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1、第二章核酸的结构与功能第二章核酸的结构与功能南京中医药大学周坤福电话： 13914739863 /85811768 邮箱： 核酸（nucleic acid）是一类重要的生物大分子，是生物遗传的物质基础。 脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA），主要存在于细胞核内，是遗传信息的储存和携带者，是遗传的物质基础。 核糖核酸（ribonucleic acid, RNA），主要分布在细胞质中，参与遗传信息表达的各过程。 核酸核苷核苷单核苷酸磷酸碱基戊糖第一节 核酸的化学组成碱基（base）嘧啶嘧啶pyrimidinepyrimidine嘌呤嘌呤purinepurine胞嘧啶
2、（C）（2-氧-4-氨基嘧）胸腺嘧啶（T）（5-甲基尿嘧啶）尿嘧啶（U）(2,4-二氧嘧啶)鸟嘌呤（G）（2-氨基-6-氧嘌呤）腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）稀有碱基假尿嘧啶核苷次黄嘌呤核苷二氢尿嘧啶核苷甲基鸟嘌呤核苷核苷碱基戊糖糖苷键purine：N9-1 pyrimidine：N1-C1 8种核苷核苷酸核苷酸l核苷与磷酸缩合生成的磷酸酯。l自然界所发现的核苷酸主要为核苷C5上羟基与磷酸形成的酯键，称为5核苷酸或一磷酸核苷。l核苷酸是核酸的基本组成单位。 二磷酸核苷和三磷酸核苷多为核苷酸有关代谢中间产物或酶活性及代谢的调节物质。三磷酸核苷是参与核酸合成的直接形式，并同时为生理储能和供能的重要形
3、式。 AMP、ADP、ATPGMP、GDP、GTPCMP、CDP、CTPUMP、UDP、UTPdAMP、dADP、dATPdGMP、dGDP、dGTPdCMP、dCDP、dCTPdTMP、dTDP、dTTPRNADNA第二节第二节 DNA DNA 的的 分子结分子结 构构 DNA的碱基组成A、G、C、TA=TA + G = C + T单核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接成大分子多核苷酸。5-末端：P3 -末端：OH *DNADNA分子中分子中脱氧核苷酸脱氧核苷酸的排列的排列顺序，即顺序，即碱基碱基的排的排列顺序。列顺序。DNADNA的一级结构的一级结构（primary structure)pri
4、mary structure)书写方式1. 线条简化式2. 文字简化式pApGpCpTpA- G C - TpAGCT 方向：5 3 两条反向平行的脱氧核苷酸链绕同一中心轴，右手螺旋。 磷酸-戊糖骨架位于外侧，两条链上的碱基以A=T、G=C相连，构成碱基平面，位于螺旋内侧。 10个碱基对旋转一周，螺距为3.4nm， 螺旋直径为2.0nm。 大沟（major groove），小沟（minor groove） 氢键：维持双螺旋横向稳定 碱基堆砌力：维持纵向稳定 DNA的二级结构 （secondary structure)Watson-Crick double helix model特征： DNA的
5、三级结构 （ tertiary tructure tertiary tructure ）原核生物DNA超螺旋 共价封闭环状双螺旋再进一步螺旋。 真核生物的三级结构是该DNA双链盘绕在组蛋白上的负超旋。这种以组蛋白为核心绕以DNA片段的颗粒称为核小体（nucleosome）。 完整的核小体由两部分组成，即核小体核心（nucleosome core），以及连接各核心颗粒之间的区域称连接区（linker）。真核生物 DNA双螺旋核小体串珠状多核小体细丝螺线管超螺线管染色单体 基因（gene)是一个功能性遗传单位，是合成一个有功能蛋白或RNA所必需的全部DNA序列。 基因组（genome）指细胞或生物
6、体的一套完整单个的遗传物质。一个基因组包括一整套基因。 结构基因（structural gene）编码蛋白质或RNA。DNA的功能 生物遗传信息的携带者、生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板。RNARNA的一般特征的一般特征 主要存在于主要存在于细胞质细胞质中中 一般是一般是单链分子单链分子 与与DNADNA在碱基组成上的区别是在碱基组成上的区别是RNARNA分子中含有分子中含有的是的是U U，U U与与T T具有相同的结构信息量具有相同的结构信息量 RNARNA核糖分子上核糖分子上C2-OHC2-OH是游离的，是一个易是游离的，是一个易发生不良反应的位置，因此发生不良反应的位置，因此RNA
7、RNA不如不如DNADNA稳定稳定第三节 RNA的结构和功能RNA RNA 的的 种种 类类tRNA (transfer RNA) 细胞内分子量最小的一类核酸，约占总RNA的15% 含有10-20%的稀有碱基 细胞内tRNA的种类很多，每一种氨基酸都有其相应的一种或几种tRNA 二级结构为“三叶草”的结构 三级结构呈倒L形 重要的功能是参与转运氨基酸，解译mRNA的密码“三叶草”形的二级结构功能部位： 反密码环: 反密码子 氨基酸臂：3-CCA-OH倒L形的三级结构mRNA (messenger RNA)mRNA (messenger RNA) 细胞内含量较少的一类细胞内含量较少的一类RNAR
8、NA，占总占总RNARNA的的5%5%左右，左右，但种类很多。但种类很多。 功能：功能：将核内将核内DNADNA的碱基顺序（遗传信息）按的碱基顺序（遗传信息）按碱基碱基互补原则互补原则抄录并转送到胞质的核糖体上，用以决定蛋抄录并转送到胞质的核糖体上，用以决定蛋白质合成的氨基酸顺序。白质合成的氨基酸顺序。 三联密码：三联密码：mRNAmRNA分子上每三个核苷酸为一组，决分子上每三个核苷酸为一组，决定肽链上的一个氨基酸定肽链上的一个氨基酸。 5-末端的帽结构：m7G-ppp5-Np 促进核糖体与mRNA的结合 加速翻译的起始速度、增强mRNA的稳定性 3-末端的polyA结构: 参与mRNA从核内
9、向胞质的转移、增强mRNA的稳定性 真核生物mRNA含有内含子，在核内需经过一系列的加工、修饰及剪接等去除内含子，转变为成熟的mRNA，进入胞浆。真核生物mRNA的特殊结构：rRNA (ribosomal RNA)rRNA (ribosomal RNA) 细胞内细胞内含量最多含量最多的的RNARNA，约占约占RNARNA总量的总量的80%80%左右。左右。 rRNArRNA不能单独行使功能，必须与蛋白质结合后形成不能单独行使功能，必须与蛋白质结合后形成核糖体核糖体(ribosome)(ribosome)，作为作为蛋白质合成的场所。某些低等真核生物的细胞核蛋白质合成的场所。某些低等真核生物的细胞
10、核rRNArRNA的前体在成熟过程中可以的前体在成熟过程中可以自我剪接，称为自我剪接，称为核酶核酶( (ribozymeribozyme) )。 原核细胞原核细胞rRNArRNA包括：包括：5S 5S rRNArRNA 23S 23S rRNArRNA 16S 16S rRNArRNA + + 蛋白质蛋白质 + + 蛋白质蛋白质 大亚基大亚基 小亚基小亚基 真核细胞真核细胞rRNArRNA包括：包括：5S 5S rRNArRNA 5.8S 5.8S rRNArRNA 28S 28S rRNArRNA 18S 18S rRNArRNA + + 蛋白质蛋白质 + + 蛋白质蛋白质 大亚基大亚基 小
11、亚基小亚基 rRNA rRNA二级结构：有较多二级结构：有较多茎环结构茎环结构，是与蛋白质结合的结，是与蛋白质结合的结构基础，也是酶性构基础，也是酶性RNARNA的结构基础。的结构基础。 分子大小： 1 m DNA = 3 000 1 m DNA = 3 000 bpbp = 2x10 = 2x106 6 Dalton Dalton 紫外吸收： 260nm第四节 核酸的理化性质 核酸的变性、复性与分子杂交1. DNA变性 (denaturation) *在某些因素的作用下，DNA双链间氢键断裂，双螺旋结构解开，形成单链无规则线团状分子的过程。v 高色效应 (hyperchromic effect)：解链过程中，DNA A260增加，并与解链程度相关。v Tm (melting temperature)：50%DNA解链的温度，又称融解温度。2. 复性 (renaturation) *变性DNA在适当条件下，可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构的过程。3. 分子杂交 (molecular hybridization) *两条来源不同具有完全或不完全互补碱基顺序的多核苷酸片段在溶液中经退火处理可以形成双螺旋结构。如DNA/DNA、DNA/RNA、RNA/RNA杂交分子。
