生化3核酸的結(jié)構(gòu)與功能

90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等主要分布于胞液攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的傳遞。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體(deoxyribonucleicacid,

DNA)(ribonucleicacid,

RNA)脫氧核糖核酸核糖核酸核酸目前一頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)復(fù)制翻譯

蛋白質(zhì)（病毒）

RNA（病毒）逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)DNA復(fù)制中心法則:目前二頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及一級(jí)結(jié)構(gòu)目前三頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)一、核酸的化學(xué)組成核酸核苷酸核酸酶POOHOHOH磷酸:核苷戊糖：核糖或脫氧核糖堿基：嘌呤堿，嘧啶堿目前四頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)嘌呤堿(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥(niǎo)嘌呤(guanine,G)堿基(base)目前五頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)嘧啶堿(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)目前六頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)戊糖(pentose)（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′β-D-核糖（構(gòu)成DNA）β-D-2'-脫氧核糖RNA所含的戊糖是核糖,故稱為核糖核酸DNA所含的戊糖是脫氧核糖,故稱為脫氧核糖核酸目前七頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)兩類核酸的基本化學(xué)組成比較

DNA

RNA

嘌呤堿

腺嘌呤(A)腺嘌呤(A)

（Purinebases）鳥(niǎo)嘌呤(G)鳥(niǎo)嘌呤(G)

堿基(Base)

嘧啶堿

胞嘧啶(C)胞嘧啶(C)（Pyrimidinebases）胸腺嘧啶(T)

尿嘧啶(U)戊糖

β-D-2'-脫氧核糖

β-D-核糖(Pentose)

酸

磷酸

磷酸(Acid)目前八頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)RNA或DNA核苷酸或脫氧核苷酸核酸酶水解磷酸核糖或脫氧核糖堿基核苷或脫氧核苷目前九頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)1.核苷的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過(guò)糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）2OHOCHOHOH1′目前十頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)CNCHCCCNNHCHNH2+CNCHCCCNNHCHNH2腺苷9目前十一頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)CNCHCCCNNHCHNH2+CNCHCCCNNHCHNH2脫氧腺苷91’目前十二頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP2.核苷酸(nucleotide)的結(jié)構(gòu)與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）

脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP目前十三頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)5’-脫氧胞苷酸（dCMP)3’-脫氧胞苷酸HO目前十四頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)※核苷酸的命名含一個(gè)磷酸基團(tuán)：核苷一磷酸（NMP）含兩個(gè)磷酸基團(tuán)：核苷二磷酸（NDP）含三個(gè)磷酸基團(tuán)：核苷三磷酸（NTP）N

代表各種堿基的名稱環(huán)化核苷酸：cNMP目前十五頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)O目前十六頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)定義核酸中核苷酸的排列順序由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列5′端3′端CGA3’,5’-磷酸二酯鍵目前十七頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)A

G

P5PT

PG

PC

PT

POH35pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3書寫方法：ACTGCT

目前十八頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能目前十九頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)(1)A=TG=CA+G=C+T(2)DNA的堿基組成具有種屬特異性(3)DNA的堿基組成沒(méi)有組織的特異性,且較為穩(wěn)定,不隨年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、環(huán)境改變的影響（一）Chargaff堿基組成規(guī)律一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)目前二十頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)1.ＤＮＡ由兩條反向平行的脫氧多核苷酸（兩條鏈的走向?yàn)?’→3’和3’→5’），圍繞一中心軸（假想軸）構(gòu)成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（Watson,Crick,1953）5’3’5’3’目前二十一頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)3.堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)配對(duì)，形成堿基平面雙鏈中相對(duì)的堿基按Ａ＝Ｔ和Ｇ≡Ｃ配對(duì)連接，形成互補(bǔ)2.磷酸基與脫氧核糖在外側(cè)彼此間以磷酸二酯鍵相連，構(gòu)成ＤＮＡ的骨架3’5’3’5’磷酸二酯鍵目前二十二頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)堿基互補(bǔ)配對(duì)TAGC目前二十三頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)4.雙螺旋的直徑為2nm沿軸向，各堿基平面垂直于假想中心軸，平面間距為0.34nm每圈螺旋含有10.4對(duì)脫氧核苷酸，其軸向距離為3.54nm。形成大溝及小溝相間

目前二十四頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)5.維持DNA雙螺旋穩(wěn)定的作用力氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性目前二十五頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性目前二十六頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)（一）原核生物沒(méi)有典型的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)。被認(rèn)為是原核生物ＤＮＡ的三級(jí)結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)目前二十七頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)（二）真核生物真核生物ＤＮＡ的三級(jí)結(jié)構(gòu)是核小體(nucleosome)，由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成核小體的組成DNA：146bp組蛋白：H1，H2A，H2B，H3，H4目前二十八頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)H2A、H2B、H3和H4各兩分子組成組蛋白八聚體，構(gòu)成核心組蛋白雙螺旋DNA以左手超螺旋的方式繞核心顆粒1.8圈，纏繞在組蛋白核心表面，構(gòu)成核心顆粒核心顆粒和連接區(qū)DNA及附著在連接區(qū)DNA上的

組蛋白H1構(gòu)成核小體核心顆粒連接部位DNA目前二十九頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)一個(gè)個(gè)核小體連接成串珠狀結(jié)構(gòu)染色單體折疊折疊30nm目前三十頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)三、DNA的功能以基因的形式攜帶遺傳信息作為復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板目前三十一頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)包括DNA編碼序列、非編碼調(diào)節(jié)序列和內(nèi)含子序列將遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄傳遞給RNA基因(gene)：負(fù)載特定遺傳信息的DNA片段基因組(genome)：指來(lái)自一個(gè)遺傳體系的一整套遺傳信息目前三十二頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能目前三十三頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)RNA的特點(diǎn)：主要堿基：A、G、C和U2.RNA是單鏈結(jié)構(gòu)，只有在局部區(qū)域形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，因而A≠U,G≠C3.RNA分子比DNA小得多目前三十四頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前三十五頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)RNA的種類及功能核糖體RNA信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小RNA小干擾RNA種類功能rRNAmRNAtRNAHnRNASnRNASnoRNAsiRNA核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟mRNA的前體參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控核仁小RNArRNAmRNAHnRNASnRNASnoRNA核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸目前三十六頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)hnRNA

mRNA真核生物mRNA成熟過(guò)程

----由HnRNA經(jīng)過(guò)剪接而成內(nèi)含子(intron)

外顯子(exon)一、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能目前三十七頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)7-甲基鳥(niǎo)苷，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNN及緊隨其后的核苷酸，其核糖的C2羥基也常發(fā)生甲基化2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾目前三十八頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppN)OCH3多聚A尾5’“穿靴戴帽”目前三十九頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能：目前四十頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)

把DNA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，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序*mRNA的功能：目前四十一頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細(xì)胞

目前四十二頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能

1.分子量最小的RNA,占RNA總量約15%

2.分子中含有約10%的稀有堿基

tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：如假尿嘧啶（ψ）,二氫尿嘧啶(DHU),甲基化堿基（mG,mA)等

3.3’末端有CCA-OH,是攜帶氨基酸的部位

4.具有識(shí)別密碼子功能的反密碼子目前四十三頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)二氫尿嘧啶甲基化堿基假尿嘧啶目前四十四頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)tRNA中的稀有堿基尿嘧啶NHNHOONHOONH假尿嘧啶(ψ)NHOOH2H2二氫尿嘧啶(DHU)NH甲基化鳥(niǎo)嘌呤(mG)NNHNHNNH2OCH3目前四十五頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)DHU環(huán)Tψ環(huán)CCA-OH反密碼環(huán)三葉草形目前四十六頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)

tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)——倒L形tRNA的功能：識(shí)別密碼子，活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體參與蛋白質(zhì)的合成反密碼子氨基酸臂5’3’目前四十七頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)三、核糖體RNA(rRNA)的結(jié)構(gòu)與功能rRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.含量最豐富,約占總RNA的80%以上2.與核蛋白體蛋白結(jié)合成核蛋白體,rRNA

與蛋白質(zhì)既可分離,又可結(jié)合3.核蛋白體由大小兩個(gè)亞基構(gòu)成,兩亞基呈不規(guī)則形狀,聚合時(shí)中間有裂縫,可通過(guò)mRNA目前四十八頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)

rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所目前四十九頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)核酸的理化性質(zhì)第四節(jié)目前五十頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)1.核酸的粘度分子量越大粘度也越大RNA分子比DNA分子小，粘度也就小2.核酸的酸堿性磷酸殘基的酸性使核酸也表現(xiàn)較強(qiáng)的酸性含氮堿基上有堿性基團(tuán)堿基對(duì)之間的氫鍵在之間最穩(wěn)定一、核酸的一般理化性質(zhì)目前五十一頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)嘌呤堿和嘧啶堿有共軛雙鍵，都能強(qiáng)烈吸收紫外光，最大吸收波長(zhǎng)為260nm3.核酸的紫外吸收特性蛋白質(zhì)對(duì)紫外光的最大吸收波長(zhǎng)是280nm目前五十二頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)紫外分光光度法檢測(cè)核酸的純度通過(guò)測(cè)定波長(zhǎng)在260nm和280nm處吸光度的比值(A260／A280)來(lái)估計(jì)核酸樣品的純度DNA溶液：A260／A280=1.8～２.０RNA溶液：A260／A280=2.0目前五十三頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、DNA的變性(denaturation)定義:在某些理化因素作用下，DNA雙鏈間的氫鍵斷裂(不涉及共價(jià)鍵的斷裂),解開(kāi)成兩條單鏈的過(guò)程。其生物學(xué)活性喪失因素:過(guò)量酸、堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等目前五十四頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂目前五十五頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)變性引起紫外吸收值的改變?cè)錾?yīng)：DNA變性時(shí)其溶液A260增高的現(xiàn)象目前五十六頁(yè)\總數(shù)六十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)4.喪失生物學(xué)活性1.260nm處的紫外吸收值升高2.粘度下