第二章核酸
生物化学 第2章Ⅱ 核酸(共86张PPT)
内呈正比
5、电泳缓冲液
DNA的凝胶电泳检测
(ethidiumbromide， 简称EB)是一种核酸染料，可以插入到DNA
或RNA分子的碱基之间，并在300nm波长的
紫外光照射下放射出橘红色的荧光，可用来显现 凝胶中的核酸分子。
在凝胶电泳中，溴化乙锭染料可对核酸分子 染色，在紫外光下便可以十分敏感而方便地检测 出凝胶介质中DNA谱带。
五、变性、复性与杂交
（一）、DNA的变性
1、概念 2、变性因素
3、变性的指标
1、概念
是指核酸双螺旋区的氢键断裂，双螺旋 解开，变成无规则线团的现象。核酸变 性其分子中的共价键并没有破坏，分子 量也不改变，核酸的变性（
denaturation ）
2、DNA的变性的因素
温度升高；
酸碱度改变、 pH（>11.3或<5.0）；
1、核酸分子本身的大小：同分子的摩擦
系数成反比的 Maxam和Gilbert 于1977年发明
Primer1（10uM）
2、琼脂糖的浓度：迁移率与胶浓度成反比 而聚丙烯酰胺凝胶制胶时不能将染料加入，会影响聚合。
第五节 核酸的研究方法 据此特性可以定性和定量检测核酸。
在液氮蒸发去2/3时，用自制研杵迅速磨碎叶片；
RNA本身只有局部的双螺旋区，所以变 性行为所引起的性质变化没有DNA那样 明显。 天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸
收(260 nm)值增加25－40%.而RNA变性 后，约增加1.1%。
4. DNA变性后的表现
A260值增加
粘度下降
浮力密度增大
分子量不变
（二）、DNA的复性
1、概念：
变性DNA在适当的条件下，两条彼此分 开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构 ，这一过程称为复性；
生物化学：第二章 核酸
第二章核酸（一）概述1.核酸定义:以核苷酸为基本结构单位，按照一定的顺序排列，以3’,5'-磷酸二酯键相连，折叠、弯曲形成的具有一定生物学功能的长链，具有贮存、传递遗传信息作用的遗传大分子。
其中P的含量在核酸中相对恒定。
在DNA中为9.9%，在RNA中为9.4% 。
这可用于测定核酸的含量——定磷法。
2. N-C糖苷键：戊糖第1位碳原子上的羟基与嘌呤的第9位氮原子或与嘧啶的第1位氮原子形成的β型N-C糖苷键。
（二）核酸的分子结构ⅠDNA的分子结构1．DNA的一级结构：DNA分子中四种脱氧核苷酸之间通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来的多核苷酸链的排列顺序。
B-DNA：右手螺旋，螺距3.4nm，每转碱基对数目（bp数）102.DNA一级结构特点：DNA分子中，脱氧核苷酸之间只能以3’,5’-磷酸二酯键相连 ;DNA 分子没有侧链，只能线状或环状;具有方向性,两个末端分别为5'端和3'端;生物遗传信息贮存在DNA的核苷酸序列中,真正代表DNA生物学意义的是作为可变成分的碱基排列顺序。
3.DNA的二级结构是指DNA的双螺旋结构。
双螺旋结构是指DNA的两条链围着同一中心轴旋绕而成的一种空间结构。
4.Chargaff定则：(DNA的碱基组成分析即碱基成对)所有DNA分子中A=T，G=C；同一物种的所有体细胞DNA的碱基组成相同，此碱基组成可作为该物种的特征;；亲缘越近的生物，其DNA的碱基组成越近，即不对称比率(A+T/G+C)越相近。
5.双螺旋结构模型的基本特征：a.反向平行互补配对的两条链沿中心轴盘绕成右手螺旋；b.磷酸与脱氧核糖相互间隔连接构成的主链处于螺旋外侧，糖环平面与纵轴平行，碱基则伸向螺旋内部，碱基配对形成碱基平面，碱基平面与纵轴垂直；c.双螺旋内部的碱基按规则配对：A与T配对，形成2个氢键；G与C配对，形成3个氢键，称为碱基互补配对;d.双螺旋的两条链也呈互补关系；e.双螺旋表面形成两种凹槽：较浅的叫小沟，另一条叫大沟；双螺旋直径为2nm，每对脱氧核苷酸残基沿纵轴旋转36°，上升0.34nm。
生物化学 第二章 核酸化学
1 核苷酸的组成
核酸化学
• 核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的 核苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷酸和5′-磷酸-核糖 核苷酸。核苷酸 核苷+磷酸
戊糖+碱基+磷酸
O
HO P OH2C O B OH
O
HO P OH2C O B OH
OH OH
OH
核糖核苷酸
脱氧核糖核苷酸
B=腺 嘌 呤 ， 鸟 嘌 呤 ， 胞 嘧 啶 ， 尿 嘧 啶 或 胸 腺 密 啶
核酸化学
格里菲斯——肺炎双球菌转化实验
多 糖 类 荚 膜
R型菌
（粗糙、 无毒性）
S型菌
（光滑、 有毒性）
核酸化学
将R型活菌注入小鼠体内
一段时间后
核酸化学
将S型活菌注入小鼠体内
一段时间后
核酸化学
将杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
核酸化学
将R型活菌与杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
细菌发生转化，性状的转化可以遗传。
O
（N = A、G、C、U、T）
O-
P
O
5´
CH2
O
N 碱基
O-
磷酸
4´ H
H 1´
O H 3´
2´ H
OH (O)H
核糖
(一)、戊糖
核酸化学
组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 βD-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。
HOCH2 O OH HH
H
H
OH OH
D-核糖
Ribose
HOCH2 O OH HH
（四）核苷酸nucleotide
核酸化学
第二章 核酸的结构与功能
来源的核酸经变性和复性的过程，其中一些不同 的核苷酸单链由于存在局部碱基互补片段，而在 复性时形成杂化双链(heteroduplex)的过程。
分子探针(probe):带有某种标记物的分子，如
核苷酸链片段
分子杂交和探针技术是许多分子生物学技术的基
础，有广泛的应用价值。
P53
双链DNA
AT C C
TAG G
A
AT C C
TAG G
变性
加热
AT C C
单链DNA
AT C C
TAG G
TAG G
复性 杂链DNA
AT C C TAG G
退火
AT C C
TAG G
双链DNA
加热 变性
B
复性 退火
单链DNA
杂链DNA
两种最重要的生物大分子比较
二、戊糖
RNA:D-核糖
DNA:D-2-脱 氧核糖 D-核糖的C-2 所连的-OH脱去
核 糖
D-
氧就是D-2脱氧
核糖
脱氧核糖
D-
两类核酸的基本成分
RNA
磷酸 磷酸
DNA
磷酸
戊糖
嘌呤碱
D-核糖
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U)
D-2-脱氧核糖
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T)
第二章 核酸 的结构与功能
（The structure and
function of nucleic acids）
第一节
核酸的基本概念
P26
第二章核酸的分子结构
第二章核酸的分子结构核酸是一类重要的生物大分子，包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）。
它们是细胞内负责遗传信息存储和传递的关键分子。
核酸的分子结构是由不同的分子组成，形成了独特的双螺旋结构，这种结构使得核酸能够实现遗传信息的稳定传递以及多种生物功能的实现。
DNA是由鸟嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四种碱基组成的核酸分子。
碱基通过N-糖苷键链接到核糖磷酸分子上，形成了核苷酸，进而形成了DNA的整个分子结构。
DNA的双螺旋结构采用了著名的Watson-Crick结构模型，即两根互相以螺旋形状缠绕的链。
这种结构由两条链通过碱基间的氢键相互连接，形成了DNA的双螺旋结构。
其中，鸟嘌呤通过三个氢键连接到胸腺嘧啶，胞嘧啶通过两个氢键连接到鸟嘌呤。
这种碱基之间的选择性配对使得DNA能够实现信息的复制和传递。
在DNA的分子结构中，糖苷和磷酸通过磷酸二酯键链接在一起，形成了DNA的骨架。
两条糖磷酸链反向排列，形成了DNA的双螺旋结构。
糖苷分子是由五个碳原子组成的环状结构，每个碳原子上有一个氧原子和一个氢原子，还有一个碱基。
两条DNA链互相以反向排列的方式连接，即一个链上的3'-OH基团连接到另一个链上的5'-磷酸基团。
这种反向排列使得DNA具有了方向性，即5'端和3'端。
与DNA不同，RNA由磷酸核糖分子和碱基组成。
在RNA分子中，脱氧核糖被核糖取代，并且鸟嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）不再是碱基对，取而代之的是鸟嘌呤（A）和尿嘧啶（U）。
RNA的磷酸二酯键连接在一起，形成了RNA的线性结构。
虽然RNA也可以形成双螺旋结构，但大部分的RNA通常是单链结构。
RNA还具有许多不同的结构和功能，例如mRNA（信使RNA）、rRNA（核糖体RNA）和tRNA（转运RNA），它们参与了蛋白质的合成过程。
总之，核酸的分子结构是由不同的分子组成，形成了特殊的双螺旋结构。
必修1第二章 第三节 遗传信息的携带者—核酸
2. 功能：
3. 种类：
一、核酸的种类及概念 1. 什么是核酸： 核酸是细胞内携带遗传信息的物质。
2. 功能：
3. 种类：
一、核酸的种类及概念 1. 什么是核酸： 核酸是细胞内携带遗传信息的物质。
2. 功能： 在生物体内的遗传、变异和蛋白质 的生物合成中具有极其重要的作用。 3. 种类：
比较项目 DNA RNA
基本单位
五碳糖 含氮碱基 结 构 主要存在部位
DNA、RNA的主要区别
比较项目 DNA 脱氧核苷酸 RNA
基本单位
五碳糖 含氮碱基 结 构 主要存在部位
DNA、RNA的主要区别
比较项目 DNA 脱氧核苷酸 RNA 核糖核苷酸
小结
脱氧核苷酸和核糖核苷酸的碱基各有___ 4种
脱氧核苷酸和核糖核苷酸的种类各有___ 4种
核苷酸的种类有 种
核酸的碱基的种类有___种
小结
脱氧核苷酸和核糖核苷酸的碱基各有___ 4种
脱氧核苷酸和核糖核苷酸的种类各有___ 4种
核苷酸的种类有
8种
核酸的碱基的种类有___种
小结
脱氧核苷酸和核糖核苷酸的碱基各有___ 4种
碱基 鸟嘌呤(G) 胸腺嘧啶 (T)
腺嘌呤(C) 胞嘧啶 (A)
磷酸 磷酸
碱基 鸟嘌呤(U) 尿嘧啶 (G)
腺嘌呤(C) 胞嘧啶 (A)
OH
脱氧核糖
核糖
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
核糖核苷酸的结构 P A 核糖
脱氧核苷酸的结构 P 脱氧 A 核糖
核糖核苷酸的结构 P A 核糖 腺嘌呤核糖核苷酸
脱氧核苷酸的结构 P 脱氧 A 核糖
高中生物第二章第3节 遗传信息的携带者——核酸
小组讨论: 1.DNA的中文全名是什么？为什 么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信 息？
DNA指纹检测
2.你还能说出DNA鉴定技术在其
他方面的应用吗？ 3.如果得到了DNA方面的证据， 是否还要其他证据呢？
【思考讨论】 1.一个细胞的基本结构是什么？
2.核酸存在于哪些部位？
C(胞嘧啶)、U(尿嘧啶) 可以组成8种核苷酸。
3.DNA的分子结构 基本组成单位：脱氧核苷酸4种
腺嘌呤(A)脱氧核苷酸、胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸、鸟
嘌呤(G)脱氧核苷酸、胞嘧啶(C)脱氧核苷酸 脱氧核苷酸长链(DNA)
一般DNA由2条脱氧核苷酸链组成。
DNA分子的多样性和特异性
多样性：四种脱氧核苷酸的数目、排列顺序不同。
【解析】A项,核酸是一切生物的遗传物质，病毒中的
核酸也能携带遗传信息;B项,DNA分子中两条链之间的
碱基依靠氢键连接；C项,决定遗传信息的是碱基的种
类、数量和排列顺序，因此核酸分子大小相同，碱基
含量相同，但是碱基的排列顺序不一定相同;D项,
SARS病毒中只含有一种核酸RNA，不含有DNA，因此无
法观察到DNA的分布。
中。 （2）原核细胞：DNA集中在拟核。
【例1】关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验
的叙述，不正确的是( A )
A. 利用紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞做实验材料时可
以观察到红色区域较大，主要位于细胞质中
B.含RNA的区域被吡罗红染色剂染成红色
C. 实验过程中，需要先在低倍镜下选择染色均匀且
色泽浅的区域移至视野中央
4.“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，将口腔上 皮细胞置于质量分数为8%的盐酸溶液的主要目的是( B ) A．使细胞中的DNA水解成脱氧核苷酸 B．用盐酸改变生物膜的通透性，加速染色剂进入细胞
第二章第三节遗传信息的携带者──核酸
C
)
B.在真核细胞内，核酸只存在于细胞核内
绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数 病毒的遗传物质是RNA。
练习
1、核酸的结构和功能的基本单位是（ D ) A. 五碳糖 B.碱基 C.磷酸 D.核苷酸
2、将用甲基绿和吡罗红染色的人口腔上皮细胞装片放在显 微镜下可以看到( A ) A.细胞核内呈现绿色，细胞质内呈现红色 B.细胞核内呈现红色，细胞质内呈现绿色 C.细胞核和细胞质都呈现绿色 D.细胞核和细胞质都呈现红色 3、用于观察核酸在细胞中分布的试剂是（ D ） A.斐林试剂 B.双缩脲试剂 C.苏丹染液Ⅶ D.吡罗红、甲基绿染色剂
功能：是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体 的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重 要的作用。
二、核酸在细胞中的分布
实验原理： 甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色
一、制片
二、水解 三、冲洗 四、染色 五、观察
（0.9%的NaCl，维持细胞正常的形态） （8%HCl，能改变细胞膜的通透性，同时 使染色体中的DNA与蛋白质分离） （蒸馏水,冲洗多余盐酸） 甲基绿吡罗红染液
脱氧 核糖
脱氧 核糖
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
脱氧核苷酸双链
A T
T
A
C
G
G
C
DNA
双 螺 旋 结 构
RNA（核糖核酸）的基本组成单位： 核糖核苷酸
磷酸 腺嘌呤(A)
磷酸
核糖
核糖
鸟嘌呤(G)
腺嘌呤核糖核苷酸
磷酸 胞嘧啶(C)
鸟嘌呤核糖核苷酸
磷酸
尿嘧啶(U)
Hale Waihona Puke 核糖核糖第2章 组成细胞的分子
核酸化学ppt课件
取代基
取代位置 核苷
m22 N
取代基的数目
取代基用下列小写英文字母表示 :
甲基m 甲硫基ms 异戊烯基i
乙酰基ac 羟基o或h
羧基c
氨基n 硫基s
注意：
含修饰核糖的核苷即2’-O-甲基核苷的表示方法，在 核苷符号的右下方注上一个小写m。
例: 2’-O-甲基腺苷 Am
（二）核苷酸（nucleotide, Nt）
第二节 核酸的组成
一 碱基（base）：又称含氮碱
（1）嘧啶碱（pyrimidine, Py）
（2）嘌呤碱（purine, Pu）
其它嘌呤（核酸的代谢产物）： 黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸等
（3）修饰碱基（modified base）： 也称稀有碱基（minor base）
二、核苷、核苷酸
（一）核苷（nucleoside）
3．螺距为3.4 nm，含10个碱基 对（bp），相邻碱基对平面间 的距离为0.34 nm。螺旋直径为 2 nm。 氢键维持双螺旋的横向稳定。
碱基对平面几乎垂直螺旋轴，
碱基对平面间的疏水堆积力维 持螺旋的纵向稳定。
4．碱基在一条链 上的排列顺序不 受限制。遗传信 息由碱基序所携 带。 5．DNA构象有 多态性。
反向的两条多核苷酸链，右手螺旋。
与B-DNA不同点 :
（1）螺体宽而短，直径2.55nm；11个核苷酸一圈，螺距2.46nm。
（2）碱基的倾角大一些：倾角19º。
A-DNA：RNA分子中的双螺旋区；DNA-RNA杂交分子。 A-DNA和B-DNA之间可以相互转换，推测在转录时，DNA
分子发生B→A的转变。
1．DNA分子中核苷酸的连接方式
RNA
简写方法：线条式、文字式
第二章 核酸的结构与功能
核酸的结构与功能
❖ 1868年，瑞士外科医生Fridrich从外科手术绷带上的脓细胞的细 胞核中分离出一种溶于碱而不溶于酸的酸性有机化合物，其分子 中含磷2.5%、含氮14%，该物质被命名为核酸。
❖ 根据核酸分子中所含戊糖的差别： （一）脱氧核糖核酸（DNA）:主要存在于细胞核中（真核细胞的 线粒体中也存在不少量的DNA），携带着决定个体基因型的遗传信 息，是遗传信息的贮存和携带者； （二）核糖核酸（RNA）:主要存在于细胞核和细胞质中，参与细
比DNA复制得多，这与它的功能多样化密切相关。
一、mRNA是蛋白质合成中的模板
❖ 1960年，Jacob 和 Monod 等人用放射性核素示踪实验证实： 一类大小不同的RNA才是细胞内合成蛋白质的真正模板，于 1961年首先提出了信使RNA（mRNA）这个概念。
❖ 在各种RNA分子中，mRNA约占细胞内RNA总量的2～5%，种类 最多，分子大小相差很大；
N H
❖DN生称AN物为稀体有的D碱N基A8 N和79NH。RN45 AN36分12 子N 中NH2还含有一些65含1N4 3量2N 很O 少H的3C碱基65 1，N4 32
N
O
鸟嘌呤
RNA
胞嘧啶
胸腺嘧啶
5´
HOCH2
4´ H
OH O
H 1´
H
H
3´
2´
OH OH
β-D-核糖（构成RNA）
5´
HOCH2
遗传的相对稳定性，又可发生各种重组和突变，适应环境的 变迁，为自然选R型择细提菌供：无机毒会型。肺炎球菌
S型细菌：有毒型肺炎球菌
肺炎球菌转化实验
第三节
RNA 的结构与功能
❖ RNA和蛋白质共同担负着基因的表达和表达调控功能。 ❖ RNA通常以单链形式存在，但可通过链内的碱基配对形成
生物化学第二章核酸
（五）体内重要的游离核苷酸及其衍生物
1、多磷酸核苷酸
NDP NTP (A，G, C, U）
dNDP dNTP (A，G, C, T）
H N
N H
N
H
9
N
H
O-
O-
O-
腺嘌呤
~ ~ -O— P -O— P -O— P HOH2C5′ O OH
‖
‖
O
O
‖
O
4′
1′
3′ 2′
M-单 D-二 T－三 P-磷酸
Erwin Chargaff （1905－1995）
3、 DNA 分子X射线衍射照片
DNA 分子 X射线衍射照片
4、DNA双螺旋结构模型（double-helical structure） 1953年，James Watson & Francis
James Watson & Francis Crick
第二章 核酸的结构和功能
Structure and function of Nucleic Acid
核 酸(nucleic acid)
是以核苷酸为基本组成单位的生 物大分子，携带和传递遗传信息。
核酸的种类、分布和功能
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
分布于细胞核（98％），线 粒体，叶绿体， 质粒。
由于几何形状的限制，碱基对只能由嘌呤和嘧啶配对，即A 与T，G与C。这种配对关系，称为碱基互补。A和T之间形 成两个氢键， G与C之间形成三个氢键。
碱基配对和氢键形成
3、双螺旋横截面的直径约为2 nm，相邻两个 碱基平面之间的距离（轴距）为0.34 nm， 每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺距（即螺 旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。
第二章核酸
O | – 0=P-O-CH2 – O－
= HN N OH O－
O=P-O- CH2 O O O－
NH2
3´, 5´- 磷酸二酯键
– N
O= P O CH2 O O O－ – – – OH
–
N
第二节 核酸的分子结构
一、核酸的一级结构
指单核苷酸以3',5'-磷酸二酯键链接形成的多核苷酸链；即： 单核苷酸(或碱基)的组成内容、排列次序、键链方式。 (一)核酸一级结构表示方法 A
嘌呤:A、G 嘧啶:C、T 2′-脱氧核糖
磷酸 核苷 →
DNA与RNA组成区别 1、戊糖：DNA含D-2′-脱氧核糖，RNA含D-核糖； 2、 DNA含嘌呤碱：A、G，嘧啶碱：T、C； RNA含嘌呤碱：A、G，嘧啶碱：U、C； 3、DNA组成基本单位(dNMP):dAMP,dGMP,dCMP,dTMP); RNA 组成基本单位(NMP):AMP,GMP,CMP,TMP)
tRNA二、三级结构
C C A 3'－OH
5' G — 局部双 G— 螺旋构 G— C 成叶柄 G— G— U G — AU G GCCCC GU D C GG AGGGG G — D C U— C — C — C — U U A C C U C C 5’
C C A
OH
U P－ U A Y C AGGC C
O HN O OH OH = N O－ – 0=P-O-CH2 – O－ OH NH =O O = HN O－ 0=P-O-CH2 – O－ O OH – O
尿苷酸(UMP) 尿嘧啶核苷酸 (1N-C1'苷键)
假尿苷酸(ψMP) 假尿嘧啶核苷酸 (5N-C1'苷键)
第二章-核酸化学
2021/4/9
42
2021/4/9
酵母tRNA Ala 的二级结构
氨基酸臂 D臂（二氢尿嘧啶臂） D环 TC臂 TC环 额外环 AC臂（反密码臂） AC环
43
三级结构 —— 倒L型
2021/4/9
44
2021/4/9
45
二、rRNA的分子结构
原核生物rRNA有3类：5S、16S、23S 真核生物rRNA有4类： 5S、5.8S、18S、28S
核苷酸
Phosphates
戊糖(核糖、脱氧核糖)
Nucleotides
核苷 Pentoses
Nucleosides
碱基（嘌呤、嘧啶）
2021/4/9
Nitrogenous Base
4
㈠ 碱 基 Nitrogenous Base
主要包括嘌呤碱和嘧啶碱。
2021/4/9
5
嘌呤(purine)
N 7
许多rRNA的一级结构及由一级结构推导出来的 二级结构都已阐明，但是对许多rRNA的功能迄今 仍不十分清楚。 已有一些rRNA具有酶的活性，称为核酶 （ribozyme）。
2021/4/9
46
2021/4/9
5sRNA的二级结构
47
三、mRNA的分子结构
顺反子（cistron）：一个基因就是一个顺反子。 原核生物的mRNA一般是多顺反子。 真核生物的mRNA一般是单顺反子。
1953年，Watson和Click提出DNA双螺旋模型。
1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则。
2021/4/9
2
核酸的种类和分布
1. 脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA） 原核: 裸露的DNA分子集中于核区 真核: 细胞核DNA：与组蛋白、非组蛋白形成染色体
第2章 核酸的结构与功能
第二章核酸的结构和功能核酸是以核苷酸为基本组成单位的线性多聚生物信息分子。
分为DNA和RNA两大类。
其化学组成见下表：DNA RNA碱基①嘌呤碱 A、G A、G②嘧啶碱 C、T C、U戊糖β-D-2 脱氧核糖β-D-核糖磷酸磷酸磷酸碱基与戊糖通过糖苷键相连，形成核苷。
核苷的磷酸酯为核苷酸。
根据核苷酸分子的戊糖种类不同，核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸，前者是RNA的基本组成单位，后者为DNA的基本组成单位，核酸分子中核苷酸以3’,5’－磷酸二酯键相连，形成多核苷酸链，是核酸的基本结构。
多核苷酸链中碱基的排列顺序为核酸的一级结构。
多核苷酸链的两端分别称为3’－末端与5’－末端。
DNA的二级结构即双螺旋结构的特点：⑴两条链走向相反，反向平行，为右手螺旋结构；⑵脱氧核糖和磷酸在双螺旋外侧，碱基在内侧；⑶两链通过氢键相连，必须A与T、G与C配对形成氢键，称为碱基互补规律。
⑷大（深）沟，小（浅）沟。
⑸螺旋一周包含10个bp，碱基平面间的距离为0.34nm，螺旋为3.4nm，螺旋直径2nm；⑹疏水作用。
氢键及碱基平面间的疏水性堆积力维持其稳定性。
DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，并作为基因复制转录的模板。
mRNA分子中有密码，是蛋白质合成的直接模板。
真核生物的mRNA一级结构特点：5’－末端“帽”，3’－末端“尾”。
tRNA在蛋白质合成中作为转运氨基酸的载体，其一级结构特点：含有较多的稀有碱基；3’－CCA－OH，二级结构为三叶草形结构。
rRNA与蛋白质结合构成核蛋白体，作为蛋白质合成的“装配机”。
细胞的不同部位还存在着许多其他种类小分子RNA，统称为非mRNA小RNA（snmRNAs），对细胞中snmRNA 种类、结构和功能的研究称为RNA组学。
具有催化作用的某些小RNA称为核酶。
碱基、核苷、核苷酸及核酸在260nm处有最大吸收峰。
加热可使DNA双链间氢键断裂，变为单链称为DNA变性。
DNA变性时，OD260增高。
生科第二章-核酸化学
组 蛋 白 与 DNA的 结 合
➢组蛋白核心(héxīn)： H2B, H2A, H3, H4。H1 组蛋白在核小体之间。
第三十四页，共74页。
DNA的存在(cúnzài)形式
第三十五页，共74页。
染色体包装------多级螺旋(luóxuán)模型
压缩倍数 7
6
40
DNA → 核小体 → 螺线管 →
第十九页，共74页。
3.2 核酸(hé suān)的一级结构（primary structure）
一级结构-----核酸(hé suān)分子中核苷酸的排列 顺序及连接方式。核苷酸的排列顺序代表了遗传信 息。
➢碱基序列（base sequence)即为DNA的一级结构。通 常碱基序列由DNA链的5 →3 方向(fāngxiàng)写。 ➢n个核苷酸组成的DNA链中可能有的不同序列总数为 4n。
DNA double helix类型
bp/turn
D vertical rise/bp
11
2.3
0.255
10
2.0
0.34
12
1.8
0.37
direction 右 右 左
第二十八页，)结构（tertiary structure）
1. 环状DNA的超螺旋结构 DNA双螺旋进一步扭曲(niǔ qǔ)成超螺旋构成三级结 构。 一段双螺旋(luóxuán)在螺旋(luóxuán)均已形成的 情况下，双链环不发生进一步扭曲，称松弛环形 DNA。 若将线形DNA的螺旋(luóxuán)先拧松两周再连接 成环时，解链部分形成突环称解链环型DNA。
第二十页，共74页。
核苷酸的连接方式
1、核酸的基本结构(jiégòu)单位：核苷酸
生物化学重点_第二章核酸化学
生物化学要点 _第二章核酸化学第二章核酸化学一、核酸的化学构成 :1、含氮碱 : 参加核酸与核苷酸构成的含氮碱主要分为嘌呤碱与嘧啶碱两大类。
构成核苷酸的嘧啶碱主要有三种——尿嘧啶 (U) 、胞嘧啶 (C)与胸腺嘧啶 (T),它们都就是嘧啶的衍生物。
构成核苷酸的嘌呤碱主要有两种——腺嘌呤 (A) 与鸟嘌呤 (G),它们都就是嘌呤的衍生物。
2、戊糖 :核苷酸中的戊糖主要有两种,即β-D- 核糖与β-D-2- 脱氧核糖 ,由此构成的核苷酸也分为核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。
3、核苷 :核苷就是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。
由“罕有碱基”所生成的核苷称为“罕有核苷”。
如 :假尿苷 (ψ)二、核苷酸的构造与命名:核苷酸就是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物,包含核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。
核苷酸又可按其在 5’位缩合的磷酸基的多少 ,分为一磷酸核苷 (核苷酸 )、二磷酸核苷与三磷酸核苷。
别的 ,生物体内还存在一些特别的环核苷酸 ,常有的为环一磷酸腺苷 (cAMP) 与环一磷酸鸟苷 (cGMP),它们往常就是作为激素作用的第二信使。
核苷酸往常使用缩写符号进行命名。
第一位符号用小写字母 d 代表脱氧 ,第二位用大写字母代表碱基 ,第三位用大写字母代表磷酸基的数量 ,第四位用大写字母 P 代表磷酸。
三、核酸的一级构造 :核苷酸经过 3’ ,5-磷’酸二酯键连结起来形成的不含侧链的多核苷酸长链化合物就称为核酸。
核酸拥有方向性,5’-位上拥有自由磷酸基的尾端称为5’-端,3’-位上拥有自由羟基的尾端称为3’-端。
DNA 由 dAMP 、dGMP、dCMP 与 dTMP 四种脱氧核糖核苷酸所构成。
DNA 的一级构造就就是指 DNA 分子中脱氧核糖核苷酸的摆列次序及连结方式。
RNA由AMP,GMP,CMP,UMP 四种核糖核苷酸构成。
四、 DNA 的二级构造 :DNA 双螺旋构造就是 DNA 二级构造的一种重要形式 ,它就是 Watson与 Crick 两位科学家于 1953 年提出来的一种构造模型 ,其主要实验依照就是 Chargaff 研究小组对 DNA 的化学构成进行的剖析研究,即 DNA 分子中四种碱基的摩尔百分比为 A=T 、 G=C、 A+G=T+C(Chargaff 原则 ),以及由 Wilkins 研究小组达成的 DNA晶体 X 线衍射图谱剖析。
第二章 核酸的分子结构与功能(间)
32
33
图
不同类型的DNA双螺旋结构
34
B型双螺旋DNA的结构特点：
1. 为右手反平行双螺旋；
2. 主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；
3. 两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形
成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢
键，G与C为三个氢键）；
4. 螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；
5. 螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。
参与hnRNA的剪接、转运 rRNA的加工、修饰 蛋白质内质网定位合成 的信号识别体的组分
40
胞浆小RNA
一、mRNA的结构与功能
mRNA是在细胞核内以DNA为模板合成;
mRNA又作为模板将来自DNA的信息经翻译， 指导合成蛋白质。称信使RNA，或模板RNA 。
在细胞内合成的mRNA初级产物分子大小不 一，被称为核内不均一RNA(heterogeneous nuclear RNA,hnRNA) 。
3
分类
功能 遗传的物质基础, 携带、传递遗传信 息。
分布
细胞核和 线粒体内
DNA 核酸
mRNA RNA tRNA
模板（信使） 转运氨基酸 识别密码子 细胞质和 细胞核内
rRNA 构成核蛋白体
合成蛋白质的场所
4
核酸是存在于细胞中的一类大分子酸性物质， 包括核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）和脱 氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA）两 大类。
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3’-末端的多聚A尾结构:
真核生物mRNA的3’-末端，大多数 有数十个至百余个腺苷酸连接而成的 多聚腺苷酸结构称为多聚A尾结构，即 poly(A)结构。
43
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二、习题（一）名词解释1．两性离子（dipolarion ）2．必需氨基酸（essential amino acid）3．等电点(isoelectric point,pI)4．稀有氨基酸(rare amino acid)5．非蛋白质氨基酸(nonprotein amino acid)6．构型(configuration)7．蛋白质的一级结构(protein primary structure)8．构象(conformation)9．蛋白质的二级结构(protein secondary structure)10．结构域(domain)11．蛋白质的三级结构(protein tertiary structure)12．氢键(hydrogen bond)13．蛋白质的四级结构(protein quaternary structure)14．离子键(ionic bond)15．超二级结构(super-secondary structure)16．疏水键(hydrophobic bond)17．范德华力(vanderWaalsforce)18．盐析(saltingout)19．盐溶(salting in)20．蛋白质的变性(denaturation)21．蛋白质的复性(renaturation)22．蛋白质的沉淀作用(precipitation)23．凝胶电泳（gel electrophoresis）24．层析（chromatography）(二) 填空题1．蛋白质多肽链中的肽键是通过一个氨基酸的_____基和另一氨基酸的_____基连接而形成的。
2．大多数蛋白质中氮的含量较恒定，平均为___%，如测得1 克样品含氮量为10mg,则蛋白质含量为____%。
3．在20 种氨基酸中，酸性氨基酸有_________和________2 种，具有羟基的氨基酸是________和_________，能形成二硫键的氨基酸是__________.4．蛋白质中的_________、___________和__________3 种氨基酸具有紫外吸收特性，因而使蛋白质在280nm 处有最大吸收值。
5．精氨酸的pI 值为10.76,将其溶于pH7 的缓冲液中，并置于电场中，则精氨酸应向电场的_______方向移动。
6．组成蛋白质的20 种氨基酸中，含有咪唑环的氨基酸是________，含硫的氨基酸有_________和___________ 。
7．蛋白质的二级结构最基本的有两种类型，它们是_____________和______________ 。
8．α-螺旋结构是由同一肽链的_______和________间的___键维持的，螺距为______, 每圈螺旋含_______个氨基酸残基，每个氨基酸残基沿轴上升高度为_________ 。
天然蛋白质分子中的α-螺旋大都属于___手螺旋。
9．在蛋白质的α-螺旋结构中，在环状氨基酸________存在处局部螺旋结构中断。
10．球状蛋白质中有_____侧链的氨基酸残基常位于分子表面而与水结合，而有_______ 侧链的氨基酸位于分子的内部。
11．氨基酸与茚三酮发生氧化脱羧脱氨反应生成______色化合物，而________与茚三酮反应生成黄色化合物。
12．维持蛋白质的一级结构的化学键有_______和_______ ；维持二级结构靠________键；维持三级结构和四级结构靠_________键，其中包括________、________、________和_________.13．稳定蛋白质胶体的因素是__________________和______________________ 。
14 ．GSH 的中文名称是____________ ，它的活性基团是__________ ，它的生化功能是____________________ 。
15．加入低浓度的中性盐可使蛋白质溶解度________，这种现象称为________，而加入高浓度的中性盐，当达到一定的盐饱和度时，可使蛋白质的溶解度______ 并__________,这种现象称为_______,蛋白质的这种性质常用于_____________ 。
16．用电泳方法分离蛋白质的原理，是在一定的pH 条件下，不同蛋白质的________、_________和___________不同，因而在电场中移动的_______和_______不同，从而使蛋白质得到分离。
17．氨基酸处于等电状态时，主要是以________形式存在，此时它的溶解度最小。
18．鉴定蛋白质多肽链氨基末端常用的方法有__________和_______________ 。
19．测定蛋白质分子量的方法有_________、____________和__________________ 。
20．今有甲、乙、丙三种蛋白质，它们的等电点分别为8.0、4.5 和10.0,当在pH8.0 缓冲液中，它们在电场中电泳的情况为：甲_______，乙_______，丙________ 。
21．当氨基酸溶液的pH=pI 时，氨基酸以_____离子形式存在，当pH>pI 时，氨基酸以_______离子形式存在。
22．谷氨酸的pK ( α-COOH)＝2.19, pK ( α-NH+ ) = 9.67, pK (R 基)= 4.25,谷氨酸的 1 2 3 R等电点为__________ 。
23．天然蛋白质中的α?螺旋结构，其主链上所有的羰基氧与亚氨基氢都参与了链内_____键的形成，因此构象相当稳定。
24．将分子量分别为a （90 000）、b （45 000）、c （110 000）的三种蛋白质混合溶液进行凝胶过滤层析，它们被洗脱下来的先后顺序是_____________ 。
25．肌红蛋白的含铁量为0.34%，其最小分子量是______.血红蛋白的含铁量也是0.34%，但每分子含有4 个铁原子，血红蛋白的分子量是________.26．一个α-螺旋片段含有180 个氨基酸残基，该片段中有_____圈螺旋？该α-螺旋片段的轴长为_____.(三)选择题1．在生理pH 条件下，下列哪种氨基酸带正电荷？A ．丙氨酸B．酪氨酸C．赖氨酸D．蛋氨酸E．异亮氨酸2．下列氨基酸中哪一种是非必需氨基酸？A ．亮氨酸B．酪氨酸C．赖氨酸D．蛋氨酸E．苏氨酸3．蛋白质的组成成分中，在280nm 处有最大吸收值的最主要成分是：A ．酪氨酸的酚环B．半胱氨酸的硫原子C．肽键D．苯丙氨酸4．下列4 种氨基酸中哪个有碱性侧链？A ．脯氨酸B．苯丙氨酸C．异亮氨酸D．赖氨酸5．下列哪种氨基酸属于亚氨基酸？A ．丝氨酸B．脯氨酸C．亮氨酸D．组氨酸6．下列哪一项不是蛋白质α-螺旋结构的特点？A ．天然蛋白质多为右手螺旋B．肽链平面充分伸展C．每隔3.6 个氨基酸螺旋上升一圈。
D．每个氨基酸残基上升高度为0.15nm.7．下列哪一项不是蛋白质的性质之一？A ．处于等电状态时溶解度最小B．加入少量中性盐溶解度增加C．变性蛋白质的溶解度增加D．有紫外吸收特性8．下列氨基酸中哪一种不具有旋光性？A ．Leu B．Ala C．Gly D．Ser E．Val9．在下列检测蛋白质的方法中，哪一种取决于完整的肽链？A ．凯氏定氮法B．双缩尿反应C．紫外吸收法D．茚三酮法10．下列哪种酶作用于由碱性氨基酸的羧基形成的肽键？A ．糜蛋白酶B．羧肽酶C．氨肽酶D．胰蛋白酶11．下列有关蛋白质的叙述哪项是正确的？A ．蛋白质分子的净电荷为零时的pH 值是它的等电点B．大多数蛋白质在含有中性盐的溶液中会沉淀析出C．由于蛋白质在等电点时溶解度最大，所以沉淀蛋白质时应远离等电点D．以上各项均不正确12．下列关于蛋白质结构的叙述，哪一项是错误的？A ．氨基酸的疏水侧链很少埋在分子的中心部位B．电荷的氨基酸侧链常在分子的外侧，面向水相C．白质的一级结构在决定高级结构方面是重要因素之一D．白质的空间结构主要靠次级键维持13．列哪些因素妨碍蛋白质形成α-螺旋结构？A ．脯氨酸的存在B．氨基酸残基的大的支链C．性氨基酸的相邻存在D．性氨基酸的相邻存在E．以上各项都是14．于β-折叠片的叙述，下列哪项是错误的？A ．β-折叠片的肽链处于曲折的伸展状态B．的结构是借助于链内氢键稳定的C．有的β-折叠片结构都是通过几段肽链平行排列而形成的D．基酸之间的轴距为0.35nm15．持蛋白质二级结构稳定的主要作用力是：A ．盐键B．疏水键C．氢键D．二硫键16．维持蛋白质三级结构稳定的因素是：A ．肽键B．二硫键C．离子键D．氢键E．次级键17．凝胶过滤法分离蛋白质时，从层析柱上先被洗脱下来的是：A ．分子量大的B．分子量小的C．电荷多的D．带电荷少的18.下列哪项与蛋白质的变性无关？A.肽键断裂B．氢键被破坏C．离子键被破坏D．疏水键被破坏19．蛋白质空间构象的特征主要取决于下列哪一项？A ．多肽链中氨基酸的排列顺序B．次级键C．链内及链间的二硫键D．温度及pH20．下列哪个性质是氨基酸和蛋白质所共有的？A ．胶体性质B．两性性质C．沉淀反应D．变性性质E．双缩脲反应21．氨基酸在等电点时具有的特点是：A ．不带正电荷B．不带负电荷C．A 和B D．溶解度最大E．在电场中不泳动22．蛋白质的一级结构是指：A ．蛋白质氨基酸的种类和数目B．蛋白质中氨基酸的排列顺序C．蛋白质分子中多肽链的折叠和盘绕D．包括A,B 和C(四)是非判断题( ) 1．氨基酸与茚三酮反应都产生蓝紫色化合物。
( ) 2．因为羧基碳和亚氨基氮之间的部分双键性质，所以肽键不能自由旋转。
( ) 3．所有的蛋白质都有酶活性。
( ) 4．α-碳和羧基碳之间的键不能自由旋转。
( ) 5．多数氨基酸有D-和L-两种不同构型，而构型的改变涉及共价键的破裂。
( ) 6．所有氨基酸都具有旋光性。
( ) 7．构成蛋白质的20 种氨基酸都是必需氨基酸。
( ) 8．蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序在很大程度上决定了它的构象。
( ) 9．一氨基一羧基氨基酸的pI 为中性，因为-COOH 和-NH2的解离度相同。
( ) 10．蛋白质的变性是蛋白质立体结构的破坏，因此涉及肽键的断裂。
( ) 11．蛋白质是生物大分子，但并不都具有四级结构。
( ) 12．血红蛋白和肌红蛋白都是氧的载体，前者是一个典型的变构蛋白，在与氧结合过程中呈现变构效应，而后者却不是。
( ) 13.．用FDNB 法和Edman 降解法测定蛋白质多肽链N-端氨基酸的原理是相同的。
( ) 14．并非所有构成蛋白质的20 种氨基酸的α-碳原子上都有一个自由羧基和一个自由氨基。
( ) 15．蛋白质是两性电解质，它的酸碱性质主要取决于肽链上可解离的R 基团。