第四章、核酸化學(xué)

1、第四章核酸一、核酸的研究歷史和重要性一、核酸的研究歷史和重要性18681868 MiescherMiescher（米歇爾）（米歇爾）（2424歲）瑞士科學(xué)家，從歲）瑞士科學(xué)家，從膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離出了一膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離出了一 種含磷酸的有機(jī)物，當(dāng)種含磷酸的有機(jī)物，當(dāng)時(shí)稱為核素（時(shí)稱為核素（nucleinnuclein）,1872,1872年又從萊茵河的鮭魚的精年又從萊茵河的鮭魚的精子里分離出這種物質(zhì)。后稱為核酸（子里分離出這種物質(zhì)。后稱為核酸（nucleic acidnucleic acid）1944 1944 Avery(Avery(艾弗里）艾弗里） 等通過(guò)肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)第一等通過(guò)肺

2、炎球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)第一次證明次證明DNADNA是遺傳物質(zhì)。兩種型，是遺傳物質(zhì)。兩種型，S S型（光滑型）有感染型（光滑型）有感染力力致病，致病，R R型（粗糙型）無(wú)感染力型（粗糙型）無(wú)感染力不致病。不致病。概述 19441944年（年（1877-1877-19551955），美國(guó)），美國(guó)O.T.Avery(O.T.Avery(艾弗艾弗里）等人發(fā)表了里）等人發(fā)表了 脫氧核糖型的脫氧核糖型的核酸是核酸是IIIIII型肺型肺炎球菌轉(zhuǎn)化要素炎球菌轉(zhuǎn)化要素的基本單位的基本單位 即即DNADNA是細(xì)菌的轉(zhuǎn)是細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子，第一次化因子，第一次證明了證明了DNADNA是遺是遺傳物質(zhì)。傳物質(zhì)。著名的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化

3、實(shí)驗(yàn)著名的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 死亡的老鼠死亡的老鼠體內(nèi)有體內(nèi)有S型型菌體菌體Avery的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：（的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：（1944年）年）我是世界上第一個(gè)手拿試管基因的人。我是世界上第一個(gè)手拿試管基因的人。 Avery沒有獲得諾貝爾獎(jiǎng)金的原因：沒有獲得諾貝爾獎(jiǎng)金的原因： 蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀念根深蒂固蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀念根深蒂固 提取的核酸中仍然有少量蛋白質(zhì)污染提取的核酸中仍然有少量蛋白質(zhì)污染 Avery不善于宣傳自己和爭(zhēng)辯不善于宣傳自己和爭(zhēng)辯 Avery去世過(guò)早去世過(guò)早 19531953年年 WatsonWatson和和CrickCrick提出提出DNADNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型真真正

4、正“核酸時(shí)代核酸時(shí)代”的到來(lái)。的到來(lái)。 19581958年年CrickCrick提出遺傳信息傳遞的中心法則。提出遺傳信息傳遞的中心法則。 19611961年年JacobJacob（雅各布（雅各布 ） and Monod(and Monod(莫諾莫諾) )提出操縱提出操縱子學(xué)說(shuō)。子學(xué)說(shuō)。 19651965年年Holley R.W.Holley R.W.等提出酵母丙氨酸等提出酵母丙氨酸t(yī)RNAtRNA的完整序的完整序列（一級(jí)結(jié)構(gòu)）。列（一級(jí)結(jié)構(gòu)）。 19661966年年 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)H. Gobind KhoranaH. Gobind Khorana等多位美國(guó)生物化學(xué)等多位美國(guó)生物化學(xué)家的努力，在以往

5、基礎(chǔ)上，破譯出了其他氨基酸的遺傳密家的努力，在以往基礎(chǔ)上，破譯出了其他氨基酸的遺傳密碼子，至此組成蛋白質(zhì)的碼子，至此組成蛋白質(zhì)的2020種氨基酸的全部遺傳密碼被確種氨基酸的全部遺傳密碼被確定。定。 19701970年年美國(guó)分子病毒學(xué)家，美國(guó)分子病毒學(xué)家，Baltimore D.Baltimore D.（D.D.巴爾的巴爾的摩），摩），Temin H.M.Temin H.M.（H.M.H.M.特明）和特明）和Mizutani S.Mizutani S.，兩個(gè)組，兩個(gè)組各自獨(dú)立地從雞肉瘤病毒中發(fā)現(xiàn)了各自獨(dú)立地從雞肉瘤病毒中發(fā)現(xiàn)了RNARNA逆轉(zhuǎn)錄酶，揭示了逆轉(zhuǎn)錄酶，揭示了生物信息傳遞中存在著由生物

6、信息傳遞中存在著由RNARNA形成形成DNADNA的過(guò)程，發(fā)展和完善的過(guò)程，發(fā)展和完善了了 中心法則中心法則 。 1972 -1973 1972 -1973 年年 BergBerg成功進(jìn)行成功進(jìn)行DNADNA體外重組體外重組cohencohen創(chuàng)建分子克隆技術(shù)，在體外構(gòu)建具有生物學(xué)功能創(chuàng)建分子克隆技術(shù)，在體外構(gòu)建具有生物學(xué)功能的細(xì)菌質(zhì)粒。的細(xì)菌質(zhì)粒。 19751975年年sanger(sanger(桑格爾）建立了分析桑格爾）建立了分析 DNADNA堿基堿基序列的方法。序列的方法。 8080年代年代 分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科突飛猛分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科突飛猛進(jìn)發(fā)展。進(jìn)發(fā)展。 19851

7、985年年美國(guó)生物化學(xué)家美國(guó)生物化學(xué)家Mullis KaryMullis Kary（K.K.穆利穆利斯）成功發(fā)明聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)（斯）成功發(fā)明聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)（PCRPCR）。該技）。該技術(shù)可從極其微量的生物樣品中大量擴(kuò)增術(shù)可從極其微量的生物樣品中大量擴(kuò)增DNADNA分子，分子，使基因工程獲得了一個(gè)新的有力工具。使基因工程獲得了一個(gè)新的有力工具。 9090年代以后年代以后 實(shí)施人類基因組計(jì)劃（實(shí)施人類基因組計(jì)劃（HGPHGP）, ,生命生命科學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代科學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代. . 1997 1997年年WilmutWilmut（維爾穆特）等人首次不經(jīng)過(guò)受精，用（維爾穆特）等人首次不經(jīng)過(guò)受

8、精，用成年羊的體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，成功獲得了克隆羊成年羊的體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，成功獲得了克隆羊多莉。多莉。多莉于多莉于19961996年年7 7月月5 5日出日出生，于生，于19971997年年2 2月月2323日日被介紹給公眾。被介紹給公眾。20022002年年2 2月月1212日死亡（進(jìn)行性日死亡（進(jìn)行性肺?。?。綿羊的乳腺細(xì)肺病）。綿羊的乳腺細(xì)胞，將其細(xì)胞核移植到胞，將其細(xì)胞核移植到一個(gè)剔除了細(xì)胞核的蘇一個(gè)剔除了細(xì)胞核的蘇格蘭黑臉羊的卵子中，格蘭黑臉羊的卵子中，使之融合、分裂、發(fā)育使之融合、分裂、發(fā)育成胚胎，然后移植到第成胚胎，然后移植到第三頭羊的體內(nèi)。三頭羊的體內(nèi)。 二、核酸的概念 （1 1

9、）核酸是（線性大分子）生命的物質(zhì)基）核酸是（線性大分子）生命的物質(zhì)基礎(chǔ)存在一切活細(xì)胞中。礎(chǔ)存在一切活細(xì)胞中。 （2 2）核酸是遺傳信息的載體。）核酸是遺傳信息的載體。 （3 3）核酸是參與蛋白質(zhì)合成的重要物質(zhì)。）核酸是參與蛋白質(zhì)合成的重要物質(zhì)。 （4 4）核酸是單核苷酸聚合成的多核苷酸鏈。）核酸是單核苷酸聚合成的多核苷酸鏈。三、核酸分類和分布核酸分類和分布 脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, deoxyribonucleic acid, DNADNA）: :遺傳遺傳信息的貯存和攜帶者，生物的主要遺傳物質(zhì)。在真核細(xì)胞中，信息的貯存和攜帶者，生物的主要遺傳物質(zhì)。

10、在真核細(xì)胞中，DNADNA主要集中在細(xì)胞核內(nèi)，線粒體和葉綠體中均有各自的主要集中在細(xì)胞核內(nèi)，線粒體和葉綠體中均有各自的DNADNA。原核細(xì)胞沒有明顯的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，原核細(xì)胞沒有明顯的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，DNADNA存在于稱為類核的結(jié)構(gòu)存在于稱為類核的結(jié)構(gòu)區(qū)。每個(gè)原核細(xì)胞只有一個(gè)染色體，每個(gè)染色體含一個(gè)雙鏈環(huán)區(qū)。每個(gè)原核細(xì)胞只有一個(gè)染色體，每個(gè)染色體含一個(gè)雙鏈環(huán)狀狀DNADNA。 核糖核酸核糖核酸（ribonucleic acid, ribonucleic acid, RNARNA）：主要參與遺傳）：主要參與遺傳信息的傳遞和表達(dá)過(guò)程，細(xì)胞內(nèi)的信息的傳遞和表達(dá)過(guò)程，細(xì)胞內(nèi)的RNARNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，主

11、要存在于細(xì)胞質(zhì)中，少量存在于細(xì)胞核中，病毒中少量存在于細(xì)胞核中，病毒中RNARNA本身就是遺傳信息的儲(chǔ)存者本身就是遺傳信息的儲(chǔ)存者。另外在植物中還發(fā)現(xiàn)了一類比病毒還小得多的侵染性致病因。另外在植物中還發(fā)現(xiàn)了一類比病毒還小得多的侵染性致病因子稱為類病毒，它是不含蛋白質(zhì)的游離的子稱為類病毒，它是不含蛋白質(zhì)的游離的RNARNA分子，還發(fā)現(xiàn)有分子，還發(fā)現(xiàn)有些些RNARNA具生物催化作用（具生物催化作用（ribozymeribozyme）。）。核酸核酸脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（DNA）主宰生物遺）主宰生物遺 傳，存于細(xì)胞核。傳，存于細(xì)胞核。核糖核酸核糖核酸RNA （90%在細(xì)胞在細(xì)胞質(zhì)）質(zhì)）信使信使R

12、NA(mRNA)指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移RNA（tRNA)轉(zhuǎn)移氨基酸轉(zhuǎn)移氨基酸核糖體核糖體RNA（rRNA） 蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所口訣口訣 DNADNA在核里在核里 ， 遺傳信息它控制；遺傳信息它控制； RNARNA多在漿多在漿 ， 合成蛋白傳信息；合成蛋白傳信息； mRNAmRNA為模板為模板 ， tRNAtRNA作載體；作載體； rRNArRNA是車間是車間 ， 三者分工又統(tǒng)一；三者分工又統(tǒng)一；第一節(jié)一、元素組成一、元素組成: :?組成核酸的元素有組成核酸的元素有C C、H H、O O、N N、P P等等. .?與蛋白質(zhì)比較，其組成上有兩個(gè)特點(diǎn)：一與蛋白質(zhì)比較，其組

13、成上有兩個(gè)特點(diǎn)：一是核酸一般不含元素是核酸一般不含元素S S，二是核酸中，二是核酸中P P元素元素的含量較多并且恒定，約占的含量較多并且恒定，約占9 910%10%。因此，。因此，核酸定量測(cè)定的經(jīng)典方法，是以測(cè)定核酸定量測(cè)定的經(jīng)典方法，是以測(cè)定P P含量含量來(lái)代表核酸量。來(lái)代表核酸量。二、分子組成與基本單位二、分子組成與基本單位 1.1.核酸的水解產(chǎn)物核酸的水解產(chǎn)物核酸經(jīng)水解可得到很核酸經(jīng)水解可得到很多的單核苷酸，因此核苷酸是核酸的基本多的單核苷酸，因此核苷酸是核酸的基本單位。單位。 核苷酸可被水解產(chǎn)生核苷和磷酸；核苷酸可被水解產(chǎn)生核苷和磷酸； 核苷還可再進(jìn)一步水解，產(chǎn)生戊糖和含氮核苷還可再進(jìn)

14、一步水解，產(chǎn)生戊糖和含氮堿基。堿基。 核酸核酸單核甘酸核苷嘧啶堿基戊糖磷酸堿基瞟呤堿基 RNA與與DNA化學(xué)組成的差異化學(xué)組成的差異 DNA RNA糖糖 脫氧核糖脫氧核糖 核糖核糖堿基堿基 AGCT AGCU 不含稀有堿基不含稀有堿基 含稀有堿基含稀有堿基2.基本堿基結(jié)構(gòu)和命名基本堿基結(jié)構(gòu)和命名 （1 1）堿基組成特點(diǎn)：）堿基組成特點(diǎn)： 核苷酸中核苷酸中的堿基均為含氮雜環(huán)化合物，它們分的堿基均為含氮雜環(huán)化合物，它們分別屬于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物別屬于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物 核苷酸中核苷酸中 嘌呤堿嘌呤堿(purine)(purine)主要是鳥嘌呤主要是鳥嘌呤(guanine,G)(guanin

15、e,G)和腺和腺嘌呤嘌呤(adenine,A)(adenine,A)； 嘧啶堿嘧啶堿(pyrimidine)(pyrimidine)主要是胞嘧啶主要是胞嘧啶(cytosine,C)(cytosine,C)、尿嘧啶尿嘧啶(uracil,U)(uracil,U)和胸腺嘧啶和胸腺嘧啶(thymine,T)(thymine,T)。 DNADNA和和RNARNA都含有鳥嘌呤都含有鳥嘌呤(G)(G)、腺嘌呤、腺嘌呤(A)(A)和胞嘧啶和胞嘧啶(C)(C)； 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)(T)一般而言只存在于一般而言只存在于DNADNA中，不中，不存在于存在于RNARNA中；中； 尿嘧啶尿嘧啶(U)(U)只存在于

16、只存在于RNARNA中，不存在于中，不存在于DNADNA中。中。（2 2）嘧啶堿基）嘧啶堿基 尿嘧啶尿嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶嘧啶堿嘧啶堿(pyrimidine)(pyrimidine)主要是胞嘧啶主要是胞嘧啶(cytosine(cytosine，C)C)、尿嘧啶、尿嘧啶(uracil(uracil，U)U)、胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine(thymine，T)T) (3(3）嘌呤堿基）嘌呤堿基 腺嘌呤腺嘌呤 鳥嘌呤鳥嘌呤核苷酸中的嘌呤堿核苷酸中的嘌呤堿(purine)(purine)主要是鳥嘌呤主要是鳥嘌呤(guanine,G)(guanine,G)和腺嘌呤和腺嘌呤(adeni

17、ne,A) (adenine,A) （4 4）核酸中五種堿基中凡含有酮基的，在溶）核酸中五種堿基中凡含有酮基的，在溶液中發(fā)生酮式一烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象。這液中發(fā)生酮式一烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象。這種互變異構(gòu)在基因的突變和生物的進(jìn)化中種互變異構(gòu)在基因的突變和生物的進(jìn)化中具有重要作用。具有重要作用。 酮式酮式烯醇式烯醇式烯醇式烯醇式（5）稀有堿基）稀有堿基 稀有堿基（或修飾堿基），是在核酸合成以后稀有堿基（或修飾堿基），是在核酸合成以后由常見嘌呤堿或嘧啶堿在不同部位進(jìn)行由常見嘌呤堿或嘧啶堿在不同部位進(jìn)行甲基化或其甲基化或其它的化學(xué)基團(tuán)酶促修飾它的化學(xué)基團(tuán)酶促修飾衍生而成的，一般在核酸中衍生而成的，一般在核

18、酸中的含量稀少。的含量稀少。 生物體內(nèi)還有一些游離的嘌呤堿基（黃嘌呤、次黃生物體內(nèi)還有一些游離的嘌呤堿基（黃嘌呤、次黃嘌呤）是代謝的中間產(chǎn)物。嘌呤）是代謝的中間產(chǎn)物。 DNA中的修飾堿基如：中的修飾堿基如：5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶（m5C），），5-羥甲基胞嘧啶（羥甲基胞嘧啶（hm5C）；）；5，6-二氫尿嘧啶（二氫尿嘧啶（DHU)等。等。 RNA中以中以tRNA含修飾堿基最多含修飾堿基最多，如：如：1-甲甲基腺嘌呤（基腺嘌呤（m1A），），7一甲基鳥嘌呤（一甲基鳥嘌呤（m7G）常見的幾種稀有堿基N NN NH HO ON NH H2 2C CH H3 3N NH HN NH HO OO ON

19、 NN NH HO ON NH H2 2C CH H2 2O OH HN NH HN NN NN NN NH H2 2C CH H3 3N NH HN NN NH HN NO OC CH H3 35 5，6 6- -二二氫氫尿尿嘧嘧啶啶( (D DH HU U) )1 1- -甲甲基基腺腺嘌嘌呤呤5 5- -羥羥甲甲基基胞胞嘧嘧啶啶5 5- -甲甲基基胞胞嘧嘧啶啶7 7- -甲甲基基鳥鳥嘌嘌呤呤C CH H3 3（6） 堿基的紫外吸收堿基的紫外吸收 嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，對(duì)嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，對(duì)260nm左右波長(zhǎng)的紫外光左右波長(zhǎng)的紫外光有較強(qiáng)的吸收。堿基的這一有較強(qiáng)的吸收。堿基的

20、這一特性常被用來(lái)對(duì)堿基、核苷、核苷酸和核酸進(jìn)特性常被用來(lái)對(duì)堿基、核苷、核苷酸和核酸進(jìn)行定性和定量分析。行定性和定量分析。 幾種核苷酸的紫外吸收幾種核苷酸的紫外吸收3. 3. 核核 糖糖 核酸中的戊糖有核酸中的戊糖有核糖和脫氧核糖核糖和脫氧核糖（2位的羥基被氫位的羥基被氫取代取代）兩種，分別存在于核糖核苷酸和脫氧核糖核苷）兩種，分別存在于核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸中。為了與堿基標(biāo)號(hào)相區(qū)別，通常將戊糖的酸中。為了與堿基標(biāo)號(hào)相區(qū)別，通常將戊糖的C原子編原子編號(hào)都加上號(hào)都加上“ ”。 -D-D-核糖核糖 -D-2-D-2-脫氧核糖脫氧核糖4. 4. 核苷核苷 (1)核苷是由核苷是由戊糖與含氮堿基經(jīng)脫水

21、戊糖與含氮堿基經(jīng)脫水縮合而生成的化縮合而生成的化合物。合物。 (2)化學(xué)鍵化學(xué)鍵糖苷鍵糖苷鍵 （3）連接方式：核苷是由核糖或脫氧核糖的）連接方式：核苷是由核糖或脫氧核糖的C1 -羥基與嘧啶堿羥基與嘧啶堿N1或嘌呤堿或嘌呤堿N9進(jìn)行縮合進(jìn)行縮合。 所以有所以有四種核糖核苷四種核糖核苷和和四種脫氧核糖核苷四種脫氧核糖核苷 用單字母表示，在脫氧時(shí)加用單字母表示，在脫氧時(shí)加d，如，如dA。腺苷腺苷(AR) 脫氧胞苷脫氧胞苷(dCR)1,N9-糖苷鍵糖苷鍵 1,N1-糖苷鍵糖苷鍵11N9N1核糖核苷與脫氧核糖核苷核糖核苷與脫氧核糖核苷NNN9NNH21OHOHHHHCH2HHOHNNNOH2NN91OH

22、OHHHHCH2HHOOHOHHHHCH2HHO1N1NNH2OOHOHHHHCH2HHO1N1HNOO腺嘌呤脫氧核苷 鳥嘌呤脫氧核苷 胞嘧啶脫氧核苷 胸腺嘧啶脫氧核苷NNN9NNH21OOHOHHHHCH2HHOHNNNOH2NN91OOHOHHHHCH2HHOOOHOHHHHCH2HHO1N1NNH2OOOHOHHHHCH2HHO1N1HNOO腺嘌呤核苷 鳥嘌呤核苷 胞嘧啶核苷 尿嘧啶核苷CH3RNA 組成：組成： 腺核苷腺核苷 、 鳥核苷、鳥核苷、 尿核苷、胞核苷尿核苷、胞核苷 DNA組成：組成：脫氧腺核苷、脫氧胸腺核苷、脫脫氧腺核苷、脫氧胸腺核苷、脫 氧鳥核氧鳥核 苷、脫氧胞核苷苷、脫

23、氧胞核苷 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱腺苷、脫氧腺苷等腺苷、脫氧腺苷等糖與堿基連接的方式：糖與堿基連接的方式： 嘌呤核苷嘌呤核苷：C1 N9 嘧啶核苷嘧啶核苷：C1 N1 “稀有核苷稀有核苷”是由是由“稀有堿基稀有堿基”所生成的核苷。所生成的核苷。當(dāng)然也有例外，例如：當(dāng)然也有例外，例如：假尿苷（假尿苷（）1,C5-糖苷鍵糖苷鍵1C5(4)稀有核苷5.5.核苷酸核苷酸 (1)核苷中戊糖的羥基與磷酸以磷酸酯鍵連接而核苷中戊糖的羥基與磷酸以磷酸酯鍵連接而成為成為核苷酸核苷酸，包括包括核糖核苷酸核糖核苷酸和和脫氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸兩大類。兩大類。 (2)核苷酸在核苷酸在5位位進(jìn)一步磷酸化即生成二磷酸核苷進(jìn)一步磷酸化

24、即生成二磷酸核苷和三磷酸核苷，表示為和三磷酸核苷，表示為NMP、NDP、NTP，脫，脫氧時(shí)加氧時(shí)加“d”，如，如ATP、dATP。5 -磷酸核苷酸的基本結(jié)構(gòu)磷酸核苷酸的基本結(jié)構(gòu)OO（N = A、G、C、U、T）HH(O)H1 2 NOHCH2HH5 4 3 PO-OOO-堿基、核苷、核苷酸的概念和關(guān)系堿基、核苷、核苷酸的概念和關(guān)系 Nitrogenous basePentose sugarHOCH2HOHDoxyribose (in DNA)HOCH2HOOHRibose (in RNA)PhosphatePyrimidinesCytosineThymineUracilCUTPurihesAd

25、enineGuanineAG(3)核糖核苷酸與脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸與脫氧核糖核苷酸NNN9NNH21OOHOHHHHCH2HOHNNNOH2NN91OOHOHHHHCH2HOOOHOHHHHCH2HO1N1NNH2OOOHOHHHHCH2HO1N1HNOO5腺嘌呤核苷酸 5鳥嘌呤核苷酸 5胞嘧啶核苷酸 5尿嘧啶核苷酸POOOPOOOPOOOPOOONNN9NNH21OHOHHHHCH2HOHNNNOH2NN91OHOHHHHCH2HOOHOHHHHCH2HO1N1NNH2OOHOHHHHCH2HO1N1HNOO5腺嘌呤脫氧核苷酸 5鳥嘌呤脫氧核苷酸 5胞嘧啶脫氧核苷酸 5胸腺嘧啶脫氧核苷酸

26、POOOPOOOPOOOPOOOCH3 (4)幾種重要的腺苷酸腺腺苷苷酸酸及及其其多多磷磷酸酸化化合合物物 AMP Adenosine monophosphate ADP Adenosine diphosphate ATP Adenosine triphosphate 5 -NMP 5 -NDP 5 -NTPN=A、G、C、U 5 -dNMP 5 -dNDP 5 -dNTP N=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物腺苷酸及其多磷酸化合物 AMP Adenosine monophosphate ADP Adenosine diphosphate ATP Adenosine triphosphat

27、e OPOOHOA (G)OOOHCH2HHHHcAMP(cGMP)cAMP(cGMP)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)Cyclic adenylie (Cyclic adenylie (Guanine)acidGuanine)acid核苷酸是核苷的磷酸酯，是構(gòu)成核酸的基本單位，同核苷酸是核苷的磷酸酯，是構(gòu)成核酸的基本單位，同樣分兩類：樣分兩類： 1. 核糖核苷酸：核糖核苷酸：腺苷酸、鳥苷酸、胞苷酸、尿苷酸腺苷酸、鳥苷酸、胞苷酸、尿苷酸 代號(hào)：代號(hào)： AMP 、 GMP 、 CMP 、 UMP 依次為依次為： ADP、 GDP、 CDP 、 UDP ATP、 GTP、 CTP、 UTP 核苷酸小結(jié)核苷酸小結(jié)2.

28、脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：脫氧腺苷酸、脫氧鳥苷酸、脫氧胞苷脫氧腺苷酸、脫氧鳥苷酸、脫氧胞苷 酸、脫氧胸苷酸酸、脫氧胸苷酸 代號(hào)：代號(hào)： dAMP 、dGMP、 dCMP 、 dTMP dADP 、 dGDP、 dCDP 、 dTDP dATP 、 dGTP、 dCTP、 dTTP 注意：注意：人們常常把堿基的代號(hào)人們常常把堿基的代號(hào)A、U、G、C、T來(lái)表示來(lái)表示相應(yīng)的核苷和核苷酸。不能誤認(rèn)為是堿基。相應(yīng)的核苷和核苷酸。不能誤認(rèn)為是堿基。 NTP不僅是核酸的原料，不僅是核酸的原料，NTP還是能量物質(zhì)。還是能量物質(zhì)。環(huán)狀的核環(huán)狀的核苷酸（苷酸（cGMP 、cAMP） 還可作為激素的第二信使。還可作為

29、激素的第二信使。3.DNA和RNA組成的差別核酸核酸 戊糖戊糖 堿基堿基 DNA -D脫氧核糖脫氧核糖 RNA -D核糖核糖腺嘌呤胞嘧啶胸胸腺腺嘧嘧啶啶鳥嘌呤鳥嘌呤腺嘌呤胞嘧啶尿尿嘧嘧啶啶6.核酸 核酸是由很多核酸是由很多單核苷酸單核苷酸聚合形成的聚合形成的多聚核多聚核苷酸。苷酸。 RNARNA是由是由四種核糖核苷酸四種核糖核苷酸聚合而成。聚合而成。 DNADNA是由是由四種四種脫氧脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸聚合而成；聚合而成； 核苷酸之間連接方式核苷酸之間連接方式 一個(gè)核苷酸的一個(gè)核苷酸的55位磷酸與前一個(gè)核苷位磷酸與前一個(gè)核苷酸的酸的3-OH3-OH形成形成33，55磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵3，

30、5-磷酸二酯鍵（重點(diǎn)）磷酸二酯鍵（重點(diǎn)）聚合酶聚合酶多核苷酸鏈具有方向多核苷酸鏈具有方向核酸是有核酸是有方向性方向性的分子，的分子，即兩個(gè)末端（即兩個(gè)末端（ 3-3-末端和末端和5-5-末端）不相同。末端）不相同。第二節(jié)一、一、DNADNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 1.DNA1.DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指四種脫氧核苷酸指四種脫氧核苷酸(dAMP(dAMP、dCMPdCMP、dGMPdGMP、dTMP)dTMP)按照一定的排按照一定的排列順序，通過(guò)磷酸二酯鍵連接形成的多核列順序，通過(guò)磷酸二酯鍵連接形成的多核苷酸。包括核苷酸的種類、數(shù)量和排序。苷酸。包括核苷酸的種類、數(shù)量和排序。2.2.連接方式：連

31、接方式： 一個(gè)核苷酸的一個(gè)核苷酸的55位磷酸與下一位核苷酸的位磷酸與下一位核苷酸的3-OH3-OH形成形成33，55磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵. .磷酸基和磷酸基和戊糖基構(gòu)成戊糖基構(gòu)成DNADNA鏈的骨架，可變部分是堿基鏈的骨架，可變部分是堿基排列順序排列順序 。 3.3.形成產(chǎn)物是多核形成產(chǎn)物是多核苷酸，并有方向苷酸，并有方向性，具有性，具有33末和末和55末短。末短。 5 5 3 3 DNADNA、RNARNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) DNADNA一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)5 3 OHOHOH5 3 RNARNA一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)4 4、DNADNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法5 3 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式5 3 p

32、 p p pOH3 ACTG1 線條式線條式5 ACTGCATAGCTCGA 3 字母式字母式 結(jié)構(gòu)式，線條式，字母式結(jié)構(gòu)式，線條式，字母式PACTGCATAGCTCGA OH字母式字母式 不同的基因有不同的不同的基因有不同的脫氧核苷酸序列脫氧核苷酸序列，編碼了，編碼了不同的生物信息（人的基因包括了不同的生物信息（人的基因包括了3 310109 9bpbp , ,即即3030億個(gè)堿基對(duì)億個(gè)堿基對(duì) 。單個(gè)堿基用。單個(gè)堿基用NbNb表示）。表示）。如：如：ACTTTGCTAGCTTACTTTGCTAGCTT是某個(gè)基因堿基的部分序列；是某個(gè)基因堿基的部分序列；ATATATAGATATATAG是編碼另

33、一種蛋白質(zhì)的基因是編碼另一種蛋白質(zhì)的基因堿基序列。堿基序列。 核酸是不分支的線性大分子，由于核苷酸之間的差核酸是不分支的線性大分子，由于核苷酸之間的差異僅僅是堿基的不同，故又可稱為堿基順序。異僅僅是堿基的不同，故又可稱為堿基順序。 5.DNA序列序列二、二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（1） DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)(Watson-Crick模型）模型）（2）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特征、穩(wěn)定因素及意義雙螺旋結(jié)構(gòu)特征、穩(wěn)定因素及意義（2） DNA雙螺旋的多態(tài)性雙螺旋的多態(tài)性（3）某些其它）某些其它DNA螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu) DNA回文結(jié)構(gòu)回文結(jié)構(gòu) 、 三股螺旋三股螺旋威爾森和克里克威爾森和克里克1.W

34、atson-Crick1.Watson-Crick的的DNADNA二級(jí)結(jié)構(gòu)模型的提出二級(jí)結(jié)構(gòu)模型的提出 美國(guó)美國(guó)Watson 、英國(guó)、英國(guó)Crick，總結(jié)了前人的工作，總結(jié)了前人的工作，在在1953年年5月的月的Nature上合作了一篇文章，上合作了一篇文章，第一次科學(xué)的提出了第一次科學(xué)的提出了DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)模型二級(jí)結(jié)構(gòu)模型 。 被認(rèn)為是被認(rèn)為是2020世紀(jì)在自然科學(xué)中的重大突破之一。世紀(jì)在自然科學(xué)中的重大突破之一。 獲得了獲得了19621962年的諾貝爾獎(jiǎng)。年的諾貝爾獎(jiǎng)。2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的依據(jù)雙螺旋結(jié)構(gòu)的依據(jù)DNADNA具有物種的特異性。不同種生物的具有物種的特異性。不同種生物的DNAD

35、NA堿基組堿基組成成不同，比例也不同。不同，比例也不同。（A+TC+G, A+T/C+GA+TC+G, A+T/C+G比值比值不同物種差異較大不同物種差異較大) )。親緣關(guān)系越近，堿基組成越親緣關(guān)系越近，堿基組成越近。近。沒有器官組織的特異性，同一生物體內(nèi)的各種不沒有器官組織的特異性，同一生物體內(nèi)的各種不同器官和組織的同器官和組織的DNADNA堿基組成相同堿基組成相同。在同一種在同一種DNADNA中中A=TA=T，G=CG=C。嘌呤殘基的總摩爾數(shù)。嘌呤殘基的總摩爾數(shù)等于嘧啶殘基的總摩爾數(shù)，即等于嘧啶殘基的總摩爾數(shù)，即A AG GT TC C 年齡、營(yíng)養(yǎng)狀況、環(huán)境的改變不影響年齡、營(yíng)養(yǎng)狀況、環(huán)境

36、的改變不影響DNADNA的堿基組的堿基組成。（稱為成。（稱為chargaffchargaff法則）法則）（1 1）chargaffchargaff（扎恰夫）堿基組成的研究（扎恰夫）堿基組成的研究DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的依據(jù)雙螺旋結(jié)構(gòu)的依據(jù)5 3 5 3 5 3 5 3 磷酸磷酸核糖核糖堿基堿基T-A堿基對(duì)堿基對(duì)C-G堿基對(duì)堿基對(duì) (2) (2)DNADNA雙螺旋模型提出的第二個(gè)依據(jù)來(lái)雙螺旋模型提出的第二個(gè)依據(jù)來(lái)自于自于1950195019521952年年WilkinsWilkins及及FranklinFranklin用用X X射射線衍射技術(shù)測(cè)定的線衍射技術(shù)測(cè)定的DNADNA纖維的結(jié)構(gòu)，衍射圖纖維的結(jié)

37、構(gòu)，衍射圖像表明像表明DNADNA分子均有典型的螺旋結(jié)構(gòu)，并且分子均有典型的螺旋結(jié)構(gòu)，并且有兩條以上多核苷酸鏈組成。有兩條以上多核苷酸鏈組成。 英國(guó)生物物英國(guó)生物物理學(xué)家理學(xué)家威爾金威爾金斯斯和英國(guó)女生和英國(guó)女生物學(xué)家物學(xué)家富蘭克富蘭克琳琳（1920192019581958）是最早）是最早認(rèn)定認(rèn)定DNADNA具有具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)的科學(xué)家，并且科學(xué)家，并且運(yùn)用運(yùn)用X X射線衍射線衍射技術(shù)拍攝到射技術(shù)拍攝到了清晰而優(yōu)美了清晰而優(yōu)美的的DNADNA照片。照片。 英國(guó)生物物理學(xué)家威爾金斯 英國(guó)女生物學(xué)家富蘭克琳英國(guó)女生物學(xué)家富蘭克琳X射線衍射技術(shù)拍攝射線衍射技術(shù)拍攝到了清晰而優(yōu)美的到了清晰而

38、優(yōu)美的DNA照片照片（1 1）DNADNA分子由兩條多聚脫分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈氧核糖核苷酸鏈( (簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱DNADNA單鏈單鏈) )組成。兩條鏈沿著組成。兩條鏈沿著同一軸平行盤繞，形成右同一軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向?yàn)橐粭l鏈的方向?yàn)?353，而 另 一 條 鏈 的 方 向 為而 另 一 條 鏈 的 方 向 為3535。3.DNA的雙螺旋模型特點(diǎn)的雙螺旋模型特點(diǎn)（2 2）嘌呤堿和嘧啶堿）嘌呤堿和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)。堿基環(huán)于螺旋

39、外側(cè)。堿基環(huán)平面與螺旋軸垂直，平面與螺旋軸垂直，糖基環(huán)平面與堿基環(huán)糖基環(huán)平面與堿基環(huán)平面成平面成9090角。角。（3 3）螺旋橫截面的直徑）螺旋橫截面的直徑約為約為2 nm2 nm，每條鏈相鄰，每條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距兩個(gè)堿基平面之間的距離為離為0.34 nm0.34 nm，每，每1010對(duì)對(duì)核苷酸形成一個(gè)螺旋，核苷酸形成一個(gè)螺旋，其螺矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一其螺矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈）高度為圈）高度為3.4 nm3.4 nm。 （4 4）兩條）兩條DNADNA鏈相互結(jié)合以及鏈相互結(jié)合以及形成雙螺旋的力是鏈間的堿形成雙螺旋的力是鏈間的堿基對(duì)所形成的氫鍵。堿基的基對(duì)所形成的氫鍵。堿基的相互結(jié)合具有嚴(yán)格

40、的配對(duì)規(guī)相互結(jié)合具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)律，即腺嘌呤（律，即腺嘌呤（A A）與胸腺）與胸腺嘧啶（嘧啶（T T）結(jié)合，鳥嘌呤（）結(jié)合，鳥嘌呤（G G）與胞嘧啶（與胞嘧啶（C C）結(jié)合，這種）結(jié)合，這種配對(duì)關(guān)系，稱為堿基互補(bǔ)。配對(duì)關(guān)系，稱為堿基互補(bǔ)。 （5）沿螺旋的中心）沿螺旋的中心軸形成的大溝軸形成的大溝（major groove）和小溝（和小溝（minor groove）交替出現(xiàn)。）交替出現(xiàn)。 DNA雙螺旋之雙螺旋之間形成的溝稱為大間形成的溝稱為大溝，而兩條溝，而兩條DNA鏈鏈之間形成的溝稱為之間形成的溝稱為小溝。小溝。34小溝小溝大溝大溝 氫鍵氫鍵 堿基堆集力堿基堆集力 磷酸基上負(fù)電荷被胞內(nèi)組蛋白或

41、正離子中和磷酸基上負(fù)電荷被胞內(nèi)組蛋白或正離子中和 堿基處于疏水環(huán)境中堿基處于疏水環(huán)境中5.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素的雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素6.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義 該模型揭示了該模型揭示了DNADNA作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了定性特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了堿基配對(duì)堿基配對(duì)原則原則，這是，這是DNADNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型亦是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提出是生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了的提出是生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至

42、整個(gè)生命科學(xué)飛速生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)飛速發(fā)展的基石。發(fā)展的基石。7.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)多樣性A-DNAZ-DNAB-DNA三種三種DNA雙螺旋構(gòu)象比較雙螺旋構(gòu)象比較A B Z外型外型 粗短粗短 適中適中 細(xì)長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)螺旋方向螺旋方向 右手右手 右手右手 左手左手螺旋直徑螺旋直徑 2.55nm 2.37nm 1.84nm堿基直升堿基直升 0.23nm 0.34nm 0.38nm堿基夾角堿基夾角 32.70 34.60 60.00每圈堿基數(shù)每圈堿基數(shù) 11 10.4 12軸心與堿軸心與堿基對(duì)關(guān)系基對(duì)關(guān)系2.46nm 3.32nm 4.56nm堿基傾角堿基傾角 190 10

43、 90糖苷鍵構(gòu)象糖苷鍵構(gòu)象 反式反式 反式反式 C、T反式，反式，G順式順式大溝大溝 很窄很深很窄很深 寬而深寬而深 平坦平坦小溝小溝 極寬而淺極寬而淺 窄、深窄、深 較窄很深較窄很深 除了雙螺旋外，除了雙螺旋外，1957年后不斷發(fā)現(xiàn)在年后不斷發(fā)現(xiàn)在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的三鏈螺旋結(jié)構(gòu)。三螺雙螺旋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的三鏈螺旋結(jié)構(gòu)。三螺旋中旋中3條鏈?zhǔn)怯蓷l鏈?zhǔn)怯赏袜堰剩ㄍ袜堰剩╤omopurine，HPu）或或同型嘧啶（同型嘧啶（homopyrimidine，HPy）組成。組成。 根據(jù)堿基組成和結(jié)構(gòu)的不同，三螺旋分為：根據(jù)堿基組成和結(jié)構(gòu)的不同，三螺旋分為：嘧啶嘧啶-嘌呤嘌呤-嘧啶型嘧啶型和嘌

44、呤和嘌呤-嘧啶嘧啶-嘌呤型。嘌呤型。 8.8.某些其它某些其它DNADNA螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)3股右手螺旋模型股右手螺旋模型 人工合成人工合成d（Py）、）、d（Pu），按照），按照1：2或或2：1混合就形成了混合就形成了3股右手螺旋。股右手螺旋。具體過(guò)程是，具體過(guò)程是，2條鏈先形成條鏈先形成B-DNA，第三條鏈從大溝，第三條鏈從大溝處附上。其意義在于形成處附上。其意義在于形成分子剪刀，即在分子剪刀，即在DNA分子分子的轉(zhuǎn)彎處局部解鏈，其單的轉(zhuǎn)彎處局部解鏈，其單鏈搭在正常鏈搭在正常DNA右手雙螺右手雙螺旋的大溝處形成三股右手旋的大溝處形成三股右手螺旋，該處易被螺旋，該處易被Fe2+或或EDTA水解

45、，利于基因表達(dá)。水解，利于基因表達(dá)。DNA三鏈間三鏈間的堿基配對(duì)的堿基配對(duì)DNA分子內(nèi)分子內(nèi)的三鏈結(jié)構(gòu)的三鏈結(jié)構(gòu) 多聚嘌呤多聚嘌呤多聚嘧啶多聚嘧啶DNA分子間分子間的三鏈結(jié)構(gòu)的三鏈結(jié)構(gòu) 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多基因的調(diào)控區(qū)、染色質(zhì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多基因的調(diào)控區(qū)、染色質(zhì)的重組部位存在三螺旋結(jié)構(gòu)。的重組部位存在三螺旋結(jié)構(gòu)。三螺旋三螺旋DNADNA的研究對(duì)于認(rèn)識(shí)基因的結(jié)構(gòu)、的研究對(duì)于認(rèn)識(shí)基因的結(jié)構(gòu)、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、調(diào)控和重組的機(jī)制有著重要復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、調(diào)控和重組的機(jī)制有著重要意義，意義，已成為人們研究已成為人們研究DNADNA結(jié)構(gòu)與功能的又結(jié)構(gòu)與功能的又一個(gè)熱點(diǎn)。一個(gè)熱點(diǎn)。 在在DNADNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)中，四種堿基的一級(jí)結(jié)構(gòu)

46、中，四種堿基A A，T T，C C，G G遠(yuǎn)非均勻分布，盡管雙螺旋的構(gòu)型大遠(yuǎn)非均勻分布，盡管雙螺旋的構(gòu)型大體相同，但沿著體相同，但沿著DNADNA鏈各處的物理結(jié)構(gòu)不鏈各處的物理結(jié)構(gòu)不完全相同，各處雙螺旋的穩(wěn)定性也就顯示完全相同，各處雙螺旋的穩(wěn)定性也就顯示出差別，充分體現(xiàn)了出差別，充分體現(xiàn)了DNADNA一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)的原理。其不均一性主要有：級(jí)結(jié)構(gòu)的原理。其不均一性主要有： 9.DNA結(jié)構(gòu)的不均一性結(jié)構(gòu)的不均一性 （1）.反向重復(fù)序列反向重復(fù)序列(inverted repeats) 又稱又稱回文序列回文序列(palindrome)，它能在，它能在DNA或或RNA中形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)

47、。這種回文結(jié)構(gòu)通常是作中形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。這種回文結(jié)構(gòu)通常是作為一種特別信號(hào)，如為一種特別信號(hào)，如限制性核酸內(nèi)切酶（細(xì)菌限制性核酸內(nèi)切酶（細(xì)菌的一種自我保護(hù)）的一種自我保護(hù)）(restriction endonuclease)及調(diào)節(jié)蛋白的識(shí)別位點(diǎn)，轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)等。及調(diào)節(jié)蛋白的識(shí)別位點(diǎn)，轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)等。兩條鏈從正方向閱讀和從反方向閱讀其意兩條鏈從正方向閱讀和從反方向閱讀其意義相同。義相同。順序中存在一個(gè)假想的中心軸，如果繞軸順序中存在一個(gè)假想的中心軸，如果繞軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180兩條鏈完全重合。兩條鏈完全重合。具有二倍對(duì)稱的順序結(jié)構(gòu)，可形成鏈內(nèi)互具有二倍對(duì)稱的順序結(jié)構(gòu)，可形成鏈內(nèi)互補(bǔ)的堿基順序。補(bǔ)的堿基順

48、序。 回文序列 鏡像重復(fù)DNA回文序列及幾種結(jié)構(gòu)形式回文序列及幾種結(jié)構(gòu)形式回文序列回文序列發(fā)夾式結(jié)構(gòu)（轉(zhuǎn)錄發(fā)夾式結(jié)構(gòu)（轉(zhuǎn)錄的終止子）的終止子）十字形結(jié)構(gòu)十字形結(jié)構(gòu)中心區(qū)域中心區(qū)域（2 2）. .富含富含A/TA/T的序列的序列 在高等生物中，在高等生物中，A+TA+T與與G GC C的含的含量差不多相等，然而在它們的染色體某一量差不多相等，然而在它們的染色體某一區(qū)域，區(qū)域，ATAT含量可能相當(dāng)高。如在很多有含量可能相當(dāng)高。如在很多有重要調(diào)節(jié)功能的重要調(diào)節(jié)功能的DNADNA區(qū)段都富含區(qū)段都富含ATAT，特，特別是在復(fù)制起點(diǎn)和啟動(dòng)子的別是在復(fù)制起點(diǎn)和啟動(dòng)子的PribnowPribnow框框( (真

49、真核生物為核生物為TATATATA框框) )的序列中，其對(duì)于復(fù)制的序列中，其對(duì)于復(fù)制和起始十分重要。因?yàn)楹推鹗际种匾Ｒ驗(yàn)锳 AT T對(duì)只有二條氫對(duì)只有二條氫鍵，此處的雙鏈較鍵，此處的雙鏈較G GC C對(duì)處易于解開，有對(duì)處易于解開，有利于起始復(fù)合物的形成。利于起始復(fù)合物的形成。 四、四、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 在細(xì)胞內(nèi)，由于在細(xì)胞內(nèi)，由于DNA分子與其它分子（主分子與其它分子（主要是蛋白質(zhì)）的相互作用，使要是蛋白質(zhì)）的相互作用，使DNA雙螺旋進(jìn)一雙螺旋進(jìn)一步扭曲形成的高級(jí)結(jié)構(gòu)步扭曲形成的高級(jí)結(jié)構(gòu). 實(shí)例：超螺旋實(shí)例：超螺旋 核蛋白體（核蛋白體（ 染色體染色體chromosome）1.DN

50、A1.DNA超螺旋超螺旋 ； DNADNA是以雙螺旋的形式圍繞一個(gè)假設(shè)的是以雙螺旋的形式圍繞一個(gè)假設(shè)的中心軸纏繞，當(dāng)雙螺旋的這個(gè)軸再?gòu)澢p中心軸纏繞，當(dāng)雙螺旋的這個(gè)軸再?gòu)澢p繞時(shí)，繞時(shí)，DNADNA就處于超螺旋狀態(tài)。自從就處于超螺旋狀態(tài)。自從19651965年年VinogradVinograd等人發(fā)現(xiàn)多瘤病毒的環(huán)形等人發(fā)現(xiàn)多瘤病毒的環(huán)形DNADNA的超的超螺旋結(jié)構(gòu)，多數(shù)原核生物是雙螺旋環(huán)狀分螺旋結(jié)構(gòu)，多數(shù)原核生物是雙螺旋環(huán)狀分子再度螺旋化成為超螺旋結(jié)構(gòu)，子再度螺旋化成為超螺旋結(jié)構(gòu)，例如例如: :大腸桿菌細(xì)胞的雙鏈環(huán)狀大腸桿菌細(xì)胞的雙鏈環(huán)狀DNADNA長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為1.7mm.1.7mm.是是細(xì)菌

51、長(zhǎng)度的細(xì)菌長(zhǎng)度的850850倍。倍。 絕大部分絕大部分原核生物的原核生物的DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋分子。這種雙螺旋分子還需再次螺旋化形成螺旋分子。這種雙螺旋分子還需再次螺旋化形成超螺旋結(jié)構(gòu)以保證其可以較致密的形式存在于細(xì)超螺旋結(jié)構(gòu)以保證其可以較致密的形式存在于細(xì)胞內(nèi)（高度螺旋）。胞內(nèi)（高度螺旋）。DNADNA超螺旋結(jié)構(gòu)的形成超螺旋結(jié)構(gòu)的形成負(fù)超螺旋：由螺旋不足誘負(fù)超螺旋：由螺旋不足誘導(dǎo)的導(dǎo)的DNA超螺旋稱負(fù)超超螺旋稱負(fù)超螺旋。大部分細(xì)胞的螺旋。大部分細(xì)胞的DNA呈負(fù)超螺旋（右手呈負(fù)超螺旋（右手螺旋）。螺旋）。正超螺旋：由正超螺旋：由DNA過(guò)分過(guò)分螺旋所導(dǎo)致的超螺旋稱正

52、螺旋所導(dǎo)致的超螺旋稱正超螺旋。（左手螺旋）。超螺旋。（左手螺旋）。2. 真核生物的染色體真核生物的染色體 例如例如: :人的一個(gè)細(xì)胞中人的一個(gè)細(xì)胞中4646條染色體，條染色體，DNADNA全長(zhǎng)全長(zhǎng)2 2米米, , 例如例如: :一個(gè)人的個(gè)體約有一一個(gè)人的個(gè)體約有一百萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞，百萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞，DNADNA的總重量是的總重量是690690克，克，0.50.5克克DNADNA可饒地球轉(zhuǎn)一圈，因此，一個(gè)可饒地球轉(zhuǎn)一圈，因此，一個(gè)人的人的DNADNA可以饒地球轉(zhuǎn)幾百個(gè)來(lái)回。是地可以饒地球轉(zhuǎn)幾百個(gè)來(lái)回。是地球到太陽(yáng)距離的球到太陽(yáng)距離的13301330倍。倍。人的染色體人的染色體(chromosome) 染

53、色體是遺傳物質(zhì)的載體。染色體是遺傳物質(zhì)的載體。人類人類每個(gè)體細(xì)胞內(nèi)每個(gè)體細(xì)胞內(nèi)有有46條條(23對(duì)對(duì))染色體，其中染色體，其中44條條(22對(duì)對(duì))為常染為常染色體色體(男女共有男女共有)，2條條(1對(duì)對(duì))為性為性染色體，其與性別有關(guān)染色體，其與性別有關(guān)，男性，男性為為,女性為女性為.每條染色體每條染色體由兩條染色單體組成，彼此借由兩條染色單體組成，彼此借一個(gè)著絲粒相連。一個(gè)著絲粒相連。 每條染色單每條染色單體由一個(gè)體由一個(gè)DNA(脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸)分分子和相關(guān)蛋白質(zhì)組成。子和相關(guān)蛋白質(zhì)組成。人類染色體圖示人類染色體圖示染色質(zhì)染色質(zhì)(體體)的基本單位的基本單位核小體核小體，即染色體的一級(jí)

54、結(jié)構(gòu)。，即染色體的一級(jí)結(jié)構(gòu)。 核小體的組成：核小體的組成：核心顆粒和連接區(qū)核心顆粒和連接區(qū)DNA，在電鏡下可見其成，在電鏡下可見其成念珠狀念珠狀。排列成排列成串珠狀的珠子串珠狀的珠子是是DNA和組蛋白和組蛋白的復(fù)合物。的復(fù)合物。組蛋白核心區(qū)組蛋白核心區(qū)染色體的化學(xué)組成染色體的化學(xué)組成 DNA是染色體的主要化學(xué)成分，也是遺傳信息的是染色體的主要化學(xué)成分，也是遺傳信息的載體，約占染色體全部成分的載體，約占染色體全部成分的27%， RNA占占6%。 組蛋白組蛋白(histones)是一種是一種堿性蛋白質(zhì)堿性蛋白質(zhì)，占，占66%。等。等電點(diǎn)電點(diǎn)PI在在7.59以上（正電荷），其特點(diǎn)是富含二以上（正電荷

55、），其特點(diǎn)是富含二種堿性氨基酸種堿性氨基酸(賴氨酸和精氨酸賴氨酸和精氨酸)。而。而DNA的磷酸的磷酸基帶負(fù)電荷?；鶐ж?fù)電荷。 染色體的基本構(gòu)成單位為染色體的基本構(gòu)成單位為核小體核小體。（蝌蚪，。（蝌蚪，200bp200bp的倍數(shù)。）的倍數(shù)。）核小體的主要成分：核小體的主要成分：DNA DNA 、 組蛋白組蛋白核小體的核心核小體的核心 ： 組蛋白的八聚體組蛋白的八聚體核小體大?。汉诵◇w大?。?約約11nm11nm11nm11nm5.7nm5.7nm染色體的基本模式染色體的基本模式組蛋白與DNA的結(jié)合組組蛋蛋白白與與DNA的的結(jié)結(jié)合合核小體的化學(xué)組成核小體的化學(xué)組成 核小體核小體構(gòu)成染色體的基本結(jié)

56、構(gòu)單位，使得染構(gòu)成染色體的基本結(jié)構(gòu)單位，使得染色體中色體中DNA、RNA和蛋白質(zhì)組織成為一種致密的和蛋白質(zhì)組織成為一種致密的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)形式。包括組蛋白包括組蛋白H2AH2A，H2BH2B，H3H3和和H4H4各兩分子構(gòu)成的致密八聚體各兩分子構(gòu)成的致密八聚體( (又又稱核心組蛋白稱核心組蛋白) )，以及纏繞其上，以及纏繞其上一右四分之三圈長(zhǎng)度為一右四分之三圈長(zhǎng)度為146bp146bp的的DNADNA鏈。鏈。包括兩相鄰核心顆粒包括兩相鄰核心顆粒間約間約60bp60bp的連接的連接DNADNA和位于連接區(qū)和位于連接區(qū)DNADNA上上的組蛋白的組蛋白H1H1，連接區(qū)，連接區(qū)使染色質(zhì)纖維獲得彈使染色

57、質(zhì)纖維獲得彈性。性。 核小體核小體核心顆粒核心顆粒連接區(qū)連接區(qū)DNA核小體的形態(tài)結(jié)構(gòu)核小體的形態(tài)結(jié)構(gòu)核小體盤繞及染色質(zhì)示意圖核小體盤繞及染色質(zhì)示意圖真核生物染色體真核生物染色體DNA組組裝不同層次的結(jié)構(gòu)裝不同層次的結(jié)構(gòu)DNA （2nm）核小體鏈（核小體鏈（ 11nm，每個(gè)核小體，每個(gè)核小體200bp）纖絲（纖絲（ 30nm，每圈，每圈6個(gè)核小體）個(gè)核小體）突環(huán)（突環(huán)（ 150nm，每個(gè)突環(huán)大約，每個(gè)突環(huán)大約75000bp）玫瑰花結(jié)（玫瑰花結(jié)（ 300nm ，6個(gè)突環(huán)）個(gè)突環(huán)）螺旋圈（螺旋圈（ 700nm，每圈，每圈30個(gè)玫瑰花）個(gè)玫瑰花）染色體（染色體（ 1400nm， 每個(gè)染色體含每個(gè)染色體

58、含10個(gè)玫瑰花）個(gè)玫瑰花）第三節(jié)一、一、 RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu) 和類別和類別二、二、 tRNA 的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)三、三、 rRNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)四、四、 mRNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)（1）堿基組成：）堿基組成：A、G、C、U（2）一級(jí)結(jié)構(gòu)基本組成單位）一級(jí)結(jié)構(gòu)基本組成單位核苷酸核苷酸 （AMP、GMP、CMP、UMP） (3) 核苷酸間的連接鍵核苷酸間的連接鍵3，5 - 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 (4) 存在狀態(tài)存在狀態(tài) 單鏈單鏈 。一一.RNA的組成特點(diǎn)的組成特點(diǎn)二、二、RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) RNA分子中各核苷之間分子中各核苷之間的連接方式（的連接方式（3 -5 磷酸二磷酸二酯

59、 鍵酯 鍵 ） 和 排 列 順 序 叫 做） 和 排 列 順 序 叫 做RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)。單鏈結(jié)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。單鏈結(jié)構(gòu)，局部形成雙鏈。構(gòu)，局部形成雙鏈。OHOHOH5 3 RNA結(jié)構(gòu)圖三、三、RNA的類別的類別 信使信使RNA（messenger RNA，mRNA）：在蛋白質(zhì)）：在蛋白質(zhì)合成中起模板作用；合成中起模板作用； 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移RNA（transfor RNA，tRNA）：在蛋白質(zhì)合成）：在蛋白質(zhì)合成時(shí)起著攜帶活化氨基酸的作用。時(shí)起著攜帶活化氨基酸的作用。 核糖體核糖體RNA（ribosoal RNA，rRNA）：與蛋白質(zhì)結(jié)）：與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體（合構(gòu)成核糖體（ribosome）,核糖體

60、是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所；所；1.信使信使RNA(mRNA) 遺傳信息從遺傳信息從DNADNA分子抄錄到分子抄錄到RNARNA分子分子中的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄中的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄(transcription)(transcription)。 在真核生物中，最初轉(zhuǎn)錄生成的在真核生物中，最初轉(zhuǎn)錄生成的RNARNA稱稱為核不均一為核不均一RNA(heterogeneousRNA(heterogeneous nuclear nuclear RNA,hnRNA)RNA,hnRNA)。 決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列模板的是決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列模板的是mRNA(messenger RNA)mRNA(mess