第3章 核酸的结构与功能20110831

第3章核酸的结构和功能StructureandFunctionofNucleicAcid1科学出版社案例式教材《生物化学》课件核酸(nucleicacid)

是一类含磷的生物大分子化合物，携带和传递遗传信息，为生命的最基本物质之一。基本组成单位：核苷酸2科学出版社案例式教材《生物化学》课件核酸的分类核酸mRNAtRNA

rRNA脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）3科学出版社案例式教材《生物化学》课件第1节核酸的化学组成及其一级结构TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid4科学出版社案例式教材《生物化学》课件核酸

单核苷酸

磷酸核苷（脱氧核苷）戊糖（脱氧戊糖）碱基（嘌呤碱、嘧啶碱）5科学出版社案例式教材《生物化学》课件一、核酸的化学组成1.

元素组成C、H、O、N、P（9~10%）2.

分子组成碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖磷酸(phosphate)6科学出版社案例式教材《生物化学》课件嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)（一）碱基7科学出版社案例式教材《生物化学》课件嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)8科学出版社案例式教材《生物化学》课件DNARNA嘌呤M7GN6，N6-2m6AN6-m6AN6-m6AM7G嘧啶m5CDHUhm5CT核酸中部分稀有碱基9科学出版社案例式教材《生物化学》课件（二）戊糖（构成RNA）1´2´3´4´5´核糖(ribose)（构成DNA）脱氧核糖(deoxyribose)10科学出版社案例式教材《生物化学》课件核苷：AR,GR,UR,CR脱氧核苷：dAR,dGR，dTR,dCR（三）核苷核苷(ribonucleoside)的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）11科学出版社案例式教材《生物化学》课件核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。

（四）核苷酸(ribonucleotide)12科学出版社案例式教材《生物化学》课件重要的核苷酸衍生物含核苷酸的生物活性物质：

NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP

多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP环化核苷酸:cAMP，cGMPADPcAMP13科学出版社案例式教材《生物化学》课件定义：核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。5′端3′端CGA二、核酸的一级结构核苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链。14科学出版社案例式教材《生物化学》课件AGP5

PTPGPCPTPOH3

书写方法5

pApCpTpGpCpT-OH

3

5

ACTGCT

3

15科学出版社案例式教材《生物化学》课件第2节DNA的空间结构与功能DimensionalStructureandFunctionofDNA16科学出版社案例式教材《生物化学》课件一、DNA的二级结构——双螺旋结构17科学出版社案例式教材《生物化学》课件（一）DNA双螺旋结构的研究背景碱基组成分析Chargaff

规则：[A]=

[T]

[G]=

[C]碱基的理化数据分析A-T、G-C以氢键配对较合理

DNA纤维的X-线衍射图谱分析18科学出版社案例式教材《生物化学》课件（二）DNA双螺旋结构模型要点DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-磷酸-为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘螺旋，直径为2nm，形成大沟(majorgroove)及小沟(minorgroove)相间。19科学出版社案例式教材《生物化学》课件碱基垂直螺旋轴居双螺旋内侧，与对侧碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T;G

C）。相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。（二）DNA双螺旋结构模型要点20科学出版社案例式教材《生物化学》课件碱基互补配对：21科学出版社案例式教材《生物化学》课件氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。（二）DNA双螺旋结构模型要点22科学出版社案例式教材《生物化学》课件（三）DNA双螺旋结构的多样性23科学出版社案例式教材《生物化学》课件二、DNA的超螺旋结构及其在染色质中组装（一）DNA的超螺旋结构超螺旋结构(superhelix或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。正超螺旋(positivesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同负超螺旋(negativesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反24科学出版社案例式教材《生物化学》课件（二）原核生物DNA是环状超螺旋结构25科学出版社案例式教材《生物化学》课件（三）DNA在真核生物细胞核内的组装真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是核小体(nucleosome)。26科学出版社案例式教材《生物化学》课件

核心颗粒

核小体

连接区核心颗粒：由长146bp的双螺旋DNA以超螺旋方式缠绕组蛋白八聚体1.8圈组成。连接区：由连接区DNA和组蛋白H1组成连接区DNA：连接相邻两个核心颗粒核小体的构成

连接区DNA（约60bp）H1DNA（约146bp）组蛋白八聚体27科学出版社案例式教材《生物化学》课件组蛋白种类：

H1、H2A、H2B、H3、H4组蛋白八聚体（核心组蛋白）：由各二分子H2A、H2B、H3、

H4

组成八聚体H1

：位于连接区组蛋白（histone)28科学出版社案例式教材《生物化学》课件真核生物染色体DNA组装不同层次的结构染色体是由DNA和蛋白质构成的不同层次缠绕线和螺线管结构

29科学出版社案例式教材《生物化学》课件DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。基因从结构上定义，是指DNA分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。三、DNA的功能30科学出版社案例式教材《生物化学》课件StructureandFunctionofRNA第三节RNA的结构与功能31科学出版社案例式教材《生物化学》课件RNA的种类、分布、功能32科学出版社案例式教材《生物化学》课件*mRNA结构特点1.大多数真核mRNA的5´末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C´2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。2.大多数真核mRNA的3´末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称为多聚A尾。一、信使RNA的结构与功能33科学出版社案例式教材《生物化学》课件真核生物mRNA的帽子结构5＇5＇34科学出版社案例式教材《生物化学》课件mRNA核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系翻译起始的调控帽子结构和多聚A尾的功能35科学出版社案例式教材《生物化学》课件

转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序，并携带至细胞质，指导蛋白质合成中的氨基酸排列顺序。

DNAmRNA蛋白转录翻译原核细胞细胞质细胞核DNA内含子外显子转录转录后剪接转运mRNAhnRNA翻译蛋白真核细胞mRNA的功能36科学出版社案例式教材《生物化学》课件1.tRNA分子含有较多的稀有碱基含10-20%稀有碱基，如DHU3´末端为—CCA-OH5´末端大多数为G二、转运RNA的结构与功能37科学出版社案例式教材《生物化学》课件稀有碱基38科学出版社案例式教材《生物化学》课件2.tRNA的二级结构——三叶草形氨基酸臂

DHU环反密码环额外环

TΨC环额外环氨基酸臂DHU环反密码环环TΨC环反密码子5＇39科学出版社案例式教材《生物化学》课件3.tRNA的三级结构——倒L形*tRNA的功能搬运氨基酸到核糖体和识别密码子，参与蛋白质的翻译。40科学出版社案例式教材《生物化学》课件*rRNA的结构三、核蛋白体RNA的结构与功能*rRNA的功能参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。41科学出版社案例式教材《生物化学》课件*rRNA的种类（根据沉降系数）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA42科学出版社案例式教材《生物化学》课件核蛋白体的组成原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸18S1874个核苷酸蛋白质21种占总重量的40%33种占总重量的50%大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸120个核苷酸28S5.8S5S4718个核苷酸160个核苷酸120个核苷酸蛋白质36种占总重量的30%49种占总重量的35%43科学出版社案例式教材《