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1、 核酸核酸 (nucleic acid) 是以核苷酸为基本组成单位是以核苷酸为基本组成单位 的生物大分子，起携带和传递遗的生物大分子，起携带和传递遗 传信息的作用。传信息的作用。核酸的分类、分布及功能核酸的分类、分布及功能 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA):90%90%以上分布于细胞核，其余分布于线粒以上分布于细胞核，其余分布于线粒体内。体内。储存和携带遗传信息。储存和携带遗传信息。 核糖核酸核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA):分布于胞核、胞浆中。分布于胞核、胞浆中。参与遗传信息的表达。参与遗传信息的表达。 第一节核酸的化
2、学组成 核酸可在核酸酶的作用下水解。核酸可在核酸酶的作用下水解。 一、碱基一、碱基 (base)每种核酸的主要碱基都有四种。每种核酸的主要碱基都有四种。 碱基结构：碱基结构： 五五种种碱基上的酮基或氨基，均位于杂环上氮碱基上的酮基或氨基，均位于杂环上氮原子的邻位。因此都能形成酮式原子的邻位。因此都能形成酮式- -烯醇式或氨基烯醇式或氨基- -亚氨基的互变异构。这两种异构体的平衡关系受亚氨基的互变异构。这两种异构体的平衡关系受介质酸碱环境的影响。介质酸碱环境的影响。 二、戊糖与核苷二、戊糖与核苷戊糖结构：戊糖结构： 核苷核苷（ribonucleoside) 嘌呤碱嘌呤碱N-9N-9或嘧或嘧啶碱啶
3、碱N-1N-1与核糖或脱与核糖或脱氧核糖氧核糖C-1C-1通过通过糖糖苷键苷键相连形成核苷相连形成核苷或脱氧核苷。或脱氧核苷。 三、核苷酸三、核苷酸（nucleotide） 核苷（或脱氧核苷）与磷酸通过核苷（或脱氧核苷）与磷酸通过酯键酯键结合构成核苷酸（或脱氧核苷酸）。结合构成核苷酸（或脱氧核苷酸）。 体内重要的游离核苷酸及其衍生物体内重要的游离核苷酸及其衍生物 多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸： NMPNMP、NDPNDP、NTPNTP 环化核苷酸环化核苷酸： cAMPcAMP、cGMPcGMP 含核苷酸的生物活性物质含核苷酸的生物活性物质：NADNAD+ +、NADPNADP+ +、CoASHCo
4、ASH、FADFAD等都含有等都含有AMPAMP第二节第二节核酸的一级结构核酸的一级结构 核酸的一级结构核酸的一级结构： 是指核酸中核是指核酸中核苷酸的排列顺序。苷酸的排列顺序。又称为核苷酸序列又称为核苷酸序列或碱基序列。或碱基序列。 核苷酸之间通核苷酸之间通过过3 3 ,5 ,5 - -磷酸二酯键磷酸二酯键相连形成的线性大分相连形成的线性大分子称为核苷酸链。子称为核苷酸链。 表示法：表示法： DNA 与与RNA的区别的区别核酸核酸碱基碱基核糖核糖DNAA、G、C、T脱氧脱氧核糖核糖RNAA、G、C、U核糖核糖 第三节第三节 DNADNA的空间结构与功能的空间结构与功能 一、一、DNA的二级结
5、构的二级结构（一）（一）Chargaff规则规则1.A=T，G=C；2.2.不同生物种属的不同生物种属的DNADNA碱基组成不同；碱基组成不同；3.3.同一个体的不同器官或组织的同一个体的不同器官或组织的DNADNA碱基碱基组成相同。组成相同。 （二）（二）DNA双螺旋结构双螺旋结构 19531953年，年，Watson Watson 和和CrickCrick以以ChargaffChargaff规则为基础，经过对规则为基础，经过对DNADNA晶体的晶体的X X射线衍射线衍射分析，提出了射分析，提出了B B型型DNADNA双螺旋模型。双螺旋模型。 DNA双螺旋结构要点双螺旋结构要点: :1.1.
6、两条链反向平行，围绕同一中心轴构成两条链反向平行，围绕同一中心轴构成右右手双螺旋手双螺旋（double helix)double helix)。螺旋螺旋直径直径2nm2nm，表面有表面有大沟和小沟大沟和小沟。2. 2. 磷酸磷酸- -脱氧核糖骨架位于螺旋脱氧核糖骨架位于螺旋外侧外侧，碱基垂，碱基垂直于螺旋轴而伸入直于螺旋轴而伸入内侧内侧。每圈螺旋含。每圈螺旋含1010个碱个碱基对基对（bpbp），），螺距为螺距为3.4nm3.4nm。 3. 两条链通过碱基间的氢键相连，两条链通过碱基间的氢键相连，A A对对T T有两有两个氢键，个氢键，C C对对G G有三个氢键，这种有三个氢键，这种A-TA-
7、T、C-GC-G配对的规律，称为配对的规律，称为碱基互补规则碱基互补规则。 4. 维持双螺旋稳定的因素：横向为氢键，纵维持双螺旋稳定的因素：横向为氢键，纵向为碱基间的堆积力。向为碱基间的堆积力。 碱基互补配对：碱基互补配对： （三）（三）DNA结构的多样性结构的多样性B B型型DNADNA双螺旋是核酸二级结构的重要双螺旋是核酸二级结构的重要形式。当改变了溶液的离子强度和相对湿度形式。当改变了溶液的离子强度和相对湿度时，时，DNADNA螺旋结构可以改变，除螺旋结构可以改变，除B B型型外，还外，还有有Z Z型型及及A A型型。在体内，不同构象的在体内，不同构象的DNADNA可能与基因表可能与基因
8、表达的调控有关。达的调控有关。 三种三种类型类型DNADNA双螺旋的比较双螺旋的比较 类类型型螺旋螺旋方向方向螺距螺距(nm)(nm)每圈每圈bpbp数数螺旋螺旋直径直径骨架骨架走行走行存在条件存在条件A A型型右手右手螺旋螺旋2.32.31111变宽变宽平滑平滑体外脱水体外脱水B B型型右手右手螺旋螺旋3.43.410102nm2nm平滑平滑随机随机DNADNA生理生理条件下条件下Z Z型型左手左手螺旋螺旋4.54.51212变窄变窄锯齿锯齿型型CGCG间隔排列区间隔排列区段段 二、二、DNADNA的超螺旋结构的超螺旋结构（一）超螺旋：原核生物（一）超螺旋：原核生物DNADNA的高级结构。的
9、高级结构。 （二）核小体（二）核小体（nucleosomenucleosome） 真核生物染色质真核生物染色质(chromatin)DNA(chromatin)DNA是线性是线性双螺旋，它缠绕在组蛋白的八聚体上形成核双螺旋，它缠绕在组蛋白的八聚体上形成核小体。小体。 核小体的组成核小体的组成：DNA：约约200bp组蛋白：组蛋白：富含富含LysLys和和ArgArg的碱性蛋白质。的碱性蛋白质。H1H2A，H2BH3H4 由许多核小体形成的由许多核小体形成的串珠样结构又进一步盘曲串珠样结构又进一步盘曲成直径为成直径为 30nm 30nm 的中空的的中空的染色质纤维，称为螺线管。染色质纤维，称为螺
10、线管。 螺线管再经几次卷曲才能形螺线管再经几次卷曲才能形成染色单体。人类细胞核中有成染色单体。人类细胞核中有 4646条染色体，这些染色体的条染色体，这些染色体的 DNADNA总总长达长达1.7m,1.7m,经过这样的折叠压缩，经过这样的折叠压缩，46 46 条染色体总长亦不过条染色体总长亦不过 200nm 200nm 左右。左右。 三、三、DNADNA的功能的功能 储存和携带遗传信息。作为生物遗储存和携带遗传信息。作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板。传信息复制的模板和基因转录的模板。 生物体的遗传物质是生物体的遗传物质是DNADNA的证明：的证明：实验一实验一，肺炎双球菌的转化实验，
11、肺炎双球菌的转化实验 实验二，实验二，放射性同位素对噬菌体的标记实验放射性同位素对噬菌体的标记实验 第四节第四节RNA的空间结构与功能的空间结构与功能 RNARNA的种类和功能的种类和功能核糖体核糖体RNARNA（rRNArRNA）：核蛋白体组成成分核蛋白体组成成分转移转移RNARNA（tRNAtRNA）：转运氨基酸转运氨基酸信使信使RNARNA（mRNAmRNA）：蛋白质合成模板蛋白质合成模板不均一核不均一核RNARNA（hnRNAhnRNA）：成熟成熟mRNAmRNA的前体的前体小核小核RNARNA（snRNAsnRNA）： 参与参与hnRNAhnRNA的剪接、转运的剪接、转运小核仁小核仁
12、RNARNA（snoRNAsnoRNA）：rRNArRNA的加工和修饰的加工和修饰小胞质小胞质RNARNA（scRNA/7s-RNAscRNA/7s-RNA）：蛋白质内质网定蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分位合成的信号识别体的组成成分 一、一、mRNA的结构与功能的结构与功能真核生物真核生物mRNAmRNA的结构特点：的结构特点：1. 1. 帽子结构：帽子结构：转录后加工中，在转录后加工中，在5 5 - -端加端加上上7 7甲基三磷酸鸟苷，并在第二位核苷酸甲基三磷酸鸟苷，并在第二位核苷酸的的C2C2 上甲基化（上甲基化（m m7 7GpppNGpppNm m）。）。作用作用是加速翻译
13、的起始速度，增加是加速翻译的起始速度，增加mRNAmRNA的的稳定性。稳定性。 帽子结构帽子结构 2. 2. 多聚多聚A A尾：尾：真核生物真核生物mRNAmRNA的的3 3 - -端转端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸录后加上一段长短不一的聚腺苷酸(poly A)(poly A)。约十几个到一百几十个长。约十几个到一百几十个长。它与它与 mRNA mRNA 由核内向胞质的转移及与由核内向胞质的转移及与mRNAmRNA的稳定性有关。的稳定性有关。mRNA的功能：的功能：作为蛋白质合成的模板作为蛋白质合成的模板。 真核生物真核生物mRNAmRNA的结构的结构 二、二、tRNA的结构与功能的结构与
14、功能一级结构特点一级结构特点：核苷酸数核苷酸数在在70907090之间之间 含稀有碱基较多含稀有碱基较多 3 3 端均为端均为CCAOHCCAOH tRNA二级结构特二级结构特点：点：三叶草形三叶草形氨基酸臂氨基酸臂DHU环环反密码环反密码环TC环环附加叉附加叉 tRNA三级结构特点三级结构特点：倒倒L L形形tRNA的功能的功能：在蛋白质合成中作为在蛋白质合成中作为氨基酸的载体氨基酸的载体 三、三、rRNA的结构与功能的结构与功能 大亚基大亚基rRNA + 核蛋白体蛋白核蛋白体蛋白核蛋白体核蛋白体 （ribosome) 小亚基小亚基核蛋白体的组成核蛋白体的组成亚基亚基原核原核生物生物真核真核
15、生物生物蛋白质蛋白质S SrRNArRNA蛋白质蛋白质S SrRNArRNA小亚基小亚基2121种种303016S16S3333种种404018S18S大亚基大亚基3131种种505023S23S5S5S4949种种606028S28S5.8S5.8S5S5S 真核真核生物生物18S rRNA的的二级结构二级结构 rRNA的功能的功能： 参与构成核蛋白体，核蛋白体是参与构成核蛋白体，核蛋白体是蛋白质合成的场所。蛋白质合成的场所。 第五节第五节 核酸的理化性质及其应用核酸的理化性质及其应用 一、一般理化性质一、一般理化性质 酸性酸性 DNADNA粘度极大，粘度极大，RNARNA粘度比粘度比DNA
16、DNA小小得多得多 在在260nm260nm波长有紫外吸收峰，是由波长有紫外吸收峰，是由碱基的共轭双键碱基的共轭双键决定的。这一特性常决定的。这一特性常用作核酸的定性、定量分析。用作核酸的定性、定量分析。 二、二、DNADNA的变性的变性 概念概念：在某些理化因：在某些理化因素作用下，素作用下，DNADNA分子互分子互补碱基对之间的氢键断补碱基对之间的氢键断裂，使裂，使DNADNA双螺旋结构双螺旋结构分开成单链。分开成单链。 变性因素变性因素：加热、过量酸或碱。加热、过量酸或碱。 增色效应增色效应：DNADNA变性使溶液变性使溶液ODOD260260增高。增高。解链温度解链温度(Tm)(Tm)
17、： DNADNA的热变性的热变性过程中，紫外光吸过程中，紫外光吸收值达到最大值的收值达到最大值的50%50%时的温度。时的温度。 TmTm值与值与DNADNA分子中的分子中的G+CG+C含量含量呈正比。呈正比。 三、三、DNADNA的复性与分子杂交的复性与分子杂交 复性：复性：变性变性DNADNA在适当条件下，两条互补在适当条件下，两条互补链又重新恢复天然的双螺旋构象。链又重新恢复天然的双螺旋构象。 退火退火（annealingannealing）：）：热变性的热变性的DNADNA经经缓慢冷却后的复性。缓慢冷却后的复性。 减色效应：减色效应：复性后，复性后，DNADNA的的ODOD260260
18、又降低又降低到原来的水平。到原来的水平。 核酸分子杂交核酸分子杂交(hybridization)： 热变热变性的性的DNADNA在复性过程在复性过程中，具有碱基序列中，具有碱基序列部分互补的不同的部分互补的不同的DNADNA之间或之间或DNADNA与与RNARNA之间形成杂化双链之间形成杂化双链的现象。的现象。 第六节第六节 核核 酸酸 酶酶 核酸酶核酸酶(nucleases)是指所有可以是指所有可以水解核酸的酶。水解核酸的酶。按底物不同分为：按底物不同分为：DNA酶（酶（DNase ）RNA酶（酶（RNase ） 按作用部位不同分为：按作用部位不同分为： 5末端外切酶末端外切酶核酸外切酶核酸
19、外切酶 3末端外切酶末端外切酶核酸内切酶核酸内切酶限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶：有严格的序列依赖性，是基因工有严格的序列依赖性，是基因工程中的重要工具酶。程中的重要工具酶。 复习思考题复习思考题1.概念概念: :（1 1）核酸的一级结构核酸的一级结构（2 2）解链温度（）解链温度（TmTm）（3 3）DNADNA变性变性（4 4）核酸分子杂交）核酸分子杂交2.2. 碱基与核糖、核糖与磷酸及核苷酸之间各以碱基与核糖、核糖与磷酸及核苷酸之间各以何种键连接？何种键连接？ 3.3. 简述简述RNARNA与与DNADNA的主要不同点。的主要不同点。4. 4. B B型型DNADNA双螺旋结构要点。双螺旋结构要点。5. 5. 真核生物真核生物mRNAmRNA的结构特点。的结构特点。6. 6. tRNAtRNA一一 三级结构各有哪些特点？三级结构各有哪些特点？7. 7. 试述试述RNARNA的种类及其主要功能。的种类及其主要功能。
