3 核酸化学

Z-DNA：主链呈锯齿型左向盘绕，直径约1.8nm，螺距 4.5nm，每一转含12个bp，大沟平坦，只有小沟。
双螺旋DNA的结构参数
类型
旋转方向
螺旋直径 （nm）
螺距 每转碱基 （nm） 对数目
碱基对间垂直 距离（nm）
碱基对与水 平面倾角
A－DNA 右 B－DNA 右 Z－DNA 左
2.0 2.3 1.8

高温

DNA变性后的性质改变：
①增色效应：指DNA变性后对260nm紫外光的光吸
收度增加；
②生物学功能丧失或改变；
③粘度降低。
热变性和Tm
DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。

DNA的变性温度：加热 DNA溶液，其对260nm紫外光的吸收度 的增加量达到其最大量一半时的温度，就是DNA的变性温度 （熔解温度，Tm）。
2.8 3.4 4.5
11 10 12
0.255 0.34 0.27
20º 0º 7º
三、DNA的三级结构
双螺旋DNA分子进一步扭曲折叠－－超螺旋结构。
螺 旋 超 螺 旋
四、DNA与蛋白质形成复合物 ---真核生物中的核小体结构

在真核生物中，
双螺旋的DNA分子
围绕一蛋白质八
聚体进行盘绕，
1. 嘌呤（Purine）
腺嘌呤Adenine
NH2 N
鸟嘌呤guanine
O
N
N NH
N H
N
N H
N
NH2
A
G
2. 嘧啶（Pyrimidine）
5
6
4
3
2
1
尿嘧啶 uracil
O
胞嘧啶 cytosine
NH2
胸腺嘧啶 thymine
O
CH3
NH
N
NH
N H
O
N H
O
N H
O
U
C
T
二、戊糖
DNA双螺旋结构模型的要点：

目前已知DNA双 螺旋结构有A、 B 、C 、D、E 、T、 Z型等7种，除Z 型为左手双螺 旋外，其余均 为右手双螺旋。
B型双螺旋DNA的结构特点：
1. 由两条方向相反的平行多核苷酸链构成，
右手双螺旋，有一共同螺旋轴，螺旋表面
2.0 nm
有一条大沟、一条小沟；
2. 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）； 碱基位于内，碱基平面垂直于螺旋轴；

核酸在其等电点时溶解度最小。
3、核酸的紫外吸收

在核酸分子中，由于嘌呤 碱和嘧啶碱具有共轭双键
体系，因而具有独特的紫
外线吸收光谱，一般在
260nm左右有最大吸收峰，
可以作为核酸及其组份定 性和定量测定的依据。
4、核酸的变性、复性及杂交
①变性

在理化因素作用下，碱基对间的氢键断裂，空间结构破坏， 双螺旋的两条互补链分开成为单链，一级结构(碱基顺序) 保持不变。 变性因素 强酸强碱（pH>11.3或 pH<5.0） 有机溶剂 变性剂（脲、甲酰胺、甲醛） 低离子强度
2、核酸的酸碱解离

核酸分子中含有酸性基团（磷酸基）和碱性基团（碱 由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，而碱基 当核酸分子内的酸性解离和碱性解离相等，本身所带
基），因而核酸也具有两性解离性质。

呈现弱碱性，所以核酸的等电点比较低。

的正电荷与负电荷相等时，此时核酸溶液的pH值即为 核酸的等电点pI。DNA的等电点为4～4.5，RNA的等电 点为2～2.5。
二、tRNA

占RNA总量的15％ tRNA是分子最小，但含有稀有碱基最多的 RNA， 其稀有碱基的含量可多达20%

3‘-末端都具有CCA-OH的结构，称为接受末端 由于双螺旋所占比例较高，二级结构十分稳定
1.tRNA的二级结构：
“三叶草”结构

tRNA的“三叶草”形结构
包括：4臂（双螺旋区）和4 环（碱基不能配对的部分）
第四节
一、结构特点
RNA的结构
1. 碱基组成 A、G、C、U （A＝U / G≡C）， 稀有碱基较 多，稳定性较差，易水解 2. 多为单链结构，有双螺旋和环状：动物、植物、微生物细胞内均含有3种RNA
mRNA(messenger RNA)
tRNA(transfer RNA) rRNA(ribosomel RNA)
小 沟
3. 螺旋的螺距为3.4nm，直径为2.37nm，每
10个核苷酸形成一个螺旋； 4. 螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力 。
大 沟
DNA双螺旋的构象类型 （常见）
B-DNA：92%相对湿度，接近细胞内的DNA构象，与Watson 和Crick提出的模型相似。 A-DNA：75%相对湿度，与溶液中DNA-RNA杂交分子和 RNA的双螺旋的构象相似。其碱基平面倾斜20°，大沟深。
核酸长链的骨架：糖-磷酸
不同核酸之间的差别：碱基排列顺序
核酸的一级结构：核苷酸在核酸长链上的排列顺序。
也称为核苷酸序列或碱基序列。
A、T、C、G、U即可代表碱基，也可代表核酸中的 核苷酸。
二、DNA的二级结构：双螺旋结构

1953 年， J. Watson 和 F. Crick 提出了著名 的DNA双螺旋结构模型，并对模型的生物学意 义作出了科学的解释和预测。
O O P O
-
O O P O
-
OCH2 H H
O
OH OH AMP 三磷酸腺苷 (AT P)
ADP
ATP
核苷酸的命名及缩写符号
脱氧
d
碱基
A G T C U
磷酸基数目
M D T
磷酸
P
五、核酸

核酸是通过一个核苷酸的C3’-OH 与另一分子核苷酸的5’-
磷酸基通过脱水形成3’,5’-磷酸二酯键相连而成。
（（ 3）真核细胞5′ -“帽子”结构的下游和3′ 1）原核细胞mRNA 是多顺反子，即可以编码多条多 顺反子 顺反子 顺反子 poly(A) 的上游分别为5′ 端不编码区和3′ -端不编 肽链；真核细胞的mRNA为单顺反子。 AAAAAAA-OH
顺反子 码区，二者之间是其编码区。 （ 2）真核细胞的mRNA的3′-末端一般有“尾巴”， 5´5 “´ 帽子” PolyA 3´ 3´ 原核细胞不编码区位于 mRNA的两端。 5′-末端一般有“帽子。
一般DNA的Tm值多在 82-95C之间
Tm 的高低与 DNA 分子中 G+C 的含量有关， G+C 的含量
越高，则Tm越高。

因而测定Tm值，可反映DNA分子中G, C含量，可通
过经验公式计算：（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44
5’
3’ 5’
3’
5′-磷酸端(用5’-P表示),3′-羟基端(用3’-OH表示) 多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个核酸链时，必 须注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。
核酸的表示方式：
T
OH OH OH
U
OH OH
OH 5’
3’
5’ RNA
3’
DNA
ACGTGCGT
ACGUAUGU
第三节
核酸的结构
DNA 分子主要由 dAMP 、 dGMP 、 dCMP 和 dTMP
四种脱氧核糖核苷酸所组成。 DNA的一级结构就是 指DNA分子中脱氧核糖核苷酸的排列顺序。

RNA分子主要由AMP，GMP，CMP，UMP四种核 糖核苷酸组成。 RNA的一级结构就是指 RNA分子中 核糖核苷酸的排列顺序。
30s
真核生物 核糖体
40s
rRNA
16s
rRNA
18s 5s、5.8s、 28s
70s
50s 5s 、23s
80s
50s
大肠杆菌 16S rRNA 的二级结 构
五、snRNA （small nucleic RNA 核小RNA）
scRNA （small cytoplasmic RNA） asRNA （antisense RNA）
合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸。

与磷酸基缩合的位置不同可生成 2’- 核苷酸、 3’- 核
苷酸和5’-核苷酸。（5’ 省略）。
H H
继续磷酸化
NH2
5’-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）、 二磷酸核苷和三磷 酸核苷。
-
N O O P O
-
N N N H H
核苷是由戊糖与碱基脱水缩合而成的化合物。

在大多数情况下，核苷是由核糖或脱氧核糖 的C1’ 羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合，
糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键。
5’
5’
4’ 3’ 2’
1’
4’ 3’ 2’
1’
(OH)
(OH)
四、核苷酸（nucleotide）
核苷酸是由核苷与磷酸脱水缩合生成的磷酸酯类化
组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 β-D-2-
脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。
HOCH2 H H OH OH H H OH H OH H HOCH2 H OH H H
O
O
D- 核 糖
D-2- 脱 氧 核 糖
Ribose
Deoxyribose
β-D-核糖
β-D-2-脱氧核糖
三、核苷(nucleoside）
从而形成特殊的
串珠状结构，称
为核小体。