2023學年完整公開課版核酸結(jié)構(gòu)

第二節(jié)核酸的結(jié)構(gòu)NucleicAcid一、核酸的共價結(jié)構(gòu)DNA一級結(jié)構(gòu)是指DNA上的核苷酸排列順序。

(核苷酸相當于氨基酸、單糖的角色）（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)脫H2O脂鍵相連3`，5`-磷酸二酯鍵首尾3`5`（1）核苷酸間以3′-5′磷酸二酯鍵相連（2）一端稱為5′-磷酸端（5’-P表示）一端稱為3′-羥基端（3’-OH表示）（3）多聚核苷酸鏈具有方向性，表示時，需注明方向：5′→3′或是3′→5′DNA一級結(jié)構(gòu)的簡寫形式戊糖3`-OH5`-磷酸PA核苷酸5`3`首端末端PPPPPP

AGCTGCOHpApCpTpG-pA-C-T-G核苷酸順序又稱堿基順序（二）RNA的一級結(jié)構(gòu)核糖核苷酸通過磷酸二酯鍵相連形成的長鏈研究最多：tRNA、rRNA及一些小分子RNA。1、tRNA分子特點：約由73－93個核苷酸組成分子中含有較多的修飾成分（10-20%）3‘-末端都具有－CCA－OH的結(jié)構(gòu)5’-末端磷酸化，常為G（pC）RNA結(jié)構(gòu)特點tRNA的功能：

結(jié)合活化氨基酸（3′-CCA-OH），搬運氨基酸到核糖體；識別mRNA密碼子。參與蛋白質(zhì)的翻譯。①5′末端帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppN②3′末端有多聚腺苷酸尾巴結(jié)構(gòu)(polyA)③單順反子（一條mRNA鏈上有一個編碼區(qū)）2、mRNA一級結(jié)構(gòu)的特點：（1）真核細胞mRNA

5′帽子密碼子3′polyAm7Gppp-AUGGUG……………UAAAAAA…AA5′端非翻譯區(qū)編碼區(qū)3′非翻譯區(qū)真核生物mRNA的共價結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)：識別翻譯起始

polyA：維持mRNA的穩(wěn)定性功能原核生物mRNA為多順反子，無修飾堿基。多順反子mRNA(polycistronicmRNA)：一條mRNA鏈上有多個編碼區(qū)（2）原核細胞mRNAmRNA的功能★蛋白質(zhì)合成的模板。*rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA3、rRNA一級結(jié)構(gòu)特點rRNA的功能作為核糖體的骨架；催化肽鍵的形成。（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景

堿基組成分析Chargaff規(guī)則：[A]=[T][G][C][嘌呤堿]=[嘧啶堿]

已知核酸的化學結(jié)構(gòu)

DNA纖維的X-射線衍射圖譜分析

二、DNA的高級結(jié)構(gòu)Chargaff規(guī)則：（1）A=T（2）G=C（3）A+C=G+T（4）A+G=C+T腺嘌呤胸腺嘧啶鳥嘌呤胞嘧啶其他組合易相互排斥如G:TDNA一股的核苷酸序列與另一股的序列

互補：A-T、G-CFranklin,RosalindElsie(1920-58),Britishbiophysicist.BorninLondon,shewaseducatedinphysicalchemistryatNewnhamCollege,Cambridge.FranklinconductedX-raydiffractionstudiesonthestructureoftheDNAmolecule,thecarrierofhereditaryinformation,whileworkinginthelaboratoryofBritishbiophysicistMauriceWilkins.ThisworkenabledAmericanbiochemistJamesDeweyWatsonandtheBritishFrancisCricktodeterminethehelicalstructureoftheDNAmolecule.

(二）DNA二級結(jié)構(gòu)—B型雙螺旋JamesWatson(left)andFrancisCrick,1953大部分DNA所具有的雙螺旋結(jié)構(gòu)，亦稱為B型小溝大溝5`3`5`3`反向、平行、右手螺旋2鏈間堿基配對相連每10個堿基對螺旋上升一周疏水堿基位于內(nèi)部相鄰堿基平面互相平行，垂直于螺旋軸（1）兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸纏繞，為右手螺旋。1、結(jié)構(gòu)特征（2）堿基位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和核糖在外側(cè)，通過3’，5’－磷酸二酯鍵構(gòu)成骨架。堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)平面與縱軸平行。大溝：寬1.2nm，深0.85nm，小溝：寬0.6nm，深0.75nm。（3）主要參數(shù)（重要）雙螺旋的直徑為2nm，堿基堆積距離為0.34nm，兩個核苷酸之間的夾角36°，每圈螺旋含10個核苷酸，螺距3.4nm。（4）兩條核苷酸鏈依靠堿基間形成的氫鍵而結(jié)合。

A＝TG≡C（5）堿基在一條鏈上的排列順序不受任何限制。但根據(jù)堿基配對原則，一條核苷酸鏈序列可決定另一條互補鏈的序列。雙螺旋的補充：（1）夾角和堿基對的數(shù)目變化（2）堿基對沿長軸旋轉(zhuǎn)一定的角度①堿基堆積力形成疏水環(huán)境（主要因素）。②堿基配對的氫鍵。GC含量越多，越穩(wěn)定。③磷酸基上的負電荷與介質(zhì)中的陽離子或組蛋白的正離子之間形成離子鍵，中和了磷酸基上的負電荷間的斥力，有助于DNA穩(wěn)定。④堿基處于雙螺旋內(nèi)部的疏水環(huán)境中，可免受水溶性活性小分子的攻擊。2、穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)的因素

3、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性DNA的類型類型結(jié)晶狀態(tài)螺距堿基距離每圈旋轉(zhuǎn)

(nm)(nm)bp數(shù)方向A相對濕度75%2.80.25611右手

DNA鈉鹽B相對濕度92%3.40.3410右手

DNA鈉鹽C相對濕度66%3.10.3329.3右手

DNA鋰鹽Zd(GCGCGC)4.440.3712左手DNA雙螺旋通過扭曲和折疊所形成的特定構(gòu)象。

包括：不同二級結(jié)構(gòu)單元間的相互作用單鏈與二級結(jié)構(gòu)單元間的相互作用

DNA的拓撲特征超螺旋是DNA三級結(jié)構(gòu)的主要形式。（三）DNA的三級結(jié)構(gòu)環(huán)形DNA一條鏈斷裂：開環(huán)分子（ocDNA)兩條鏈斷裂：線型分子

(linearDNA)1、

環(huán)狀DNA的三種典型構(gòu)象

（1）、

松弛環(huán)形DNA（2）、

解鏈環(huán)形DNA（3）、

正超螺旋與負超螺旋DNAMOV:PBC\A0267501\supercoilingofDNA真核細胞染色體的DNA念珠狀三級結(jié)構(gòu)（四）DNA與蛋白質(zhì)的復合體1、染色體（H2A、H2B、H3、H4）2

2、原核細胞的擬核

3、病毒

4、核糖體RNA和蛋白質(zhì)核心突環(huán)由雙鏈DNA結(jié)合堿性蛋白質(zhì)所組成細菌擬核的突環(huán)結(jié)構(gòu)RNA通常是單鏈線形分子自身回折形成局部雙螺旋（二級結(jié)構(gòu)）進而折疊（三級結(jié)構(gòu)）多數(shù)形成核蛋白復合物（四級結(jié)構(gòu)），如核糖體、拼接體、編輯體等。

RNA病毒是具有感染性的RNA復合物三、RNA的高級結(jié)構(gòu)RNA中的堿基配對原則

A-U

G-CA-U

G-C雙螺旋區(qū)①氨基酸臂：由7對bp組成，富含G，末端為CCA，接受活化AA②二氫尿嘧啶環(huán)（D環(huán)）：

由8－12個核苷酸組成③反密碼環(huán)：識別密碼子④額外環(huán)：大小是tRNA分類的重要指標⑤假尿嘧啶核苷-胸腺嘧啶核苷環(huán)（TΨC環(huán)）1、二級結(jié)構(gòu)