第一章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能

1、第一章 核酸與蛋白質(zhì)化學(xué)第第一一節(jié)節(jié) 核核酸酸的的化化學(xué)學(xué)組組成成1869年核酸最早分離自外科繃帶膿細(xì)胞的年核酸最早分離自外科繃帶膿細(xì)胞的細(xì)胞細(xì)胞核核，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)含磷量之高超過當(dāng)時(shí)發(fā)當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)含磷量之高超過當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的任何一種有機(jī)物，并且現(xiàn)的任何一種有機(jī)物，并且含有很強(qiáng)的酸性含有很強(qiáng)的酸性，故得名核酸。故得名核酸。1909年其組成被研究清楚，年其組成被研究清楚，1944年生物功能初年生物功能初步澄清，在步澄清，在X射線衍射技術(shù)支持下射線衍射技術(shù)支持下1951年結(jié)構(gòu)年結(jié)構(gòu)澄清。澄清。核酸是脫氧核糖核酸（核酸是脫氧核糖核酸（DNA）與核糖核酸）與核糖核酸（RNA）的通稱）的通稱。一、概述

2、1、核酸的概念和重要性概念：核酸是由C、H、O、N、P5種元素組成，是一類重要的生物大分子，在生物體內(nèi)負(fù)責(zé)生命信息的儲(chǔ)存和傳遞。重要性： (1)DNA是主要遺傳物質(zhì) (2)RNA的功能多樣性2、核酸的化學(xué)組成 核 酸（RNA、DNA）核苷酸磷酸核苷戊糖堿基核糖（RNA）脫氧核糖（DNA）A、G、C、UA、G、C、T核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷水水解解戊糖戊糖堿基堿基核酸核酸戊糖堿基腺嘌呤鳥嘌呤NNNHN123456789嘌 呤嘧 啶尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶NNH132456二、核酸基本結(jié)構(gòu)單位核苷酸（一）核 苷核 苷：是由戊糖與含N堿脫水縮合而成的化合物。A、形成。B、命名，根據(jù)其分子中的堿基和戊

3、糖來命名。核 苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2如果是存在于DNA中的脫氧核苷則2位則是H而不是OH。磷酸+ 戊糖 + 堿基=核苷酸POOOHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2OO-POO-NNNNN H2OHHO HHO HHO C H2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)3.2核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)1、核苷酸的連接方式2、DNA和RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)1、核苷酸的連接方式核苷酸之間以核苷酸之

4、間以磷酸二酯磷酸二酯鍵鍵連接形成多核苷酸鏈，連接形成多核苷酸鏈，即核酸即核酸。2、DNA和RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)3.3 DNA的結(jié)構(gòu)與功能1、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu) 雙螺旋結(jié)構(gòu)的特征； 雙螺旋結(jié)構(gòu)的多態(tài)性；2、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)3、DNA的功能1、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)特征：兩條脫氧核苷酸鏈以反向平行的方式 圍繞同一中心軸向右盤繞主鏈處于螺旋的外側(cè)（核糖+磷酸）親水 核糖平面與螺旋軸平行 堿基處于螺旋的內(nèi)側(cè)，與中軸垂直螺距：10bp3.4nm3600 =2nm大溝與小溝： 蛋白質(zhì)識(shí)別DNA的特定遺傳信息的關(guān)鍵點(diǎn) 堿基互補(bǔ)配對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素（1）氫鍵： A=T；G C （2）堿基堆積力（3）離子鍵雙

5、螺旋結(jié)構(gòu)的多態(tài)性2、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)定義：雙螺旋進(jìn)一步扭曲形成的更高層次的空間結(jié)構(gòu)。如扭拮、超螺旋等。3、DNA的功能 DNA具有基因的所有屬性，基因也就是DNA的一個(gè)片段。DNA的基本功能是作為生物遺傳信息復(fù)制的模板和基因轉(zhuǎn)錄的模板，它是生命遺傳繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。3.4 RNA的結(jié)構(gòu)與功能1、mRNA的結(jié)構(gòu)與功能2、tRNA的結(jié)構(gòu)與功能3、rRNA的結(jié)構(gòu)與功能4、其它小分子RNA1、mRNA的結(jié)構(gòu)與功能 (1)、原核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多順反子結(jié)構(gòu) (2)、真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 單順反子結(jié)構(gòu)，只能編碼一條多肽鏈 3-端具有polyA結(jié)構(gòu) 不是由DNA編碼的

6、防止mRNA被核酸酶水解 核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān) mRNA的5端有一個(gè)“帽子”結(jié)構(gòu) m7G5pppN 防止核酸外切酶對(duì)mRNA的降解 識(shí)別起始點(diǎn)（核糖體識(shí)別mRNA ）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2、tRNA的結(jié)構(gòu)與功能(1)、二級(jí)結(jié)構(gòu)特征： 分子量25KD左右，沉降系數(shù)4s；多數(shù)為7090個(gè)核苷酸 三葉草形結(jié)構(gòu) 3末端（接受末端）為CCAOH結(jié)構(gòu)，接受活化的aa。 5端多為pG，也有pC結(jié)構(gòu)的。 具有不等的稀有堿基及位置不變的恒定核苷酸2(2)、三級(jí)結(jié)構(gòu)特征： 倒“L”3、rRNA的結(jié)構(gòu)與功能原核生物的rRNA： 16S、 5S、23S真核生物的rRNA： 18S、5S、5.8S、28S16S rRNA4、其它小分子R

7、NA真核細(xì)胞的小分子RNA： snRNA scRNA原核細(xì)胞的小分子RNA： 反義RNA 3.5核酸的理化性質(zhì)及其應(yīng)用1、核酸的一般理化性質(zhì)2、DNA的變性與復(fù)性3、DNA的熔解溫度4、核酸的雜交及其應(yīng)用1、核酸的一般理化性質(zhì)物理性質(zhì)：酸性穩(wěn)定性紫外吸收溶解度分子大小、形狀和粘度 沉降特性核酸的水解：酸水解堿水解 酶水解2、DNA的變性與復(fù)性DNA的變性定義：高溫、酸、堿或某些變性劑能破壞核酸中的氫鍵，使有規(guī)律的螺旋型雙鏈結(jié)構(gòu)變成單鏈、無規(guī)律的“線團(tuán)”，此作用稱為。性質(zhì)改變：溶液粘度降低溶液旋光度發(fā)生改變 增色效應(yīng)：與天然DNA相比，變性DNA因其雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞，使堿 基充分外露，因此，紫外吸

8、收增加，這種現(xiàn)象叫。DNA的復(fù)性定義：變性DNA在適當(dāng)?shù)臈l件下又可使兩條彼此分開的鏈重新締合成雙螺旋，這個(gè)過程叫。DNA復(fù)性的影響因素：溫度和時(shí)間DNA濃度 DNA序列的復(fù)雜性3、DNA的熔解溫度定義：增色效應(yīng)達(dá)到一半時(shí)的溫度或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)的溫度稱為。影響Tm的因素： DNA的均一性 G、C的含量 介質(zhì)中的離子強(qiáng)度：低濃度介質(zhì)中，Tm值低，范圍寬4、核酸的雜交及其應(yīng)用定義：在在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的類的DNA單鏈分子或單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成雜合雙鏈的分子間形成雜合雙鏈(heteroduplex)。 這種雜合雙鏈可以在不同的這種雜合雙鏈可以在不同的DNA與與DNA之間形成，之間形成，也可以在也可以在DNA和和RNA分子間或者分子間或者RNA與與RNA分子間形分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。3.6核酸酶和限制性核酸內(nèi)切酶1、核酸的酶促水解與核酸酶的分類 底物專一性；對(duì)底物的作用