核酸结构与功能优秀课件

DNA双螺旋结构模型主要内容
1.DNA是反向平行、右手螺旋的双链结构
➢两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行(antiparallel)。两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺 旋(right-handed)的结构。双螺旋结构的直径为 2.37nm，螺距为3.54nm。
➢脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋 结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。
➢氨基酸臂 ➢DHU环 ➢反密码环 ➢TψC环 ➢附加叉
tRNA的倒L三级结构
三、核蛋白体RNA（rRNA）
➢核蛋白体RNA(ribosomal RNA，rRNA)是细 胞内含量最多的RNA(>80％)。
➢r R N A 与 核 蛋 白 体 蛋 白 结 合 组 成 核 蛋 白 体 (ribosome，又称核糖体)，为蛋白质的合成 提供场所。
核酸结构与功能
二、化学组成与基本单位
核酸组成
核酸 (DNA和RNA)
核苷酸(基本组成单位）
磷酸 核苷和脱氧核苷
戊糖 核糖 脱氧核糖
碱基 嘌呤 嘧啶
戊糖
(ribose)
构成RNA
(deoxyribose)
构成 DNA
一、DNA的一级结构
DNA的一级结构 由dAMP、dGMP、dCMP、dTMP四种脱氧
➢ 碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着 DNA结构的稳定。
三、DNA的三级结构与功能
（一）DNA超螺旋
超螺旋结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。
负超螺旋(negative supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。
细胞核和胞液 线粒体 功
能
核蛋白体RNA rRNA
mt rRNA 核蛋白体组分
信使RNA
mRNA
mt mRNA 蛋白质合成模板
转运RNA
tRNA
mt tRNA 转运氨基酸
核内不均一RNA HnRNA
成熟mRNA的前体
核内小RNA
SnRNA
参与hnRNA的剪接、转运
核仁小RNA
SnoRNA
rRNA的加工、修饰
DNA解链时的紫外吸收变化
➢增色效应(hyperchromic effect)：DNA变性 时其溶液OD260增高的现象。
（二）DNA的复性（renaturation）
➢当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链 可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，这一现 象称为DNA复性(renaturation) 。
➢热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一 过程称为退火(annealing) 。
➢减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。
Hale Waihona Puke Baidu
（三）分子杂交（hybridization）
➢ 不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一 溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程 度的碱基配对关系，在适宜的条件可以在不同 的分子间形成杂化双链(heteroduplex)。
➢双螺旋结构的表面形成了一个大沟(major groove) 和一个小沟(minor groove)。
碱基互补配对: 鸟嘌呤/胞嘧啶
碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶
3.疏水作用力和氢键共同维系着DNA双螺旋 结构的稳定。
➢ 相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的 碱基堆积力(base stacking interaction)。
核苷酸通过3’，5’-磷酸二酯键按一定顺序排列 而成的高分子化合物。
• 即：DNA分子中脱氧核苷酸残基的排列顺序（简 称碱基序列。
5´-末端 C
磷酸二酯键 A
磷酸二酯键 G
3´-末端
核酸分子结构表示方法：
AGT GCT 5 P P P P P P OH 3
5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3
➢ 这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形 成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与 RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。
核酸分子杂交的应用
➢ 研究DNA分子中某一种基因的位置。 ➢ 监定两种核酸分子间的序列相似性。 ➢ 检测某些专一序列在待检样品中存在与否。
RNA的种类、分布、功能
胞浆小RNA scRNA/7SL-RNA
蛋白质内质网定位合成 的信号识别体的组分
大部分真核细胞mRNA的5‘末端都以7-甲 基鸟嘌呤-三磷酸核苷为起始结构，3‘末端 有多聚腺苷酸结构。
帽子结构:m7GpppNm
H2N N HN O
OHOH
H
H
H H 5'
O- O
O
5'
N
N
O
C H2
OPOP O O-
OP O O-
C H2 O
N
N
H 3'
2'H
H
H
CH3
O OCH3
NH2 N
N
帽子结构和多聚A尾的功能
mRNA核内向胞质的转位 mRNA的稳定性维系 翻译起始的调控
2、tRNA具有茎环结构
➢tRNA具有局部的茎 环(stem-loop)结构或 发卡(hairpin)结构。
tRNA的二级结构 ——三叶草形
（二）染色质和核小体
➢ 真核生物DNA以非常有序的形式存在于细胞 核内。
➢ 在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的 染色质(chromatin)形式存在，在细胞分裂期， 则形成高度致密的染色体(chromosome)。
四、DNA的变性、复性与分子杂交
➢核酸的酸碱及溶解度性质 核酸为多元酸，具有较强的酸性。
➢核酸的高分子性质 粘度：DNA>RNA dsDNA > ssDNA 沉降行为:不同构象的核酸分子的沉降的 速率有很大差异，这是超速离心法提取和 纯化核酸的理论基础。
➢核酸的紫外吸收性质：A260
（一）DNA变性（denaturation)
定义 在某些理化因素作用下，DNA双链解
开成两条单链的过程。 DNA变性的本质是双链间氢键的断裂。
核酶
某些小RNA分子具有催化特定RNA降解 的活性，这种具有催化作用的小RNA亦被称 为核酶(ribozyme)或催化性RNA(catalytic RNA)。