02核酸的結(jié)構(gòu)和功能

1、嘌呤（腺嘌呤a,鳥嘌呤g）嘧啶（尿嘧啶u，胸腺嘧啶t，胞嘧啶c）喀陡環(huán)4n9氫u七 l兩成h3c氫三成形對(duì)the'c2.戊糖脫氧核糖（deoxyribose）（dna成分）3.核卄nhho ch核糖（ribose） （rna成分）ho2堿基與核糖或脫氧核糖生成核苷或脫氧核苷 戊糖的c一r原子和嘌呤的n9原子或嘧啶的n 一 1原子通過(guò)縮合反應(yīng)形成了 p n糖苷鍵第二章核酸的結(jié)構(gòu)和功能一.核酸的化學(xué)組成及一級(jí)結(jié)構(gòu)（一）核酸1. 概念：以核苷酸為基本組成單位的生物信息大分子，具科儲(chǔ)存、攜帶和傳遞遺傳信息的功能。2. 核酸的分類及分布： 脫氧核糖核酸dna:存在于細(xì)胞核，線粒體，葉綠體，攜帶遺

2、傳信息 核糖核酸rna:分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體，參與遺傳信總的復(fù)制與表達(dá)。3. 元素組成：c、h、0、n、p （9-11%）（二）核酸的難本單位核苷酸 堿®:嘌呤堿，詠啦堿戊糖：核糖，脫氧核糖磷酸1. 堿基構(gòu)成dna的堿基有a, g, c, t構(gòu)成rna的堿基有a, g，c, u（宥的rna還含宥少量稀存 堿基）oh oh4. 核苷酸hoohnh2核苷或脫氧核苷c一5原子上的輕 基與磷酸反應(yīng)，脫水后生成磷酯鍵， 構(gòu)成核苷酸或脫氧核苷酸。ohhohofirohoao =pl核苷一磷酸_mp核苷二磷酸_dp核卄三磷酸_tp5. 核酸3'，5'-鱗酸二酯鍵|ci多個(gè)核

3、苷酸由前一位的3-0h與下一位的5一磷酸菽之間形成的3，5-磷酸二醋鍵連接、 形成的鏈狀聚合物，即多聚核苷酸。核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)：1、定義：核酸中核苷酸的排列順序/堿葙序列。2、連接：3，5 磷酸二酷鍵3、方向：5 一3二.dna的空間結(jié)構(gòu)與功能(細(xì)胞內(nèi)含m最穩(wěn)定的成分) (-)dna的二級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)1. dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景 chargaff 規(guī)則： 所有 dna 分子，a=t,c=g，a/t=g/c=1, a+g=t+c 不同生物種屬的dna堿基不同: 同一個(gè)體不kd器官或不同組織的dna具有相m的堿蕋組成； 對(duì)于一特定組織的dna，其堿®組分不隨其年齡，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境變化

4、3)大拗艦3.54nm3.dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性2. dna螺旋雙梭邢結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（damp，dgmp, dcmp,dtmp） dna是反相平行，右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)， 兩鏈鬧繞同一螺旋軸； 由脫氧核糖和磷酸基閉構(gòu)成的親水性骨 架位于雙螺旋結(jié)構(gòu)外側(cè)，疏水的堿基位于內(nèi)側(cè)； 直徑2. 37nm，螺跑為3. 54nm，每一個(gè)螺 旋有10. 5個(gè)堿基對(duì)；(a)b dna(b) a dna(c)z dna 堿基對(duì)之間的氫鍵維持雙螺旋結(jié)構(gòu)橫向 穩(wěn)定，堿基平面間的疏水性堆積力（范德華力） 維持縱向穩(wěn)定。4.dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性b型dna是dna在水性環(huán)境下和生 理?xiàng)l件卜最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，屬右手螺旋結(jié) 構(gòu)；當(dāng)環(huán)境

5、的相對(duì)濕度降低后，甩然dna 仍為右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)，但它的空間 參數(shù)發(fā)生變化，稱為a型一dna;左手 螺旋結(jié)構(gòu)在天然dna分子中同樣存在， 稱為z型一dna （rich提出）在酸性環(huán)境屮，胞嘧啶的n-3 原了被質(zhì)了化，可與鳥嘌呤的 n-7原子形成氫鍵；胞嘧啶的 n-4的氫原子也川*與鳥嘌呤的 0-6形成氫鍵.這種氫鍵叫 hoogsteen 氛鍵。dna屮只奮模板鏈可為一條缶g質(zhì)編碼。（二）dna的高級(jí)結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)dna雙螺旋鏈冉盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正負(fù)超螺旋：盤繞方向與dna相同的為正 超螺旋。tl然界的閉合雙鏈dna主要以負(fù)超螺旋形式存在。環(huán)狀和超螺旋dna結(jié)構(gòu)示意圖2.真核生物dna

6、以核小體為單位形成尚度奮序致密結(jié)構(gòu)i. 原核生物dna的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)大多原核生物的dna是共價(jià)封閉 的環(huán)形dna雙螺旋，在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)一步盤 繞，與蛋白質(zhì)結(jié)合成類核真核細(xì)胞中的dna的三級(jí)結(jié)構(gòu)與5種組蛋d的結(jié)合有關(guān)。 由dna雙螺旋在八聚體組蛋白之外盤旋形成核小體，由核小 體組成串珠結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過(guò)多次螺旋形成染色體。核小體（染色體基本組成單位）.核心穎粒核小體y 的構(gòu)成 1核心組蛋白:組蛋白八聚體 m、h,b、h3、 h各2分子dna雙蠓旋分子（150bp）在 核心組蛋白纏繞1.75困真核細(xì)胞連接區(qū)c:）卜繼30nm纖維400nm的超螺旋旋管纖維 染色單體rna種類細(xì)胞核和胞液線粒體功能核蛋白體r

7、narrnamtrrna組成核糖核蛋白體信使rnamrnamtmrna合成蛋白質(zhì)模版（密碼）轉(zhuǎn) igrnatrnamt trna轉(zhuǎn)運(yùn)、活化氨基酸核內(nèi)不均一 rnahnrnamrna前體核內(nèi)小rnasnrna參與hnrna剪接、轉(zhuǎn) 運(yùn)核仁小rnasnornarrna的加工修飾胞漿小rnascrna/7sl rna蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成 的信號(hào)識(shí)別體的組分三.rna的結(jié)構(gòu)與功能（amp，gmp，cmp, ump）rna通常以單鏈形式存在，但鏈內(nèi)的堿基配對(duì)形成局部的雙鏈二結(jié)構(gòu)和空間的高級(jí)結(jié)構(gòu)。（一）蛋白質(zhì)合成的模板mrna1. 在生物體閃，mrna的豐度蛣小，占細(xì)胞rna總fi的2%5%2. 真核生物

8、mrna結(jié)構(gòu)5'帽子結(jié)構(gòu)密巧子3'多聚a尾i。i invg叩pmwnv囑議ug卜巾人jaaa. .an 5啡i譯區(qū)編碼區(qū) 3啡上譯區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):5'帽子結(jié)構(gòu)：反式的7-甲基鳥嘌呤-三磷酸糖苷（m7gppp） 3末端多聚a尾polya;真核生物hnrna的編碼區(qū)（外顯子）和非編碼區(qū)（內(nèi)含子）顯子1s子2顯子3(exon)(exon)(exon)hnrna內(nèi)含子1子2(intron) |(intron)mrnamrnamrna經(jīng)前體hnrna的剪接而成熟。內(nèi)含子被剪切掉，使得外顯子連接在一起。mrna二級(jí)結(jié)構(gòu)為單鏈，局部可形成雙鏈。功能：把dna的遺傳信總，轉(zhuǎn)錄成mrna的密

9、碼序列、指導(dǎo)缶白質(zhì)合成的氨基酸排列順 序。（二）trna是蛋白質(zhì)合成中的氨基酸載體功能：把活化的aa搬運(yùn)到核糖體，trna的反密碼子與mrna的密碼子特異性結(jié)合，使氨 基酸對(duì)號(hào)入座l .trna占細(xì)胞總rna的15%2. trna的結(jié)構(gòu)（磷酸，甲基化核糖，堿基）（1）trna含冇多種稀冇堿葙trna中的稀有堿基占所有堿基的10%20%，均是轉(zhuǎn)錄后 修飾加工而成的。如尿嘧啶核苷酸，次黃嘌呤核苷酸，二鉍尿嘧啶核苷酸等。（2）trna的二級(jí)結(jié)構(gòu)一三葉草形trna具有四個(gè)莖和三個(gè)環(huán)，從53，三個(gè)環(huán)依次 為:dhu環(huán)，反密碼子環(huán)（功能：讀碼），twc環(huán)。四臂為：氨基酸臂（功能：攜帶氨基 酸），dhu臂，

10、反密碼子臂，twc臂。其屮反密碼子環(huán)屮的反密碼子能識(shí)別mrna屮相 應(yīng)的密碼子。trna的3 一末端均為cca序列，是攜帶氨基酸的部位。a-oh3'trna的三葉草結(jié)構(gòu)aa-cca y 結(jié)合活化的aaddgaacqgp dhu環(huán) i jdddaagggc，a,auguccccgcu camtill 1丁識(shí)環(huán)廣gggcg c eg ag ag u 三 u 環(huán)l反密碎環(huán)：含反密碼子、與mrna s碼環(huán)的密碣子結(jié)合u ap一反密碼子含稀有減jl多（3） trna的三級(jí)結(jié)構(gòu)一倒l形 trna是分子量最小的rnar我（三）以rrna為組分的核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所功能：參與組成核蛋內(nèi)體，為蛋a質(zhì)

11、生物合成的場(chǎng)所。核糖體rna （rrna）是細(xì)胞內(nèi)含景最多的rna,約占rna總暈的80%以上。rrna與核 糖體蛋a構(gòu)成核糖體，是蛋a質(zhì)合成的裝配機(jī)。核糖體ih大小兩個(gè)亞基組成。核蛋白體大小亞基所含的rrna成分，s為沉降系數(shù)。真核生物 5s rrna原核生物 s rrna 3s rrna8s rrna -大亞28s rrna 18s rrna小亞基成分j6s rrna（注：為記憶方便，5 是厚核和真核都有的，帶8的 是真核具有的，厚核的不帶.）三種 rnai、mrnatrnarrna局部雙局部雙令5 m7gpppnm、3z polya遺傳密碼三葉草形、倒l形呈花狀含稀有堿基多 反密碼子 c

12、caoh 3z功蛋白質(zhì)合成的模板能分子大小不一， 量少5%,代謝快搬運(yùn)活化的aa 到核糖體分子小120堿基 量約15%,穩(wěn)定組成核蛋白體分子大20減基 量多約80%,穩(wěn)定四.核酸的理化性質(zhì)核酸含有磷酸基m和堿基，屈于酸堿兩性物質(zhì)，可發(fā)生兩性電離，每種核酸有f=l己的等 電點(diǎn)，可電泳分離。由于溶液中的核酸分子在引力場(chǎng)中，可用超速離心法純化核酸。dna是線性分子，溶液的黏度大，而rna遠(yuǎn)小于dna,溶液的黏度小。（一）260nm紫外吸收性質(zhì)核酸的嘌呤，嘧啶含奮共軛雙鍵（二）dna變性：雙鏈解為單鏈1.在某些理化因素（高溫，強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，加尿素，w機(jī)溶劑）作用下，會(huì)導(dǎo)致dna雙 連互補(bǔ)堿基對(duì)之間氫鍵發(fā)

13、生斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)的dna解離為單鏈。dna變性只改變其二級(jí)結(jié)構(gòu)，不改變其一級(jí)結(jié)構(gòu)。破壞雙螺旋穩(wěn)定的力：靜電斥力2. 變形后的dna剛性減弱，黏度降低，浮力密度增加，沉降速度增加，產(chǎn)生增色效應(yīng) （在260nm波長(zhǎng)處的紫外線吸收增強(qiáng)）dna變性并不產(chǎn)生吸收波長(zhǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)移。3. 鏈解溫度dna變性特點(diǎn)：驟然、突發(fā)式鏈解溫度tm:熱變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收 值達(dá)到最大值的50%時(shí)的溫度稱為dna的解鏈溫度，又稱熔解溫度tm。tm=4 （g+c） +2 （a+t）寡核苷酸片段核酸愈純，tm范圍愈??；核酸分了愈小，tm范圍愈小 在此溫度吋，50%的dna雙鏈被打幵。tm與g+c含量成正比（三）dna的fi性與分子雜交熱變性的dna經(jīng)緩慢冷卻后即可重新恢復(fù)雙螺旋的過(guò)程，這一過(guò)程稱為復(fù)性/退火。dna濃度高時(shí)，形成氯鍵