2核酸的结构与功能

2核酸的结构与功能

第二章

二、教学要求

1．掌握核酸的化学组成；掌握DNA的一级结构、二级结构及其功能；掌握三种RNA的结构特点和功能。2．熟悉核酸的变性、复性；核酸的理

化性质。3．了解DNA、tRNA的三级结构；核酸酶的概念（自学）。

重点：DNA的二级结构，三类RNA的结构特点及功能；DNA的变性、

复性以及在分子生物学中的应用；DNA与RNA分子组成的异同。

难点：DNA二级结构要点，tRNA二级结构与功能关系

考核要求：

律，DNA一级结构的概念、二级结构及其要点；DNA的功能。RNA的

分类，mRNA结构、功能；退火的概

一、核心内容：核酸的分子组成，DNA的碱基组成规

念。

二、重点内容：tRNA、rRNA的结构特点和功能。核酸的变性、复性

概念；增色效应、解链温度；核酸杂交。

内容提纲：

核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。天然存在的核酸分为DNA和RNA两类。根据RNA的生物学功能不同，生物细胞内主要存在三种RNA，即信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。

核酸(nucleicacid)

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。

第一节

核酸的化学组成及其一级结构

一，核酸的分类及分布

一，核酸的分类及分布脱氧核糖核酸(deo某yribonucleicacid,DNA)存在于细胞核和线粒体携带遗传信息，并通过复制传递给下一代。核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)分布于细胞核、细胞质、线粒体是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。二、核酸的组成元素组成C、H、O、N、P（9~10%）磷酸（P）核酸水解单核苷酸水解戊糖（R）核苷水解碱基（B）目录碱基(bae)是含氮的杂环化合物。嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶

(adenine,A)(guanine,G)(cytoine,C)(purine)嘧啶(pyrimidine)胸腺嘧啶(thymine,T)尿嘧啶(uracil,U)目录43N256N1苯环NH2NONH嘧啶OHNOHNOCH3ONNHH胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）胞嘧啶（C）（2，4-二氧嘧啶）（5-甲基尿嘧啶）（2-氧，4-氨基嘧啶）目录碱基的互变异构体OHNCNOHCNOC+H-+酮式+NHH2烯醇式NH2+NH2N+H+HN亚氨式HN氨式目录615N2N78咪唑基N43NHNH2NNNN嘌呤9OHNH2NNNN腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）鸟嘌呤（G）（2-氨基,6-氧嘌呤）目录2、戊糖

HOCH25′OOHHOCH2OOH4′3′OH1′2′OHOHH核糖(riboe)（构成RNA）脱氧核糖(deo某yriboe)（构成DNA）

3、核苷（nucleoide

核苷=碱基+核糖

连接方式：糖苷键(glycoidicbond)

核苷/脱氧核苷NH2NNN9NNNH2N糖苷键

HOH2COHHHNNCH2OHOHHOHH2'1'HHOHH糖苷键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(ribonucleoide)/脱氧核苷(deo某yribonucleoide)。目录NH2NHOCH2NONN9HO腺嘌呤核苷（腺苷）4、核苷

酸(nucleotide)

核苷酸=核苷+磷酸连接方式：磷酸酯键

O反式脱氧腺苷NH2NOHOCH2ON111OHOHH胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）目录核苷酸(ribonucleotide)NH2酯键OHOPO-HOCHNN2N9N糖苷键

O'1HH2'OHHOH核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deo某yribonucleotide)。目录核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP

脱氧核苷酸：

dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP

重要的核苷酸衍生物

环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第二信使。

含核苷酸的生物活性物质：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP 三、核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成多聚核苷酸链

一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸5的α-磷酸基团缩合形成

磷酸二酯键(phophodieterbond)。

多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸(polydeo某ynucleotide)，即DNA链。

5′-末端C磷酸二酯键A磷酸二酯键G3′-末端目录5′-磷酸基团O-OPO-HOCH2HOO碱基DNA链的方向是5→3HHHOOPO-HOOCH2H碱基核酸方向OHHH交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架(backbone)。碱基

CH2OHHHHH3′,5′-磷酸二酯键OPO-O碱基OPO-OCH2HHOHOHHH3′-羟基目录四、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序

定义

核酸中核苷酸的排列顺序。

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。

核酸分子的大小常用碱基(baepair或kilobae)数目来表示。

小的核酸片段(<50bp)常被称为寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的长度可以高达几十万个碱基。

DNA和RNA的区别

核酸DNA

碱基

G、C、A、T

核糖脱氧核糖核糖

RNA

G、C、A、U

第二节

DNA的空间结构(patialtructure)

构成DNA的所有原子在三维空间具有确定的相对位置关系。

DNA的空间结构又分为二级结构(econdarytructure)和高级结构。一、DNA的二级结构是双螺旋结构

（一）DNA双螺旋结构的研究背景Chargaff规则

不同生物种属的DNA的碱基组成不同

同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同。[A]=[T]，[G]=[C]一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变。

DNA分子双螺旋结构(doubleheli某)模型提供依据。

A%＝T%G%＝C%

（二）DNA双螺旋结构模型要点（Waton,Crick,1953）

1.DNA分子是两条反方向的脱氧多核苷酸链形成的右手螺

旋结构。形成大沟(majorgroove)及小沟(minorgroove)相间。

（二）DNA双螺旋结构模型要点

2.碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T;GC）

3.相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一