02核酸的结构和功能

1、嘌呤（腺嘌呤a,鸟嘌呤g）嘧啶（尿嘧啶u，胸腺嘧啶t，胞嘧啶c）喀陡环4n9氢u七 l两成h3c氢三成形对the'c2.戊糖脱氧核糖（deoxyribose）（dna成分）3.核卄nhho ch核糖（ribose） （rna成分）ho2碱基与核糖或脱氧核糖生成核苷或脱氧核苷 戊糖的c一r原子和嘌呤的n9原子或嘧啶的n 一 1原子通过缩合反应形成了 p n糖苷键第二章核酸的结构和功能一.核酸的化学组成及一级结构（一）核酸1. 概念：以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子，具科储存、携带和传递遗传信息的功能。2. 核酸的分类及分布： 脱氧核糖核酸dna:存在于细胞核，线粒体，叶绿体，携带遗

2、传信息 核糖核酸rna:分布于细胞核、细胞质、线粒体，参与遗传信总的复制与表达。3. 元素组成：c、h、0、n、p （9-11%）（二）核酸的难本单位核苷酸 碱®:嘌呤碱，咏啦碱戊糖：核糖，脱氧核糖磷酸1. 碱基构成dna的碱基有a, g, c, t构成rna的碱基有a, g，c, u（宥的rna还含宥少量稀存 碱基）oh oh4. 核苷酸hoohnh2核苷或脱氧核苷c一5原子上的轻 基与磷酸反应，脱水后生成磷酯键， 构成核苷酸或脱氧核苷酸。ohhohofirohoao =pl核苷一磷酸_mp核苷二磷酸_dp核卄三磷酸_tp5. 核酸3'，5'-鱗酸二酯键|ci多个核

3、苷酸由前一位的3-0h与下一位的5一磷酸菽之间形成的3，5-磷酸二醋键连接、 形成的链状聚合物，即多聚核苷酸。核酸的一级结构：1、定义：核酸中核苷酸的排列顺序/碱葙序列。2、连接：3，5 磷酸二酷键3、方向：5 一3二.dna的空间结构与功能(细胞内含m最稳定的成分) (-)dna的二级结构双螺旋结构1. dna双螺旋结构的研究背景 chargaff 规则： 所有 dna 分子，a=t,c=g，a/t=g/c=1, a+g=t+c 不同生物种属的dna碱基不同: 同一个体不kd器官或不同组织的dna具有相m的碱蕋组成； 对于一特定组织的dna，其碱®组分不随其年龄，营养状态和环境变化

4、3)大拗舰3.54nm3.dna双螺旋结构的多样性2. dna螺旋双梭邢结构要点（damp，dgmp, dcmp,dtmp） dna是反相平行，右手螺旋的双链结构， 两链鬧绕同一螺旋轴； 由脱氧核糖和磷酸基闭构成的亲水性骨 架位于双螺旋结构外侧，疏水的碱基位于内侧； 直径2. 37nm，螺跑为3. 54nm，每一个螺 旋有10. 5个碱基对；(a)b dna(b) a dna(c)z dna 碱基对之间的氢键维持双螺旋结构横向 稳定，碱基平面间的疏水性堆积力（范德华力） 维持纵向稳定。4.dna双螺旋结构的多样性b型dna是dna在水性环境下和生 理条件卜最稳定的结构，属右手螺旋结 构；当环境

5、的相对湿度降低后，甩然dna 仍为右手螺旋的双链结构，但它的空间 参数发生变化，称为a型一dna;左手 螺旋结构在天然dna分子中同样存在， 称为z型一dna （rich提出）在酸性环境屮，胞嘧啶的n-3 原了被质了化，可与鸟嘌呤的 n-7原子形成氢键；胞嘧啶的 n-4的氢原子也川*与鸟嘌呤的 0-6形成氢键.这种氢键叫 hoogsteen 氛键。dna屮只奋模板链可为一条缶g质编码。（二）dna的高级结构超螺旋结构dna双螺旋链冉盘绕即形成超螺旋结构。正负超螺旋：盘绕方向与dna相同的为正 超螺旋。tl然界的闭合双链dna主要以负超螺旋形式存在。环状和超螺旋dna结构示意图2.真核生物dna

6、以核小体为单位形成尚度奋序致密结构i. 原核生物dna的环状超螺旋结构大多原核生物的dna是共价封闭 的环形dna双螺旋，在细胞内进一步盘 绕，与蛋白质结合成类核真核细胞中的dna的三级结构与5种组蛋d的结合有关。 由dna双螺旋在八聚体组蛋白之外盘旋形成核小体，由核小 体组成串珠结构，再经过多次螺旋形成染色体。核小体（染色体基本组成单位）.核心颖粒核小体y 的构成 1核心组蛋白:组蛋白八聚体 m、h,b、h3、 h各2分子dna双蠓旋分子（150bp）在 核心组蛋白缠绕1.75困真核细胞连接区c:）卜繼30nm纤维400nm的超螺旋旋管纤维 染色单体rna种类细胞核和胞液线粒体功能核蛋白体r

7、narrnamtrrna组成核糖核蛋白体信使rnamrnamtmrna合成蛋白质模版（密码）转 igrnatrnamt trna转运、活化氨基酸核内不均一 rnahnrnamrna前体核内小rnasnrna参与hnrna剪接、转 运核仁小rnasnornarrna的加工修饰胞浆小rnascrna/7sl rna蛋白质内质网定位合成 的信号识别体的组分三.rna的结构与功能（amp，gmp，cmp, ump）rna通常以单链形式存在，但链内的碱基配对形成局部的双链二结构和空间的高级结构。（一）蛋白质合成的模板mrna1. 在生物体闪，mrna的丰度蛣小，占细胞rna总fi的2%5%2. 真核生物

8、mrna结构5'帽子结构密巧子3'多聚a尾i。i invg叩pmwnv嘱議ug卜巾人jaaa. .an 5啡i译区编码区 3啡上译区结构特点:5'帽子结构：反式的7-甲基鸟嘌呤-三磷酸糖苷（m7gppp） 3末端多聚a尾polya;真核生物hnrna的编码区（外显子）和非编码区（内含子）显子1s子2显子3(exon)(exon)(exon)hnrna内含子1子2(intron) |(intron)mrnamrnamrna经前体hnrna的剪接而成熟。内含子被剪切掉，使得外显子连接在一起。mrna二级结构为单链，局部可形成双链。功能：把dna的遗传信总，转录成mrna的密

9、码序列、指导缶白质合成的氨基酸排列顺 序。（二）trna是蛋白质合成中的氨基酸载体功能：把活化的aa搬运到核糖体，trna的反密码子与mrna的密码子特异性结合，使氨 基酸对号入座l .trna占细胞总rna的15%2. trna的结构（磷酸，甲基化核糖，碱基）（1）trna含冇多种稀冇碱葙trna中的稀有碱基占所有碱基的10%20%，均是转录后 修饰加工而成的。如尿嘧啶核苷酸，次黄嘌呤核苷酸，二鉍尿嘧啶核苷酸等。（2）trna的二级结构一三叶草形trna具有四个茎和三个环，从53，三个环依次 为:dhu环，反密码子环（功能：读码），twc环。四臂为：氨基酸臂（功能：携带氨基 酸），dhu臂，

10、反密码子臂，twc臂。其屮反密码子环屮的反密码子能识别mrna屮相 应的密码子。trna的3 一末端均为cca序列，是携带氨基酸的部位。a-oh3'trna的三叶草结构aa-cca y 结合活化的aaddgaacqgp dhu环 i jdddaagggc，a,auguccccgcu camtill 1丁识环广gggcg c eg ag ag u 三 u 环l反密碎环：含反密码子、与mrna s码环的密碣子結合u ap一反密码子含稀有减jl多（3） trna的三级结构一倒l形 trna是分子量最小的rnar我（三）以rrna为组分的核糖体是蛋白质合成的场所功能：参与组成核蛋內体，为蛋a质

11、生物合成的场所。核糖体rna （rrna）是细胞内含景最多的rna,约占rna总暈的80%以上。rrna与核 糖体蛋a构成核糖体，是蛋a质合成的装配机。核糖体ih大小两个亚基组成。核蛋白体大小亚基所含的rrna成分，s为沉降系数。真核生物 5s rrna原核生物 s rrna 3s rrna8s rrna -大亚28s rrna 18s rrna小亚基成分j6s rrna（注：为记忆方便，5 是厚核和真核都有的，带8的 是真核具有的，厚核的不带.）三种 rnai、mrnatrnarrna局部双局部双令5 m7gpppnm、3z polya遗传密码三叶草形、倒l形呈花状含稀有碱基多 反密码子 c

12、caoh 3z功蛋白质合成的模板能分子大小不一， 量少5%,代谢快搬运活化的aa 到核糖体分子小120碱基 量约15%,稳定组成核蛋白体分子大20减基 量多约80%,稳定四.核酸的理化性质核酸含有磷酸基m和碱基，屈于酸碱两性物质，可发生两性电离，每种核酸有f=l己的等 电点，可电泳分离。由于溶液中的核酸分子在引力场中，可用超速离心法纯化核酸。dna是线性分子，溶液的黏度大，而rna远小于dna,溶液的黏度小。（一）260nm紫外吸收性质核酸的嘌呤，嘧啶含奋共轭双键（二）dna变性：双链解为单链1.在某些理化因素（高温，强酸，强碱，加尿素，w机溶剂）作用下，会导致dna双 连互补碱基对之间氢键发

13、生断裂，双螺旋结构的dna解离为单链。dna变性只改变其二级结构，不改变其一级结构。破坏双螺旋稳定的力：静电斥力2. 变形后的dna刚性减弱，黏度降低，浮力密度增加，沉降速度增加，产生增色效应 （在260nm波长处的紫外线吸收增强）dna变性并不产生吸收波长发生转移。3. 链解温度dna变性特点：骤然、突发式链解温度tm:热变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收 值达到最大值的50%时的温度称为dna的解链温度，又称熔解温度tm。tm=4 （g+c） +2 （a+t）寡核苷酸片段核酸愈纯，tm范围愈小；核酸分了愈小，tm范围愈小 在此温度吋，50%的dna双链被打幵。tm与g+c含量成正比（三）dna的fi性与分子杂交热变性的dna经缓慢冷却后即可重新恢复双螺旋的过程，这一过程称为复性/退火。dna浓度高时，形成氯键