第三章核酸化學(xué)

1、內(nèi)容內(nèi)容 第二節(jié)第二節(jié) 核酸的分子結(jié)構(gòu)核酸的分子結(jié)構(gòu)第三節(jié) 核酸的理化性質(zhì)第三章核酸化學(xué)第三章核酸化學(xué)內(nèi)容和要求內(nèi)容和要求: :1 1、掌握核酸的種類、化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)，、掌握核酸的種類、化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)，DNADNA的一級(jí)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、表示方法及二級(jí)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)和穩(wěn)定因素，結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、表示方法及二級(jí)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)和穩(wěn)定因素，RNARNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)，核酸的主要理化性質(zhì)，的二級(jí)結(jié)構(gòu)，核酸的主要理化性質(zhì)，2 2、了解核酸的分布，、了解核酸的分布， DNADNA、RNARNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)，核酸分離的三級(jí)結(jié)構(gòu)，核酸分離純化的一般方法和理化特性的應(yīng)用；核酸的生物學(xué)功能純化的一般方法和理化特性的應(yīng)用；核酸的生

2、物學(xué)功能；一、核酸的發(fā)現(xiàn)與研究 二、核酸的種類和分布三、核酸的生物功能一、核酸的發(fā)現(xiàn)與研究1 1、核酸的發(fā)現(xiàn)、核酸的發(fā)現(xiàn)v18681868年瑞士化學(xué)家年瑞士化學(xué)家米歇爾米歇爾（F. MiesherF. Miesher，1844184418951895）首先從膿細(xì)胞分離出）首先從膿細(xì)胞分離出細(xì)胞核細(xì)胞核，從中抽提得一種，從中抽提得一種含磷特別豐富的酸性物質(zhì)含磷特別豐富的酸性物質(zhì)，當(dāng)時(shí)曾叫它做，當(dāng)時(shí)曾叫它做核素核素。（細(xì)胞核化學(xué)的創(chuàng)始人以及（細(xì)胞核化學(xué)的創(chuàng)始人以及DNADNA的發(fā)現(xiàn)者）的發(fā)現(xiàn)者）v18721872米歇爾年從鮭魚的精子細(xì)胞核中，發(fā)現(xiàn)了大量類似的米歇爾年從鮭魚的精子細(xì)胞核中，發(fā)現(xiàn)了大量

3、類似的酸性物質(zhì)酸性物質(zhì)。隨后有。隨后有人在多種組織細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了這類物質(zhì)的存在。人在多種組織細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了這類物質(zhì)的存在。v18891889年年AltmannAltmann制備了不含蛋白質(zhì)的制備了不含蛋白質(zhì)的核酸。核酸。因?yàn)檫@類物質(zhì)都是從因?yàn)檫@類物質(zhì)都是從細(xì)胞核細(xì)胞核中提中提取出來的，而且都具有酸性，因此稱為取出來的，而且都具有酸性，因此稱為核酸核酸。v上世紀(jì)初，德國生理學(xué)家上世紀(jì)初，德國生理學(xué)家柯塞爾柯塞爾（KosselKossel，A.1853-1927 A.1853-1927 ）和他的學(xué)生瓊斯）和他的學(xué)生瓊斯（JohnewJohnew，W.1865-1935 W.1865-1935 ）、

4、）、列文列文（LeveneLevene，P.A.1896-1940 P.A.1896-1940 ）的研究才搞）的研究才搞清楚核酸的化學(xué)成分及其最簡(jiǎn)單的基本結(jié)構(gòu)。證實(shí)它是由四種不同的堿基，清楚核酸的化學(xué)成分及其最簡(jiǎn)單的基本結(jié)構(gòu)。證實(shí)它是由四種不同的堿基，即腺嘌呤即腺嘌呤（）（）、鳥嘌呤、鳥嘌呤（）、（）、胸腺嘧啶胸腺嘧啶（）（）和胞嘧啶和胞嘧啶（）（）及及核糖、核糖、磷酸磷酸等組成。其最簡(jiǎn)單的等組成。其最簡(jiǎn)單的單體結(jié)構(gòu)是：?jiǎn)误w結(jié)構(gòu)是：堿基核糖磷酸構(gòu)成的核苷酸。堿基核糖磷酸構(gòu)成的核苷酸。v19291929年確定核酸有兩種：脫氧核糖核酸年確定核酸有兩種：脫氧核糖核酸（）、核糖核酸）、核糖核酸（）。）

5、。 2.核酸的早期研究v核素的功能v決定染色體功能的物質(zhì)？ v四核苷酸假說vDNA與RNAv核酸的高度特異性3.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立v1953年J.D.Watson 和 F.Crich在前人所做工作的基礎(chǔ)上提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型該模型第一次揭示了該模型第一次揭示了DNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)組成，開創(chuàng)了從分子水平揭示生命現(xiàn)象組成，開創(chuàng)了從分子水平揭示生命現(xiàn)象的新紀(jì)元。的新紀(jì)元。20世紀(jì)自然科學(xué)中最偉大的成就之一。世紀(jì)自然科學(xué)中最偉大的成就之一。（一）核酸的分類v脫氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid （DNA）v核糖核酸 ribonucleic acid（RNA）核糖核

6、酸核糖核酸 （RNA）：）：按功能不同分為三大類按功能不同分為三大類tRNAtRNA 轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNARNA（15%15%）rRNArRNA 核糖體核糖體RNA RNA （80%80%）mRNA mRNA 信使信使RNA RNA （5%5%）小分子細(xì)胞核小分子細(xì)胞核RNA（snRNA）染色質(zhì)染色質(zhì)RNA（chRNA）1、脫氧核糖核酸、脫氧核糖核酸(DNA)：v原核生物細(xì)胞 染色體DNA (環(huán)狀雙鏈) ：集中在擬核染色體外基因DNA(環(huán)狀雙鏈) ：質(zhì)粒DNAv真核生物細(xì)胞染色體DNA(線性雙鏈)： 95%細(xì)胞核中染色體外基因(環(huán)狀雙鏈) ： 5%線粒體及葉綠體中。v病毒含含DNA的的病毒(環(huán)狀雙鏈

7、、線性雙鏈或單鏈) （二）核酸的分布（二）核酸的分布：質(zhì)粒質(zhì)粒v質(zhì)粒：是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，包括真核質(zhì)粒：是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，包括真核生物的細(xì)胞器和細(xì)菌細(xì)胞中染色體以外的生物的細(xì)胞器和細(xì)菌細(xì)胞中染色體以外的DNADNA分子。分子。v現(xiàn)在習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中染色體現(xiàn)在習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中染色體以外的以外的DNADNA分子。分子。2、核糖核酸(RNA):其它： hnRNA sRNAsnRNA (small nuclear RNA)snRNA (small nuclear RNA)snoRNA (small nucleoa

8、r RNA)snoRNA (small nucleoar RNA)scRNA (small cytoplasmic RNA)scRNA (small cytoplasmic RNA) siRNA siRNA （small interference RNAsmall interference RNA） miRNA miRNA （micro RNAmicro RNA）原核細(xì)胞內(nèi)原核細(xì)胞內(nèi)RNA分散在細(xì)胞質(zhì)中真核細(xì)胞內(nèi)真核細(xì)胞內(nèi)RNA75%細(xì)胞質(zhì)中15%線粒體及葉綠體中10%細(xì)胞核中（一） DNA的生物學(xué)功能DNADNA是主要的遺傳物質(zhì)，對(duì)生物遺傳信息的保持是主要的遺傳物質(zhì)，對(duì)生物遺傳信息的保持有重

9、大作用有重大作用細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體感染實(shí)驗(yàn)噬菌體感染實(shí)驗(yàn)1.DNA是主要的遺傳物質(zhì)（1 1）細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)前傳（轉(zhuǎn)化因子試驗(yàn)）細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)前傳（轉(zhuǎn)化因子試驗(yàn)）v19281928年年 格里菲斯（格里菲斯（GriffithGriffith，J.J.）v肺炎雙球菌有兩種類型肺炎雙球菌有兩種類型型（有毒）型（有毒）外包有莢膜，不能被白血球吞噬外包有莢膜，不能被白血球吞噬型（無毒）型（無毒）外無莢膜，容易被白血球吞噬外無莢膜，容易被白血球吞噬注射毒性的SIII注射已殺死的無毒性的注射已殺死的無毒性的SIII+SIII+少量活少量活R R型菌株型菌株注射無毒性的RII型分離到有活的分離到有活的性

10、的性的SIIISIII轉(zhuǎn)化因子？轉(zhuǎn)化因子？（2 2）細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)）細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)v細(xì)菌學(xué)家艾弗里（細(xì)菌學(xué)家艾弗里（Avery Avery ，O.T.1877O.T.187719551955），）， 19441944v結(jié)果結(jié)果：DNADNA能使一部分能使一部分RR型細(xì)胞獲得合成型細(xì)胞獲得合成SS型細(xì)型細(xì)胞特有的莢膜多糖的能力。胞特有的莢膜多糖的能力。v證明證明：DNADNA是轉(zhuǎn)化物質(zhì)是轉(zhuǎn)化物質(zhì) v“可能不是核酸自有的性質(zhì)，而是由于微量的、別可能不是核酸自有的性質(zhì)，而是由于微量的、別的某些附著于核酸上的其它物質(zhì)引起了遺傳信息的的某些附著于核酸上的其它物質(zhì)引起了遺傳信息的作用作用”肺炎雙球菌的兩種類型

11、肺炎雙球菌的兩種類型型（有毒）型（有毒）外包有莢膜，菌落光滑外包有莢膜，菌落光滑型（無毒）型（無毒）外無莢膜，菌落粗糙外無莢膜，菌落粗糙（3 3）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)v美國生理學(xué)家德爾布呂克（美國生理學(xué)家德爾布呂克（Delbuck Delbuck ，M.1906M.190619811981） v19521952年赫希爾（年赫希爾（Heishey Heishey ，A.D.A.D.）和蔡斯（）和蔡斯（Chase Chase ，M.M.），），用同位素標(biāo)記法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他們的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了用同位素標(biāo)記法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他們的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了就是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)就是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。3535S S標(biāo)記標(biāo)

12、記 噬噬菌體外殼菌體外殼32P標(biāo)記標(biāo)記 噬菌體噬菌體DNA（二） RNA的生物學(xué)功能tRNA 起攜帶和轉(zhuǎn)移活化氨基酸的作用rRNA 與各種蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體，它 是合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器。mRNA 是蛋白質(zhì)合成的模板。1.1.指導(dǎo)蛋白質(zhì)的生物合成（參與遺傳信息的傳指導(dǎo)蛋白質(zhì)的生物合成（參與遺傳信息的傳遞和表達(dá)）遞和表達(dá)）DNA轉(zhuǎn)錄形成3類主要的RNA2.遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì) 在病毒中RNA也是遺傳物質(zhì)3.具有生物催化劑功能（核酶）具有生物催化劑功能（核酶）二、核酸的化學(xué)組成 基本元素：基本元素：C H O N P核酸的元素組成有兩個(gè)特點(diǎn)：核酸的元素組成有兩個(gè)特點(diǎn)： 1. 一般不含一般不含S 2. P

13、含量較多，并且恒定（含量較多，并且恒定（9%-10%）。）。 因此，實(shí)驗(yàn)室中用因此，實(shí)驗(yàn)室中用定磷法定磷法進(jìn)行核酸的定量進(jìn)行核酸的定量分析。（分析。（DNA9.9% 、RNA9.5%）（二）（二） 核酸的分子組成核酸的分子組成n核酸（核酸（DNADNA和和RNARNA）是一種線性多聚核苷酸，它的基本）是一種線性多聚核苷酸，它的基本結(jié)構(gòu)單元是結(jié)構(gòu)單元是核苷酸核苷酸。n核苷酸本身由核苷酸本身由核苷核苷和和磷酸磷酸組成組成, , n而核苷則由而核苷則由戊糖戊糖和和堿基堿基形成形成 所以，所以，核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖堿基堿基水水解解核核 酸酸代表代表，對(duì)，對(duì)DNA而言為而言為，對(duì)

14、，對(duì)RNA而言為而言為； 代表代表 代表代表1、核苷的組成、核苷的組成 組成核酸的戊糖有兩種。組成核酸的戊糖有兩種。DNA所含的糖為所含的糖為 -D-2-脫氧核糖；脫氧核糖；RNA所含的糖則為所含的糖則為-D-核糖。核糖。(1). 戊糖戊糖OHOCHCOHHCOHHCH12345CH2OH核糖核糖D-（直鏈?zhǔn)剑ㄖ辨準(zhǔn)剑?OCCCCOHHHOHOHHH12345HOH2C核糖核糖D- -（呋喃式）（呋喃式）a 核糖核糖 OCCCCOHHHOHHH12345HHOH2C脫氧核糖脫氧核糖2 2D D-（呋喃式）（呋喃式）b 脫氧核糖脫氧核糖 OCHCHOHHCOHHCH12345CH2OH脫氧核糖

15、脫氧核糖2 2D D- -（直鏈?zhǔn)剑ㄖ辨準(zhǔn)剑┼堰枢堰?2). 堿基堿基腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)嘧啶嘧啶核苷：核苷：AR, GR, UR, CR脫氧核苷：脫氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR2. 核苷的結(jié)構(gòu)核苷的結(jié)構(gòu)戊糖與嘧啶或嘌呤堿以C-NC-N糖苷鍵糖苷鍵連接而形成的糖苷就稱為核苷，通常是戊糖的C1與嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9相連接。尿苷尿苷NONO11OHOCH2H HHHOH OH234

16、519NNNNNH2OH HOHOCH2H HHH2345脫氧腺苷脫氧腺苷(1)核糖核苷 A G C U胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH299111111(2).脫氧核糖核苷基本核苷的命名、符號(hào)基本核苷的命名、符號(hào) 核苷名稱由相應(yīng)的堿基名和戊糖名加苷而產(chǎn)生 全名為“某堿基核糖核苷”或“某堿基脫氧核糖核苷” 簡(jiǎn)化為“某苷”或“脫氧某苷”。如腺苷 、脫氧腺苷。 核苷符號(hào)依據(jù)相應(yīng)堿基而來，對(duì)于脫氧核苷則在堿基代號(hào)前加“d”。

17、DNA 、RNA分別有四種核苷 3、磷酸、磷酸 O O O 解離 HO POH HO P PO | | | OH OH O 磷 酸 磷 酰 基POOOHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 在核酸內(nèi)，堿基與戊糖形成核苷，核在核酸內(nèi)，堿基與戊糖形成核苷，核苷再與磷酸形成核苷酸，許多核苷酸通過苷再與磷酸形成核苷酸，許多核苷酸通過33，5-5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵連接成多核苷酸鏈連接成多核苷酸鏈 核苷酸都是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位，核苷酸都是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位

18、，它們都是它們都是5-5-核苷酸。核苷酸。4. 核苷酸的結(jié)構(gòu)核苷酸的結(jié)構(gòu)OOHOHOHHOCH2NNNNNHHNHNHOOPOHOOO 核苷酸是核苷的磷酸酯。核苷含有核苷酸是核苷的磷酸酯。核苷含有3個(gè)可以被磷酸酯化的個(gè)可以被磷酸酯化的羥基羥基(2、3和和5)，而脫氧核苷含有，而脫氧核苷含有2個(gè)這樣的羥基個(gè)這樣的羥基(3和和5)。通常都是連接在通常都是連接在5-羥基的氧原子上，因此不作特別羥基的氧原子上，因此不作特別指定時(shí)，提到一個(gè)核苷酸指的都是指定時(shí)，提到一個(gè)核苷酸指的都是5-磷酸酯。磷酸酯。 例如腺苷的例如腺苷的5-單磷酸酯就稱之腺苷一磷酸（單磷酸酯就稱之腺苷一磷酸（ AMP），也），也可簡(jiǎn)

19、稱之腺苷酸。同樣，脫氧胞苷的可簡(jiǎn)稱之腺苷酸。同樣，脫氧胞苷的5-磷酸酯可以稱之脫氧磷酸酯可以稱之脫氧胞苷一磷酸（胞苷一磷酸（dCMP），簡(jiǎn)稱之脫氧胞苷酸。胸腺嘧啶的脫氧），簡(jiǎn)稱之脫氧胞苷酸。胸腺嘧啶的脫氧核苷的核苷的5-磷酸酯常稱之胸苷酸，但有時(shí)為了避免混淆，也稱磷酸酯常稱之胸苷酸，但有時(shí)為了避免混淆，也稱之脫氧胸苷酸。之脫氧胸苷酸。 下圖給出了出現(xiàn)在下圖給出了出現(xiàn)在DNA和和RNA中的主要的脫氧核糖核苷中的主要的脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸，它們都是相應(yīng)酸和核糖核苷酸，它們都是相應(yīng)核苷的核苷的5 5- -磷酸酯磷酸酯。 核苷酸的名稱 某苷某苷（酯化位）（酯化位）磷酸磷酸 或或 （酯化位）（酯化

20、位）某苷酸某苷酸 如：腺苷- （5）-磷酸 或 （5）腺苷酸核苷酸的代號(hào) 一般以核苷號(hào)加“MP”形成 ，如5AMP。常見核苷酸多為5核苷酸，通常不寫出酯化位置（5略去）。如5 AMP寫成AMP。 DNA和RNA分別有四種基本核苷酸。腺嘌呤核苷酸（腺嘌呤核苷酸（ AMP） Adenosine monophosphate脫氧腺嘌呤核苷酸（脫氧腺嘌呤核苷酸（dAMP） Deoxyadenosine monophosphate鳥嘌呤核苷酸（鳥嘌呤核苷酸（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）脫氧鳥嘌呤核苷酸（脫氧鳥嘌呤核苷酸（dGMP）脫氧胞嘧啶核苷酸（脫氧胞

21、嘧啶核苷酸（dCMP）脫氧胸腺嘧啶核苷酸（脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）HOH四、細(xì)胞內(nèi)的其他核苷酸及核苷酸衍生物 1、多磷酸核苷酸、多磷酸核苷酸 ADP、ATP、GDP、GTP等。等。 ATP的重要生理功能：的重要生理功能： 參與能量代謝。參與能量代謝。 各種三磷酸核苷酸參與各種三磷酸核苷酸參與DNA 、RAN的生物合成（作的生物合成（作原料）；原料）； 參與其它合成。如參與其它合成。如UTP參加糖轉(zhuǎn)化、合成，參加糖轉(zhuǎn)化、合成，CTP參與參與嘌呤、蛋白質(zhì)的合成；嘌呤、蛋白質(zhì)的合成； 作輔酶的結(jié)構(gòu)成分。如作輔酶的結(jié)構(gòu)成分。如NAD、 NADP。 核苷酸的磷酸化核苷酸的磷酸化核苷一磷酸核苷一磷酸

22、 （ NMP ）核苷二磷酸核苷二磷酸 （ NDP ）核苷三磷酸核苷三磷酸 （ NTP ） ADPAMPATPNNNCHCCHNCOPOOPPOOOHHHOHOHHCCHOHOOHOHOHOCH2NH212354環(huán)狀腺苷酸環(huán)狀腺苷酸 （cAMP） 2、環(huán)化核苷酸、環(huán)化核苷酸 1950年Earl Sutherland（薩瑟蘭德）在激素研究中偶爾發(fā)現(xiàn)腺苷3，5一磷酸，即cAMP充當(dāng)了激素第二信使的作用，并放大了激素信號(hào)。 cGMP 有人認(rèn)為它與cAMP的作用相拮抗。 cAMP cGMP3 3、輔酶核苷酸、輔酶核苷酸NADNAD+ + NADP NADP+ + FMN FAD CoA FMN FAD

23、CoA基本單位：核苷酸基本單位：核苷酸連接方式連接方式:3,5-:3,5-磷酸二酯磷酸二酯鍵鍵分子形態(tài)分子形態(tài): :長(zhǎng)鏈狀聚合物長(zhǎng)鏈狀聚合物有方向性有方向性: :具具5-5-端和端和3-3-端端二、二、DNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)（一）（一）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)1.定義： DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由數(shù)量極其龐大的四種脫氧核糖核酸（dAMP、dGMP、dCMP、dTMP）按一定順序，通過3 3 ,5,5 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵( (一個(gè)核苷酸的一個(gè)核苷酸的33羥基羥基和相鄰一個(gè)核苷酸的和相鄰一個(gè)核苷酸的55磷酸基團(tuán)以酯鍵相連。磷酸基團(tuán)以酯鍵相連。) )連成的直線形或環(huán)形分子。 2. DNA的書寫順序

24、是53。 3.DNA中有4種類型的核苷酸，有n個(gè)核苷酸組成的DNA鏈中可能有的不同序列總數(shù)為4n。124、DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示方法結(jié)構(gòu)式/線條式/字母式（1）結(jié)構(gòu)式（堿基用單字母表示）戊糖P53首端首端末端末端PPPPPP （2）線條式（堿基用單字母表示 磷酸基團(tuán)用P表示）l 5-5-磷酸端（常用磷酸端（常用5-P5-P表示），表示），3-3-羥基端（常用羥基端（常用3-OH3-OH表表示）；示）；l 多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是明它的方向是5353或是或是3535；l 戊糖用垂直豎線表示，五個(gè)戊糖

25、用垂直豎線表示，五個(gè)C C從上到下依次為從上到下依次為1515。在討論有關(guān)核酸問題時(shí)，一般只關(guān)心其中堿基的在討論有關(guān)核酸問題時(shí)，一般只關(guān)心其中堿基的種類和順序，所以上式可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：種類和順序，所以上式可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：5PAPCPGPCPTPGPTPA 3 或 5 A C G C T G T A 3 ( (二二) )、 DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（雙螺旋）（雙螺旋）定義：定義：DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)指DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1、Chargaff 規(guī)則（規(guī)則（20世紀(jì)世紀(jì)4050年代）年代）v不同物種間不同物種間DNADNA堿基組成一般是不同的；堿基組成一般是不同的；v同一物種不同組織同一物種

26、不同組織DNADNA樣品堿基組成相同；樣品堿基組成相同；v一個(gè)物種的一個(gè)物種的DNADNA堿基組成不會(huì)因個(gè)體的年齡、營(yíng)養(yǎng)狀堿基組成不會(huì)因個(gè)體的年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境改變而改變；態(tài)和環(huán)境改變而改變；v任何一種任何一種DNADNA樣品中，樣品中，A A的量的量=T=T的量，的量，G G的量的量=C=C的量的量 ，因此因此 A+G=C=T A+G=C=T ，A+G+C+T=100%A+G+C+T=100%。 例如：例如：G+CG+C含量為含量為40%40%，則，則G=20%G=20%、 C=20% C=20%、 A=30% A=30%、T=30%T=30%2.雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景（1）堿基組成的Cha

27、rgaff規(guī)則：（2）Franklin和Wilkins獲得了高質(zhì)量的DNA的X線衍射照片，顯示出DNA是螺旋形分子。（3）1952 年底, 美國著名的化學(xué)大師鮑林(Linus Pauling)發(fā)表了自己構(gòu)建的DNA 三螺旋結(jié)構(gòu)。（4） 1953年Watson和Crick總結(jié)前人的研究成果，提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。3、 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) （Watson, Crick, 1953）uDNADNA分子由兩條分子由兩條相互平行但相互平行但走向相反走向相反的脫氧多核苷酸鏈的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以組成，兩鏈以- -脫氧核糖脫氧核糖- -磷磷酸酸- -為骨架，以為骨架，以

28、右手螺旋右手螺旋方方式繞同一公共軸盤。螺旋直式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為徑為2 2nm，形成大溝，形成大溝(major g ro o v e ) 及 小 溝及 小 溝 ( m i n o r groove)相間。相間。u磷酸與核糖通過磷酸二酯鍵連接，形成磷酸與核糖通過磷酸二酯鍵連接，形成DNADNA分子骨架，位于分子骨架，位于DNADNA分子外側(cè)，嘌呤分子外側(cè)，嘌呤與嘧啶位于雙螺旋內(nèi)側(cè)。堿基平面和縱與嘧啶位于雙螺旋內(nèi)側(cè)。堿基平面和縱軸垂直，糖環(huán)的平面與縱軸平行。軸垂直，糖環(huán)的平面與縱軸平行。u堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成堿基形成氫鍵配對(duì)氫鍵配對(duì)（

29、互補(bǔ)配對(duì)形式：（互補(bǔ)配對(duì)形式：A=T; GA=T; G C C） 。u相鄰堿基平面距離相鄰堿基平面距離0.34nm0.34nm，螺旋一圈螺螺旋一圈螺距距3.4nm3.4nm，一圈，一圈10.510.5對(duì)堿基。對(duì)堿基。u當(dāng)一條多核苷酸鏈的序列確定后，可確當(dāng)一條多核苷酸鏈的序列確定后，可確定另外一條互補(bǔ)鏈的序列定另外一條互補(bǔ)鏈的序列穩(wěn)定因素： DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理?xiàng)l件下是很雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理?xiàng)l件下是很穩(wěn)定的。穩(wěn)定的。 維持這種穩(wěn)定性的主要因素包括：維持這種穩(wěn)定性的主要因素包括：兩條兩條DNADNA鏈之間堿基配對(duì)形成的鏈之間堿基配對(duì)形成的氫氫鍵和堿基堆積力；鍵和堿基堆積力； 另外，存在于另外，

30、存在于DNADNA分子中的一些弱分子中的一些弱鍵在維持雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性上鍵在維持雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性上也起一定的作用。即磷酸基團(tuán)上也起一定的作用。即磷酸基團(tuán)上的負(fù)電荷與介質(zhì)中的陽離子間形的負(fù)電荷與介質(zhì)中的陽離子間形成的離子鍵及范德華力。成的離子鍵及范德華力。 改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。響雙螺旋的穩(wěn)定性。4.DNA結(jié)構(gòu)的多樣性v常見DNA:B-DNA 右手螺旋（Watson-Crick模型結(jié)構(gòu)）A-DNA 右手螺旋Z-DNA 左手螺旋vDNA各種構(gòu)象在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)變vC型、D型、E型均接近B型，可以看做與B型同一族。vB-DNA：相對(duì)濕度

31、92%形成，每周10.4個(gè)核苷酸對(duì)vA-DNA：相對(duì)濕度75%形成，每周11個(gè)核苷酸對(duì)，粗短，大溝很深vZ-DNA：左手螺旋每周12個(gè)核苷酸對(duì)，細(xì)長(zhǎng) 在某些天然DNA中已發(fā)現(xiàn)了ZDNA片段，并執(zhí)行某種細(xì)胞功能，但不十分清楚，可能與基因表達(dá)、調(diào)控有關(guān)。 BDNA和ZDNA之間可以相互轉(zhuǎn)化。 并非所有DNA都呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，如噬菌體DNA，單鏈。雙螺旋雙螺旋DNADNA的結(jié)構(gòu)參數(shù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)類型旋轉(zhuǎn)方向螺旋直徑（nm）螺距（nm）每轉(zhuǎn)堿基對(duì)數(shù)目堿基對(duì)間垂直距離（nm）堿基對(duì)與水平面傾角ADNABDNAZDNA右右左2.02.31.82.83.44.51110120.2550.340.27200 07

32、75、三鏈DNADNA的三股螺旋及三股發(fā)辮（H-DNA） 在DNA雙螺旋基礎(chǔ)上形成。通常僅是一段三鏈區(qū)，而不是整個(gè)分子成三鏈。 按來源分為：分子間三股螺旋（插入） ，分子內(nèi)三股螺旋（雙鏈之一回折） 三鏈區(qū)的堿基配對(duì) CG=C CG=G T=A=T T=A=A竹峰高產(chǎn)高峰竹；龍海大騰大海龍。1 1、定義：、定義： DNADNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)指的三級(jí)結(jié)構(gòu)指DNADNA分子（雙螺旋）通過分子（雙螺旋）通過扭曲和折疊所形成的特定構(gòu)象。包括不同二級(jí)結(jié)構(gòu)扭曲和折疊所形成的特定構(gòu)象。包括不同二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間、單鏈與二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間的相互作用以及單元間、單鏈與二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間的相互作用以及DNADNA的拓?fù)涮卣?。的拓?fù)?/p>

33、特征。超螺旋是超螺旋是DNADNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的一種類型。超三級(jí)結(jié)構(gòu)的一種類型。超螺旋即螺旋即DNADNA雙螺旋的螺旋。雙螺旋的螺旋。線狀DNA形成的紐結(jié)、超螺旋和多重螺旋環(huán)狀DNA形成的結(jié)、超螺旋和連環(huán)類型線狀DNA形成的超螺旋環(huán)狀DNA形成的超螺旋 用兩手分別捏住線性用兩手分別捏住線性DNA分子的兩端，捻動(dòng)其中的一端分子的兩端，捻動(dòng)其中的一端或兩端同時(shí)向相反的方向捻動(dòng)。當(dāng)或兩端同時(shí)向相反的方向捻動(dòng)。當(dāng)時(shí)（即沿右手螺旋時(shí)（即沿右手螺旋方向捻動(dòng)），等于方向捻動(dòng)），等于（所謂的（所謂的“上勁上勁”）。處于這樣狀態(tài)的）。處于這樣狀態(tài)的DNA分子相對(duì)于它的松弛狀態(tài)是一種超過原有旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的狀分子相對(duì)于它的

34、松弛狀態(tài)是一種超過原有旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的狀態(tài)，所以稱為態(tài)，所以稱為。 當(dāng)將處于松弛狀態(tài)（當(dāng)將處于松弛狀態(tài)（B構(gòu)型）的雙螺旋向構(gòu)型）的雙螺旋向時(shí)（即沿時(shí)（即沿右手螺旋相反方向捻動(dòng)），等于右手螺旋相反方向捻動(dòng)），等于（所謂的（所謂的“ 卸勁卸勁”）。）。處于這樣狀態(tài)的處于這樣狀態(tài)的DNA分子相對(duì)于它的松弛狀態(tài)是一種沒有達(dá)分子相對(duì)于它的松弛狀態(tài)是一種沒有達(dá)到原有旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的狀態(tài)，所以稱之到原有旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的狀態(tài)，所以稱之。 當(dāng)將線性過旋或欠旋的雙螺旋當(dāng)將線性過旋或欠旋的雙螺旋DNA連接形成一個(gè)環(huán)時(shí)，都連接形成一個(gè)環(huán)時(shí)，都會(huì)自動(dòng)形成額外的超螺旋來抵消過旋或欠旋造成的應(yīng)力，目的會(huì)自動(dòng)形成額外的超螺旋來抵消過旋或欠旋造

35、成的應(yīng)力，目的是維持是維持B構(gòu)象。過旋構(gòu)象。過旋DNA會(huì)自動(dòng)形成額外左手螺旋，而欠旋形會(huì)自動(dòng)形成額外左手螺旋，而欠旋形成額外右手螺旋，稱為負(fù)超螺旋。成額外右手螺旋，稱為負(fù)超螺旋。 向左捻向左捻向右捻向右捻松弛型松弛型正超螺旋正超螺旋負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋細(xì)胞中的環(huán)狀細(xì)胞中的環(huán)狀DNADNA一般呈負(fù)超螺旋一般呈負(fù)超螺旋，即：，即： 右旋螺旋不足導(dǎo)致部分堿基不形成配對(duì)，分子通右旋螺旋不足導(dǎo)致部分堿基不形成配對(duì)，分子通過整體拓?fù)鋵W(xué)上的右旋來補(bǔ)足右旋螺旋的不足。過整體拓?fù)鋵W(xué)上的右旋來補(bǔ)足右旋螺旋的不足。 正超螺旋為雙螺旋旋轉(zhuǎn)過度，通過分子整體的左正超螺旋為雙螺旋旋轉(zhuǎn)過度，通過分子整體的左旋來解去過度的螺旋。

36、旋來解去過度的螺旋。 負(fù)超螺旋可以通過負(fù)超螺旋可以通過DNADNA的局部解旋消除的局部解旋消除，解旋區(qū)解旋區(qū)域通常發(fā)生在富含域通常發(fā)生在富含A/TA/T的的地方，因?yàn)檫@些部位穩(wěn)地方，因?yàn)檫@些部位穩(wěn)定性比富含定性比富含G/CG/C的區(qū)域差的區(qū)域差。 DNA是負(fù)超螺旋時(shí)，解旋過程更容易進(jìn)行。 生物體內(nèi)的核酸通常與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合生物體內(nèi)的核酸通常與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物，以核蛋白的形式存在。物，以核蛋白的形式存在。 DNADNA分子十分巨大，將它組裝在有限的空分子十分巨大，將它組裝在有限的空間內(nèi)，需要高度組織，用壓縮比來表示。即：間內(nèi)，需要高度組織，用壓縮比來表示。即： DNADNA分子長(zhǎng)度與組裝

37、后特定結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度之比稱為壓縮比。分子長(zhǎng)度與組裝后特定結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度之比稱為壓縮比。（1 1）. .病毒：病毒：病毒顆粒主要由蛋白質(zhì)和核酸（脂質(zhì)、病毒顆粒主要由蛋白質(zhì)和核酸（脂質(zhì)、糖類）組成。糖類）組成。動(dòng)物病毒主要為動(dòng)物病毒主要為DNADNA病毒，植物病毒主病毒，植物病毒主要為要為RNARNA病毒。核酸是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)與病毒宿病毒。核酸是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)與病毒宿主的專一性有關(guān)，同時(shí)可以保護(hù)核酸免受損傷。主的專一性有關(guān)，同時(shí)可以保護(hù)核酸免受損傷。 （2 2）. .細(xì)菌的擬核細(xì)菌的擬核 細(xì)菌基因組為雙鏈環(huán)狀細(xì)菌基因組為雙鏈環(huán)狀DNADNA，與堿性蛋白和少，與堿性蛋白和少量量RNARNA結(jié)合，形成突環(huán)

38、結(jié)構(gòu)。其結(jié)合，形成突環(huán)結(jié)構(gòu)。其DNADNA分子的長(zhǎng)度分子的長(zhǎng)度大約是其菌體長(zhǎng)度的大約是其菌體長(zhǎng)度的10001000倍。所以倍。所以細(xì)菌細(xì)菌DNADNA在細(xì)在細(xì)胞內(nèi)緊密纏繞形成致密的小體，稱為擬核胞內(nèi)緊密纏繞形成致密的小體，稱為擬核（nucleoidnucleoid）. . 染色質(zhì)的主要蛋白質(zhì)成分通稱為組蛋白。大多數(shù)真核細(xì)胞染色質(zhì)的主要蛋白質(zhì)成分通稱為組蛋白。大多數(shù)真核細(xì)胞中都含有中都含有H1、H2A、H2B、H3和和H4 5種組蛋白。當(dāng)染色質(zhì)用種組蛋白。當(dāng)染色質(zhì)用低離子強(qiáng)度的溶液處理時(shí)，染色質(zhì)去折疊后電子顯微鏡照片象低離子強(qiáng)度的溶液處理時(shí)，染色質(zhì)去折疊后電子顯微鏡照片象是一條線上穿了許多是一條

39、線上穿了許多“ 珠珠”子一樣。子一樣?！爸樽又樽印笔鞘荄NA-組蛋白組蛋白的復(fù)合體，稱為核小體，而的復(fù)合體，稱為核小體，而“線線”是雙螺旋是雙螺旋DNA。 每個(gè)核小體是由各每個(gè)核小體是由各2分子的分子的H2A、H2B、H3和和H4的八聚體的八聚體和大約和大約200個(gè)個(gè)DNA堿基對(duì)組成，堿基對(duì)組成，DNA大約纏繞大約纏繞1.75圈，有圈，有146個(gè)個(gè)DNA的堿基對(duì)處于與組蛋白復(fù)合體緊密結(jié)合的狀態(tài)，形成一個(gè)的堿基對(duì)處于與組蛋白復(fù)合體緊密結(jié)合的狀態(tài)，形成一個(gè)。核心顆粒之間的核心顆粒之間的“ 線線”稱之稱之連接連接DNA，大大約有約有54個(gè)堿基對(duì)長(zhǎng)。第個(gè)堿基對(duì)長(zhǎng)。第5個(gè)組蛋白個(gè)組蛋白H1既與連接既與連

40、接DNA結(jié)合，又和結(jié)合，又和核小體核心顆粒結(jié)合。核小體核心顆粒結(jié)合。H2A、H2B、H3和和H4形成形成八聚體八聚體組蛋白和組蛋白和DNA形成核小體形成核小體真核生物的染色質(zhì)絲真核生物的染色質(zhì)絲組蛋白八聚體：組蛋白八聚體：H2A H2B H3 H4各各2個(gè)分子個(gè)分子 從從DNADNA到染色質(zhì)絲，到染色質(zhì)絲，DNADNA壓縮了近壓縮了近100100倍，若從倍，若從DNADNA到到最后凝縮成染色體，最后凝縮成染色體，DNADNA壓縮壓縮了近萬倍。了近萬倍。螺旋管螺旋管 與伸展開的與伸展開的B-DNA長(zhǎng)度相比，長(zhǎng)度相比，DNA包裝成核小體后，包裝成核小體后，長(zhǎng)度被壓縮了長(zhǎng)度被壓縮了10倍。倍。 串珠

41、狀的核小體核心顆粒本身可以卷曲成一個(gè)螺旋管串珠狀的核小體核心顆粒本身可以卷曲成一個(gè)螺旋管狀，產(chǎn)生一種稱之狀，產(chǎn)生一種稱之30nm纖維結(jié)構(gòu)。纖維結(jié)構(gòu)。 纖維結(jié)構(gòu)可以形成大的環(huán)，在一個(gè)大的染色體上大約纖維結(jié)構(gòu)可以形成大的環(huán)，在一個(gè)大的染色體上大約存在著多達(dá)存在著多達(dá)2000個(gè)環(huán)。個(gè)環(huán)。 環(huán)可以附著在環(huán)可以附著在RNA-蛋白質(zhì)的支架（蛋白質(zhì)的支架（Scaffold）上，象）上，象是被固定一樣，可以形成超螺旋。是被固定一樣，可以形成超螺旋。 超螺旋還可形成附加的額外的超螺旋，使得超螺旋還可形成附加的額外的超螺旋，使得DNA一步一步一步地被壓縮。一步地被壓縮。 真核生真核生物染色物染色體體DNADNA組

42、組裝不同裝不同層次的層次的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) DNA雙鏈以左手螺旋纏繞在組蛋白形成的八聚雙鏈以左手螺旋纏繞在組蛋白形成的八聚體核心上即體核心上即核小體核小體 念珠狀結(jié)構(gòu)念珠狀結(jié)構(gòu) 核小體鏈進(jìn)一步盤繞、核小體鏈進(jìn)一步盤繞、折疊形成染色質(zhì)絲折疊形成染色質(zhì)絲 組成突環(huán)組成突環(huán) 玫瑰花結(jié)玫瑰花結(jié) 螺線圈螺線圈 由螺線圈組裝成染色單體。由螺線圈組裝成染色單體。 RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由數(shù)量極其龐大的四種核糖核酸（AMP、GMP、CMP、UMP）按一定順序，通過3,5磷酸二酯鍵連成的線形分子，其表示方法與DNA相同。 許多RNA單鏈可以在許多區(qū)域發(fā)生單鏈自身的回折，同一鏈上的堿基配對(duì)，從而產(chǎn)生部分雙螺旋結(jié)構(gòu)和各種有一定

43、代表性的空間構(gòu)象。 在RNA雙螺旋區(qū)域，堿基配對(duì)原則是：A-，G-C之間形成氫鍵，不能配對(duì)的堿基所在區(qū)域則呈環(huán)狀突起。 RNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)是在莖環(huán)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步扭曲折疊而成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。三、三、 RNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(一）、結(jié)構(gòu)共性一）、結(jié)構(gòu)共性堿基組成堿基組成 A、G、C、U （AU/GC） 稀有堿稀有堿基較多，穩(wěn)定性較差，易水解基較多，穩(wěn)定性較差，易水解多為單鏈結(jié)構(gòu)，少數(shù)局部形成螺旋多為單鏈結(jié)構(gòu)，少數(shù)局部形成螺旋分子較小分子較小分類分類l mRNA（hnRNA 核不均一核不均一RNA）l tRNA l rRNA （snRNA/asRNA）1. 少數(shù)少數(shù)RNA病毒病毒RNA的種類、分布、功能的種

44、類、分布、功能核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小核仁小RNA核蛋白體核蛋白體RNA信使信使R

45、NA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小核仁小RNA（二）（二）RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) RNA分子中各核苷之間分子中各核苷之間

46、的連接方式（的連接方式（3 -5 磷酸二磷酸二酯 鍵酯 鍵 ） 和 排 列 順 序 叫 做） 和 排 列 順 序 叫 做RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)OHOHOH5 3 RNA與與DNA的差異的差異 DNA RNA糖糖 脫氧核糖脫氧核糖 核糖核糖堿基堿基 AGCT AGCU 不含稀有堿基不含稀有堿基 含稀有堿基含稀有堿基（三）tRNA的結(jié)構(gòu)tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 1.由7493個(gè)（多為76個(gè)）核苷酸組成單鏈，沉降系數(shù)為4S ； (沉降系數(shù)又稱為沉降常數(shù)，指離心力場(chǎng)中沉降分子下沉的速度，1S=1x10-13秒，S常用來表示核酸分子，蛋白質(zhì)分子和糖體等的大?。?2.具有不變的（恒定的）核苷酸:U8 、G1

47、8 、 G19 3.含較多的修飾核苷酸（稀有堿基）； 4.5端多為PG ； 3端多為CCAOH （用來接受活化的氨基酸，又稱為接受末端）2.tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草結(jié)構(gòu) 具有四臂四環(huán) 3端為CCAOH 序列 ， 5端為PG 3. tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)倒L形結(jié)構(gòu) 稀有堿基：5-甲基胞嘧啶( m5C )1-甲基腺嘌呤( m1A )次黃嘌呤 ( I )二氫尿嘧啶 ( D )假尿嘧啶 ( )假尿苷假尿苷 胸腺嘧啶核糖核苷胸腺嘧啶核糖核苷稀有核苷（稀有核苷（tRNA）假尿嘧啶環(huán)核苷是指假尿嘧啶環(huán)核苷是指堿基并非尿嘧啶堿基并非尿嘧啶作為作為DNA的稀有堿基存在的稀有堿基存在核苷中糖被甲基化核苷中糖被甲基化糖

48、與堿基之間的連接與正常不同糖與堿基之間的連接與正常不同（山東大學(xué)（山東大學(xué)20002000年）年）tRNAtRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)vtRNAtRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)大都呈的二級(jí)結(jié)構(gòu)大都呈“ 三葉草三葉草” 形狀，在結(jié)形狀，在結(jié)構(gòu)上具有某些共同之處，構(gòu)上具有某些共同之處，一般可將其分為四臂四環(huán)一般可將其分為四臂四環(huán)：包括氨基酸接受臂、反密包括氨基酸接受臂、反密碼（環(huán)）臂、二氫尿嘧啶碼（環(huán)）臂、二氫尿嘧啶（環(huán)）臂、（環(huán)）臂、T T C C（環(huán)）（環(huán)）臂臂和和可變環(huán)。除了氨基酸接受可變環(huán)。除了氨基酸接受區(qū)外，其余每個(gè)區(qū)均含有區(qū)外，其余每個(gè)區(qū)均含有一個(gè)突環(huán)和一個(gè)臂。一個(gè)突環(huán)和一個(gè)臂。 tRNAtRNA的

49、三葉草型二級(jí)結(jié)構(gòu)的三葉草型二級(jí)結(jié)構(gòu)1 12 24 4反密碼子環(huán)反密碼子環(huán) 反密碼子反密碼子RNA中的堿基配對(duì)原則 3 3額外環(huán)額外環(huán)二氫尿嘧二氫尿嘧啶環(huán)（啶環(huán)（DHUDHU）次黃嘌呤次黃嘌呤不同的不同的tRNA具有不同的具有不同的額外環(huán)額外環(huán)，所，所以額外環(huán)是以額外環(huán)是tRNA分類的分類的重要指標(biāo)重要指標(biāo)假尿嘧啶核苷胸腺嘧啶核糖核苷環(huán)(1)(1)氨基酸接受區(qū)氨基酸接受區(qū)包含有包含有tRNAtRNA的的3-3-末端和末端和5-5-末端，末端， 3-3-末端的最后末端的最后3 3個(gè)核苷酸殘基都個(gè)核苷酸殘基都是是CCACCA，A A為腺苷酸。氨基酸可與其為腺苷酸。氨基酸可與其成酯，該區(qū)在蛋白質(zhì)合成中

50、起攜帶成酯，該區(qū)在蛋白質(zhì)合成中起攜帶氨基酸的作用。氨基酸的作用。(2)(2)反密碼區(qū)反密碼區(qū)與氨基酸接受區(qū)相對(duì)，一般環(huán)中含與氨基酸接受區(qū)相對(duì)，一般環(huán)中含有有7 7個(gè)核苷酸殘基，臂中含有個(gè)核苷酸殘基，臂中含有5 5對(duì)堿對(duì)堿基。其中環(huán)中正中的基。其中環(huán)中正中的3 3個(gè)核苷酸殘個(gè)核苷酸殘基稱為反密碼子。基稱為反密碼子。 功能：反密碼子可以與功能：反密碼子可以與mRNAmRNA上的上的密碼子相互識(shí)別密碼子相互識(shí)別 （3)3)二氫尿嘧啶區(qū)二氫尿嘧啶區(qū) 該區(qū)含有二氫尿嘧啶。環(huán)由該區(qū)含有二氫尿嘧啶。環(huán)由8-128-12個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸組成，臂由組成，臂由3-43-4對(duì)堿基組成。對(duì)堿基組成。 功能：與氨基酰功

51、能：與氨基酰-tRNA-tRNA合成酶的結(jié)合有關(guān)合成酶的結(jié)合有關(guān) (4) T(4) T C C區(qū)區(qū) 該區(qū)與二氫尿嘧啶區(qū)相對(duì)，該區(qū)與二氫尿嘧啶區(qū)相對(duì)， 假尿嘧啶核假尿嘧啶核苷苷胸腺嘧啶核糖核苷環(huán)胸腺嘧啶核糖核苷環(huán)( (T T C)C)由由7 7個(gè)核苷個(gè)核苷酸組成，通過由酸組成，通過由5 5對(duì)堿基組成的雙螺旋區(qū)對(duì)堿基組成的雙螺旋區(qū)( (T T C C臂臂) )與與tRNAtRNA的其余部分相連。除個(gè)別的其余部分相連。除個(gè)別例外，幾乎所有例外，幾乎所有tBNAtBNA在此環(huán)中都含有在此環(huán)中都含有T T C C 。功能：功能：與核糖體的結(jié)合有關(guān)與核糖體的結(jié)合有關(guān) (5)(5)可變區(qū)可變區(qū) 位于反密碼區(qū)

52、與位于反密碼區(qū)與T T C C區(qū)之間，不同的區(qū)之間，不同的tRNAtRNA該區(qū)變化較大，一般有該區(qū)變化較大，一般有3-183-18個(gè)核苷酸組成。個(gè)核苷酸組成。功能：與核糖體的結(jié)合有關(guān)功能：與核糖體的結(jié)合有關(guān) tRNA tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 呈倒“L”形，3CCA-末端位于L的短線一端，反密碼環(huán)位于L的長(zhǎng)線一端，DHU和TC環(huán)形成L的轉(zhuǎn)角。 作用力 ：（）氫鍵和堿基的上下堆積，以及疏水性等使得倒“L”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在。（）除了堿基對(duì)的氫鍵外，還有非尋常的氫鍵：不互補(bǔ)的堿基間GG、AA、AC等的氫鍵；核糖磷酸骨架與堿基骨架之間的氫鍵。（四）mRNA的結(jié)構(gòu)信使RNA（messenger RNA，

53、mRNA）不均一核RNA（heterogeneou nuclear RNA，hnRNA）： 在細(xì)胞核內(nèi)合成的mRNA的初級(jí)產(chǎn)物，經(jīng)過剪接成為成熟的mRNA并移到細(xì)胞質(zhì)。mRNA的功能：是把核內(nèi)DNA的堿基順序按照堿基互補(bǔ)的原則，抄錄并轉(zhuǎn)送至胞質(zhì)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。AAAA Anm7GpppAUG GUGUAA535 帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu) 密碼子密碼子 3 多聚多聚A尾尾 5 5 非編碼區(qū)非編碼區(qū) 編碼區(qū)編碼區(qū) 3 3 非編碼區(qū)非編碼區(qū)真核生物真核生物mRNA：v原核生物基因組的特點(diǎn)原核生物基因組的特點(diǎn)通常只有一個(gè)通常只有一個(gè)“染色體染色體DNADNA分子分子”基因是連續(xù)的，沒有內(nèi)含子基因是連續(xù)的，

54、沒有內(nèi)含子功能相關(guān)的基因組成操縱子，具有共同的調(diào)節(jié)和控制序列功能相關(guān)的基因組成操縱子，具有共同的調(diào)節(jié)和控制序列調(diào)控序列占的比例小調(diào)控序列占的比例小大部分為結(jié)構(gòu)基因，只出現(xiàn)一次或幾次，少有重復(fù)序列大部分為結(jié)構(gòu)基因，只出現(xiàn)一次或幾次，少有重復(fù)序列v真核生物基因組的特點(diǎn)真核生物基因組的特點(diǎn)基因一般分布在若干條染色體上。基因一般分布在若干條染色體上。斷裂基因：內(nèi)含子與外顯子斷裂基因：內(nèi)含子與外顯子功能相關(guān)的基因不組成操縱子功能相關(guān)的基因不組成操縱子調(diào)控序列所占的比例大調(diào)控序列所占的比例大有大量重復(fù)序列：輕度、中度、高度重復(fù)序列有大量重復(fù)序列：輕度、中度、高度重復(fù)序列 反向重復(fù)序列（回文序列）反向重復(fù)序

55、列（回文序列）* mRNA的功能的功能 把把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯原核細(xì)胞原核細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核DNA內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯翻譯蛋白蛋白真核細(xì)胞真核細(xì)胞 mRNA的成熟過程m mRNARNA結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)z真核生物成熟mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及與原核生物的區(qū)別：1、5端帽子結(jié)構(gòu)（cap sequence): m7

56、G5ppp5Nm- 5-末端的G的N7被甲基化。鳥嘌呤核苷酸焦磷酸與相鄰的一個(gè)核苷酸相連，形成5,5-磷酸二酯鍵。 帽子結(jié)構(gòu)能促進(jìn)核蛋白體與mRNA的結(jié)合加速翻譯起始速度，同時(shí)可以增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性。 原核生物無此結(jié)構(gòu)2、3末端多聚A的尾巴。 極大多數(shù)真核細(xì)胞mRNA在3-末端有一段長(zhǎng)約20200個(gè)多聚腺苷酸的polyA。 polyA是在轉(zhuǎn)錄后經(jīng)polyA聚合酶的作用而添加上去的。 原核生物無些結(jié)構(gòu)polyA的功能：1、與mRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)有關(guān)；2、與mRNA的半壽期有關(guān)，新合成的mRNA， polyA鏈較長(zhǎng)，而衰老的mRNA ，polyA鏈縮短。 3、真核生物mRNA是單順反子的

57、，而原核生物的mRNA是多順反子的。順反子：是由順反試驗(yàn)所規(guī)定的遺傳單位相當(dāng)于一個(gè)基因，含有決定一種蛋白質(zhì)氨基酸序列的全部核苷酸序列。多順反子：是指攜帶一種以上蛋白質(zhì)合成信息的mRNA也就是說：原核生物mRNA可編碼幾條不同的多肽鏈。單順反子：只編碼一條多肽鏈。（五）（五）rRNA 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 概述概述 rRNArRNA是細(xì)胞內(nèi)含量最多的是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNARNA，約占約占 RNA RNA 總量的總量的 8080以上。以上。 r R N Ar R N A 與 蛋 白 質(zhì) 共 同 構(gòu) 成與 蛋 白 質(zhì) 共 同 構(gòu) 成 核 糖 體核 糖 體（ribosomeribosome，是，是一種核酶一

58、種核酶），其中蛋白質(zhì)），其中蛋白質(zhì)約占約占4040，rRNArRNA約占約占6060。 功能功能 核糖體中催化肽鍵合成的是核糖體中催化肽鍵合成的是 rRNArRNA，蛋白質(zhì)只是維持，蛋白質(zhì)只是維持rRNArRNA構(gòu)象，起輔助構(gòu)象，起輔助作用作用。核糖體分大小兩個(gè)亞基：核糖體分大小兩個(gè)亞基： 原核生物核糖體中有原核生物核糖體中有3類類 rRNA（大大50S；?。海恍。?0S）：）： 5S rRNA， 16S rRNA，23S rRNA。 真核生物核糖體中有真核生物核糖體中有4類類 rRNA （大大60S；小：；?。?0S） ： 5S rRNA，5.8S rRNA， 18S rRNA， 28S r

59、RNA。大腸桿菌E.Coli.16srRNA的結(jié)構(gòu) (六六)核內(nèi)小分子核內(nèi)小分子RNA（snRNA） 只存在于真核生物細(xì)胞中，只有100200個(gè)核苷酸。 能與一些特殊的蛋白質(zhì)形成穩(wěn)定的復(fù)合物（核內(nèi)小分子核糖蛋白體snRNP），在真核生物基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（核內(nèi)不均一RNA、hnRNA）加工為成熟mRNA中起重要作用。 一 、核酸的一般性質(zhì)1.由于核酸、核苷酸中含有堿基和磷酸基，而呈兩性電離，是兩性電解質(zhì)。磷酸基比堿基更易解離，故核酸表現(xiàn)為酸性。生理pH條件或近中性條件下核酸帶負(fù)電荷，可在電場(chǎng)中向陽極泳動(dòng)。2.DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末，均微溶于水，不溶于有機(jī)溶劑。3.DNA溶液的粘度極

60、高，而RNA溶液要小得多。第三節(jié) 核酸的理化性質(zhì)4 4、核酸的水解、核酸的水解 （1）、堿水解：室溫，稀堿下，RNA可水解為核苷酸；DNA不能水解。 （2）、酸水解：稀酸長(zhǎng)時(shí)間或高溫或強(qiáng)酸處理核酸，可促使核酸發(fā)生糖苷鍵、二酯鍵水解。 (3)、酶水解：核酸酶、核苷酸酶等，詳細(xì)見“核酸代謝”。5、沉降特性沉降特性 由于溶液中的核酸在離心場(chǎng)中可下沉，因而可用超離心法純化核酸，沉降速度有差異：RNA環(huán)形DNA線形DANPRO或?qū)⒉煌瑯?gòu)象的核酸分離，也可測(cè)沉降系數(shù)和分子量。 RNA ：蔗糖梯度超離心 DNA ：氯化銫梯度超離心二、核酸的紫外吸收特性二、核酸的紫外吸收特性v在核酸分子中，由于嘌呤堿在核酸分