dA-U,dG -C,dT-A,dC -G 的互补原则合成出rRNA 、mRNA 、tRNA 三类 RNA DNA的复制: 四种 dNTP (以四种脱氧核苷三磷酸(dNTP)为底物, 而不是用 dNMP 直接聚合); 为底物,按碱基配对原则,催化与模板互补的脱氧 核苷酸的 5-磷酸基以磷酸酯键连接到引物3-OH上⑤参与合成的酶不同DNA 的合成:解链酶,单链结合蛋白,DNA旋转酶, DNA聚合酶Ⅲ, DNA 聚合酶Ⅰ, DNA 连接酶 RNA的合成: RNA 聚合酶,核心酶 ⑥RNA 的合成不需引物但是 DNA 的合成需要有引物参与 (反应需 3 ' -OH 的引物存在,而不能从无到有进行聚合; ) 7,DNA 链的聚合方向是 5' →3' ,而 模板链方向为 3' →5' 复制时,以复制叉向前移动的方向为标准,对于3' →5' 走向的一条模板 链,在其上从 5' →3' 连续合成 DNA 新链,该新链称为先导链另一条5' →3' 走 向模板,在其上也是从5' →3' 合成 DNA新链,但新链合成的方向与复制叉移动 的方向正好相反, 所以随复制叉的移动只能合成出许多不连续的DNA 片段,该片 段称为冈崎片段。
冈崎片段在 DNA 连接酶的作用下, 连成一条完整的 DNA 链,该链称为滞后链 先导链的复制是连续的而滞后链的复制是不连续的,故这种复制 模式称为半不连续复制 ⑧ RNA的合成要求模板方向3→5,而新链的延伸方向是5→3 ;反应需 要 Mg2+ 或 Mn2+ 参与。