第二章核酸化學

第二章核酸化學第一節(jié)核酸的種類、分布與功能一.核酸的發(fā)現(xiàn)二.核酸的種類和分布三.核酸的主要功能第一節(jié)核酸的種類、分布與功能一、核酸的種類與功能（一）核酸的種類核糖核酸:轉(zhuǎn)移RNA、信使RNA、核糖體RNA----參與蛋白質(zhì)合成

小分子細胞核RNA（snRNA）、核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）、反義RNA（antisenseRNA）、雙鏈RNA（dsRNA）、細胞質(zhì)小RNA（scRNA）、具有催化活性的RNA（ribozyme）、各種病毒RNA功能：遺傳信息的表達及調(diào)控。

脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid-DNA）功能：遺傳信息的載體，負責遺傳信息的貯存和發(fā)布。真核生物原核生物

DNA細胞核（95%）線粒體、葉綠體（5%,環(huán)狀雙鏈）核質(zhì)區(qū)（擬核）

RNA細胞質(zhì)（75%）線粒體、葉綠體（15%）細胞核（10%）細胞質(zhì)二、核酸的分布第二節(jié)核酸的組成堿基核酸中除了5類基本的堿基外，還有一些含量甚少的堿基，稱為稀有堿基。組成核酸的稀有堿基NNNNONNNH2O—CH3Im5Chm5CDHU戊糖核糖脫氧核糖核苷nucleoside核苷由戊糖和堿基縮合而成，嘌呤的N9或嘧啶的N1與戊糖C-1’-OH以C-N糖苷鍵相連接。dANNNNNH2OHHOHOCH2HHHH9NONOOHOCH2HHHHOHOHU1假尿苷

胸腺嘧啶核糖核苷稀有核苷（tRNA）5核苷酸ATP（三磷酸腺苷）的結構

dAMP\dADP\dATP

（3）環(huán)化核苷酸cAMP和cGMPcAMP(3’,5’-環(huán)腺嘌呤核苷一磷酸)和cGMP(3’,5’-環(huán)鳥嘌呤核苷一磷酸)的主要功能是作為細胞之間傳遞信息的信使。cAMP和cGMP的環(huán)狀磷酯鍵是一個高能鍵。NNNNNH2OHOCH2HHHHO—P—O—OOHNNNNNH2OHHOCH2HHHH

-O—P=OO第三節(jié)DNA及其結構一.概述1.DNA的形狀2.DNA的堿基組成特點——Chargaff定律（1）在所有的DNA中，A=T，G=C即A+G=T+C（2）DNA的堿基組成具有種的特異性，但沒有組織和器官的特異性。脫氧核苷酸的排列順序——核酸中的可變成分（堿基）的排列順序一級結構的表示方法

——線條式/字母式/結構式1.DNA的一級結構

DNA的一級結構是由數(shù)量極其龐大的四種脫氧核糖核酸（dAMP、dGMP、dCMP、dTMP）按一定順序，通過3′,5′磷酸二酯鍵連成的直線形或環(huán)形分子。二.DNA的結構

DNA一級結構的表示法2.DNA的二級結構（1）二級結構的含義（2）DNA堿基組成的特點—Chargaff定律（3）二級結構的典型結構

—B-DNA(Watson&Crick模型,1953年）DNA的雙螺旋結構（3）堿基、糖、磷酸的位置。DNA雙螺旋結構要點：（1）兩條反向平行的多核苷酸鏈，右手雙螺旋。（4）雙螺旋的直徑，螺距。（2）大溝（深溝）小溝（淺溝）（5）堿基配對DNA雙螺旋結構的多態(tài)性A型和B型是DNA的兩種基本構象,A型可能存在于RNA的雙螺旋區(qū)及DNA-RNA雜交分子中,Z型DNA含有較多的甲基化胞嘧啶,與基因表達調(diào)空有關.DNA構型隨環(huán)境的影響而改變.3.DNA的三級結構一、定義：DNA的三級結構指DNA分子（雙螺旋）進一步通過扭曲盤繞所形成的特定空間結構。包括：線狀DNA形成的紐結、超螺旋和多重螺旋、環(huán)狀DNA形成的結、超螺旋和連環(huán)等,超螺旋是DNA三級結構的主要形式。超螺旋即DNA雙螺旋的螺旋。二、環(huán)狀DNA的拓撲學特征：

松弛形解鏈環(huán)形負超螺旋線狀DNA形成的超螺旋環(huán)狀DNA形成的超螺旋1.鏈環(huán)數(shù)（linkingnumber）

鏈環(huán)數(shù)指在雙螺旋DNA中，DNA分子2條鏈間交叉的次數(shù),以L表示,是個常量。2.扭轉(zhuǎn)數(shù)（纏繞數(shù)：twistingnumber）

雙螺旋盤繞數(shù)，以T表示,變量。3.超螺旋數(shù)（writhingnumber）以W表示,變量。：L=T+W請看以下的例子。DNA分子具有相同的結構，但L值不同，所以稱它們?yōu)橥負洚悩嬻w。拓撲異構酶能夠催化它們之間的轉(zhuǎn)換。DNA負超螺旋易于解鏈，在DNA復制、重組和轉(zhuǎn)錄等過程中都需要兩條鏈解開，所以負超螺旋利于這些功能的實施。左手擰松形成右手超(負)螺旋DNA的四級結構(了解)一、定義：

DNA與蛋白質(zhì)等的復合物稱DNA的四級結構.生物體內(nèi)的核酸通常都與蛋白質(zhì)結合形成染色體(染色質(zhì)).壓縮比:DNA分子長度與組裝后特定結構長度之比.真核細胞染色質(zhì)壓縮比為:1000-2000；染色體：8000-10000。真核生物的染色體(染色質(zhì))：染色質(zhì)的基本結構單位是核小體（nucleosome）。

核小體的結構核小體和染色質(zhì)染色質(zhì)

4.DNA和基因組一.DNA和基因基因（gene）：一段有功能的DNA片段，生物細胞中DNA分子的最小功能單位（交換單位）?；蚪M:某生物體（完整單倍體）所含全部遺傳物質(zhì)的總和。包括：核基因組（擬核/核DNA）及核外（質(zhì)粒/質(zhì)體DNA）人類基因組計劃（HumanGenomeProject，HGP）bp（堿基對）

103104105106107108109101010111012人兩棲類魚類藻類酵母細菌E.Coli病毒質(zhì)粒各種細胞、病毒和細菌質(zhì)粒中基因組的大小

蛋白質(zhì)（mRNA蛋白質(zhì)）產(chǎn)物tRNARNArRNA調(diào)節(jié)功能：調(diào)節(jié)基因無產(chǎn)物

作用未知結構基因結構基因:為RNA或蛋白質(zhì)編碼的基因.調(diào)節(jié)基因:具有調(diào)節(jié)功能而不轉(zhuǎn)錄生成RNA的片段.

4.DNA和基因組內(nèi)含子:基因中不編碼(蛋白質(zhì)或成熟RNA)的居間序列.即：被轉(zhuǎn)錄但在成熟RNA中不存在的DNA序列。如：tRNA、rRNA外顯子:基因中編碼(蛋白質(zhì)或成熟RNA)的片段.

4.DNA和基因組二.原核生物基因組的特點1.單一(條)DNA分子,基因組小.2.結構基因比例高,基因間隔及內(nèi)含子少,重復序列少.3.轉(zhuǎn)錄單元(多順反子)現(xiàn)象.功能相關的基因串聯(lián)在一起轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生一條mRNA鏈.4.基因重疊現(xiàn)象.完全重疊部分重疊

4.DNA和基因組三.真核生物基因組的特點1.重復序列.單拷貝:僅出現(xiàn)一次或少數(shù)幾次,主要是編碼蛋白質(zhì)的結構基因.中度重復:幾十到幾千個拷貝,如tRNA、rRNA及部分蛋白質(zhì)基因.高度重復：可重復幾百萬次，序列長度2-10bp，可能與基因表達調(diào)控有關。2.斷裂基因現(xiàn)象(內(nèi)含子).第四節(jié)RNA的結構一.RNA的結構

RNA的一級結構是由數(shù)量極其龐大的四種核糖核酸（AMP、GMP、CMP、UMP）按一定順序，通過3′，5′磷酸二酯鍵連成的線形分子，其表示方法與DNA相同。RNA的二級結構是短的，不完全螺旋的多核苷酸鏈。RNA的三級結構是在莖環(huán)結構基礎上進一步扭曲折疊而成的復雜結構。（一）tRNA的結構tRNA的一級結構

由74~93個（多為76個）核苷酸組成單鏈；具有不變的（恒定的）核苷酸:U8、G18、G19；

含較多的修飾核苷酸；

5ˊ端多為PG,3ˊ端多為CCAOH。2.tRNA的二級結構——三葉草結構具有四臂四環(huán)，

3ˊ端為CCAOH序列，5ˊ端為PG3.tRNA的三級結構——倒L形結構tRNA的三葉草結構tRNA的三級和二級結構（二）mRNA的結構

mRNA一級結構的特點真核：單順反子、5’-末端有“帽子”、3’-末端有polyA片段和非編碼區(qū)和非編碼區(qū)原核：多順反子5’-末端無“帽子”、3’-末端無polyA片段