核酸的化学组成
核酸的结构与功能
核酸的结构与功能核酸，这个生物体的基本组成部分，以其独特的结构和功能，影响着生物体的生命活动。
它包括DNA和RNA两种主要类型，各有其独特的特点和功能。
一、核酸的结构核酸是由磷酸、核糖和四种不同的碱基组成。
这四种碱基分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。
它们通过特定的方式连接在一起，形成DNA或RNA。
DNA，也被称为脱氧核糖核酸，是生物体遗传信息的主要载体。
它是由两条相互旋转的链组成的双螺旋结构，其中碱基通过氢键以特定的配对方式连接，即A与T配对，G与C配对。
这种配对方式保证了DNA 的稳定性和遗传信息的正确复制。
RNA，也被称为核糖核酸，是生物体内重要的信息传递者和调节者。
它通常是由单链结构组成，也可以是双链结构。
与DNA不同，RNA的碱基配对方式相对简单，通常是A与U配对，G与C配对。
二、核酸的功能1、遗传信息的储存和传递：DNA是生物体遗传信息的主要载体，负责储存和传递生物的遗传信息。
这些信息通过DNA的复制传递给下一代，并指导生物体的生长和发育。
2、基因表达的调控：RNA在基因表达中起着重要的调控作用。
它可以通过碱基配对原则识别并携带DNA中的遗传信息，将遗传信息从DNA传递到蛋白质合成的地方。
同时，一些RNA还可以作为调节分子，影响基因的表达。
3、蛋白质合成：RNA不仅是遗传信息的载体，还是蛋白质合成的模板。
在蛋白质合成过程中，RNA将DNA中的遗传信息翻译成蛋白质中的氨基酸序列。
4、细胞内的信号传导：某些RNA分子可以作为分子开关，调控细胞内的信号传导通路。
这些RNA可以结合并调控蛋白质的活性，从而影响细胞内的生物化学反应。
5、免疫反应的调节：某些RNA分子还可以作为免疫反应的调节剂。
它们可以影响免疫细胞的活性，从而影响免疫反应的强度和持续时间。
总结起来，核酸是生物体中至关重要的分子，其结构和功能共同保证了生物体的正常生长和发育。
从DNA中的遗传信息传递到RNA的信息载体作用，再到蛋白质的合成和细胞内信号传导的调控，核酸都发挥着不可或缺的作用。
核酸化学
2.DNA双螺旋特征
（1）主链：两条平行的多核 苷酸链，以相反的方向，（即 一条由3΄向5΄，另一条由5΄向 3΄），围绕着同一个（想象的） 中心轴，以右手旋转方式构成 一个双螺旋形状。疏水的碱基 位于螺旋的内侧，亲水的磷酸 基和脱氧核糖以磷酸二酯键相 连成的骨架位于外侧。糖环平 面与中心轴平行，碱基平面与 中心轴相垂直。
• DNA三股螺旋结构常出现在 DNA复制、转录、重组的起始位 点或调节位点，如启动子区。 第三股链的存在可能使一些调控 蛋白或RNA聚合酶等难以与该区 段结合，从而阻遏有关遗传信息 的表达。
（3）四股螺旋DNA
•形成条件－－串联重复的鸟苷酸 •基本结构单元－－鸟嘌呤四联体 •碱基之间靠 Hoogsteen 键连接 •已有实验结果表明－－真核细胞端 粒中存在四链结构
第4章 核酸化学
生物大分子
生物大分子是指生命体 内一些组织结构复杂的高分 子，它们是生命活动的主要 物质基础，因而被称为生命 物质。主要类型有蛋白质、 核酸、多糖、脂类。 生物大分子大多数是由 简单的组成结构聚合而成的， 蛋白质的组成单位是氨基酸， 核酸的组成单位是核苷 酸……
第1节 核酸的种类、分布与化学组成
DNA超螺旋的形成
DNA正常的双螺旋结构 处于能量最低状态，双 螺旋中没有张力而处于 松弛状态。如果这种正 常双螺旋额外增加或减 少螺旋圈数，就会使双 螺旋内的原子偏离正常 的位置而产生张力，这 样正常的双螺旋就发生 扭曲而形成超螺旋。超 螺旋总是向着抵消初级 螺旋改变的方向发展。
大多数原核生物 ： 1）共价封闭的环状 双螺旋分子 2）超螺旋结构：双 螺旋基础上的螺旋化
Erwin Chargaff （1905－1995）
（二）DNA的一级结构 由4种脱氧核苷酸 dAMP 、 dGMP 、 dCMP 、 dTMP 按 照 一定的排列顺序通 过磷酸二酯键连接 而成的没有分支的 多核苷酸链。
第5章核酸的化学 第二节 核酸的化学组成
食品生物化学
二、核酸的水解产物
3.次黄嘌呤衍生物——次黄嘌呤核苷酸（IMP）
在肌肉组织中，腺嘌呤核苷酸循环过程中由AMP脱氨形成 次黄嘌呤核苷酸。
次黄嘌呤核苷酸在生物体内是合成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤 核苷酸的关键物质，对生物的遗传有重要的功能。另外，它还 是一种很好的助鲜剂，有肉鲜味，与味精以不同比例混合制成 具有特殊风味的强力味精（见第九章第二节鲜味）。
2.腺苷衍生物——环腺苷酸（cAMP）
cAMP是由ATP经腺苷酸环化酶催化而成的。
食品生物化学
图5-7 环腺苷酸（cAMP）
食品生物化学
cAMP广泛存在于一切细胞中，浓度很低。它们的主要作 用不是作为能量的供体，而是在生物体内参与细胞内多种调节 功能，如它可调节细胞内催化糖和脂肪反应的一系列酶的活性， 也可以调节蛋白激酶的活性。一般把激素称为第一信使，而称 cAMP为“第二信使”。
核酸是一种聚合物，它的结构单位是核苷酸 。
核酸
核苷酸
磷酸
核苷
碱基
戊糖
(嘌呤碱和嘧Ch啶em碱Pa)st(e核r 糖或脱氧核糖)
图5-1 核酸的水解产物
食品生物化学
三、核酸水解产物的化学结构
1．戊糖
DNA和RNA的主要区别是所含戊糖不同，DNA分子中的戊 糖是β-D-2-脱氧核糖，而RNA分子中的戊糖是β-D-核糖 。
碱基 Ade Gua Cyt Ura
02 核酸的结构与功能(标注重点的一定要记,其他的也要看)
DNA含G，C多则Tm值高，反之则低。
二、【DNA复性】(重点)
定义 DNA变性后，在去除变性因素后 如条件适宜，DNA恢复双螺旋结构。 DNA热变性后，在适宜条件下的复性过程 叫退火。
三、分子杂交原理
【分子杂交】：异源单链DNA或DNA与RNA 之间经退火形成的杂代双链。(重点)
分类：(重点) mRNA 蛋白质合成模板
tRNA
rRNA HnRNA
转运氨基酸
核蛋白体组成成分 成熟mRNA的前体
一、信使RNA的结构与功能 (重点)
mRNA ： 是不稳定的 RNA ，含量最小， 占细胞内 RNA的2.5%，是合成蛋白质的 模板。 mRNA的前体为HnRNA。
DNA变性
2、DNA热变性与增色效应
变性后的核酸因碱基暴露，对260nm波长的光 吸收增强，称为【增色效应】。(重点)
பைடு நூலகம்
当核苷酸摩尔数相同时 A260 ：单核苷酸＞单链 DNA＞双链 DNA，这种 关系叫【减色效应】。(重点)
加热（80—100OC几分钟）使DNA变性，称热 变性。
【 解 链 温 度 】 （ Tm ） ： 通 常 把 50 %DNA 变性时的温度称为解链温度（融 解温度）。(重点) DNA变性，紫外吸收增高；当紫外吸收 值达到最大值的50%时的温度叫Tm.
第三章 核酸的结构与功能
1.核酸的化学组成
2.核酸的一级结构
3.DNA的空间结构与功能(重点) 4.RNA的空间结构与功能 5.核酸的理化性质及其应用
分类
DNA
RNA
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生物体内的重要生物大分子之一，其结构和功能对于生物体的正常生理活动具有重要意义。
核酸主要包括核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），它们在细胞中扮演着信息传递、遗传、调控等方面的重要角色。
本文将详细介绍核酸的结构和功能。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸单元组成的长链分子。
核苷酸由一个含氮碱基、糖分子和磷酸组成。
核苷酸通过磷酸二酯键连接成链状结构，相邻核苷酸之间的磷酸二酯键被称为链的磷酸骨架。
在DNA中，糖分子是脱氧核糖（deoxyribose），而在RNA中则是核糖（ribose）。
碱基分为嘌呤（鸟嘌呤和胸腺嘧啶）和嘧啶（腺嘌呤、鸟嘌呤和尿嘧啶）两类。
在DNA中，鸟嘌呤和胸腺嘧啶以氢键的方式通过碱基配对相互结合，形成双螺旋结构。
而在RNA中，核糖和碱基之间没有形成稳定的双螺旋结构。
二、核酸的功能1.存储遗传信息：DNA是生物体内存储遗传信息的主要分子。
通过DNA的序列编码了生物体内所有蛋白质的合成信息。
每一个DNA分子都包含了生物体所有的遗传信息，它能够准确地复制自身，并通过遗传信息的传递实现后代群体的生存和繁殖。
2.转录和翻译：DNA的遗传信息通过转录作用被转录成一种中间产物RNA，即RNA的合成过程。
在细胞质中，RNA通过读取DNA上的密码信息并翻译成蛋白质序列，从而实现遗传信息的传递。
这个过程被称为翻译。
3.转运和储存能量：核酸还能承担转运和储存能量的功能。
例如，三磷酸腺苷（ATP）是细胞内的一种重要能量转移分子，在胞吞、细胞呼吸等细胞代谢过程中转运和释放能量。
4. 催化作用：部分RNA分子具有催化作用，被称为酶RNA （ribozyme）。
酶RNA能够在特定条件下催化化学反应，例如：RNA酶能够剪切RNA链，还能参与核酸的合成和修复等生物化学过程。
5.调控基因表达：除了DNA编码蛋白质的功能外，核酸还能调控基因表达过程。
RNA在细胞内扮演着信使RNA、转运RNA和核糖体RNA等不同角色，参与调控基因表达的过程，例如：转录因子通过与一些基因的调控区域结合，将DNA转录为RNA，进而调控该基因的表达。
第三章 核酸化学
rRNA的功能 参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。
思考题：
体内有哪些重要的核苷酸？各有何作用？
DNA和RNA在化学组成、分子结构和生理功能有何异同？ 利用核酸的理化性质在临床实践中有何应用？
N O O
-
NH2 N N OCH2
-
O O
-
O O
-
N H H
P O
-
P O
-
P O
O
H H
OH OH 三磷酸腺苷 (AT P )
多磷酸核苷酸
5′-磷酯键
N N O -O O O O O
NH 2
N
N
P O-
P O-
P O-
O
CH 2 H H OH
O H H H
脱氧腺嘌呤核苷 脱氧腺嘌呤一磷酸 (dAMP) 脱氧腺嘌呤二磷酸 (dADP) 脱氧腺嘌呤三磷酸 (dATP)
NH
核苷
N N
2 N 9 N
糖苷键
CH O H O 2 1'
H H OH H 2' O H H
嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1通过β-N-糖苷 键相连形成核苷。
核苷酸(ribonucleotide)
NH2
酯键
O
N N O
N
9 N
糖苷键
HO P O CH 2 O
-
H
H
OH
' 1 H H 2'
* tRNA的二级结构
——三叶草形
氨基酸臂 DHU环 反密码环
额外环
生物化学第三章核酸
第三节 RNA的结构与功能
Structure and Function of RNA
• DNA和RNA的区别
不同点 戊糖 碱基 二级结构 碱基互补配对 种类 RNA 核糖 G C A U 单链 忠实性较低 多 （mRNA，rRNA， tRNA 等） DNA 脱氧核糖 G C A T 双链 忠实性高 少
碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶(A-T)
4.双螺旋表面存在大沟和小沟
小沟
大沟
（二） DNA二级结构的多样性
• 三种DNA构型的比较
螺距 旋向 (nm) 每圈碱 基数 螺旋直径 （nm） 骨架 走行
存在条件
A型 右手 B型 右手
2.3 3.54
11 10.5
2.5 2.4
平滑 平滑
体外脱水 生理条件
（二）碱基
碱基(base)是含氮的杂环化合物。
腺嘌呤
嘌呤 碱基 嘧啶 鸟嘌呤 存在于DNA和RNA中
胞嘧啶
尿嘧啶 胸腺嘧啶 仅存在于RNA中 仅存在于DNA中
NH2
嘌呤(purine，Pu)
N 7 8 9 NH
N
N
NH
5 4
6 3 N
1N 2
腺嘌呤(adenine, A)
O N
N
NH
NH
鸟嘌呤(guanine, G)
(二) 原核生物DNA的环状超螺旋结构
原核生物DNA多为环状，以负超螺旋的形 式存在，平均每200碱基就有一个超螺旋形成。
DNA超螺旋结构的电镜图象
(三) DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成
基本单位是核小体
DNA染色质呈现出的串珠样结构。 染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。
核酸的结构和功能
一、核酸的化学组成
1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%）
2. 分子组成
碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱
核苷
核苷酸
戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖
磷酸(phosphate)
目录
碱基
N 7
8 9 NH
5 6 1N
43 2 N
嘌呤(purine)
NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"
Francis Harry Compton Crick
James Dewey Watson
Maurice Hugh Frederick Wilkins
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
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， 两链以”脱氧核糖-磷酸” 为 骨架，以右手螺旋方式绕同一 公共轴盘。螺旋直径为2nm， 形成 大沟 (major groove) 及小 沟(minor groove)相间。
60S
4718个核苷酸 160个核苷酸 120个核苷酸
占总重量的35%
三种RNA内容小结
mRNA
tRNA
结 单链
局部双链
构 5'—m7GpppNm、 三叶草形、倒L形
NNHHN22H2
N
NNN
核酸的化学组成
O
H3C
NH
N
NH
N 1
6
N H O
N H
O
N H
O
2，4-二氧嘧啶
2-氧-4-氨基嘧啶
5-甲基-2，4-二氧嘧啶
U
C
T
组成核酸的稀有碱基
核酸中除了5类基本的碱基外，还有一些含量甚 少的碱基，称为稀有碱基。
O
N N N N O N N
NH2
—CH3
I
m5C
DHU
碱基的结构特征
碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶 环均呈平面或接近于平面的结构。 碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式—烯醇 式或胺式—亚胺式互变异构。
DNA
D-2-脱氧核糖
A
NH2 N
鸟嘌呤
嘌呤
6
1N 2 5
guanine
7 N
O
N 3
4
N 9
8
N
N NH
N H
N
N H
N
NH2
A
G
1.组成核酸的碱基 尿嘧啶 uracil
O
嘧啶
4 3N 2 5
胞嘧啶 胸腺嘧啶 cytosine thymine
O
O
C2’-endo（2E) C5’ 4’ 3’ O 2’ 1’ N C5’ 4’
N O 3’ C3’-exo(E3) 2’ 1’
C2’-exo(E2)
（2）扭转式 糖环的C2’和C3’都偏离平面而且偏离方向相反称 为扭转式折叠（Twist,简写为T ）。如C2’-endo C3’-exo（23T), C2’-exo-C3’- endo(3T2) 。上述几种构 象可分别以侧视简图表示：
核酸—RNA的分子组成和结构(生物化学课件)
一、tRNA的分子结构
1 73-88个核苷酸组成的单链核酸; 2 含有较多的稀有核苷,如DHU，m5C，Ψ[psai]
和其它甲基化的核苷; 3 3'—未端都为……CpCpA-OH; 4 5'—未端大多数为pG……, 也有pC……; 5 tRNA的二级结构呈三叶草形;
19
tRNA的二级结构：
1）氨基酸臂：由7对碱基组成，富含鸟嘌呤，末端为—CCA，接受活化的 氨基酸。
◆ 5-帽子结构:m7G-5ppp5-N-3-p-5-end的m7G通过 三个磷酸基与一个或两个2-O-甲基核苷(N)的C-5 相连。 它使mRNA具有抗5-核酸外切酶的作用，使mRNA 稳定，延长寿命。为核糖体提供识别位点,促进蛋 白质合成的起始复合物的合成。
◆ 3-端具3-poly(A)尾巴，其长短与mRNA 寿命有关，新合成的mRNA,．polyA链较长， 而衰老的mRNA，polyA链缩短
磷酸
核酸酶 RNA 水解 核苷酸
戊糖 核糖
核苷 核苷酶
嘌呤
碱基
嘧啶
（一）RNA中的碱基分为嘧啶碱和嘌呤碱两类
1．RNA中常见的4种碱基
碱 基:
嘌呤 (purine)
N 7
8 9 NH
5 6 1N
43 2 N
NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
O
N NH
NH
N
NH2
鸟嘌呤(guanine, G)
嘧啶(pyrimidine)
NH2
5 4 3N
612 NH
N
NH
O
胞嘧啶(cytosine, C)
O
NH
NH
O
核酸的化学组成
核酸的化学组成:核酸-----核苷酸-----核苷+ 磷酸-----戊糖+ 碱基染色体（chromosome）：是指存在于细胞核中的棒状可染色结构，由染色质（chromatin）构成。
真核细胞染色体的特征：（1）分子结构相对稳定；（2）能够自我复制，使亲子代间保持连续性；（3）能够指导蛋白质合成，控制整个生命过程；（4）能够产生可遗传的变异。
染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白。
非组蛋白包括酶类及细胞分裂有关的一些蛋白。
它们可能与DNA的结构、复制及转录等有关。
C-值（C-value）:一种生物单倍体基因组DNA的总量。
C-值矛盾（C-value paradox）：基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性。
真核细胞DNA的种类:不重复序列、中度重复序列、高度重复序列（卫星DNA）核小体是组成染色质的重复单位，每个核小体由约200（160～250）bp的DNA，和H2A、H2B、H3、H4各2个，以及一个H1组成。
核心颗粒结构：放出H1；剩余的颗粒称为核心颗粒，由H2A、H2B、H3、H4组成DNA-----核小体-----30nm纤丝----中期染色质-----染色体单体真核生物基因组的结构特点：1、基因组庞大；2、大量重复序列的存在；3、大部分序列为非编码序列；4、转录产物为单顺反子；5、真核基因是断裂基因；6、真核基因存在大量的顺式作用元件；7、DNA存在多态性；8、具有端粒结构DNA多态性：指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多态性、串联重复序列多态性原核生物的遗传物质只以裸露的核酸分子存在，且与少量的非组蛋白结合，但不形成染色体结构，习惯上把原核生物的核酸分子也称为染色体。
原核生物基因组的特点（1）结构简练其DNA分子绝大多数用于编码蛋白质，不翻译的序列只占4%，并且编码序列是连续的；（2）存在转录单元功能上密切相关的基因构成操纵子或高度集中，并且可被一起转录；（3）重叠基因和基因内基因即同一段DNA序列能携带两种不同蛋白质的遗传信息。
核酸的基本单位
核酸的基本单位核酸是一种重要的生物大分子，被认为是生命的基本物质之一。
它在生物过程中承担着编码遗传信息、传递遗传信息的功能，对生物的遗传信息的保持和传递有着重要的作用。
核酸的基本单位包括核苷酸和核糖核酸以及脱氧核糖核酸。
一、核苷酸核苷酸是核酸的基本结构单元，它由三部分组成：一个五碳糖，一个含氮碱基和一个磷酸基团。
核苷酸分为两类，即核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸。
核糖核苷酸核糖核苷酸的五碳糖为核糖，它由五个碳原子组成，分别编号为1-5。
其中1号碳原子上有一个含氮碱基，可以是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）。
2号碳原子上有一个羟基（-OH）它与3号碳原子上的羧基（-COOH）形成一个磷酸脂，称为磷酸二酯键。
4号碳原子与5号碳原子之间有一个磷酸酯键，它连接着两个核苷酸之间的磷酸基团。
脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸的五碳糖为脱氧核糖，与核糖的区别在于其2号碳原子上缺少一个羟基（-OH），而是一个氢原子（H）。
其余结构跟核糖核苷酸相同。
在DNA分子中，两个脱氧核糖核苷酸通过5'-3'方向的磷酸二酯键连接在一起，形成DNA中的磷酸二酯键梯形结构。
二、核糖核酸（RNA）核糖核酸（RNA）是由核苷酸序列在一定的规律下排列而成的长链分子。
它分为mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）三种类型。
mRNA（信使RNA）mRNA是将DNA内的遗传信息转移至蛋白质的重要传递者，它带有一段包含遗传信息的编码区和一些非编码区。
编码区由三个核苷酸为一组的密码子构成，每个密码子对应于蛋白质中的一个氨基酸。
mRNA通过核移位和核质转运等过程最终将蛋白质合成的方案传递至核糖体。
tRNA（转运RNA）tRNA是一类重要的RNA分子，它具有特殊的二级结构。
它与mRNA上的密码子序列互补配对，在核质中为mRNA传递信息到核糖体做出重要的贡献。
每个tRNA分子上含有一个特定的氨基酸，在翻译时只有匹配至具有对应氨基酰化酶的tRNA才可以将氨基酸加入蛋白质链中。
核酸的组成和分类
核酸的组成和分类核酸的基本结构单位是核苷酸，核苷酸由核苷和磷酸组成，核苷由碱基和戊糖组成。
DNA 中戊糖为D-2-脱氧核糖(D-2-deoxyribose)，碱基为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶；RNA 中戊糖为D-核糖(D-ribose)，碱基为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶。
碱基和戊糖的化学结构组成核酸的碱基主要为嘌呤衍生物和嘧啶衍生物，核酸中的嘌呤衍生物都是腺嘌呤和鸟嘌呤。
嘌呤碱基由母体化合物嘌呤衍生而来。
嘧啶碱基是母体化合物嘧啶的衍生物，DNA ：嘧啶衍生物为胞嘧啶和胸腺嘧啶，RNA ：嘧啶碱为胞嘧啶和尿嘧啶，但tRNA 中含有少量胸腺嘧啶核酸中还发现一些修饰碱基，也称稀有碱基，它们绝大部分也都是嘌呤和嘧啶类化合物。
稀有碱基含量很少，种类却很多，以甲基化的碱基居多。
核酸中，tRNA 含稀有碱基最多，含量可高达10％。
（自己画结构）核酸根据戊糖的种类分类，构成DNA 的戊糖是D-2-脱氧核糖，RNA 链的戊糖是D-核糖。
此外, 还发现有D-2-O-甲基核糖。
糖环上的C 原子编号为1’，2’，3’，4’，5’。
核苷戊糖与碱基缩合而成的化合物称为核苷。
1、核苷的分类 按照戊糖种类的不同：核糖核苷，脱氧核糖核苷，2-O-甲基核苷；按照碱基的不同：嘌呤核苷和嘧啶核苷2、核苷的结构特点核苷结构中糖基与碱基以β-糖苷键相连，称为N-糖苷键，核苷中戊糖均为呋喃型环状结构。
在空间结构上碱基与糖环平面互相垂直，在DNA双螺旋中碱基配对是以反式定位的，碱基上的氨基或酮基可以互变异构为亚氨基或烯醇基。
不同pH条件下核苷有不同的解离态。
核苷酸1、种类核苷的磷酸酯叫核苷酸，分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。
核糖核苷的戊糖分别可形成2’ 、3’、5’三种核苷酸；脱氧核糖核苷只能形成3’和5’-核苷酸；2’-O-甲基核苷也只有两种核苷酸。
生物体内存在的游离核苷酸多以5’形式存在，碱水解RNA时，可得到2’,3’－核糖核苷酸的混合物。
第五章核酸的化学
第一节 核酸的化学组成 一、戊糖 二、碱基 三、核苷 四、核苷酸 五、多磷酸核苷酸 六、环化腺苷酸
DNA分子的结构 第二节 DNA分子的结构 一、DNA分子大小 二、DNA的碱基组成 三、DNA的一级结构 四、DNA的二级结构 五、DNA的三级结构 六、DNA的性质
第一节 核酸的化学组成
三、核苷(nucleoside)：戊糖以β-OH与一 个碱基缩合而成 – 核糖核苷：存在于 RNA中，有腺苷
（A）、鸟苷（G）、胞苷 （C）、 尿苷（U）。
– 脱氧核苷：存在于 DNA中，有脱氧腺苷
（dA） 、脱氧鸟苷（dG）、 脱氧胞苷（dC）、 脱氧胸苷 （dT）。
第一节 核酸的化学组成
第二节 DNA分子的结构 • 三、DNA的三级结构比较 的三级结构比较
DNA三级结构模式图
（a）直线型双螺旋结构；（b）开环型结构；（c）闭合环超螺旋结构
第二节 DNA分子的结构
第二节 DNA分子的结构
O O P O O
5'CH2 4'
• DNA分子的一级结构图
O H 碱基
1'
H O
3'
A
C
T
H
G
C
T
2'
H
H
O P O O
5'CH2 4'
5' P O H 碱基
1' 2'
P
P
PPP来自OH 3'H
3'
H
O O P O O
5'CH2 4'
H
H
O H
3' 2'
第二节 核酸的结构
（二） DNA的一级结构 (primary structure)
• 定义：
指由数量极其庞大的4种脱氧核
糖核苷酸以3´, 5´- 磷酸二酯键连接
形成的线形或环形分子。常指DNA 分子中核苷酸的排列顺序。
Fig. 2-3 3,5-phosphodiester bridges link nucleotides together to form polynucleotide chains.
B 适中 右手 2.37nm 0.34nm 34.6º 10.4 3.54nm 1º
Z 细长 左手 1.84nm 0.38nm 60º 12 4.56nm 9º
Fig.4-10-2 Comprison of A, B, Z forms of DNA.
（四） DNA的三级结构
• 定义：
在双螺旋的基础上进一步螺旋化，形成超螺旋DNA （Supercoiled DNA）。
由于磷酸基团带负电荷，两条 多核苷酸链将可能因为静电斥力而 相互分开，DNA分子是如何维持其 稳定性呢？
Fig.4-9 Backbone of DNA
（3）碱基对位于内侧，两条链上的碱基借助 H键一一配对，A与T配对, 形成两个H键，C 与G配对，形成三个H键——以上碱基配对原 则，称碱基互补（base complementary） 。 碱基平面与纵轴相垂直。
H2A、H2B、H3、H4 组成的八聚体 连接DNA（linker DNA）: 20~80bp DNA H1
核小体化学组成：
DNA: 组蛋白: 非组蛋白: RNA = 1: 1: 0.6: 0.1
组蛋白： 碱性蛋白，富含碱性氨基酸(lys, Arg)， （Histone） 分为H1，H2A，H2B，H3，H4五类。 非组蛋白：包括各种结构蛋白、参与复制与转录 的蛋白等。
知识要点第五单元 核酸的定义
第五单元核酸核酸是遗传物质，1868年瑞士Miesher.从脓细胞的细胞核中分离出可溶于碱而不溶于稀酸的酸性物质。
间接证据：同一种生物的不同种类的不同生长期的细胞，DNA含量基本恒定。
噬菌体DNA感染E.coli，用35S标记噬菌体蛋白质，感染E.coli，又用32P标记噬菌直接证据：T2体核酸，感染E.coli。
DNA、RNA的分布（DNA在核内，RNA在核外）。
一、核酸的化学组成核酸是一种线形多聚核苷酸，基本组成单位是核苷酸。
1.戊糖组成核酸的戊糖有两种：D-核糖和D-2-脱氧核糖，据此，可以将核酸分为两种：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）2.碱基（1）嘌呤碱：腺嘌呤，鸟嘌呤。
（2）嘧啶碱：胞嘧啶，尿嘧啶，胸腺嘧啶。
（3）修饰碱基：植物中有大量5-甲基胞嘧啶，E.coli噬菌体中5-羟甲基胞嘧啶代替C。
（4）稀有碱基：100余种，多数是甲基化的产物。
DNA由A、G、C、T碱基构成。
RNA由A、G、C、U碱基构成。
3.核苷核苷由戊糖和碱基缩合而成，糖环上C1与嘧啶碱的N1或与嘌呤碱的N9连接，核酸中的核苷均为β-型核苷，DNA 的戊糖是脱氧核糖，RNA 的戊糖是核糖。
4.核苷酸核苷中戊糖C3、C5羟基被磷酸酯化，生成核苷酸。
5.细胞内游离核苷酸及其衍生物①核苷多磷酸化合物ATP、GTP、CTP、ppppA、ppppG、 ppGpp、pppGpp、ppApp在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。
②环核苷酸cAMP（3’，5’-cAMP） cGMP（3’，5’-cGMP）激素的第二信使起作用，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。
③核苷酸衍生物HSCoA、NAD+、NADP+、FAD等是酶的辅助因子。
GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖基供体。
二、DNA的结构（一）DNA的一级结构DNA的一级结构是4种脱氧核苷酸（dAMP、dGMP、dCMP、dTMP）通过3＇、5＇-磷酸二酯键连接起来的线形多聚体。
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天然存在的核酸有两类，即脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸 （ribonucleic acid，RNA）。DNA 分子是生物体的遗传信息库，分布在原核细胞的核区，真 核细胞的核和细胞器以及病毒中；RNA 分子参与遗传信息表达的一些过程，主要存在于细 胞质。 一、核酸的基本组成单位 核酸是一种多聚核苷酸， 用不同的降解法得到其组成单位— —核苷酸。 而核苷酸又由碱 基、戊糖和磷酸组成。 （一） 戊糖 DNA 含β -D-2-脱氧核糖，RNA 含β -D-核糖。这是核酸分类的依据。核糖中的 C 记为 1＇……5＇。 （二）碱基（base） 核酸中的碱基有两类：嘌呤碱和嘧啶碱。有 5 种基本的碱基外，还有一些含量甚少的稀 有碱基。 DNA 和 RNA 中常见的两种嘌呤碱是腺嘌呤（adenine， A） 、 鸟嘌呤（guanine， G） 。 而嘧啶碱有所不同：RNA 主要含胞嘧啶（cytosine，C）、尿嘧啶（uracil，U），DNA 主 要 含胞嘧啶、胸腺嘧啶（thymine，T）。 tRNA 中含有较多的稀有碱基（修饰碱基），多为甲基化的。 （三）核苷 是碱基和戊糖生成的糖苷。通过 C1＇- N9 或 C1＇- N1 糖苷键连接，用单字符表示， 脱氧核苷则在单字符前加 d。常见的修饰核苷有：次黄苷或肌苷为 I、黄嘌呤核苷 X、二氢 尿嘧啶核苷 D、假尿苷Ψ 等。注意符号的意义，如 m5dC。 （四）核苷酸 是核苷的磷酸酯。生物体内游离存在的多是 5＇核苷酸（如 pA、pdG 等）。常见 的核苷酸为 AMP、 GMA、 CMP、 UMP。 常见的脱氧核苷酸有 dAMP、 dGMA、 dCMP、 dTMP。 AMP 是一些重要辅酶的结构成分（如 NAD+、 NADP+、 FAD 等） ； 环化核苷酸（cAMP/cGMP ） 是细 核苷酸是两性电解质 ，有等电点。核苷酸有互变异构和紫外吸收。 （ 含氧的碱基有酮式 和烯醇式两种互变异构体，在生理 pH 条件下主要以酮式存在） 二、核苷酸的连接方式 RNA 和 DNA 链都有方向性，从 5＇→ 3＇。前一位核苷酸的 3＇- OH 与下一位核苷 酸的 5＇位磷酸基之间形成 3＇，5＇-磷酸二酯键，从而形成一个没有分支的线性大分子， 两个末端分别称为 5＇末端和 3＇末端。大分子的主链由相间排列的戊糖和磷酸构成，而碱 基可看作主链上的侧链基团，主链上的磷酸基是酸性的，在细胞 pH 下带负电荷；而碱基有 疏水性。 讨论：列表说明 DNA 和 RNA 在化学组成、分子结构和生物功能方面的主要特点。
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