第三章核酸

1、第三章 核酸化学第一节 概述1.1、核酸的发现和功能 p1431、核酸的发现1868年，由瑞士科学家F. Miesher从外科绷带脓细胞的细胞核中分离得到。2、核酸的功能、遗传信息的载体-DNA、遗传信息的传递者-RNA，参与蛋白质的合成。通过蛋白质的合成将DNA携带的遗传信息表达出来。、某些RNA具催化功能-核酶（核糖酶）1.2、核酸的种类和分布 p1431、种类肺炎球菌线性环形双链DNA核酸核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）单链DNA ：多为环形（含脱氧核糖）（含核糖）核糖体RNA（ rRNA ）信使RNA （ mRNA ）转移RNA （ tRNA ）其它RNA 2、分布真核生物：D

2、NA：98%在核内，与组蛋白结合成染色体，2%在线粒体和叶绿体。 RNA：90%在胞液，10%在胞核。原核生物：DNA，RNA均以游离态存在于胞液中病毒：DNA病毒；RNA病毒类病毒：RNA1.3、核酸的化学组成1、元素组成DNA、RNA均由C、H、O、N、P组成。其中P在RNA中占9.5%，在DNA中占9.9%，可据此定量测定核酸（定磷法）。2、分子组成 p143-146核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基嘌呤嘧啶核糖：R（RNA）脱氧核糖 ：dR（DNA）腺嘌呤：A鸟嘌呤：G胞嘧啶：C尿嘧啶：U（主要在RNA，DNA中也有）胸腺嘧啶：T （主要在DNA，RNA中也有，tRNA的TC环） 组成单位）

3、（核酸的基本1、 碱基 p143-144嘌呤碱：A、G； 嘧啶碱：C、U、T； 嘌呤和嘧啶均可在胺式和亚胺式、酮式和烯醇式间互变，天然状态下，胺式和酮式占优势。 稀有碱基：核酸分子中含量甚少的碱基。 、核苷（d）A、（d）G、（d）T、（d）C、U p144-145由碱基和戊糖脱水缩合而成。嘌呤苷均为N9-C1-N-糖苷键，脱氧均为2-脱氧。嘧啶多为N1-C1-N-糖苷键。核苷中的碱基可绕N-苷键旋转，呈现不同的结构形式，核酸中反式构象占优势。、核苷酸（d）AMP、 （d） ADP、 （d） ATP等 p144-145核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化的产物。生物体内存在的核苷酸多为5-核苷酸。第二节

4、 核酸的结构2.1、核酸分子中核苷酸的连接和表达方式 p147-149 DNA和RNA分子中核苷酸之间均是通过3，5-磷酸二酯键相连的。链有方向性，存在3 端和5 端。 书写时规定沿 5 -3 方向书写（单链）简写：2.2、DNA的结构 1、DNA的一级结构（共价结构，多为双链） p151 DNA分子中四种脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序。它代表着遗传信息。2、Cargaff规则p152-153DNA的碱基组成具有物种的特异性，没有组织和器官的差异，也不受年龄、营养状况和环境变化的影响。在所有的DNA分子中，A=T，G=C；A+ G = T + C。3、DNA的二级结构-双螺旋结构 p153-15

5、4 由Watson 和Crick于1953年提出、双螺旋结构的特点： a、由两条反向平行的脱氧核苷酸链沿同一纵轴右手螺旋形成。b、磷酸与脱氧核糖构成螺旋骨架，碱基在螺旋内部，碱基平面与螺旋轴垂直。c、二链间碱基遵循碱基互补配对规则：A - T； G - C 。即A + G = T + C。稳定力：主要为碱基堆积力；其次是氢键；疏水作用力； p150；还有带负电的磷酸基与介质中阳离子间的静电作用。、DNA的各种二级结构形式 p154-158B-DNA：相对湿度92%。天然 DNA几乎都是B-DNA。A-DNA：相对湿度75%。Z-DNA：左旋DNA。 发夹结构（单链）：一条链的两个不同区段碱基互

6、相匹配。该结构在折叠过程中易形成发夹结构。回文结构（双链）：正向阅读与反向阅读顺序完全相同。该结构在折叠过程中易形成十字架结构。H- DNA：三股螺旋DNA。4、DNA 的三级结构 、超螺旋结构（双链环形） p180-186 双链环形DNA分子在双螺旋结构基础上再螺旋后形成的致密结构。负超螺旋：在右手双螺旋基础上再右手螺旋，为相对松弛的螺旋状态。天然环形DNA均为负超螺旋。 正超螺旋：在右手双螺旋基础上再左手螺旋。 拓扑异构酶：（增加或减少超螺旋程度的酶）可改变DNA 的超螺旋状态。、核小体结构：（真核，双链线形） p186-188 核小体为染色质的基本结构单位，由组蛋白核心和盘绕于此核心外的

7、DNA构成。 串状的核小体经螺旋折叠后就形成了更高结构层次的染色体。2.3、RNA的结构 p158-1611、RNA的一级结构 RNA分子中核苷酸的种类和排列顺序。 特点：绝大多数以单链存在；分子中常含稀有碱基；A + G U+ C。 、mRNA的一级结构a、真核mRNA mRNA 分子的核苷酸排列顺序（碱基排列顺序），携带着来自于 DNA 的遗传信息，可将遗传信息通过蛋白质的合成表达出来，mRNA是遗传信息的传递者。具5帽子和3尾巴；一条mRNA只能编码一条多肽链。b、原核mRNA无5帽子和3 PolyA 尾；一条mRNA可编码几种多肽链。 、tRNA的一级结构分子中稀有碱基（核苷）较多。、

8、rRNA的一级结构 真核rRNA：18S，28S，5S，5.8S rRNA四种。 原核rRNA：16S，23S，5S rRNA三种。2、RNA的高级结构 分子中只存在通过自身回折形成的局部双螺旋（二级结构），称发夹结构或茎环结构。在此基础上再经进一步的折叠形成RNA的三级结构。1、 mRNA的高级结构 游离的 mRNA 可产生高级结构，但翻译时必须解开，否则影响翻译的效率。、tRNA的高级结构 p514a、二级结构：三叶草形结构。AA臂：AA的连接部位。反密码环：通过反密码子与mRNA上密码子的配对，将AA转运到核糖体的合适位置。二氢尿嘧啶环： TC环：b、三级结构：倒 "L&quo

9、t; 形结构。 P161，P514、rRNA的高级结构 p513复杂的茎环结构。第三节 核酸的理化性质3.1、核酸的紫外吸收特性 p1501、特征吸收波长 嘌呤和嘧啶均具有共轭双键的环状结构，碱基、核苷、核苷酸和核酸均可吸收紫外光；特征吸收波长260nm，可据此定量测定核酸（紫外吸收法）。2、增色效应与减色效应 p150增色效应：核酸变性时紫外吸收增加的现象。减色效应：变性DNA复性后，紫外吸收恢复原值的现象。3.2、核酸的变性与复性 p161-1641、变性的概念 核酸分子的双螺旋结构在一定条件下被破坏解链，但一级结构保持不变的现象。2、变性的因素温度（热变性）；有机溶剂；酸、碱；变性剂（尿

10、素）等3、变性的特征粘度，比旋，紫外吸收，生物活性丧失。4、DNA的热变性大肠杆菌因为温度升高而使DNA变性的现象，称为DNA的热变性。草分枝杆菌黏质沙雷菌肺炎球菌DNA的热变性发生在一个很狭窄的温度范围内，又称为DNA的熔解。、DNA的熔点（Tm） 使50% DNA发生热变性时的温度。或DNA热变性时，其紫外吸收值达到最大增加值一半时的温度。 大多数DNA的Tm值在8595之间。、影响Tm的因素a、G-C含量：G-C，Tm 。b、介质中的离子强度：离子强度，Tm。c 、DNA的均一性：均一性，Tm。5、 DNA的复性变性DNA在适当条件下（如缓慢冷却），其分开的两条链重新缔合为双螺旋结构的过

11、程。6、分子杂交 p164两个不同来源的DNA单链间、或DNA单链与RNA链间、或RNA链与RNA链间通过碱基互补配对形成双链的过程。3.3、核酸的酶水解 p168核酸分子中的N-糖苷键和磷酯键都能被酸、碱和酶水解。水解核酸的酶核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶外切酶内切酶1、常见的核酸内切酶 牛胰核糖核酸酶；核糖核酸酶T1；核糖核酸酶T2。2、常见的核酸外切酶 牛脾磷酸二酯酶；蛇毒磷酸二酯酶。（DNA，RNA）3、常见的脱氧核糖核酸酶 限制性核酸内切酶：能专一性地作用于双链DNA的特异碱基序列，并从此序列处同时切断DNA双链。 P169 常见限制性核酸内切酶的作用位点：4、DNA指纹技术DNA的限制性片段长度多态性（RFLP）：指用特定的限制酶消化基因组时，