生物化学课件：第3、4节

1、第三节第三节 RNARNA的分子的分子 结构结构 RNA的结构特点 RNA的分子结构的分子结构1. 单链状，但许多区域可自身进行碱基配对，形成回折。2. 碱基配对规则：A-U，G-C，不能配对区域形成突起。3. RNARNA分子比分子比DNADNA分子小得多，一般含几十分子小得多，一般含几十至几千个核苷酸至几千个核苷酸 RNA的分子结构的分子结构 RNA的结构特点核苷酸之间核苷酸之间的连结方式：的连结方式：3,5-3,5-磷酸磷酸二酯键二酯键多聚核苷酸链的结构：与多聚脱氧核苷酸链类似。多聚核苷酸链的结构：与多聚脱氧核苷酸链类似。RNARNA分子比分子比DNADNA分子小得多，一般含几十至几千个

2、核分子小得多，一般含几十至几千个核苷酸；而且大多数是单链。苷酸；而且大多数是单链。 RNA的结构特点 RNA的分子结构的分子结构tRNA分子功能：tRNA：转运RNA，负责运送氨基酸 RNA的分子结构的分子结构一、RNA的结构特点1. tRNA的一级结构v 链长相近：链长相近：约约80805 5个核苷酸个核苷酸，沉降系数沉降系数为为4 4S Sv 55端都为端都为pG- pG- v 33端都为端都为CCACCA，用以用以接受氨基酸接受氨基酸 v 有十几个恒定的核有十几个恒定的核苷酸，苷酸，对于维持其对于维持其空间结构和实现生空间结构和实现生物功能起重要作用物功能起重要作用v 有较多的修饰成分有

3、较多的修饰成分沉降系数(沉降常数) 单位离心力场中沉降分子下沉的速度。 常用来描述生物大分子的大小。 沉降系数的单位为S1S = 10-13 秒 一一. . tRNAtRNA的分子结构的分子结构三叶草形三叶草形四环四环 ：二氢尿嘧啶环（：二氢尿嘧啶环（D D环）环） 反密码环反密码环 额外环额外环 T T C C环环四臂四臂 ：氨基酸臂：氨基酸臂 二氢尿嘧啶臂二氢尿嘧啶臂 反密码臂反密码臂 T T C C臂臂 2、 tRNA的二级结构 一一. . tRNAtRNA的分子结构的分子结构3、tRNA的三级结构 倒倒L L型型： 一端是一端是CCACCA 另一端是另一端是反密码子环反密码子环结 构

4、为 行结 构 为 行使 功 能 提使 功 能 提供基础供基础 一一. . tRNAtRNA的分子结构的分子结构 细胞细胞RNARNA中中rRNArRNA含量最高，含量最高，是构成核糖体的骨架，占核糖是构成核糖体的骨架，占核糖体质量的体质量的2/3 2/3 。Rich methylation m2U, m3A, m3U, m26A(二二甲基甲基)1、rRNA的种类与大小核糖体核糖体rRNArRNA原核生原核生物物7070S S3030S S1616S S5050S S2323S S、5S5S真核生真核生物物8080S S4040S S1818S S6060S S2828S S、5S5S、5.8S

5、5.8S 二二. . rRNArRNA的分子结构的分子结构1、rRNA的种类与大小 二二. . rRNArRNA的分子结构的分子结构真核生物真核生物rRNArRNA与原核生物与原核生物rRNArRNA相比相比： 多了一个功能特殊的多了一个功能特殊的5.85.8S rRNAS rRNA（它不接受肽酰它不接受肽酰tRNAtRNA，但接受起始但接受起始tRNAtRNA，推测可能只与肽链合成的推测可能只与肽链合成的起始有关，与肽链延伸无关）。起始有关，与肽链延伸无关）。 G :CG :C含量高，修饰核苷酸也多。含量高，修饰核苷酸也多。v与蛋白质结合，组成大小亚基。与蛋白质结合，组成大小亚基。v具有酶功

6、能，如核酶。具有酶功能，如核酶。v合成蛋白质的场所。合成蛋白质的场所。v二级结构可形成茎环结构。二级结构可形成茎环结构。v占细胞内总占细胞内总RNARNA的的8080左右，由左右，由120-5000120-5000个核个核苷酸组成，但种类很少，只有苷酸组成，但种类很少，只有3-43-4种。种。2、rRNA的结构与功能 二二. . rRNArRNA的分子结构的分子结构3. rRNA的二级结构也呈茎也呈茎环结构环结构大肠杆菌大肠杆菌 5 5S rRNA S rRNA 的二级结构模型的二级结构模型 二二. . rRNArRNA的分子结构的分子结构大肠杆菌大肠杆菌 5 5S rRNA S rRNA 的

7、三级结构模型的三级结构模型4. rRNA的三级结构 二二. . rRNArRNA的分子结构的分子结构v含量少，单链分子大小不一，也能形成茎环结构。含量少，单链分子大小不一，也能形成茎环结构。vmRNAmRNA是蛋白质生物合成的模板是蛋白质生物合成的模板。v每一种蛋白质都有对应的每一种蛋白质都有对应的mRNAmRNA，种类多。种类多。 三三. . mRNAmRNA的分子结构的分子结构1. mRNA的一级结构1) 1) 原核生物的原核生物的mRNAmRNA是多顺反子的，真核生物的是多顺反子的，真核生物的mRNAmRNA是单顺反子的；是单顺反子的；2) 2) 原核原核mRNA 5mRNA 5端无帽子

8、结构，真核端无帽子结构，真核mRNA 5mRNA 5端端有一段帽子结构（有一段帽子结构（m m7 7GpppNmpNmpGpppNmpNmp- -）；）；3) 3) 原核原核mRNA 3mRNA 3端无端无PolyAPolyA，真核真核mRNA 3mRNA 3端有端有PolyAPolyA。 三三. . mRNAmRNA的分子结构的分子结构1. mRNA的一级结构 三三. . mRNAmRNA的分子结构的分子结构1. mRNA的一级结构通过单链自身折叠而通过单链自身折叠而形成茎环结构，有一形成茎环结构，有一半多的核苷酸处于双半多的核苷酸处于双螺旋之中。螺旋之中。2. mRNA的二级结构 三三.

9、. mRNAmRNA的分子结构的分子结构第四节第四节 核酸的理核酸的理化性质化性质 DNADNA为白色纤维状固体为白色纤维状固体 核酸分子的沉降速度与相对分子质量和分子构象有关核酸分子的沉降速度与相对分子质量和分子构象有关。1.形态RNARNA为白色粉末状固体为白色粉末状固体 2.溶解性微溶于水微溶于水，不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般的有机溶剂；，不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般的有机溶剂； DNA DNA核蛋白体核蛋白体( (DNP)DNP)难溶于难溶于0.140.14mol/Lmol/L的的NaClNaCl溶液，而溶液，而RNARNA核核蛋白体蛋白体( (RNP)RNP)易溶。易溶。DNPDNP

10、可溶于高浓度可溶于高浓度(1-2(1-2mol/L)mol/L)的的NaClNaCl溶液；溶液；DNADNA分子直径小而长度大，分子直径小而长度大，因此溶液粘度极高；因此溶液粘度极高；RNARNA溶溶液粘度要小得多；核酸变性液粘度要小得多；核酸变性或降解后，粘性降低；或降解后，粘性降低；3.分子量DNADNA的分子量很大，的分子量很大，RNARNA相对较小。相对较小。一一. .一般的物理性质一般的物理性质 核酸既含有核酸既含有酸性的磷酸基团，又含有弱碱酸性的磷酸基团，又含有弱碱性的碱基性的碱基，故可发生两性解离。其解离状态随，故可发生两性解离。其解离状态随溶液的溶液的pHpH值而改变。值而改变

11、。二二. . 两性解离两性解离 由于磷酸基团的酸性很强，所以由于磷酸基团的酸性很强，所以pIpI较低较低，整，整个分子相当于多元酸。个分子相当于多元酸。 利用核酸的两性解离可以通过调节核酸溶液利用核酸的两性解离可以通过调节核酸溶液的等电点来沉淀核酸，也可通过电泳分离纯化的等电点来沉淀核酸，也可通过电泳分离纯化核酸。核酸。 嘌呤和嘧啶具有共轭双键，能强烈吸收嘌呤和嘧啶具有共轭双键，能强烈吸收紫外光。在紫外光。在260260nmnm处有最大吸收峰。对于纯处有最大吸收峰。对于纯的的DNADNA或或RNARNA，可以通过测得可以通过测得A260A260来推测其来推测其核酸含量。核酸含量。 纯的纯的DN

12、ADNA：A260/ A280A260/ A280 = =1.81.8 纯的纯的RNARNA：A260/ A280A260/ A280 = =2.02.0三三. . 紫外吸收性质紫外吸收性质A260/ A280A260/ A280值值可以反映核酸的纯度。可以反映核酸的纯度。A260=0.01时， DNA=500ng/ml； RNA=400ng/ml； 单链DNA=330ng/ml； 寡核苷酸=200ng/ml 1.1.核酸的变性核酸的变性 引起变性的因素有：加热、酸碱、尿素、甲醛等；引起变性的因素有：加热、酸碱、尿素、甲醛等； 四四. .变性与复性变性与复性 核酸在某些物理或化学因素的作用下，

13、其核酸在某些物理或化学因素的作用下，其空间空间结构结构发生改变，从而引起理化性质的改变及生物活发生改变，从而引起理化性质的改变及生物活性的降低或丧失。性的降低或丧失。这些因素都是使氢键这些因素都是使氢键断裂，破坏碱基堆集断裂，破坏碱基堆集力，从而引起核酸二力，从而引起核酸二级结构的破坏。级结构的破坏。（一） 变性 核酸变性后，在核酸变性后，在260260nmnm处的吸收值上升，处的吸收值上升，这叫这叫增色效应增色效应。 四四. .变性与复性变性与复性2.2.增色效应增色效应这是由于变性的这是由于变性的DNA双螺旋解体，碱基堆双螺旋解体，碱基堆积已不存在，藏于螺积已不存在，藏于螺旋内部的碱基暴露

14、出旋内部的碱基暴露出来。来。增色效应常可增色效应常可用来衡量用来衡量DNADNA变性的程度。变性的程度。（一） 变性热变性曲线热变性曲线 ( ( 熔解曲线熔解曲线) )：在：在DNADNA发生热变性的过程中，发生热变性的过程中， A260A260随温度的变化曲线。随温度的变化曲线。不同的不同的DNADNA，其熔解其熔解曲线不同，但很类曲线不同，但很类似，都是似，都是S S形曲线形曲线。RNARNA含局部双螺旋，含局部双螺旋，也可发生变性，但不也可发生变性，但不如如DNADNA明显，增色效明显，增色效应的跳跃较平缓，应的跳跃较平缓，TmTm值也较低。值也较低。3. 3. 解链温度解链温度（一）

15、变性 四四. .变性与复性变性与复性 DNADNA的的TmTm值一般在值一般在70708585之间。之间。 热变性中光吸收达到最大吸收（完全变性）一半（双热变性中光吸收达到最大吸收（完全变性）一半（双螺旋结构失去一半）时的温度称为螺旋结构失去一半）时的温度称为DNADNA的熔点或熔解温度的熔点或熔解温度（TmTm）。影响影响TmTm值的因素值的因素：v DNADNA分子中分子中GCGC碱基对的含量碱基对的含量 DNADNA分子中分子中GCGC含量高，含量高，则则TmTm值大；值大； （G-CG-C）%=%=（Tm-69.3Tm-69.3）2.442.44v DNADNA的溶液环境的溶液环境 如

16、离子强度、如离子强度、pHpH（一） 变性 四四. .变性与复性变性与复性3. 3. 解链温度解链温度 变性变性DNADNA在适当条件下，又可使两条彼此分开的链在适当条件下，又可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构，此过程成为重新缔合成为双螺旋结构，此过程成为复性复性。1. 复性的概念退火退火：热变性的：热变性的DNADNA在缓慢冷却的条件下的复性过程。在缓慢冷却的条件下的复性过程。 复性是变性的逆转。但需复性是变性的逆转。但需要一定的条件，要在一定要一定的条件，要在一定的盐浓度下缓慢降温。的盐浓度下缓慢降温。 当变性的当变性的DNADNA经复性以重新形成双经复性以重新形成双螺旋结构时，其溶液的螺旋结构时，其溶液的A A260260值则减小，值则减小，这种现象称为这种现象称为减色效应减色效应。减色效应常可用来