生化3核酸的結(jié)構(gòu)與功能

90%以上分布于細胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等主要分布于胞液攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的基因型參與細胞內(nèi)DNA遺傳信息的傳遞。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體(deoxyribonucleicacid,

DNA)(ribonucleicacid,

RNA)脫氧核糖核酸核糖核酸核酸本文檔共62頁；當前第1頁；編輯于星期日\19點13分復制翻譯

蛋白質(zhì)（病毒）

RNA（病毒）逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)DNA復制中心法則:本文檔共62頁；當前第2頁；編輯于星期日\19點13分第一節(jié)核酸的化學組成及一級結(jié)構(gòu)本文檔共62頁；當前第3頁；編輯于星期日\19點13分一、核酸的化學組成核酸核苷酸核酸酶POOHOHOH磷酸:核苷戊糖：核糖或脫氧核糖堿基：嘌呤堿，嘧啶堿本文檔共62頁；當前第4頁；編輯于星期日\19點13分嘌呤堿(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基(base)本文檔共62頁；當前第5頁；編輯于星期日\19點13分嘧啶堿(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)本文檔共62頁；當前第6頁；編輯于星期日\19點13分戊糖(pentose)（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′β-D-核糖（構(gòu)成DNA）β-D-2'-脫氧核糖RNA所含的戊糖是核糖,故稱為核糖核酸DNA所含的戊糖是脫氧核糖,故稱為脫氧核糖核酸本文檔共62頁；當前第7頁；編輯于星期日\19點13分兩類核酸的基本化學組成比較

DNA

RNA

嘌呤堿

腺嘌呤(A)腺嘌呤(A)

（Purinebases）鳥嘌呤(G)鳥嘌呤(G)

堿基(Base)

嘧啶堿

胞嘧啶(C)胞嘧啶(C)（Pyrimidinebases）胸腺嘧啶(T)

尿嘧啶(U)戊糖

β-D-2'-脫氧核糖

β-D-核糖(Pentose)

酸

磷酸

磷酸(Acid)本文檔共62頁；當前第8頁；編輯于星期日\19點13分RNA或DNA核苷酸或脫氧核苷酸核酸酶水解磷酸核糖或脫氧核糖堿基核苷或脫氧核苷本文檔共62頁；當前第9頁；編輯于星期日\19點13分1.核苷的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）2OHOCHOHOH1′本文檔共62頁；當前第10頁；編輯于星期日\19點13分CNCHCCCNNHCHNH2+CNCHCCCNNHCHNH2腺苷9本文檔共62頁；當前第11頁；編輯于星期日\19點13分CNCHCCCNNHCHNH2+CNCHCCCNNHCHNH2脫氧腺苷91’本文檔共62頁；當前第12頁；編輯于星期日\19點13分核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP2.核苷酸(nucleotide)的結(jié)構(gòu)與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）

脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP本文檔共62頁；當前第13頁；編輯于星期日\19點13分5’-脫氧胞苷酸（dCMP)3’-脫氧胞苷酸HO本文檔共62頁；當前第14頁；編輯于星期日\19點13分※核苷酸的命名含一個磷酸基團：核苷一磷酸（NMP）含兩個磷酸基團：核苷二磷酸（NDP）含三個磷酸基團：核苷三磷酸（NTP）N

代表各種堿基的名稱環(huán)化核苷酸：cNMP本文檔共62頁；當前第15頁；編輯于星期日\19點13分O本文檔共62頁；當前第16頁；編輯于星期日\19點13分二、核酸的一級結(jié)構(gòu)定義核酸中核苷酸的排列順序由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列5′端3′端CGA3’,5’-磷酸二酯鍵本文檔共62頁；當前第17頁；編輯于星期日\19點13分A

G

P5PT

PG

PC

PT

POH35pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3書寫方法：ACTGCT

本文檔共62頁；當前第18頁；編輯于星期日\19點13分第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能本文檔共62頁；當前第19頁；編輯于星期日\19點13分(1)A=TG=CA+G=C+T(2)DNA的堿基組成具有種屬特異性(3)DNA的堿基組成沒有組織的特異性,且較為穩(wěn)定,不隨年齡、營養(yǎng)狀態(tài)、環(huán)境改變的影響（一）Chargaff堿基組成規(guī)律一、DNA的二級結(jié)構(gòu)本文檔共62頁；當前第20頁；編輯于星期日\19點13分1.ＤＮＡ由兩條反向平行的脫氧多核苷酸（兩條鏈的走向為5’→3’和3’→5’），圍繞一中心軸（假想軸）構(gòu)成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（Watson,Crick,1953）5’3’5’3’本文檔共62頁；當前第21頁；編輯于星期日\19點13分3.堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)配對，形成堿基平面雙鏈中相對的堿基按Ａ＝Ｔ和Ｇ≡Ｃ配對連接，形成互補2.磷酸基與脫氧核糖在外側(cè)彼此間以磷酸二酯鍵相連，構(gòu)成ＤＮＡ的骨架3’5’3’5’磷酸二酯鍵本文檔共62頁；當前第22頁；編輯于星期日\19點13分堿基互補配對TAGC本文檔共62頁；當前第23頁；編輯于星期日\19點13分4.雙螺旋的直徑為2nm沿軸向，各堿基平面垂直于假想中心軸，平面間距為0.34nm每圈螺旋含有10.4對脫氧核苷酸，其軸向距離為3.54nm。形成大溝及小溝相間

本文檔共62頁；當前第24頁；編輯于星期日\19點13分5.維持DNA雙螺旋穩(wěn)定的作用力氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性本文檔共62頁；當前第25頁；編輯于星期日\19點13分（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性本文檔共62頁；當前第26頁；編輯于星期日\19點13分（一）原核生物沒有典型的細胞核結(jié)構(gòu)。被認為是原核生物ＤＮＡ的三級結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)本文檔共62頁；當前第27頁；編輯于星期日\19點13分（二）真核生物真核生物ＤＮＡ的三級結(jié)構(gòu)是核小體(nucleosome)，由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成核小體的組成DNA：146bp組蛋白：H1，H2A，H2B，H3，H4本文檔共62頁；當前第28頁；編輯于星期日\19點13分H2A、H2B、H3和H4各兩分子組成組蛋白八聚體，構(gòu)成核心組蛋白雙螺旋DNA以左手超螺旋的方式繞核心顆粒1.8圈，纏繞在組蛋白核心表面，構(gòu)成核心顆粒核心顆粒和連接區(qū)DNA及附著在連接區(qū)DNA上的

組蛋白H1構(gòu)成核小體核心顆粒連接部位DNA本文檔共62頁；當前第29頁；編輯于星期日\19點13分一個個核小體連接成串珠狀結(jié)構(gòu)染色單體折疊折疊30nm本文檔共62頁；當前第30頁；編輯于星期日\19點13分三、DNA的功能以基因的形式攜帶遺傳信息作為復制和轉(zhuǎn)錄的模板本文檔共62頁；當前第31頁；編輯于星期日\19點13分包括DNA編碼序列、非編碼調(diào)節(jié)序列和內(nèi)含子序列將遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞給RNA基因(gene)：負載特定遺傳信息的DNA片段基因組(genome)：指來自一個遺傳體系的一整套遺傳信息本文檔共62頁；當前第32頁；編輯于星期日\19點13分第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能本文檔共62頁；當前第33頁；編輯于星期日\19點13分RNA的特點：主要堿基：A、G、C和U2.RNA是單鏈結(jié)構(gòu)，只有在局部區(qū)域形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，因而A≠U,G≠C3.RNA分子比DNA小得多本文檔共62頁；當前第34頁；編輯于星期日\19點13分本文檔共62頁；當前第35頁；編輯于星期日\19點13分RNA的種類及功能核糖體RNA信使RNA轉(zhuǎn)運RNA核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小RNA小干擾RNA種類功能rRNAmRNAtRNAHnRNASnRNASnoRNAsiRNA核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運氨基酸成熟mRNA的前體參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運rRNA的加工、修飾參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控核仁小RNArRNAmRNAHnRNASnRNASnoRNA核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運氨基酸本文檔共62頁；當前第36頁；編輯于星期日\19點13分hnRNA

mRNA真核生物mRNA成熟過程

----由HnRNA經(jīng)過剪接而成內(nèi)含子(intron)

外顯子(exon)一、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能本文檔共62頁；當前第37頁；編輯于星期日\19點13分mRNA結(jié)構(gòu)特點大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲基鳥苷，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNN及緊隨其后的核苷酸，其核糖的C2羥基也常發(fā)生甲基化2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾本文檔共62頁；當前第38頁；編輯于星期日\19點13分帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppN)OCH3多聚A尾5’“穿靴戴帽”本文檔共62頁；當前第39頁；編輯于星期日\19點13分mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能：本文檔共62頁；當前第40頁；編輯于星期日\19點13分

把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序*mRNA的功能：本文檔共62頁；當前第41頁；編輯于星期日\19點13分DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細胞細胞質(zhì)細胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細胞

本文檔共62頁；當前第42頁；編輯于星期日\19點13分二、轉(zhuǎn)運RNA的結(jié)構(gòu)與功能

1.分子量最小的RNA,占RNA總量約15%

2.分子中含有約10%的稀有堿基

tRNA的一級結(jié)構(gòu)特點：如假尿嘧啶（ψ）,二氫尿嘧啶(DHU),甲基化堿基（mG,mA)等

3.3’末端有CCA-OH,是攜帶氨基酸的部位

4.具有識別密碼子功能的反密碼子本文檔共62頁；當前第43頁；編輯于星期日\19點13分二氫尿嘧啶甲基化堿基假尿嘧啶本文檔共62頁；當前第44頁；編輯于星期日\19點13分tRNA中的稀有堿基尿嘧啶NHNHOONHOONH假尿嘧啶(ψ)NHOOH2H2二氫尿嘧啶(DHU)NH甲基化鳥嘌呤(mG)NNHNHNNH2OCH3本文檔共62頁；當前第45頁；編輯于星期日\19點13分DHU環(huán)Tψ環(huán)CCA-OH反密碼環(huán)三葉草形本文檔共62頁；當前第46頁；編輯于星期日\19點13分

tRNA的三級結(jié)構(gòu)——倒L形tRNA的功能：識別密碼子，活化、搬運氨基酸到核糖體參與蛋白質(zhì)的合成反密碼子氨基酸臂5’3’本文檔共62頁；當前第47頁；編輯于星期日\19點13分三、核糖體RNA(rRNA)的結(jié)構(gòu)與功能rRNA的結(jié)構(gòu)特點：1.含量最豐富,約占總RNA的80%以上2.與核蛋白體蛋白結(jié)合成核蛋白體,rRNA

與蛋白質(zhì)既可分離,又可結(jié)合3.核蛋白體由大小兩個亞基構(gòu)成,兩亞基呈不規(guī)則形狀,聚合時中間有裂縫,可通過mRNA本文檔共62頁；當前第48頁；編輯于星期日\19點13分

rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場所本文檔共62頁；當前第49頁；編輯于星期日\19點13分核酸的理化性質(zhì)第四節(jié)本文檔共62頁；當前第50頁；編輯于星期日\19點13分1.核酸的粘度分子量越大粘度也越大RNA分子比DNA分子小，粘度也就小2.核酸的酸堿性磷酸殘基的酸性使核酸也表現(xiàn)較強的酸性含氮堿基上有堿性基團堿基對之間的氫鍵在之間最穩(wěn)定一、核酸的一般理化性質(zhì)本文檔共62頁；當前第51頁；編輯于星期日\19點13分嘌呤堿和嘧啶堿有共軛雙鍵，都能強烈吸收紫外光，最大吸收波長為260nm3.核酸的紫外吸收特性蛋白質(zhì)對紫外光的最大吸收波長是280nm本文檔共62頁；當前第52頁；編輯于星期日\19點13分紫外分光光度法檢測核酸的純度通過測定波長在260nm和280nm處吸光度的比值(A260／A280)來估計核酸樣品的純度DNA溶液：A260／A280=1.8～２.０RNA溶液：A260／A280=2.0本文檔共62頁；當前第53頁；編輯于星期日\19點13分二、DNA的變性(denaturation)定義:在某些理化因素作用下，DNA雙鏈間的氫鍵斷裂(不涉及共價鍵的斷裂),解開成兩條單鏈的過程。其生物學活性喪失因素:過量酸、堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等本文檔共62頁；當前第54頁；編輯于星期日\19點13分DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂本文檔共62頁；當前第55頁；編輯于星期日\19點13分變性引起紫外吸收值的改變增色效應：DNA變性時其溶液A260增高的現(xiàn)象本文檔共62頁；當前第56頁；編輯于星期日\19點13分4.喪失生物學活性1.260nm處的紫外吸收值升高2.