王镜岩核酸的结构

NitrogenousbasePentosesugarHOCH2HOHDoxyribose(inDNA)HOCH2HOOHRibose(inRNA)PhosphatePyrimidinesCytosineThymineUracilCUTPurihesAdenineGuanineAG核苷酸磷酸核苷戊糖碱基一、核苷酸当前第1页\共有56页\编于星期四\4点当前第2页\共有56页\编于星期四\4点假尿苷（）二氢尿嘧啶（DHU）AmCH3CH3H3Cm26GHH5HH几种稀有核苷当前第3页\共有56页\编于星期四\4点当前第4页\共有56页\编于星期四\4点当前第5页\共有56页\编于星期四\4点当前第6页\共有56页\编于星期四\4点核苷酸的生物学功能作为核酸的单体细胞中的携能物质（如ATP、GTP、CTP、UTP）酶的辅助因子的结构成分（如NAD）细胞通讯的媒介（如cAMP、cGMP）当前第7页\共有56页\编于星期四\4点二、核酸的共价结构当前第8页\共有56页\编于星期四\4点三、DNA的高级结构（一）Chargaff规律1950年（1）所有生物的DNA中，A=T，G=C，A+C=G+T，且A+G=C+T。（2）DNA的碱基组成具有种的特异性。（3）DNA碱基组成没有组织和器官的特异性。（4）年龄、营养状况、环境等因素不影响DNA的碱基组成。当前第9页\共有56页\编于星期四\4点（二）DNA的二级结构DNA的Na盐纤维和DNA晶体的X光衍射分析（Franklin）当前第10页\共有56页\编于星期四\4点DNA的双螺旋模型特点（1）两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。（2）磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对（碱基配对原则，Chargaff定律）当前第11页\共有56页\编于星期四\4点（3）螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对（basepair,bp）重复一次，间隔为3.4nm。大沟：宽1.2nm，深0.85nm；小沟：宽0.6nm，深0.75nm。当前第12页\共有56页\编于星期四\4点大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽。小沟位于双螺旋的互补链之间,而大沟位于相毗邻的双股之间。当前第13页\共有56页\编于星期四\4点碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行；两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起；螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持。当前第14页\共有56页\编于星期四\4点当前第15页\共有56页\编于星期四\4点稳定双螺旋结构的因素①碱基堆积力形成疏水环境（主要因素）。②碱基配对的氢键。GC含量越多，越稳定。③磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子或组蛋白的正离子之间形成离子键，中和了磷酸基上的负电荷间的斥力，有助于DNA稳定。④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受水溶性活性小分子的攻击。当前第16页\共有56页\编于星期四\4点DNA的双螺旋结构的意义该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是上世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。当前第17页\共有56页\编于星期四\4点（1）B-DNA：典型的Watson-Crick双螺旋DNA右手双螺旋每圈螺旋10.4个碱基对螺距：3.32nm（2）

A-DNA右手双螺旋，外形粗短。RNA-RNA、RNA-DNA杂交分子具有这种结构。（3）Z-DNA左手螺旋，外形细长。天然B-DNA的局部区域可以形成Z-DNA。当前第18页\共有56页\编于星期四\4点当前第19页\共有56页\编于星期四\4点ABZ外型粗短适中细长螺旋方向右手右手左手螺旋直径2.55nm2.37nm1.84nm碱基直升0.23nm0.34nm0.38nm碱基夹角32.7034.6060.00每圈碱基数1110.412轴心与碱基对关系2.46nm3.32nm4.56nm碱基倾角1901090大沟很窄很深很宽较深平坦小沟很宽、浅窄、深较窄很深当前第20页\共有56页\编于星期四\4点

三股螺旋DNAK.Hoogsteen1963通常是一条同型寡核苷酸与寡嘧啶核苷酸-寡嘌呤核苷酸双螺旋的大沟结合：oligo(Py):oligo(Pu)—oligo(Py/Pu)第一股是寡嘧啶，中间是寡嘌呤，第三股可以是寡嘧啶或寡嘌呤当前第21页\共有56页\编于星期四\4点第三股与寡嘌呤之间同向平行，并按Hoogsteen配对。T=A:A,C≡G：C+T=A:TC≡G：G当前第22页\共有56页\编于星期四\4点DNA三股螺旋结构常出现在DNA复制、转录、重组的起始位点或调节位点，如启动子区。第三股链的存在可能使一些调控蛋白或RNA聚合酶等难以与该区段结合，从而阻遏有关遗传信息的表达。当前第23页\共有56页\编于星期四\4点（三）DNA的三级结构三级结构是指DNA在双螺旋的基础上通过扭曲和折叠形成的构象。超螺旋是DNA三级结构的主要形式。当前第24页\共有56页\编于星期四\4点超螺旋螺旋和超螺旋电话线螺旋当前第25页\共有56页\编于星期四\4点L=25,T=25,W=0松弛环形1152010523L=23,T=23,W=0解链环形15101520231510152025L=23,T=25,W=–2负超螺旋121482316131510152023右手旋转拧松两匝后的线形DNADNA超螺旋的形成当前第26页\共有56页\编于星期四\4点当前第27页\共有56页\编于星期四\4点①连环数（linkingnumber,L）DNA双螺旋中，一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数②扭转数（twistingnumber,T）DNA分子中的Watson-Crick螺旋数目，以T表示③超螺旋数（缠绕数,writhingnumber,W）L=T+W连环数（L）缠绕数（T）扭曲数W松驰环25250解链环23230超螺旋2325-2当前第28页\共有56页\编于星期四\4点④比连环差（specificlinkingdifference,λ）表示DNA的超螺旋程度(Superhelixdensity)λ=（L—L0）/L0=每一圈初级螺旋（10bp，360°）出现超螺旋数L0是指松驰环形DNA的L值负超螺旋DNA是由于两条链的缠绕不足引起（L），很易解链，易于参加DNA的复制、重组和转录等当前第29页\共有56页\编于星期四\4点拓扑异构酶改变DNA拓扑异构体的L值。①拓扑异构酶酶I（解旋酶）能使双链负超螺旋DNA转变成松驰形环状DNA，每次催化使L值增加1。②拓扑异构酶酶II（促旋酶）能使松驰环状DNA转变成负超螺旋形DNA，每次催化使L减少2。当前第30页\共有56页\编于星期四\4点

当前第31页\共有56页\编于星期四\4点

DNA双链重新连接DNA双链穿过DNA的释放重复起始DNA双链断裂当前第32页\共有56页\编于星期四\4点DNA超螺旋结构形成的意义使DNA形成高度致密状态从而得以装入核中；推动DNA结构的转化以满足功能上的需要。如负超螺旋分子所受张力会引起互补链分开导致局部变性，利于复制和转录。当前第33页\共有56页\编于星期四\4点（四）DNA与蛋白质复合物的结构生物体内的核酸通常都与蛋白质结合形成复合物，以核蛋白（nucleoprotein）的形式存在。DNA分子十分巨大，与蛋白质结合后被组装到有限的空间中。当前第34页\共有56页\编于星期四\4点1.病毒噬菌体T2结构头部颈圈尾部基板尾丝尖钉当前第35页\共有56页\编于星期四\4点动物病毒切面模式图被膜（脂蛋白、碳水化合物）衣壳（蛋白质）核酸突起（糖蛋白）病毒粒当前第36页\共有56页\编于星期四\4点细菌拟核（nucleoid）的突环结构DNA-蛋白质核心突环由双链DNA结合碱性蛋白质组成平均一个突环含有约40kpDNA2.细菌的拟核当前第37页\共有56页\编于星期四\4点3.真核生物的染色体当前第38页\共有56页\编于星期四\4点真核生物染色体DNA组装不同层次的结构DNA（2nm）核小体链（11nm，每个核小体200bp）纤丝（30nm，每圈6个核小体）突环（150nm，每个突环大约75000bp）玫瑰花结（300nm，6个突环）螺旋圈（700nm，每圈30个玫瑰花）染色体（1400nm，每个染色体含10个螺旋圈当前第39页\共有56页\编于星期四\4点四、RNA的结构（一）RNA的一级结构AMP、GMP、CMP、UMP通过3’、5’磷酸二酯键形成的线形多聚体。①组成RNA的戊糖是核糖②RNA的U替代DNA中的T，此外，RNA中常有一些稀有碱基。③天然RNA分子都是单链线形分子，只有部分区域是双螺旋结构。当前第40页\共有56页\编于星期四\4点（二）tRNA的高级结构★70-90b，分子量在25kd左右，沉降系数4S左右★有较多稀有碱基★3’末端为…CCA-OH★5’末端大多为pG…或pC…★二级结构是三叶草形★倒L形的三级结构当前第41页\共有56页\编于星期四\4点当前第42页\共有56页\编于星期四\4点酵母tRNAAla的二级结构DHU环IGC反密码子反密码环氨基酸臂可变环TψC环CCAAla3´5´当前第43页\共有56页\编于星期四\4点★tRNA的功能：●转运氨基酸●识别密码子●参与翻译起始●参与DNA的反转录●参与基因表达调控当前第44页\共有56页\编于星期四\4点（三）rRNA的高级结构细菌：16SrRNA、5SrRNA、23SrRNA组成30S转录单位真核：18SrRNA、5.8SrRNA，28SrRNA组成45S的转录单位，5SrRNA单独转录。★rRNA的功能：●组成核糖体●催化肽键形成的转移酶活性存在于23SrRNA上●参与tRNA与mRNA的结合当前第45页\共有56页\编于星期四\4点16SrRNA当前第46页\共有56页\编于星期四\4点（四）mRNA的结构原核：多顺反子（polycistronicmRNA)真核：单顺反子，断裂基因（splitedgene)当前第47页\共有56页\编于星期四\4点原核细胞mRNA的结构特点5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序先导区末端顺序★由先导区、插入序列、翻译区和末端序列组成。没有5´帽子和3´polyA。★SD序列：5´端先导区中，有一段富含嘌呤的碱基序列，典型的为5´-AGGAGGU-3´，位于起始密码子AUG前约10核苷酸处，此序列由Shine和Dalgarno发现，称SD序列。★SD序列和核糖体16S的rRNA的3´末端富含嘧啶碱基的序列互补。当前第48页\共有56页\编于星期四\4点真核细胞mRNA的结构特点AAAAAAA-OH5´