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第二章 核酸的结构与功能
第一节 核酸的化学组成及一级结构
核酸（nucleic acid） 是以核
苷酸为基本组成单位的生物信息大 分子，具有复杂的结构和重要的生 物功能。

—— 信息大分子、遗传大分
子

核酸的组成:
ri
DNA 的基本组成 单位是脱氧核苷 酸 （ deoxyribonuc leotide)
三级结构
多肽链在二级结构的基
础上进一步盘旋、折叠，形
成的空间构象。
稳定三级结构的主要化学键 ①离子键、②氢键、③疏水键、④Van der Waals力等次级键。⑤二硫键
蛋白质的四级结构
由由一二条个多以肽上链具构有成独，立或三两级条结以构上的多多肽肽链链通通过
共过价非键共连价接键的相蛋互白结质合具而有成四的级结结构构。。？
蛋白质分子中某一段肽链的局部 空间结构，描述该段肽链主链骨架原 子的相对空间位置，不涉及氨基酸残
基侧链的构象 。 氢 键
蛋白质二级结构的主要形式 • -螺旋 ( -helix )
• -折叠 ( -pleated sheet )
• -转角 ( -turn )
• 无规卷曲 ( random coil )
除去水化膜 改变pH至等电点
蛋白质的变性
在某些物理和化学因素作用下，天然蛋白 质的空间构象受到破坏，从而导致其理化性质 的改变和生物活性的丧失。
蛋白质的紫外吸收
由于蛋白质分子中含有共轭双键 的酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，因此
在λ280nm波长处有特征性吸收峰。
A
=
lg
I0 I
= -lgT= εcl
芳香族氨基酸在pH6时紫外吸
2. tRNA的二级结构
——三叶草形
5'
• 氨基酸臂 • DHU环 • 反密码环 • 额外环(附加叉) • TΨC环
DHU环
3'ห้องสมุดไป่ตู้氨基酸臂
TψC环 额外环
反密码子环
1.tRAN的二级结构的特征是：（ ）
A. 3`端有多聚A B.5`端有C-C-A
C.有密码环 双氢尿嘧啶环
D.有氨基酸臂 E.有
2.成熟的mRNA具有哪些结构特点（ ）
等电点的计算：
侧链R基不解离的中性氨基酸 等电点是它的pK1和pK2的算术平均值：
1
pI= 2（pK1+pK2）
氨基酸的等电点
R CH COOH
NH 3++
+OH-
R
+H+
- +OH-
CH COO
NH 3++
+H+
R CH COONH2
pH<pI 阳？离子
pH=pI
等电的兼性离子
净电荷为？0
pH pI
1.蛋白质分子中亚基之间的空间排 布属于
A.一级结构 B.二结构 C.三级结构 D.四级结构
2.具有四级结构的蛋白质的特征是
A. 分子中必定含有辅基 B. 每条多肽链都具有完整的生物学活性 C. 由两条或两条以上具有完整三级结构的多肽
链借次级键缔合而成
3.具有蛋白质四级结构的蛋白质分 子，在一级结构分析时发现：?
N
的结构
H O CH 2 O N O
碱基和核糖（脱氧核
糖）通过糖苷键连接形成
核苷（脱氧核苷）
OH OH
核苷酸 (nucleotide) 的 结构
核苷(脱氧核苷)和磷酸以磷酸酯
键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）
三、核酸的一级结构
定义：核酸的核苷酸或脱氧核苷酸 从 5’-末端到3’-末端的排列顺序。
由于核苷酸间的差异主要是碱基不同 ，所以也称为碱基序列。
一,mRAN是蛋白质合成的模板 真核mRNA结构特点
1.帽子结构：在5´端一个7-甲基鸟苷酸(m7G)，
形成5´,5´-三磷酸连接的m7GpppNp-。
2.多聚A尾：大多数真核mRNA的3´末端有一个 80~250个多聚腺苷酸(polyA)结构。
5'帽子结构
m7GpppG
5‘非编码区
编码区
3’非编码区
绕同一中心轴形成右 手双螺旋结构。在
螺旋的表面形成大沟 (major groove)及小沟 (minor groove)相间。
一条链上的腺嘌呤与另一条链上的胸
腺嘧啶形成了两个氢键；一条链上的 鸟嘌呤与另一条链上的胞嘧啶形成三 个氢键。这种碱基配对关系称为互补 碱基对。
氢键是维持双链横向稳定性，碱基堆 积力(疏水作用)维持双链纵向稳定性。
2.在解链过程中,紫外吸光度的变化达到最大变化 值得一半时所对应的温度称为DNA的解链温度 ,或称融解温度(Tm).
在此温度时,50%的DNA双链被打开.DNA的 Tm值与其DNA长短以及碱基的GC含量有关 .GC含量及离子强度都与Tm值成正比关系
信信使使RRNNAA
mmRRNNAA mmt mt mRRNNAA蛋蛋白白质质合合成成模模板板
转转运运RRNNAA
tRtRNNAA mmt ttRtRNNAA 转转运运氨氨基基酸酸
核核内内不不均均一一RRNNAA HHnRnRNNAA
成成熟熟mmRRNNAA的的前前体体
核核内内小小RRNNAA SnSRnRNNAA
A.具有一个以上N端和C端
B.只有一个N端和C端 C.具有一个N端和几个C端
4.？结D.构具有是一空个间C端构和象几的个N基端础 5.为E.什一定么有蛋二白硫质键存的在空间构象主要是由 氨基酸序列决定的？
4.？结构是空间构象的基础 一级结构
5为什么蛋白质的空间构象主要是由 氨基酸序列决定的？
蛋白质的空间结构是多肽链上各个 单键旋转自由度受到各种限制的总结果。
的一级结构
1.蛋白质分子中亚基之间的空间排 布属于
A.一级结构 B.二结构 C.三级结构 D.四级结构
2.具有四级结构的蛋白质的特征是
A. 分子中必定含有辅基 B. 每条多肽链都具有完整的生物学活性 C. 由两条或两条以上具有完整三级结构的多肽
链借次级键缔合而成
3.具有蛋白质四级结构的蛋白质分 子，在一级结构分析时发现：?
参与遗传信息的传递过程
mRNA (信使RNA) tRNA (转运RNA) rRNA (核蛋白体RNA)
某些生物的遗传物质：RNA病毒 RNA功能的多样性
一. mRNA的结构与功能
•
功能： 蛋白质合成的模板。 特点：
种类多，含量少，约占RNA总量的3%； 组成核苷酸的残基数变动范围大； 代谢活跃，半寿期较短。
A、4.0 B5.0 C6.6 D7.0 2.将丙氨酸溶于PH=3的缓冲液中进行电泳 ，它的行为是（丙氨酸的PI=6.0）
A. 在原点不动 B. 一会儿移向阴极，一会儿移向阳极 C. 向阴极移动
在某一pH的溶液中，氨基酸解离成 阳离子和阴离子的趋势及程度相等，即 氨基酸所带的净电荷为零，呈电中性。 此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。
• 蛋白质变性是由于
• • A. 氨基酸的组成改变 • B. 氨基酸的排列顺序改变 • C. 肽键的断裂 • • D. 蛋白质空间结构被破坏
• 蛋白质胶体颗粒在下列哪种溶液中
不易沉淀
•
• A. 溶液pH= pI • B. 在水溶液中
蛋白质的沉淀
在一定条件下，破坏溶液中蛋白质 的稳定因素，蛋白质就会从溶液中沉 淀出来。
A.含有多种稀有碱基 的多聚A尾
B.含有3’-末端
C.含有5’-末端帽结构 D.二级结构形 似三叶草
第四节 核酸的理化性质
• 一,核酸分子具有强烈的紫外线吸收
嘌呤和嘧啶都含有共轭双建。因此，碱基、核苷、 核苷酸和核酸在的紫外线波段有较强烈的吸收.在 中性条件下，它们的最大吸收值在260nm附近 .利用这一性质可以对核酸等物质进行定量和定 性分析.
参参与与hnhRnRNNAA的的剪剪接接、、转转运运
核核仁仁小小RRNNAA SnSonRoRNNAA
rRrRNNAA的的加加工工、、修修饰饰
胞胞浆浆小小RRNNAA scsRcRNNAA/7/S7LS-LR-RNNAA
蛋蛋白白质质内内质质网网定定位位合合成成 的的信信号号识识别别体体的的组组分分
RNA在生命活动中的重要作用
A.具有一个以上N端和C端
B.只有一个N端和C端 C.具有一个N端和几个C端
4.？结D.构具有是一空个间C端构和象几的个N基端础 5.为E.什一定么有蛋二白硫质键存的在空间构象主要是由 氨基酸序列决定的？
一、蛋白质的一级结构 多肽链中氨基酸的排列顺序和氨基酸 的连接方式。
肽键，有些蛋白质还包括二硫键。 二、蛋白质的二级结构
、锰、钴、钼、硒，个别蛋白质还含有碘 。
蛋白质元素组成的特点
• 体内的含氮物质以蛋白质为主（蛋白氮）各
种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％
测得某一蛋白质样品的氮含量为0.40g， 此样品约含蛋白质_g？
蛋白质的含量 = 蛋白氮× 6.25
•结果：2.5g
人体内的蛋白质是由__2_0 _种
_氨_基_酸_（组成蛋白质的基本单位
阴？>离子
1在下列哪种PH中使清蛋白（等电点4.7 ）带正电荷？
A、4.0 B5.0 C6.6 D7.0 2.将丙氨酸溶于PH=3的缓冲液中进行电泳 ，它的行为是（丙氨酸的PI=6.0）
A. 在原点不动 B. 一会儿移向阴极，一会儿移向阳极 C. 向阴极移动
多肽的定义？
• 10以上的氨基酸相连
而成的肽，其中游离的a氨基称为N-端，游离的a羧基称为C-端
DNA的一级结构
由4种脱氧核糖核苷酸，通过3′,5 ′-磷酸二酯键连接的线性或环形多聚 体。
RNA的一级结构
由4种核糖核苷酸，通过3′,5 ′磷酸二酯键连接的线性多聚体
第二节 DNA的空间结构与功能
(二)、DNA双螺旋结构模型的要点
DNA分子由两条相 互平行但走向相反
的脱氧多核苷酸链组 成，两条链以-脱氧核 糖-磷酸-为骨架，围
）组成的多聚体。根据其结构和
理化性可将其分为 非极性_脂，肪族aa
小case
极_性，中性aa 芳香族_a，a 酸性aa_，碱性aa 5类，它的通式是 ：
连在-coo-基 上的碳称
为______ 除___外
CC OOO -
R
O-
C
++NNH 3H
3
HH
1在下列哪种PH中使清蛋白（等电点4.7 ）带正电荷？
5'多聚A尾 AAA…An
二、转运RNA的结构与功能
• 功能：是在蛋白质生物合成中作为氨基酸的载
体
• 结构特点： • 1.tRAN含有多种稀有碱基（除A,G,C,U外的
碱基），稀有碱基是在转录后加工生成的
• 2.tRAN具有茎环结构 • 3.3´末端都连有氨基酸 • 4.tRAN的反密码子能够识别mRAN的密码
每条具有独立三级结构的多肽链称为蛋白质
的亚基 (或亚单位，subunit)。
亚基之间的结合力主要是氢键和离子键。
一级结构与空间构象的关系
蛋白质的氨基酸序列（蛋白质的一级
结构）决定了蛋白质的空间结构。
一级结构与功能的关系
• 一级结构是空间构象的基础 • 空间结构是蛋白质生物功能的基
础
• 蛋白质的功能要求有与之相适应
DNA是遗传信息的物质基础
DNA的遗传信息是以基因形式存在的。
DNA是生物遗传信息的载体，并为基因复 制和转录提供了模板
RNA的种类、分布、功能
细细胞胞核核和和胞胞液液 线线粒粒体体 功功 能能
核核蛋蛋白白体体RRNNAA rRrRNNAA mmt rtRrRNNAA 核核蛋蛋白白体体组组分分
生物大分子的 结构与功能复习
• 组员
• 黄礼治 代江鹏 李木荣
• 周海峰 李珂贤 陈蕴舒
• 张兴杰 张跃耀 刘诗含
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蛋白质的结构和功能
测得某一蛋白质样品的氮含量为0.40g 此样品约含蛋白质_g？
组成蛋白质的元素
蛋白质含C、H、O、N（13~19）、S
有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌
RNA的基本组成 单位是核苷酸 （ribonucleotid e)
一、核苷酸
1.核苷酸组成包括
—— 碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱 —— 戊糖(ribose):核糖，脱氧核糖 —— 磷酸(phosphate)
2.元素组成
C、H、O、N、P（9~10%）
二、核酸的结构
NH2
核苷(ribonucleoside)
蛋白质的呈色反应
⒈ 茚三酮反应 (ninhydrin reaction)
蛋白质NH2末端的氨基酸残基有茚三酮反应。 －－用于蛋白质的定性和定量测定。
⒉ 双缩脲反应 (biuret reaction)
蛋白质和多肽分子在稀碱溶液中与硫酸铜共热， 肽键可与Cu2+形成络合物呈现紫色或红色。
①检测蛋白质水解程度，②蛋白质定量测定。
二,DNA变性是双链解离为单链的过程 某些理化因素(温度、pH、离子强度等)回导致
DNA双链互补碱基对之间的氢键发生断裂,使双 链DNA解离为单链,这种现象称为DNA变性
DNA变性只改变二级结构，不改变它的核苷酸顺 序
1.在DNA解链过程中,由于更多的共轭双键得以 暴露,DNA在260nm处的吸光度随之增加,这 种现象称为DNA的增色效应