王镜岩生化课件核酸
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核酸的结构王镜岩生物化学全
第 14 章 核 酸 的 结 构
获1960年诺贝尔生理医学奖
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
核酸的组成
核酸 基本 结构 单位
水
核苷酸
解
磷酸 核苷
核糖 脱氧核糖
戊糖 碱基
嘌呤AG 嘧啶CTU
戊糖
核酸的分类就是根据所含戊糖种类不同而 分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)
DNA 嘌 呤 碱 腺嘌呤(adenine) 鸟嘌呤(guanine) RNA 腺嘌呤(adenine) 鸟嘌呤(guanine)
• 1. tRNA结构特点：
• tRNA通常由73至93个核苷酸组成， 相对分子质量都在25000左右，沉降 常数为4S。含有较多稀有碱基，可 达碱基总数的10％～15％。
• 沉降系数：指在单位离心力的作用下粒 子的沉降速度，以svedberg表示，简写 为S，单位为秒，1S = 1X10-13 s
• 2. rRNA结构特点：
• 细菌的rRNA有5S、16S和23S三种， • 哺乳动物的rRNA有5S、5.8S、18S和 28S四种， • rRNA核苷酸少数是稀有碱基
• （3）应用X射线衍射法已证明，核苷中的碱基 与糖环平面互相垂直。
三、核苷酸
核苷中的戊糖羟 基被磷酸酯化。
酯键
5` 4` 3` 2` 1`
碱基连接（糖苷键）
（对DNA为H）
第二节 核酸的共价结构
• 一、核酸的共价结构
• 也就是核酸的一级结构，通常是指核酸的核 苷酸序列。 鉴定方法：
1. 核酸的酸碱滴定曲线显示，在核酸分子中的磷 酸基只有一级解离，它的另两个酸基必定与糖 环的羟基形成了磷酸二酯键。由此可见，核酸 中的核苷酸以磷酸二酯键彼此相连。 2.使用特殊的核酸酶水解核酸的磷酸二酯键。 （蛇毒水解3’—羟基形成的磷酸酯键；牛脾水 解 5’—羟基形成的磷酸酯键）
获1960年诺贝尔生理医学奖
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
核酸的组成
核酸 基本 结构 单位
水
核苷酸
解
磷酸 核苷
核糖 脱氧核糖
戊糖 碱基
嘌呤AG 嘧啶CTU
戊糖
核酸的分类就是根据所含戊糖种类不同而 分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)
DNA 嘌 呤 碱 腺嘌呤(adenine) 鸟嘌呤(guanine) RNA 腺嘌呤(adenine) 鸟嘌呤(guanine)
• 1. tRNA结构特点：
• tRNA通常由73至93个核苷酸组成， 相对分子质量都在25000左右，沉降 常数为4S。含有较多稀有碱基，可 达碱基总数的10％～15％。
• 沉降系数：指在单位离心力的作用下粒 子的沉降速度，以svedberg表示，简写 为S，单位为秒，1S = 1X10-13 s
• 2. rRNA结构特点：
• 细菌的rRNA有5S、16S和23S三种， • 哺乳动物的rRNA有5S、5.8S、18S和 28S四种， • rRNA核苷酸少数是稀有碱基
• （3）应用X射线衍射法已证明，核苷中的碱基 与糖环平面互相垂直。
三、核苷酸
核苷中的戊糖羟 基被磷酸酯化。
酯键
5` 4` 3` 2` 1`
碱基连接（糖苷键）
（对DNA为H）
第二节 核酸的共价结构
• 一、核酸的共价结构
• 也就是核酸的一级结构，通常是指核酸的核 苷酸序列。 鉴定方法：
1. 核酸的酸碱滴定曲线显示，在核酸分子中的磷 酸基只有一级解离，它的另两个酸基必定与糖 环的羟基形成了磷酸二酯键。由此可见，核酸 中的核苷酸以磷酸二酯键彼此相连。 2.使用特殊的核酸酶水解核酸的磷酸二酯键。 （蛇毒水解3’—羟基形成的磷酸酯键；牛脾水 解 5’—羟基形成的磷酸酯键）
14 核酸的结构-王镜岩生物化学(全)
这些序列被转录成RNA，但随即被剪除而不翻 译。
• 外显子：翻译的序列。 • 假基因：是与已知基因在不同部位有密切相
似形的基因，但由于结构上有加入或缺失因而 阻止了正常转录或翻译，使之无功能。
• 回文结构：具有链内互补的碱基顺序，颠倒
重复存在于另一条链上 。 --CATGAACGTCCTATTGGACGTTCTGA---GTACTTGCAGGATAACCTGCAAGACT--
嘧 啶 碱 戊 糖 酸
胞嘧啶(cytosine) 胞嘧啶(cytosine) 胸腺嘧啶(thymine) 尿嘧啶(uracil) 、T D-2-脱氧核糖 D-核糖 磷 酸 磷 酸
第一节
核苷酸
核苷酸的分类：
• （1）(核糖)核苷酸• （2）脱氧(核糖)核苷酸两类。 • 两者基本化学结构相同，只是所含 戊糖不同。
• 染色质的基本结构单位——核小体
染色质的基本结构——核小体(nucleosome)
1974年Kornberg 根据电镜观察和 X射线衍射等资 料，提出核小体 的结构
核小体的结构模型特点
• 1. 由组蛋白核心 和盘绕其上的 DNA所构成；组 蛋白H1将DNA两 条链封住。 • 2.核心由组蛋白 H2A、H2B、H3 和H4各2分子组 成一个八聚体； • 3. DNA以左手螺 旋在组蛋白核心 上盘绕1.8圈，共 146 bp
Chargaff规则（1950年总结）
• (1) 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即A=T。 • (2) 鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数也相等，即G=C。 • (3) 含氨基的碱基(腺嘌呤和胞嘧啶)总数等于含酮 基的碱基(鸟嘌吟和胸腺嘧啶)总数，即A+C=G+T。 • (4) 嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T。
• 外显子：翻译的序列。 • 假基因：是与已知基因在不同部位有密切相
似形的基因，但由于结构上有加入或缺失因而 阻止了正常转录或翻译，使之无功能。
• 回文结构：具有链内互补的碱基顺序，颠倒
重复存在于另一条链上 。 --CATGAACGTCCTATTGGACGTTCTGA---GTACTTGCAGGATAACCTGCAAGACT--
嘧 啶 碱 戊 糖 酸
胞嘧啶(cytosine) 胞嘧啶(cytosine) 胸腺嘧啶(thymine) 尿嘧啶(uracil) 、T D-2-脱氧核糖 D-核糖 磷 酸 磷 酸
第一节
核苷酸
核苷酸的分类：
• （1）(核糖)核苷酸• （2）脱氧(核糖)核苷酸两类。 • 两者基本化学结构相同，只是所含 戊糖不同。
• 染色质的基本结构单位——核小体
染色质的基本结构——核小体(nucleosome)
1974年Kornberg 根据电镜观察和 X射线衍射等资 料，提出核小体 的结构
核小体的结构模型特点
• 1. 由组蛋白核心 和盘绕其上的 DNA所构成；组 蛋白H1将DNA两 条链封住。 • 2.核心由组蛋白 H2A、H2B、H3 和H4各2分子组 成一个八聚体； • 3. DNA以左手螺 旋在组蛋白核心 上盘绕1.8圈，共 146 bp
Chargaff规则（1950年总结）
• (1) 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即A=T。 • (2) 鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数也相等，即G=C。 • (3) 含氨基的碱基(腺嘌呤和胞嘧啶)总数等于含酮 基的碱基(鸟嘌吟和胸腺嘧啶)总数，即A+C=G+T。 • (4) 嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T。
王镜岩 核酸的结构(共51张PPT)
该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值 的是确认了碱基配对原那么，这是DNA复制、转录和 反转录的分子根底，亦是遗传信息传递和表达的分子根 底。该模型的提出是上世纪生命科学的重大突破之一， 它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速 开展的基石。
〔1〕B-DNA：典型的 Watson-Crick双螺旋DNA
大沟：宽1.2nm ，深0.85nm；小沟 ：宽0.6nm，深0.75nm。
大沟和小沟分别指双螺旋外表凹下去的较大沟槽和较小沟 槽。小沟位于双螺旋的互补链之间,而大沟位于相毗邻的 双股之间。
碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行； 两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起； 螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持。
稳定双螺旋结构的因素
①碱基堆积力形成疏水环境〔主要因素〕 。 ②碱基配对的氢键。GC含量越多，越稳定。
③磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子或组蛋白的正离 子之间形成离子键，中和了磷酸基上的负电荷间的斥 力，有助于DNA稳定。
④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受水溶性活 性小分子的攻击。
DNA的双螺旋结构的意义
如负超螺旋分子所受张力会引起互补链分开导致局部变性，利于复制和转录。
DNA的双螺旋结构的意义 ②RNA的U替代DNA中的T，此外，RNA中常有一些稀有碱基。
头部
能使松驰环状DNA转变成负超螺旋形DNA，每次催化使L减少2。
★由先导区、插入序列、翻译区和末端序列组成。
A
B
Z
3′端有一段约30-300核苷酸的polyA：
突环〔 150nm，每个突环大约75000bp〕 23
1
●参与tRNA与mRNA的结合
20
4 21
L=23,T=23,W=
〔1〕B-DNA：典型的 Watson-Crick双螺旋DNA
大沟：宽1.2nm ，深0.85nm；小沟 ：宽0.6nm，深0.75nm。
大沟和小沟分别指双螺旋外表凹下去的较大沟槽和较小沟 槽。小沟位于双螺旋的互补链之间,而大沟位于相毗邻的 双股之间。
碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行； 两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起； 螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持。
稳定双螺旋结构的因素
①碱基堆积力形成疏水环境〔主要因素〕 。 ②碱基配对的氢键。GC含量越多，越稳定。
③磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子或组蛋白的正离 子之间形成离子键，中和了磷酸基上的负电荷间的斥 力，有助于DNA稳定。
④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受水溶性活 性小分子的攻击。
DNA的双螺旋结构的意义
如负超螺旋分子所受张力会引起互补链分开导致局部变性，利于复制和转录。
DNA的双螺旋结构的意义 ②RNA的U替代DNA中的T，此外，RNA中常有一些稀有碱基。
头部
能使松驰环状DNA转变成负超螺旋形DNA，每次催化使L减少2。
★由先导区、插入序列、翻译区和末端序列组成。
A
B
Z
3′端有一段约30-300核苷酸的polyA：
突环〔 150nm，每个突环大约75000bp〕 23
1
●参与tRNA与mRNA的结合
20
4 21
L=23,T=23,W=
王镜岩生化第三版考研课件 第15章 核酸的研究方法
3,定磷法 , 核酸含磷量为9.5% 核酸含磷量为 1g磷相当于 磷相当于10.5g核酸 磷相当于 核酸 4,琼脂糖凝胶电泳 , 溴乙锭能插入 溴乙锭能插入DNA分子的碱基对间形成复合物 能插入 分子的碱基 在紫外线照射下溴乙锭发橘红色荧光 荧光强度与DNA含量成正比 荧光强度与 含量成正比
(四),核酸纯度的测定 OD260/OD280
y = (1+ x)
n
y=产物;x=扩增效率;n=循环次数 产物; 扩增效率 扩增效率; = 产物
靶DNA的扩增 DNA的扩增
5' (a) (b) 引物2 引物2 5' 3' 3' 5' 引物1 引物1 3' 引物1 引物1互补链 5'
新引 物
3'
5' 引物2 (c) 引物2互补链 3'
(d)
3' 5'
72 60 60 ℃退火 1min) (1min)
72 ℃延伸 1.5min) (1.5min)
时间(min) 时间(min)
PCR反应的温度循环周期 PCR反应的温度循环周期 如此周而复始,重复进行, 如此周而复始,重复进行,直至扩增产物的 数量满足实验需求为止. 数量满足实验需求为止.
①模板DNA(单链) 模板 (单链) ②引物 聚合酶( ③DNA聚合酶(Taq) 聚合酶 ) ④dNTP ⑤Mg2+
硫酸二甲酯(G): *ACTTCG *ACTTCGACAG
甲酸(G+A): *A *ACTTCG *ACTTCGA *ACTTCGACA *ACTTCGACAG
从下往上读:CTACGTA,末端G不能读出.
RNA的测序 (三)RNA的测序
王镜岩生物化学课件016核苷酸代谢
4、药物对嘧啶核苷酸合成的影响
有多种嘧啶类似物可抑制嘧啶核苷酸的合成。 5-氟尿嘧啶抑制胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成。 5-氟尿嘧啶在人体内转变成相应的核苷酸，再转变成脱氧 核苷酸，可抑制脱氧胸腺嘧啶核酸合成酶，干扰尿嘧啶脱氧 核苷酸经甲基化生成脱氧胸苷的过程，DNA合成受阻。
（二）补救途径
1、 嘧啶核苷激酶途径（重要途径）
碱基 (base)
核苷酸的主要功能
①合成核酸 ②生物合成的活性中间物 糖原合成，UDP-Glc 磷脂合成，CDP-乙醇胺 ③生物能量的载体: ATP、GTP ④腺苷酸是三种重要辅酶的组分 NAD、FAD、CoA ⑤信号分子: cAMP、cGMP
食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核 苷酸，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤、嘧 啶、核糖、脱氧核糖和磷酸，然后被吸收。
例
牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseI）可切 割双链和单链DNA。产物是以5’-磷酸为末 端的寡核苷酸。
限制性核酸内切酶：细菌体内能识别 并水解外源双源DNA的核酸内切酶，产生 3'-OH和5'-P。
3、 非特异性核酸酶
既可水解RNA，又可水解DNA磷酸二酯键的核酸酶。
小球菌核酸酶是内切酶，可作用于RNA或变性的DNA，产生 3’－核苷酸或寡核苷酸。
脱氧核苷激酶
脱氧核苷+磷酸
脱氧核苷 + ATP
脱氧核苷酸 + ADP
二磷酸水 平脱氧
四、辅酶核苷酸的生物合成
NAD、NADP、 FMN、 FAD、 CoA
（一）、烟酰胺核苷酸的合成（NAD 、NADP）
NAD、NADP是脱氢辅酶，在生物氧化还原系统中传递氢。
烟酸单核苷酸 焦磷酸化酶
烟酸 + 5-磷酸核糖焦磷酸 → → → 烟酸单核苷酸 + PPi
王镜岩生化课件06核酸
④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受 水溶性活性小分子的攻击。
可编辑ppt
16
三、 DNA二级结构的多型性
P489 表13-6 A-、B-、Z-DNA的比较 1、 B—DNA：典型的Watson-Crick双螺旋DNA 右手双股螺旋 每圈螺旋10.4个碱基对 螺旋扭角36° 螺距：3.32nm 碱基倾角：1°
d. 年龄、营养状况、环境等 因素不影响DNA的碱基组成可编辑。ppt
相 对 湿 度 92% ： B— DNA。 相 对 湿 度 75% ： A— DNA。
Z— DNA。
13
1、 Watson-Crick双螺旋结构模型(B-DNA)
P486图13—5
★ 两条反平行的多核苷酸链绕同一中心轴相缠绕，形成 右手双股螺旋，一条5’→3’，另一条3’→5’
可编辑ppt
8
①核苷5’-多磷酸化合物
ATP、GTP、CTP、ppppA、ppppG
在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。
②环核苷酸
3’,5’-cAMP， 3’,5’-cGMP
激素的第二信使，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。
③核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物
ppGpp pppGpp ppApp
④核苷酸衍生物
某些病毒DNA 某些噬菌体DNA 某些细菌染色体DNA 细菌质粒DNA 真核细胞中的线粒体DNA、叶绿体DNA
可编辑ppt
21
1、 环状DNA的不同构象
P491 图 13-12 松驰环、
解链环、
负超螺旋
可编辑ppt
22
（1）、 松弛环形DNA 线形DNA直接环化
（2）、 解链环形DNA 线形DNA拧松后再环化
Na盐纤维的X光衍射分析提出了DNA的双螺旋
可编辑ppt
16
三、 DNA二级结构的多型性
P489 表13-6 A-、B-、Z-DNA的比较 1、 B—DNA：典型的Watson-Crick双螺旋DNA 右手双股螺旋 每圈螺旋10.4个碱基对 螺旋扭角36° 螺距：3.32nm 碱基倾角：1°
d. 年龄、营养状况、环境等 因素不影响DNA的碱基组成可编辑。ppt
相 对 湿 度 92% ： B— DNA。 相 对 湿 度 75% ： A— DNA。
Z— DNA。
13
1、 Watson-Crick双螺旋结构模型(B-DNA)
P486图13—5
★ 两条反平行的多核苷酸链绕同一中心轴相缠绕，形成 右手双股螺旋，一条5’→3’，另一条3’→5’
可编辑ppt
8
①核苷5’-多磷酸化合物
ATP、GTP、CTP、ppppA、ppppG
在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。
②环核苷酸
3’,5’-cAMP， 3’,5’-cGMP
激素的第二信使，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。
③核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物
ppGpp pppGpp ppApp
④核苷酸衍生物
某些病毒DNA 某些噬菌体DNA 某些细菌染色体DNA 细菌质粒DNA 真核细胞中的线粒体DNA、叶绿体DNA
可编辑ppt
21
1、 环状DNA的不同构象
P491 图 13-12 松驰环、
解链环、
负超螺旋
可编辑ppt
22
（1）、 松弛环形DNA 线形DNA直接环化
（2）、 解链环形DNA 线形DNA拧松后再环化
Na盐纤维的X光衍射分析提出了DNA的双螺旋
王镜岩版生物化学课件全套-2024鲜版
人体中常见的氨基酸有20 种，分为必需氨基酸和非 必需氨基酸。
2024/3/28
氨基酸的性质
包括氨基和羧基的化学反 应、等电点、光学活性等 。
氨基酸的生理功能
作为蛋白质的基石，参与 多种生物活性物质的合成 ，如激素、酶等。
8
蛋白质一级结构
2024/3/28
蛋白质一级结构的定义
01
指多肽链中氨基酸的排列顺序。
王镜岩版生物化学课件全套
2024/3/28
1
2024/3/28
• 生物化学概述 • 蛋白质结构与功能 • 酶学原理及应用 • 糖代谢与糖异生作用 • 脂类代谢与生物膜结构功能 • 基因表达调控与疾病关系
2
01
生物化学概述
2024/3/28
3
生物化学定义与研究对象
2024/3/28
生物化学定义
生物化学是研究生物体内化学过 程和物质代谢的科学，它探讨生 物分子结构、功能及其相互作用 。
调控机制
脂类代谢受到多种因素的调控，如激素、酶、基因表达等，以维持体 内脂类代谢的平衡。
2024/3/28
21
生物膜结构功能及其与疾病关系
生物膜结构
生物膜是由脂质和蛋白质组成的超薄结构，具有选择性通透、物质运输、信息传递等功能。
生物膜功能
生物膜在细胞内外物质交换、能量转换、信号传导等方面发挥重要作用。
03
蛋白质空间构象与功能的关系
空间构象影响蛋白质的催化活性、结合能力、运输功能等。例如，酶的
空间构象对其催化底物具有特异性；抗体与抗原的结合依赖于特定的空
间构象。
10
03
酶学原理及应用
2024/3/28
11
酶概述及分类方法
2024/3/28
氨基酸的性质
包括氨基和羧基的化学反 应、等电点、光学活性等 。
氨基酸的生理功能
作为蛋白质的基石，参与 多种生物活性物质的合成 ，如激素、酶等。
8
蛋白质一级结构
2024/3/28
蛋白质一级结构的定义
01
指多肽链中氨基酸的排列顺序。
王镜岩版生物化学课件全套
2024/3/28
1
2024/3/28
• 生物化学概述 • 蛋白质结构与功能 • 酶学原理及应用 • 糖代谢与糖异生作用 • 脂类代谢与生物膜结构功能 • 基因表达调控与疾病关系
2
01
生物化学概述
2024/3/28
3
生物化学定义与研究对象
2024/3/28
生物化学定义
生物化学是研究生物体内化学过 程和物质代谢的科学，它探讨生 物分子结构、功能及其相互作用 。
调控机制
脂类代谢受到多种因素的调控，如激素、酶、基因表达等，以维持体 内脂类代谢的平衡。
2024/3/28
21
生物膜结构功能及其与疾病关系
生物膜结构
生物膜是由脂质和蛋白质组成的超薄结构，具有选择性通透、物质运输、信息传递等功能。
生物膜功能
生物膜在细胞内外物质交换、能量转换、信号传导等方面发挥重要作用。
03
蛋白质空间构象与功能的关系
空间构象影响蛋白质的催化活性、结合能力、运输功能等。例如，酶的
空间构象对其催化底物具有特异性；抗体与抗原的结合依赖于特定的空
间构象。
10
03
酶学原理及应用
2024/3/28
11
酶概述及分类方法
生物化学(王镜岩版)第三章核酸化学
遗传信息储存和传递媒介
DNA作为遗传物质
01
DNA以双螺旋结构储存遗传信息，通过复制传递给下一代。
RNA作为遗传信息传递媒介
02
RNA以单链形式存在，通过转录将DNA的遗传信息传递给蛋白
质。
核酸序列变异与进化
03
核酸序列的变异是生物进化的基础，为生物多样性提供了遗传
基础。
生物技术应用领域拓展
01
DNA与RNA结构差异
DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）在化学结构上存在差异，主要体现在五碳糖和 碱基的不同。
DNA的五碳糖是脱氧核糖，而RNA的五碳糖是核糖；DNA的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌 呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），而RNA的碱基则是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G） 、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。
生物化学(王镜岩版)第 三章核酸化学
目 录
• 核酸概述与分类 • DNA结构与性质 • RNA结构与性质 • 核酸合成与降解途径 • 核酸生物功能与应用 • 实验方法与技术手段介绍
01
核酸概述与分类
核酸定义及功能
01
核酸是由核苷酸组成的大分子生 物聚合物，是生命体系中的重要 遗传物质。
02
核酸在生物体内主要承担遗传信 息的存储、传递和表达等功能， 是生物体正常生长和发育的基础 。
THANKS
感谢观看
03
RNA结构与性质
tRNA三叶草结构
反密码环
与mRNA上的密码子进行碱基 互补配对。
可变环
序列和大小在不同tRNA中有 所变化，可能与tRNA的特异 性识别有关。
氨基酸接受臂
负责识别和携带特定的氨基酸 。
TΨC环
含有保守序列和修饰碱基，与 tRNA的生物活性有关。
王镜岩-生物化学-第13章-核酸的结构全
修饰核苷
核酸中还存在少量修饰 核苷，有三种：
➢ 由稀有碱基参与，如： 5-甲基脱氧胞苷，
次黄嘌呤核苷 ➢ 由稀有戊糖参与，如：
2-O-甲基胞苷 ➢ 碱基与戊糖连接方式特
殊，如：
假尿苷（ψ）C1-C5
DNA的甲基化导致基因沉默
5-甲基脱氧胞苷 2’-O-甲基胞苷
次黄嘌呤核苷 假尿苷（ψ）
DNA,RNA中主要的碱基、核苷
（2）DNA的碱基组成（Chargaff定则）：
①在所有的DNA中，A=T，G=C 即A+G=T+C； ②DNA的碱基组成具有种的特异性，即不同生物物种的DNA具有
自己独特的碱基组成(以不对称比率A+T/G+C表示)，但 同一生物体内没有组织和器官的特异性。
A=T,G=C这一规律的发现，提示了A与T，G与C之间碱基互补 的可能性。
(35y)
(25y)
(1)DNA双螺旋结构的研究背景
碱基组成分析 Chargaff 规则：[A] = [T]
[G] = [C] 碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理
DNA纤维的X-线衍射图谱分析
(2)DNA双螺旋结构的特 点
①两条反向平行的 多脱氧核苷酸链围 绕同一中心轴以右 手盘绕成双螺旋结 构，螺旋表面 具大沟和小沟。
第13章 核酸的结构
N H2 N
N
N H
N
一、核酸的组成p223
核酸
磷酸 核苷酸
核苷
核糖
戊糖
脱氧核糖 嘌呤碱
含氮碱
嘧啶碱
（一）核酸的元素组成
基本元素：C H O N P 核酸的元素组成有两个特点：
1. 一般不含S。 2. P含量较多，并且恒定（9%-10%）。
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王镜岩生化课件核酸
三、 核苷酸 核苷中戊糖C3、C5羟基被磷酸酯化 P332结构式：5’-AMP 3’-dCMP
王镜岩生化课件核酸
王镜岩生化课件核酸
1、 构成DNA、RNA的核苷酸 P481表13-4 DNA：dAMP、dGMP、dCMP、dTMP RNA： AMP、 GMP、 CMP、 UMP 2、 细胞内游离核苷酸及其衍生物
1953年，Watson和Crick根据Chargaff ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ律和DNA
Na盐纤维的X光衍射分析提出了DNA的双螺旋
结构模型。
★ DNA的Na盐纤维和
★Chargaff 规律 1950年 a. 所有DNA中，A=T，G=C
DNA晶体的X光衍射分 析。Franklin
且A+G=C+T。
P486。
相 对 湿 度 92% ： B— DNA。
1、 环状DNA的不同构象
P491 图 13-12 松驰环、
解链环、
负超螺旋
王镜岩生化课件核酸
（1）、 松弛环形DNA 线形DNA直接环化
（2）、 解链环形DNA 线形DNA拧松后再环化
（3）、 正超螺旋与负超螺旋DNA
正超螺旋：在一端使绳子向缠紧的方向旋转，再将绳子两端连 接起来，会产生一个左旋的超螺旋，以解除外加的旋转造成 的胁变，这样的超螺旋叫正超螺旋。
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。
王镜岩生化课件核酸
四、 DNA二级结构的不均一性
1、 反向重复序列（回文序列） DNA序列中，以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱
基对顺序正读和反读都相同。 较长的回文结构，可形成茎环结构和发夹结构。 转录的终止作用与回文结构有关。 较短的回文序列，可作为一种特别信号，如限制性核
王镜岩生化课件核酸
三、 DNA二级结构的多型性
P489 表13-6 A-、B-、Z-DNA的比较 1、 B—DNA：典型的Watson-Crick双螺旋DNA 右手双股螺旋 每圈螺旋10.4个碱基对 螺旋扭角36° 螺距：3.32nm 碱基倾角：1°
生物体内DNA均为B—DNA。
王镜岩生化课件核酸
王镜岩生化课件核酸
①核苷5’-多磷酸化合物
ATP、GTP、CTP、ppppA、ppppG
在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。
②环核苷酸
3’,5’-cAMP， 3’,5’-cGMP
激素的第二信使，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。
③核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物
ppGpp pppGpp ppApp
大沟：宽1.2nm ，深0.85nm，小沟 ：宽0.6nm，深0.75nm
P487 图13-6 13-7
王镜岩生化课件核酸
王镜岩生化课件核酸
2、稳定双螺旋结构的因素 ①碱基堆积力（主要因素） 形成疏水环境。 ②碱基配对的氢键。GC含量越多，越稳定。 ③磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子或组蛋
白的正离子之间形成离子键，中和了磷酸基 上的负电荷间的斥力，有助于DNA稳定。 ④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受 水溶性活性小分子的攻击。
b. DNA的碱基组成具有种的 特异性。
相 对 湿 度 75% ： A— DNA。
c. DNA碱基组成没有组织和 器官的特异性。
DNA。
Z—
d. 年龄、营养状况、环境等
因素不影响DNA的碱基组成。 王镜岩生化课件核酸
1、 Watson-Crick双螺旋结构模型(B-DNA)
P486图13—5
★ 两条反平行的多核苷酸链绕同一中心轴相缠绕，形成 右手双股螺旋，一条5’→3’，另一条3’→5’
王镜岩生化课件核酸
一、 DNA的一级结构
dAMP 、 dGMP 、 dCMP 、 dTMP 通 过 3’ 、 5’- 磷 酸 二 酯 键连接起来的线形多聚体。
P483 图 13-2 写法：5’→3’：5’-pApCpTpG-3’，或5’…ACTG…3’
王镜岩生化课件核酸
王镜岩生化课件核酸
二、 DNA的二级结构
2、 A-DNA 在相对湿度75%以下所获得的DNA纤维。 右手双螺旋，外形粗短。 RNA-RNA、RNA-DNA杂交分子具有这种结构。
3、 Z-DNA 左手螺旋的DNA。 天然B-DNA的局部区域可以形成Z-DNA。
王镜岩生化课件核酸
4、 DNA三股螺旋（ H-DNA）
DNA的三链结构常出现在DNA复制、重组、转录的起 始位点或调节位点。
第六章
核酸
王镜岩生化课件核酸
第一节 核酸的化学组成
核酸
核苷酸
磷酸
核苷
戊糖
王镜岩生化课件核酸
碱基
P330 表5-1 两类核酸的基本化学组成 RNA： D-核糖， A、G、C、U碱基 DNA： D-2-脱氧核糖， A、G、C、T碱基
王镜岩生化课件核酸
一、 碱基 1. 嘌呤碱： 2. 嘧啶碱：
腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 尿嘧啶 U 胸腺嘧啶 T
酸内切酶的识别位点。 2、 富含AT的序列 很多有重要调节功能的DNA区段都富含AT碱基对。特
别是在复制起点和转录启动的Pribnow区，富含AT对。
王镜岩生化课件核酸
五、 环状DNA
某些病毒DNA 某些噬菌体DNA 某些细菌染色体DNA 细菌质粒DNA 真核细胞中的线粒体DNA、叶绿体DNA
王镜岩生化课件核酸
★ 嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，磷酸与脱氧核糖在 双螺旋外侧。
★ 磷酸与脱氧核糖彼此通过3’、5’-磷酸二酯键相连接， 构成DNA分子的骨架。
★ 两条核苷酸链，依靠碱基间形成的氢链结合在一起。
A=T、G=C
★ 每圈螺旋含10个核苷酸，碱基堆积距离0.34nm，螺距： 3.4nm，双螺旋平均直径2nm，
P331 结构式
3. 修饰碱基： 100余种，多数是甲基化的产物 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。
王镜岩生化课件核酸
二、 核苷与脱氧核苷
核酸中的核苷与脱氧核苷均为β-型 嘧啶碱： C1 —N1，嘌呤碱： C1 —N9。
P332 结构式 腺嘌呤核苷 胞嘧啶脱氧核苷
④核苷酸衍生物
HSCoA、 NAD+、NADP+、FAD等辅助因子。
GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖
基供体。
王镜岩生化课件核酸
第二节 DNA的结构
一级：脱氧核苷酸分子间连接方式及排列顺序。 二级：DNA的两条多聚核苷酸链间通过氢键形成的
双螺旋结构。 三级：DNA双链进一步折叠卷曲形成的构象。
三、 核苷酸 核苷中戊糖C3、C5羟基被磷酸酯化 P332结构式：5’-AMP 3’-dCMP
王镜岩生化课件核酸
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1、 构成DNA、RNA的核苷酸 P481表13-4 DNA：dAMP、dGMP、dCMP、dTMP RNA： AMP、 GMP、 CMP、 UMP 2、 细胞内游离核苷酸及其衍生物
1953年，Watson和Crick根据Chargaff ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ律和DNA
Na盐纤维的X光衍射分析提出了DNA的双螺旋
结构模型。
★ DNA的Na盐纤维和
★Chargaff 规律 1950年 a. 所有DNA中，A=T，G=C
DNA晶体的X光衍射分 析。Franklin
且A+G=C+T。
P486。
相 对 湿 度 92% ： B— DNA。
1、 环状DNA的不同构象
P491 图 13-12 松驰环、
解链环、
负超螺旋
王镜岩生化课件核酸
（1）、 松弛环形DNA 线形DNA直接环化
（2）、 解链环形DNA 线形DNA拧松后再环化
（3）、 正超螺旋与负超螺旋DNA
正超螺旋：在一端使绳子向缠紧的方向旋转，再将绳子两端连 接起来，会产生一个左旋的超螺旋，以解除外加的旋转造成 的胁变，这样的超螺旋叫正超螺旋。
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。
王镜岩生化课件核酸
四、 DNA二级结构的不均一性
1、 反向重复序列（回文序列） DNA序列中，以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱
基对顺序正读和反读都相同。 较长的回文结构，可形成茎环结构和发夹结构。 转录的终止作用与回文结构有关。 较短的回文序列，可作为一种特别信号，如限制性核
王镜岩生化课件核酸
三、 DNA二级结构的多型性
P489 表13-6 A-、B-、Z-DNA的比较 1、 B—DNA：典型的Watson-Crick双螺旋DNA 右手双股螺旋 每圈螺旋10.4个碱基对 螺旋扭角36° 螺距：3.32nm 碱基倾角：1°
生物体内DNA均为B—DNA。
王镜岩生化课件核酸
王镜岩生化课件核酸
①核苷5’-多磷酸化合物
ATP、GTP、CTP、ppppA、ppppG
在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。
②环核苷酸
3’,5’-cAMP， 3’,5’-cGMP
激素的第二信使，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。
③核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物
ppGpp pppGpp ppApp
大沟：宽1.2nm ，深0.85nm，小沟 ：宽0.6nm，深0.75nm
P487 图13-6 13-7
王镜岩生化课件核酸
王镜岩生化课件核酸
2、稳定双螺旋结构的因素 ①碱基堆积力（主要因素） 形成疏水环境。 ②碱基配对的氢键。GC含量越多，越稳定。 ③磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子或组蛋
白的正离子之间形成离子键，中和了磷酸基 上的负电荷间的斥力，有助于DNA稳定。 ④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受 水溶性活性小分子的攻击。
b. DNA的碱基组成具有种的 特异性。
相 对 湿 度 75% ： A— DNA。
c. DNA碱基组成没有组织和 器官的特异性。
DNA。
Z—
d. 年龄、营养状况、环境等
因素不影响DNA的碱基组成。 王镜岩生化课件核酸
1、 Watson-Crick双螺旋结构模型(B-DNA)
P486图13—5
★ 两条反平行的多核苷酸链绕同一中心轴相缠绕，形成 右手双股螺旋，一条5’→3’，另一条3’→5’
王镜岩生化课件核酸
一、 DNA的一级结构
dAMP 、 dGMP 、 dCMP 、 dTMP 通 过 3’ 、 5’- 磷 酸 二 酯 键连接起来的线形多聚体。
P483 图 13-2 写法：5’→3’：5’-pApCpTpG-3’，或5’…ACTG…3’
王镜岩生化课件核酸
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二、 DNA的二级结构
2、 A-DNA 在相对湿度75%以下所获得的DNA纤维。 右手双螺旋，外形粗短。 RNA-RNA、RNA-DNA杂交分子具有这种结构。
3、 Z-DNA 左手螺旋的DNA。 天然B-DNA的局部区域可以形成Z-DNA。
王镜岩生化课件核酸
4、 DNA三股螺旋（ H-DNA）
DNA的三链结构常出现在DNA复制、重组、转录的起 始位点或调节位点。
第六章
核酸
王镜岩生化课件核酸
第一节 核酸的化学组成
核酸
核苷酸
磷酸
核苷
戊糖
王镜岩生化课件核酸
碱基
P330 表5-1 两类核酸的基本化学组成 RNA： D-核糖， A、G、C、U碱基 DNA： D-2-脱氧核糖， A、G、C、T碱基
王镜岩生化课件核酸
一、 碱基 1. 嘌呤碱： 2. 嘧啶碱：
腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 尿嘧啶 U 胸腺嘧啶 T
酸内切酶的识别位点。 2、 富含AT的序列 很多有重要调节功能的DNA区段都富含AT碱基对。特
别是在复制起点和转录启动的Pribnow区，富含AT对。
王镜岩生化课件核酸
五、 环状DNA
某些病毒DNA 某些噬菌体DNA 某些细菌染色体DNA 细菌质粒DNA 真核细胞中的线粒体DNA、叶绿体DNA
王镜岩生化课件核酸
★ 嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，磷酸与脱氧核糖在 双螺旋外侧。
★ 磷酸与脱氧核糖彼此通过3’、5’-磷酸二酯键相连接， 构成DNA分子的骨架。
★ 两条核苷酸链，依靠碱基间形成的氢链结合在一起。
A=T、G=C
★ 每圈螺旋含10个核苷酸，碱基堆积距离0.34nm，螺距： 3.4nm，双螺旋平均直径2nm，
P331 结构式
3. 修饰碱基： 100余种，多数是甲基化的产物 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。
王镜岩生化课件核酸
二、 核苷与脱氧核苷
核酸中的核苷与脱氧核苷均为β-型 嘧啶碱： C1 —N1，嘌呤碱： C1 —N9。
P332 结构式 腺嘌呤核苷 胞嘧啶脱氧核苷
④核苷酸衍生物
HSCoA、 NAD+、NADP+、FAD等辅助因子。
GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖
基供体。
王镜岩生化课件核酸
第二节 DNA的结构
一级：脱氧核苷酸分子间连接方式及排列顺序。 二级：DNA的两条多聚核苷酸链间通过氢键形成的
双螺旋结构。 三级：DNA双链进一步折叠卷曲形成的构象。