第三章 多聚核苷酸和核酸

第三章多聚核苷酸和核酸

§3.0概述

核酸的分类及分布

核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。脱氧核糖核酸（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（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。

§3.1多聚核苷酸

多个核苷酸（nucleitide）通过3’,5’-磷酸二酯键（phosphodiester bond）连接、形成的链状聚合物，即多聚核苷酸（polynucleotides）。

连接键（基本结构键）：3’,5’-磷酸二酯键

5’末端[-P]，游离磷酸集团；3’末端[-OH]，游离羟基

多聚核苷酸连具有方向性，书写时从5’→3’

寡核苷酸（长度小于50nt）与多核苷酸

3’,5’-磷酸二酯键

§3.2 DNA的结构与功能

一、DNA的碱基组成

DNA中的碱基：A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）

DNA的碱基组成遵循Chargaff法则：

①不同种属生物的DNA碱基组成不同；

②同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成；

③对于一个特定的组织的DNA，其碱基组份不随其年龄、营养状态和环境而变化；

④腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔数相等，鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔数相等。

[A] = [T]，[G] [C]

二、DNA的一级结构

脱氧核糖核苷酸在多聚核苷酸链中的排列顺序（碱基序列）

基本结构键：3’,5’-磷酸二酯键

三、DNA的空间结构

（一）DNA的二级结构——双螺旋结构

1.双螺旋的结构特点

（1）两链平行，方向相反，右手双螺旋

（2）碱基向内，严格配对，两链互补

（3）维系力：碱基堆积力+氢键

（4）每一螺圈含10.4bp（碱基对），直径为2 nm，螺距为3.4 nm

（5）DNA 双螺旋结构的表面存在一个大沟和一个小沟

2.DNA双螺旋结构具多样性

（二）DNA的三级结构

1.超螺旋结构

将DNA的两端固定，使之旋进过分或旋进不足，DNA双链上就会产生额外的张力而发生扭曲，以抵消张力。这种扭曲称为DNA双链的超螺旋结构。双螺旋缠绕过分时形成正超螺旋，双螺旋缠绕不足时形成负超螺旋。它们之间互为拓扑异构体。

2.核小体——染色体的基本组成单位

双链DNA缠绕在核心颗粒上构成核小体。核小体→核心颗

粒：146bpDNA+2×（H2A、H2B、H3、H4）；连接DNA（~50bp）；

组蛋白H1。

四、DNA的基本功能

DNA是：①遗传变异的物质基础；②遗传信息的载体；③基因复制和转

录的模版

§3.3 RNA的结构和功能

RNA的结构特点：其一级结构与DNA相似（核糖核苷酸+U），二级结构为单链，局部双螺旋，三级结构只有部分RNA才有。

RNA的种类：信使RNA（mRNA）、非均一核RNA（hnRNA）、转运RNA（tRNA）、核糖体RNA（rRNA）、非信使小RNA（snmRNA）

一、信使RNA（mRNA）

1.功能：蛋白质合成的直接模版

2.特点：种类多、寿命短、含量少

3.真核生物细胞核内的初级产物：非均一核RNA（hnRNA），是成熟mRNA的前体

4.真核生物成熟mRNA的结构：

5’帽子：大多数真核mRNA的5’末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C-也会被甲基化，形成帽子结构

3’尾：大多数真核mRNA的3’末端是一段有80~250个腺苷酸的多聚腺苷酸结构，称为多聚A尾（polyA）

5’帽子和3’尾的功能：负责mRNA核内向胞质的转移；维持mRNA的稳定和调控翻译的起始

二、转运RNA（tRNA）

1.功能：在蛋白质合成中，选择性转运氨基酸和识别密码子

2.特点：①多数大小为

76nt ②含有7-15个稀有

碱基，大部分都分布在非

配对区③3’端都有

CCA-OH序列，为氨基酸

结合部位④都具有三叶

草形二级结构⑤都具有

倒“L”形三级结构

3.三叶草形二级结构：四

臂三环一叉

4.转运RNA有专一性，e.g.

tRNA Cys

三、核糖体RNA（tRNA）

1.rRNA与核蛋白形成核蛋白体（核糖体），核糖体的功能：蛋白质合成的场所

2.原核生物的核糖体（70s）：小亚基30s（16s rRNA+21 proteins）

大亚基50s（5s、23s rRNA+31 proteins）

3.真核生物的核糖体（80s）：小亚基40s（18s rRNA+33 proteins）

大亚基60s（5s、28s、5.8s rRNA+49 proteins）

四、非信使小RNA（snmRNA）

核内小RNA（snRNA）：参与mRNA

前体的剪接、转运

催化小RNA：参与特殊RNA的剪

接

核仁小RNA（snoRNA）：参与rRNA

的加工与修饰

小干扰RNA（siRNA）：参与基因转

录后的调控

§3.4核酸的理化性质

一、一般性质

1.DNA易被酸解，RNA易被碱解，两者都可被酶解

2.两性解离性，但在体内酸性较强

3.DNA是线性高分子

4.紫外吸收（碱基含有共轭双键），最高吸收峰260nm。要求：纯DNA→A260/A280>1.8，纯RNA→A260/A280>2.0

二、核酸的变性

在一些理化因素的作用下，核酸分子互补碱基对之间的氢键断裂，使双螺旋结构松散，