核酸的结构汇总

1、college of life sciences, cnu第二节核酸的结构核酸的化学组成核酸i核甘酸i.一磷酸.昔戊糖碱基dna: d2.脱氧核糖a,g,c,trna: d2核糖a,g,c,u核酸的元素组成c、h、o、n、p (9-10%)、核酸的基本结构单位核甘酸phosphate0p ii o0核昔(nucleoside)核昔酸(nucleotide)(一)碱基(base)1.嗑唬碱(pyrimidine)hch爪3526chiich严nchiii0 nhcytosineone nh 、nic.h 夕o/ hthvmine(dna)hn， 、chjlqho nhuracil(rna)2.喋

2、吟碱(purine)h c/ nn8nhcc 54/ h c 1 3n ，1 2 二 nichcollege of life sciences, cnuadenineguaninecollege of life sciences, cnu其它喋吟衍生物hypoxanthinexanthineiiuric acid次黄嚅吟（i）黄嘿吟（x）尿酸茶叶碱（1, 3.二甲基黄喋吟）可可碱（3, 7-二甲基黄嚓吟）咖啡碱（1, 3, 7三甲基黄嘿吟）3.稀有碱基(minor bases)5 - meth y 1 cytid ine5-hydroxyinethylcytidine7vb-methylade

3、nosineribosepseudouridine假尿昔4-thiouridine(二)核昔(nucleoside)戊糖h oi1hcohi2hc ohh c|ohi4h2cphiribosehch |2furanose form ofi2-deoxyri bose3-d-2-deoxyribofuranosefuranose form ofd-ribose-ihribofuranoseh coh3h -cohi4iiocoii-5d-2- deoxyri bose核糖脱氧核糖离我基c最远的手性c原子oh的取向:在环面上方p式（与csch20h同向）(ho*,曲c-hmb3ch2ohl-gly

4、ceraldehydecho.ch2ohd-glyceraldehyde在右侧一d型核糖核昔cin9糖昔键腺昔cj.ni糖普键尿昔鸟昔胞昔college of life sciences, cnu(三)核昔酸(nucleotide)1 .核糖核昔酸opmho(a, g, c, u)5nmp腺昔酸(5 -amp)尿昔酸(5 -ump)0ii0鸟昔酸(5 gmp)_ - olpno_ - oiphmo胞昔酸(5 -cmp)2 .脱氧核糖核昔酸oph-o(a, g, c, t)5 -dnmp-o脱氧腺昔酸(5damp)脱氧胸昔酸(5-dtmp)- o脱氧鸟甘酸(5 dgmp)脱氧胞甘酸(5dcmp)

5、3.多磷酸核甘酸nmp（5核普单磷酸）iindp （5核昔二磷酸）iintp （5核昔三磷酸） 5 -ntp 和 5 -dntp 分别为 rna、 dn a合成的前体。 atp是通用的能量载体。 utp,ctp,gtp分别参与糖原、磷脂 和蛋白质的合成。college of life sciences, cnu核糖系列abbreviations of ribonucleoside 5-phosphatesbasemono-di-tri-adenineampadpatpguaninegmpgdpgtpcytosinecmpcdpctpuracilumpudputp脱氧核糖系列abbreviati

6、ons of deoxyribonucleoside 5-phosphatesbasemono-di-tri-adeninedampdadpdatpguaninedgmpdgdpdgtpcytosinedcmpdcdpdctpthyminedtmpdtdpdttpad&mneribosephosph at gtougatp （腺首三磷酸，腺三磷）4.环化核甘酸35 -环式腺首酸（环腺一磷）p275第二信使3,5 -环式鸟首酸 （环鸟一磷）college of life sciences, cnuadenosine 3j-cyclic monophosphate(cyclic amp; camp

7、)51och.：g uaninep-lo =oguanosine 35 cyclic monophtisphate(cyclic gmp; cgmp)college of life sciences, cnu:、脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, dna )、)dna的碱基组成1950s, chargaff等采用纸层析和紫外分光光度法对多种生物dna的碱基组成进行了测定。chargaff法贝 a和t的摩尔数相等，a=to g和c的摩尔数相等，c=go 嘿吟的总数等于嗑定的总数，a+g=c+to dna的碱基组成(g+c )%具有种的特异性。(二)dna的一级结构 (pr

8、imary structure)定义：指由数量极其庞大的4种脱氧核 糖核昔酸以3, 5磷酸二酯键连接 形成的线形或环形分子。常指dna 分子中核普酸的排列顺序。college of life sciences, cnudna 5f endo- i op=0phospho-|diester -op=0 linkagea0 h核昔酸以3, 5-磷酸二酯键相连形成多核昔i op=0h3 endcollege of life sciences, cnuincomingdeoxynucleoside5-triphosphateo,o=p-ogrowing dna strand primer)templa

9、te dna strand 模板deoxyribosedna聚合酶催化链的延伸结构特点：1 .核苔酸之间的连接方式：3,5.磷酸二酯健2 . dna分子有极性：5 .33 .不同dna分子碱基的数目、比例、排列顺序千 变万化。 dna一级结构的两种缩写方式：线条式：文字式：.ptpgpcpapt.ptgca tdna的一级结构strandcontinuescontinuesp=oguanineguaninestrandstrand、口fh#cytosine，70-h 州cytosinethymine adeninethymine adeninestrandcontinuescontinues（

10、三）dna的二级结构xatvifwatson(192crickwatson and(1916-2004)and wilkins(19162004)获1962年 诺cricks paper nature 1953.-afeil 益 iw jnoltculam ittuctumj ( nuclflc aod5sirctr* formmwc1. dna双螺旋结构提出的主要依据关于碱基成对的证据:chargaff法贝!ja和t的摩尔数相等，a=tog和c的摩尔数相等，c=go（2） xray衍射分析数据1952年,wilkins 和 franklin（19261958）dna x光衍射图谱2. dna

11、双螺旋结构模型要点watsoncrick ona双螺旋模型两条反向平行的多核普酸链围绕同一中心轴以右手盘绕成双螺旋结构。螺旋表面具大沟和小沟。大沟宽1 2iim,小沟宽0 e6nmo由于磷酸基团带负电荷，两条多核昔酸链将可能因为静电斥力而相互分开，dna分子是如何维持其dna骨架在螺旋的外侧，脱氧核糖 与pi交替排列，彼此以3、5：磷 酸二酯键相连，构成dna分 子的骨架，糖环平面与纵轴平 行。稳定性呢?(3)碱基对位于内侧，两条链上的碱基借助配对，a与t配对，形成两个h键，c与g配对，形成三个h键以上碱基配对原则，称碱基互补(base complementary)。碱基平面与纵轴相垂直。a

12、adeninethyminea guaninecytosinea:t, g:c碱基对可形成在 空间上大小相等的单位。batson-crick 碱基对a:t 和 g:c(4 )双螺旋平均直径2nm,相邻碱基对平面间的距离为0.34nm,夹角36。，每旋转一周有10个核昔酸，螺距3.4nmomajor grooveminor5r(1)(2)propeller twist, as in (2), allows greater overlap of bases within the same strand and reduces the area of contact between the base

13、s and water.propeller-twisted base pairs. note how the hydrogen bonds between bases are distorted by (his motion, yet remain intact. the minor-groove edges of the bases arc shaded.college of life sciences, cnudickerson等对人工合 成的多聚核普酸晶体进 行分析。a相邻碱基对夹角28- 42 ,每旋转一周有 10.4个核昔酸。a形成碱基对的两个碱 基成螺旋桨状扭曲。college o

14、f life sciences, cnu3 .维持双螺旋结构稳定的因素a碱基对之间的氢键 堆积力(base stacking force)碱基的疏水相互作用范德华引力磷酸基团上负电荷与介质中的阳离子形成的离子键4. dna双螺旋的不同类型的比较comprison ofay b, z forms ofdna.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碱基轴升0.23nm0.34nm0.38nm碱基夹角32.734.660每圈碱基数1110.412螺距2.53nm3.54nm4.56nm碱基倾角1919college of life sciences,

15、cnua, b, zdna的比较(四)dna的三级结构定义：在双螺旋的基础上进一步螺旋化，形成超螺旋dna (supercoiled dna )。1.环形dna细菌染色体、质粒dna、某些病毒dna、线粒体 和叶绿体dna等为环形dna。在细胞中以负超螺旋形式存在。几个拓扑学名词:连环数（linking number, 绕另一条链的次数。l）:指一条链以右手螺旋扭转数(twisting number,t ) : watson-crick 螺旋 数目o 超螺旋数（缠绕数，writhing number, w）l= t+wwvo,即lvt,负超螺旋w0,即lt,正超螺旋05101520 twist

16、s ofthe helixi circularizeyremove 2 twists, then circularizeadd 2 twists, then circularizel = 18t = 20w= 2negatively supercoiledl = 22t = 20 w=2positively supercoiled一个处于不同拓扑状态下的200-bp dna分子超螺旋存在的意义:（1）超螺旋dna具有更致密的结构，在细胞内所占体积更为经济。（2）负超螺旋导致dna解链，有利于dna参与复制、转录、 重组等过程。天然dna皆以负超螺旋形式存在。超螺旋密度x = l-l。l：超螺旋

17、l值（比连环差）l lo:松弛环形l值天然dna人一般在-0.03 -0.09.表示dna分子的连环数（l）小于构象规定的螺旋圈数（t） , dna易于解链。2.真核生物dna （线形双链）的三级结构146bpdna以左手螺旋 在组蛋白核心上缠绕l8 圈。146bpdna左手缠绕在组蛋白八聚体上，形成核小体的核心(五)真核生物的染色体的组装(1)染色质的基本结构单位是核小体(nucleosome)histone core linker dma rf nvdermsnme of nnclersnme(a核小体形成的规则结构核小体化学组成:dna:组蛋白:非组蛋白:rna = 1:1: 0.6:

18、0.1组蛋白：碱性蛋白，富含碱性氨基酸(lys, arg), (histone) 分为hl, h2a, h2b, h3, h4五类。、非组蛋白：包括各种结构蛋白、参与复制与转录 的蛋白等。types and properties of histoneshistonemolecular weightnumber of amino acid residuescontent of basic amiiio acids (% of total)lysarghl/h2a*h2b*h3h421,13013,96013,77415,27311,23622312912513510229.510.916.09.

19、610.8l39,36.4133137核心j 146bp dna （左手缠绕八聚体1.8圈）h2a、h2b、h3、h4组成的八聚体连接dna (linker dna) : 20-80bp dnahlh2b2h2bdna doublehistoneoctamer组蛋白八聚体核小体(nucleosome)组蛋白八聚体和核小体的结构(2)真核生物染色体组装的不同层次核小体链进一步盘绕成染色质纤丝，由纤丝组成突环，并通过dna结合蛋白(非组蛋白)与 核骨架相连，再由突环组成玫瑰花结，进而组成 螺旋圈，由螺旋圈再组装成染色单体。核小体形成更高一级结构纤丝(30nm)真核生物染色体的多级组织形式长度140

20、0nm染色体700nm螺旋圈（每圈30个玫瑰花结）300nm玫瑰花结（6个突环）150nm 突环（平均75000bp ）3011m纤丝（每圈6个核小体）llnm核小体链（每个核小体200bp）2nm dnatwo chromatidg. 410 coiltchie coil (3u rattesione rosette i 6 kropg)!-75rioo bp30 nm fibera-etiing lb mi of chrujnotandnaxnclcar核骨college of life sciences, cnu（六）dna与基因组1 .基因（gene） ： dna分子上携带并传递遗传信

21、息的单位。gene: a chromosomal segment that codes for a single functional polypeptide chain or rna molecule.基因组（genome）:指生物体所含的全部基因。对于真核生物，常指单倍体基因组。genome : all genetic information encoded in a cell and virus.prokanote*：rna |xhwcr；tm-ona segiik-nimrna encoding p】tcin、a, b. miinaiimatr(l exii i fxn 4真核生物的断

22、裂基因翻译成蛋白31000个蛋白质ranslated intoprotein人类基因组icesv cnu转录成rna transcribed into rna as end product 25%简单重复序列simple repeats(microsatellites)转座子transposons 45%largeduplications5%大的重复序列other intergenic其它基因间序列 dna20.7%3%college of life sciences, cnu三、核糖核酸（ribonucleic acid, rna）（一）rna的类型rrna （占80%）i trna （占1

23、5%）mrna （占56%）i ncrna（二）rna的碱基组成rna中除a、u、c、g外，还存在几十种稀有碱基。rna类型碱基的相对含量（摩尔百分比）agcu甲基化碱基e.coli rrna25.231.521.621.7e.coli mrna23.7e.coli trna18.330.330.3酵母trna19.426.63.1兔肝trna16.631.127.8伤瘤病毒rna31.118.619.131.3（三）rna的结构一级结构：即rna的 共价结构，核糖核普酸 以3,5,磷酸二酯键连接 形成的线性

24、单链分子。rna的一级结构5fo i p i oc 36 （l1-l36） 50s 大亚基，70s核糖体真核rl8s生物4 5s305040s小亚基60s大亚基80s核糖体5.8s 28srrna与核糖体prokakvojic ribosomfa (e rrrfi)el karh/nc rtbosomfsribosome(2.52x1/1”ribowmc(4:mx io6 d)subunitssubunitsrnaprotein(o釉xi胪ailis rna(im2 ihidcoiidcs21 prctrin、(139x1/曲23srxa(2904 nudcotidn)5srna(120 inirlcolidcs)31 proteinsrna(l4xlft( d)iiss rna(|k7l nucleotideprotein33 pemcim.82xi/d2fts + 5.85 rna4718 + 160 isuckotk如