核酸的化学核酸的化学第一节第一节 核酸的组成与结构核酸的组成与结构第二节第二节 核酸的核酸的分子结构分子结构一、一、DNADNA的分子结构的分子结构二、二、 RNA的种类和分子结构的种类和分子结构第三节第三节 核酸的理化性质核酸的理化性质第四节第四节核酸研究常用技术核酸研究常用技术第一页，共八十一页第一节第一节核酸的组成与结构核酸的组成与结构一、核酸的生物功能一、核酸的生物功能1、核酸是遗传变异的物质基础核酸是遗传变异的物质基础2、核酸与生物遗传信息的传递、核酸与生物遗传信息的传递3、核酸与医药、核酸与医药如：核酸类衍生物具有抗病毒及抗癌作用如：核酸类衍生物具有抗病毒及抗癌作用第二页，共八十一页二、核酸的组成二、核酸的组成1核酸分子中核苷酸的化学组成与命名核酸分子中核苷酸的化学组成与命名(1)碱基、核苷、核苷酸的概念和关系碱基、核苷、核苷酸的概念和关系(2)核糖和脱氧核糖核糖和脱氧核糖（3）常见碱基的结构与命名法常见碱基的结构与命名法(4)常见（脱氧）核苷酸的基本结构与命名常见（脱氧）核苷酸的基本结构与命名(5)稀有核苷酸稀有核苷酸2细胞内游离核苷酸及其衍生物细胞内游离核苷酸及其衍生物第三页，共八十一页。
1）碱基、核苷、核苷酸的概念和关系）碱基、核苷、核苷酸的概念和关系NitrogenousbasePentosesugarHOCH2HOHDoxyribose(inDNA)HOCH2HOOHRibose(inRNA)PhosphatePyrimidinesCytosineThymineUracilCUTPurihesAdenineGuanineAG第四页，共八十一页2）核糖和脱氧核糖第五页，共八十一页3）常见碱基结构和命名）常见碱基结构和命名嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶Adenine(A)Guanine(G)Cytosine(C)Uracil(U)Thymine(T)第六页，共八十一页5-磷酸核苷酸的基本结构磷酸核苷酸的基本结构OO（N=A、G、C、U、T）HH(O)H12NOHCH2HH543PO-OOO-第七页，共八十一页核苷酸的结构和命名核苷酸的结构和命名腺嘌呤核苷酸（腺嘌呤核苷酸（AMP）Adenosinemonophosphate脱氧腺嘌呤核苷酸（脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）DeoxyadenosinemonophosphateOH鸟嘌呤核苷酸（鸟嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（尿嘧啶核苷酸（UMP）脱氧鸟嘌呤核苷酸（脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP）脱氧胞嘧啶核苷酸（脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）H第八页，共八十一页。
PPPPPPPP4）常见（脱氧）核苷酸的结构和命名）常见（脱氧）核苷酸的结构和命名鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸（GMP）尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸（UMP）胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸（CMP）腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸（AMP）脱氧腺嘌呤核苷酸脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）脱氧鸟嘌呤核苷酸脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP）脱氧胞嘧啶核苷酸脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脱氧胸腺嘧啶核苷酸脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）第九页，共八十一页5）几种稀有核苷酸）几种稀有核苷酸假尿苷（假尿苷（ ）二氢尿嘧啶（二氢尿嘧啶（DHU）AmCH3CH3H3Cm26AHH5第十页，共八十一页2、细胞内游离核苷酸及其衍生物、细胞内游离核苷酸及其衍生物1、多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸2、环核苷酸环核苷酸3、辅酶类核苷酸辅酶类核苷酸第十一页，共八十一页 5-NMP5-NDP5-NTPN=A、G、C、U 5-dNMP5-dNDP5-dNTP N=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物腺苷酸及其多磷酸化合物AMPAdenosinemonophosphateADPAdenosinediphosphateATPAdenosinetriphosphate第十二页，共八十一页。
OPOOHOA(G)OOOHCH2HHHHcAMP(cGMP)cAMP(cGMP)的结构的结构Cyclic adenylie (Guanine)acidCyclic adenylie (Guanine)acid第十三页，共八十一页第二节第二节核酸的分子结构核酸的分子结构一、一、DNA的分子结构的分子结构二、二、RNA的分子结构的分子结构第十四页，共八十一页一）（一）DNA的一级结构的一级结构 DNA分分子子中中各各脱脱氧氧核核苷苷酸酸之之间间的的连连接接方方式式（3-5磷磷酸酸二二酯酯键键）和和排排列列顺顺序序叫叫做做DNA的的一一级级结结构构，简简称称为为碱碱基基序序列列一一级级结结构构的的走走向向的的规规定定为为53不不同同的的DNA分分子子具具有有不不同同的的核核苷苷酸酸排排列列顺顺序序，因因此此携携带有不同的遗传信息带有不同的遗传信息 一级结构的表示法一级结构的表示法结构式，线条式，字母式结构式，线条式，字母式 一级结构测定一级结构测定53第十五页，共八十一页DNADNA一级结构的表示法一级结构的表示法53结构式结构式53 p p p pOH3ACTG1线条式线条式5ACTGCATAGCTCGA3字母式字母式第十六页，共八十一页。
2 2、DNADNA、RNARNA的一级结构的一级结构 DNADNA一级结构一级结构53OHOHOH53RNARNA一级结构一级结构第十七页，共八十一页二）真核生物（二）真核生物DNA与原核生物与原核生物DNA的比较的比较真核生物基因组的特点真核生物基因组的特点1 1、有重复顺序、有重复顺序1 1）高度重复顺序高度重复顺序（卫星（卫星DNADNA）：基础顺序短，含）：基础顺序短，含5-5-100bp100bp，重复次数达几百万次，富含，重复次数达几百万次，富含ATAT或或GCGC2 2）中度重复顺序中度重复顺序：基础顺序长，含：基础顺序长，含300bp300bp或更长，重或更长，重复次数从几百到几千如组蛋白基因、复次数从几百到几千如组蛋白基因、rRNArRNA基因、基因、tRNAtRNA基因等3 3）单一顺序单一顺序：重复几次或不重复如：除组蛋白外：重复几次或不重复如：除组蛋白外的其他蛋白质基因的其他蛋白质基因第十八页，共八十一页2、有间隔顺序与插入顺序（内含子）有间隔顺序与插入顺序（内含子）3、有回纹结构：、有回纹结构：DNA分子以一个假想轴旋分子以一个假想轴旋转转180度后，两部分结构完全重合。
度后，两部分结构完全重合第十九页，共八十一页DNA回文序列及几种结构形式回文序列及几种结构形式回文序列回文序列发夹式结构发夹式结构十字形结构十字形结构中心区域中心区域第二十页，共八十一页原核生物基因组的特点原核生物基因组的特点41 1、有基因重叠现象、有基因重叠现象42 2、功能相关的基因常串联在一起，并转录在同一、功能相关的基因常串联在一起，并转录在同一mRNAmRNA分子中分子中43 3、DNADNA分子中大部分是为结构基因，无重复序列分子中大部分是为结构基因，无重复序列结构基因是连续的，一般不含插入或间隔序列结构基因是连续的，一般不含插入或间隔序列第二十一页，共八十一页三）（三）DNA的二级结构的二级结构第二十二页，共八十一页1、DNA的双螺旋结构的形成的双螺旋结构的形成53535353磷酸磷酸核糖核糖碱基碱基T-A碱基对碱基对C-G碱基对碱基对第二十三页，共八十一页2、DNA的双螺旋模型特点的双螺旋模型特点 两两条条反反向向平平行行的的多多聚聚核核苷苷酸酸链链沿沿一一个个假假设设的的中中心心轴轴右右旋旋相相互盘绕而形成互盘绕而形成 磷磷酸酸和和脱脱氧氧核核糖糖单单位位作作为为不不变变的的骨骨架架组组成成位位于于外外侧侧，作作为为可可变变成成分分的的碱碱基基位位于于内内侧侧，链链间间碱碱基基按按ATAT，GCGC配配对对（碱碱基基配对原则，配对原则，ChargaffChargaff定律）定律） 螺螺旋旋直直径径2 2nmnm，相相邻邻碱碱基基平平面面垂垂直直距距离离0.340.34nm,nm,螺螺旋旋结结构构每每隔隔1010个碱基对（个碱基对（base pair, bpbase pair, bp）重复一次，间隔为）重复一次，间隔为3.43.4nmnm CGCG间形成三个氢鍵，间形成三个氢鍵，ATAT 间形成二个氢鍵，且氢鍵与中心轴垂直间形成二个氢鍵，且氢鍵与中心轴垂直 螺旋表面有一条大沟一条小沟螺旋表面有一条大沟一条小沟第二十四页，共八十一页。
氢键氢键 碱基堆集力（兀电子之间碱基堆集力（兀电子之间相互作用的结果）相互作用的结果）碱基处碱基处于疏水环境中于疏水环境中 磷酸基上负电荷被胞内组磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和蛋白或正离子中和3、DNA的双螺旋结构稳定因素的双螺旋结构稳定因素第二十五页，共八十一页4、DNA的双螺旋结构的双螺旋结构的意义的意义该该模模型型揭揭示示了了DNADNA作作为为遗遗传传物物质质的的稳稳定定性性特特征征，最最有有价价值值的的是是确确认认了了碱碱基基配配对对原原则则，这这是是是是DNADNA复复制制、转转录录和和反反转转录录的的分分子子基基础础，亦亦是是遗遗传传信信息息传传递递和和表表达达的的分分子子基基础础该该模模型型的的提提出出是是2020世世纪纪生生命命科科学学的的重重大大突突破破之之一一，它它奠奠定定了了生生物物化化学学和和分分子子生生物物学学乃乃至整个生命科学飞速发展的基石至整个生命科学飞速发展的基石第二十六页，共八十一页5、DNA双螺旋的多态性双螺旋的多态性DNA双螺旋的不同构象双螺旋的不同构象第二十七页，共八十一页DNA双螺旋构象的类型双螺旋构象的类型第二十八页，共八十一页DNA二二级级结结构构的的多多样样性性DNA分子中十字形结构的形成分子中十字形结构的形成富于富于AT富于富于ATHolliday结构结构第二十九页，共八十一页。
DNA三链间三链间的碱基配对的碱基配对DNA分子内分子内的三链结构的三链结构多聚嘌呤多聚嘌呤多聚嘧啶多聚嘧啶DNA分子间的分子间的三链结构三链结构第三十页，共八十一页四）（四）DNA的三级结构的三级结构 在在细细胞胞内内，由由于于DNA分分子子与与其其它它分分子子（主主要要是是蛋蛋白白质质）的的相相互互作作用用，使使DNA双双螺螺旋旋进进一一步步扭扭曲曲形成的高级结构形成的高级结构.实例：实例：超螺旋超螺旋染色体染色体（chromosome）病毒病毒（virus）第三十一页，共八十一页第三十二页，共八十一页DNADNA超螺旋结构的形成超螺旋结构的形成负超螺旋：螺旋方向与负超螺旋：螺旋方向与DNADNA螺旋方向相反（螺旋处于松緾状态）螺旋方向相反（螺旋处于松緾状态）正超螺旋：螺旋方向与正超螺旋：螺旋方向与DNADNA螺旋方向相同（螺旋处于紧緾状态）螺旋方向相同（螺旋处于紧緾状态）第三十三页，共八十一页核小体盘绕及染色质示意图核小体盘绕及染色质示意图第三十四页，共八十一页组蛋白与DNA的结合第三十五页，共八十一页真核生物染色体真核生物染色体DNA组组装不同层次的结构装不同层次的结构DNA（2nm）核小体链（核小体链（11nm，每个核小体，每个核小体200bp）纤丝（纤丝（30nm，每圈，每圈6个核小体）个核小体）突环（突环（150nm，每个突环大约，每个突环大约75000bp）玫瑰花结（玫瑰花结（300nm，6个突环）个突环）螺旋圈（螺旋圈（700nm，每圈，每圈30个玫瑰花）个玫瑰花）染色体（染色体（1400nm，每个染色体含每个染色体含10个玫瑰花个玫瑰花200bp）第三十六页，共八十一页。
噬菌体噬菌体T2结构结构头部头部颈圈颈圈尾部尾部基板基板尾丝尾丝尖钉尖钉DNA第三十七页，共八十一页被膜（脂蛋白、碳水被膜（脂蛋白、碳水化合物）化合物）衣壳（蛋白质）衣壳（蛋白质）核酸核酸突起（糖蛋白）突起（糖蛋白）病毒粒病毒粒（DNA或或RNA）第三十八页，共八十一页五）基因和基因组（五）基因。