第二章核酸的结构与功能

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课程名称生物化学序次3专业班级2009级护理

授课教师王文玉职称副教授类型理论学时2

第二章核酸的结构与功能

授课题目

第一节核酸的化学组成第二节DNA的结构与功能

障，节）第三节RNA的结构与功能第四节DNA的理化性质

1.掌握两类核酸化学组成的异同和核酸的基本结构单位。

2.掌握核酸的基本单位、、单核甘酸在核酸中的连接方式。

3.熟悉多磷酸核昔酸的结构特点。

教学目的

4.掌握核酸级结构的概念和DNA双螺旋结构的耍点。

5.了解DNA的三级结构和功能。

与要求6.掌握细胞内RNA的主要种类及mRNA、IRNA、rRNA的功能。

7.核酸变性、复性及分子杂交的概念。

8.熟悉核酸一般的理化性质；核酸酶。

1.核酸的化学组成和基本单位，DNA的各级结构。

教学重点2.细胞内RNA的主要种类及mRNA、tRNA、rRNA的功能；

3.核酸变性、复性

1.DNA的双螺旋结构及核小体结构。

教学难点

2.核酸变性、复性及分子杂交

教学方法

课堂讲述和多媒体教学相结合

和手段

1.蛋白质的各级结构及维持各级结构的化学键。

复习内容

2.蛋白质的两性电离和等电点、蛋白质变性。（5分钟）。

全国医药类高职高专“十二五”规划教材《生物化学》邱烈

使用教材王文玉主编，第四军医大学卫生出版社，2010年1月第1版。实

验指导为本校自编《生物化学实验指导》。

教案续页

辅助手段和

基本内容

时间分配

第二章核酸的结构与功能

核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA存在于

细胞核和线粒体内，是遗传信息的载体；RNA存在于细胞核和细胞质

内，参与细胞内遗传物质的表达。病毒的RNA也可作为遗传信息的

载体。

25分钟

第一节核酸的化学组成

核酸的元素组成：C、H、O、N、Po

核酸水解产生核甘酸。核昔酸完全水解可释放出等量的碱基、戊

糖和磷酸。因此，核酸的基本组成单位是核甘酸。而核甘酸则由碱基、

戊糖和磷酸3种成分连接而成。

一、碱基

挂图或幻灯

喋吟：A、G；喙咤:C、U、To胸腺喀咤只存在于DNA分子中，

片；噪吟和

尿嗑咤只存在于RNA分子中。核酸分子中除含有A、G、C、U或T

喀咤的化学

等碱基外，某些核酸中还含有其它碱基，称为稀有碱基，如黄噪口令、

结构

次黄喋吟、二氢尿嗒侬、甲基胞喀咤等。

喋吟和喀咤环中都有共挽双键，对260nm左右的紫外光有较强的

吸收，这一重要特性被用于核酸、核甘酸、核甘和碱基的定性和定量

分析。

腺噂吟(adenine,A)鸟噂吟(guanine,G)

胞喀呢（C）尿嘴咤（U）胸腺喀咤（T）挂图或幻灯

片：核昔和

二、戊糖脱氧核甘

核酸中的戊糖有两类，即供D-核糖和供D-2-脱氧核糖。D-核糖存

在于RNA中，D-2-脱氧核糖存在于DNA中。为了和碱基的碳原子相

区别，戊糖中的碳原子顺序用"c-r,C2，”表示。

挂图或幻灯

片：构成核

酸的碱基、

D-2-脱氧核糖核昔与相应

核昔酸的代

三、核昔

号

核甘是碱基与戊糖以糖苗键相连接所形成的化合物。

糖苗键是由戊糖的第1位碳原子上的羟基和喀咤的第1位氮原子

或噤吟的第9位氮原子的氢脱水缩合而成。

挂图或幻灯

核昔根据所含的碱基和戊糖来命名。NH2

片：核甘酸

核甘：AR,GR,UR,CR

和环腺甘酸

脱氧核甘：

的结构

dAR,dGR,dTR,dCR

第二节DNA的结构与功能20分钟

一、DNA的一级结构

DNA的一级结构是指DNA分子中脱氧核甘酸的排列顺序。由于

脱氧核甘酸彼此的差别在于碱基部分，因此DNA的一级结构即为

DNA分子中碱基的排列顺序。DNA分子的每条多核甘酸链有两个末

端，具有游离磷酸基的一端为5,末端，有游离羟基的一端为3,末

端，书写时是从5'末端到3'末端。

二、DNA的二级结构

DNA的碱基组成具有以下特点：

①腺喋吟与胸腺I密咤及鸟喋吟与胞喀口定的摩尔数相等；

②喋吟碱和嗑唾碱的摩尔数相等(A+G=T+。；

③不同种属的生物碱基组成不同；

④同一个体的不同器官、不同组织的DNA碱基组成相同。

上述称为Chargaff规则。

DNA的二级结构为双螺旋结构。1953年Watson和Crick提出了

著名的DNA双螺旋结构模型，其要点是：

I.DNA分子是由两条反向平行的多核甘酸链以右手螺旋方式围

绕同一中心轴盘绕而成的双螺旋结构。

2.在两条链中，磷酸与脱氧核糖链位于螺旋外侧，碱基位于螺旋

内侧。两条链之间的碱基处在同一平面，构成碱基平面，碱基平面彼

此平行、互相重叠，并垂直于双螺旋的中心轴，螺旋表面形成大沟和

小沟。

3.双螺旋的直径为2nm,每两个相邻碱基对之间的距离为0.34nm,

其旋转夹角为36°,螺旋每旋转一周含1()对碱基，螺距为3.4nm。

4.两条多核甘酸链之间的碱基通过氢键配对，A-T之间形成2个

氢键，G-C之间形成3个氢键。双螺旋结构的稳定靠氢键和碱基堆积

力维系。

挂图或幻灯

片：DNA双

螺旋结构

三、DNA的超级结构

超螺旋结构DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。挂图或幻灯

正超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方同相同片：DNA的

负超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方向相反超螺旋结构

意义：DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于

DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。

真核生物染色体DNA是线性双螺旋结构，染色质DNA与组蛋白

组成核小体。许多核小体形成的串珠样线性结构再进一步盘曲成直径

为30nm的纤维样结构，再经过几次卷曲，形成染色体结构。

四、DNA的功能

DNA是遗传信息的载体，是复制和转录的模版。“基因”就是DNA

中的碱基序列「一个生物体的全部基因序列称为基因组.“基因”中

DNA的碱基序列决定了其表达的蛋白质的氨基酸的序歹I」。

第三节RNA结构与功能20分钟

RNA在生命活动中具有重要作用，它和蛋白质共同负责基因的表

达过程的调控。

挂图或幻灯

一、mRNA

片：细胞内

细胞核内初合成的是不均一核RNA——hnRNA,是mRNA的前

主要RNA

体，hnRNA经过剪切加工转变为成熟的mRNA。

的分布与功

1.添加帽子结构

能

2.添加多聚腺甘酸尾巴

3续“挂图或幻灯

片：

6C6A6G1GWI鼓JAAAAA•…岫

mRNA5'帽

子结构

73林无

帽子结构和多聚A尾的功能：①mRNA核内向胞质的转位。②

mRNA的稳定性维系。③翻译起始的调控。

mRNA的功能：把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对

原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺

序。

二、tRNA

占细胞总RNA的15%,由70-90个核昔酸组成的一类小分子

RNA；其主要功能是在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体，并挂图或幻灯

按mRNA上的遗传密码顺序“对号入座”地将其转给蛋白质。片：tRNA

tRNA的结构特点的稀有碱基

1.稀有碱基含10~20%稀有碱基，如DHU

2.3'末端为一CCA-OH5'末端大多数为G

3.二级结构呈三叶草型结构

4.DHU环、TTC环和反密码子环

5.三级结构呈倒L型

^OH

Cj

C

A

G

A

G

G

G

Cuc

ecCCC

lIII

l

oGGG

c*T

A<p

G/

u

u

c幻灯片：

q

tRNA的二

<AP

级结构与三

-l反击码子环级结构

反密码子

■母tRNA的一级姑加耳二£»七仙

挂图或幻灯

片：生物

18SrRNA

的二级结构

三、rRNA

核糖体RNA是细胞内含量最多的RNA,占细胞总RNA的80%

以上。rRNA与蛋白质结合形成的核糖体是蛋白质合成的场所。原核

生物含有三种rRNA,真核生物含有四种rRNAo在蛋白质合成过程

中，各种rRNA本身并无单独执行功能的能力，必须与多种蛋白质结

合成核糖体后才能发挥作用。

rRNA的功能：参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。

起着装配机的作用。

四、小分子核内RNA锤头核酶的

结构

snRNA是一类碱基数目小于300的小分子RNA,参与mRNA的

剪切加工。除了上述三种RNA外，细胞的不同部位存在的许多其他

种类的小分子RNA,统称为非mRNA小RNA(snmRNAs)o

snmRNAs的种类：核内小RNA、核仁小RNA、胞质小RNA、

催化性小RNA、小片段干涉RNAo

snmRNAs的功能：参与hnRNA和rRNA的加工和转运。

五、核酶

概念：核酶（ribozyme）是指一类具有催化作用的RNA。15分钟

种类：（1）内含子的自我剪接型

（2）异体催化的剪切型

（3）自体催化的剪切型

（4）催化肽键的形成

有些rRNA具有催化功能，具有酶的性质。核酶一级结构没有规

律，二级结构呈锤头状。

第三节核酸的理化性质

一、核酸的一般性质

核酸是两性电解质，真核生物核酸多呈线性大分子。

核酸溶液的黏度比较大，核酸粘度降低或消失，即意味着变性

或降解。

DNA分子的长度与直径之比达到107,极易在机械力的作用下发

生断裂。

核酸的沉降特性。

二、核酸的紫外吸收

核酸分子中的碱基含有共貌双键，有紫外吸收的性质，其最大吸

收峰值在260nm。利用核酸的紫外吸收特性，可以用紫外分光光度法

对DNA和RNA进行定性和定量分析。

消

光

系

数

7.0)

谱(pH

收光

外吸

的紫

碱基

各种

复性

性与

的变

核酸

三、

tion)

alura

性(den

的变

DNA

(—)

灯

或幻

挂图

的过

单链

两条

开成

链解

NA双

下，D

作用

因素

理化

某些

：在

定义

NA解

片:D

程。

度

链温

些有

及某

胺以

、酰

尿素

剂如

性试

，变

加热

碱，

酸，

：过量

方法

。

酮等

、丙

乙醇

剂如

机溶

比旋度

降、

度下

高、粘

60增

OD2

化：

质变

化性

它理

后其

变性

失。

性丧

物活

、生

改变

曲线

滴定

酸碱

高、

度升

力密

、浮

下降

。

现象