第2章核酸的结构与功能

1、第2章 核酸的结构与功能学习目标 1、列表比较dna和rna的组成成分和基本单位。 2、熟悉核酸的结构。 3、熟悉dna的双螺旋结构要点及生物学活性。 4、名词解释：dna变性、dna复性、碱基配对第一节 核酸的分子组成 一、核酸的元素组成： c、h、o、n、p。 p的含量：9%-10% 二、核酸的基本成分： 磷酸、戊糖、含氮碱。核酸的水解产物：核酸的水解产物：核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖含氮碱含氮碱核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖嘌呤碱嘌呤碱嘧啶碱嘧啶碱（一）、核苷酸中的碱基组成 312456789腺嘌呤腺嘌呤(adenine, a)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, g)nnnnhnh

2、2nnnnhnnnnhnh2oh1. 嘌呤碱嘌呤碱)：2. 嘧啶碱嘧啶碱(pyrimidine)： 尿嘧啶尿嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶uracil，u cytosine，c thymine，t312456nnonnohhnnohnh2nnoohhch3（二）戊糖：（二）戊糖： 1 （构成（构成rna） -d-核糖核糖(ribose)（构成（构成dna）ohoch2ohoh -d-脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)2 3 4 5 ohochohohoh2（三）磷酸三、核酸的基本单位：核苷酸的结构与命名 （一）核苷酸的结构： 由于由于与磷酸基缩合的位置不同而分别生成与磷酸基缩合的

3、位置不同而分别生成2 -核核苷酸、苷酸、3 -核苷酸和核苷酸和5 -核苷酸。核苷酸。 最常见的核苷酸是最常见的核苷酸是5 -核苷酸核苷酸（5 常被省略）。常被省略）。 1、核苷核苷 核苷核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。生成的化合物。腺苷腺苷(ar) 脱氧胞苷脱氧胞苷(dcr)1 ,n9-糖苷键糖苷键 1 ,n1-糖苷键糖苷键1 1 n9n1oh2、核苷酸 核苷与磷酸通过磷酸酯键连接，即为核苷酸。 5 -核苷酸又可按其在核苷酸又可按其在5 位缩合的磷酸基的多位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸

4、核苷和三磷酸核苷。和三磷酸核苷。 （二）核苷酸的种类与命名 核苷酸核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸核糖核苷酸和和脱脱氧核糖核苷酸氧核糖核苷酸两大类。两大类。 dna分子主要由分子主要由damp、dgmp、dcmp和和dtmp四种脱氧核糖核苷酸所组成。四种脱氧核糖核苷酸所组成。 。 rna分子主要由分子主要由amp，gmp，cmp，ump四种核糖核苷酸组成。四种核糖核苷酸组成。类别 dna rna 基本单位脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 碱基 腺嘌呤（a）、鸟嘌呤（g）胞嘧啶（c）、胸腺嘧啶（t） 腺嘌呤（a）、

5、鸟嘌呤（g）胞嘧啶（c）、尿嘧啶（u） 戊糖 脱氧核糖 核糖 酸 磷酸 磷酸 核苷酸的名称 腺嘌呤脱氧核苷酸（damp）鸟嘌呤脱氧核苷酸（dgmp）胞嘧啶脱氧核苷酸（dcmp）胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dtmp） 腺嘌呤核苷酸（amp）鸟嘌呤核苷酸（gmp）胞嘧啶核苷酸（cmp）尿嘧啶核苷酸（ump） 四、体内几种重要的游离核苷酸：四、体内几种重要的游离核苷酸： （一）多磷酸核苷酸：（二）环化核苷酸的分子结构（二）环化核苷酸的分子结构环一磷酸腺苷环一磷酸腺苷 环一磷酸鸟苷环一磷酸鸟苷（三）辅酶类核苷酸 nad+、nadp+、fad、辅酶a第二节第二节 核酸的分子结构：核酸的分子结构： 一、核酸的一级

6、结构：一、核酸的一级结构： （一）核苷酸之间的连接方式：一分子核苷酸的（一）核苷酸之间的连接方式：一分子核苷酸的3 -位羟基与另一分子核苷酸的位羟基与另一分子核苷酸的5 -位磷酸基通过位磷酸基通过脱水可形成脱水可形成3 ,5 -磷酸二酯键磷酸二酯键，从而将两分子核，从而将两分子核苷酸连接起来。苷酸连接起来。 （二）核酸的一级结构 1、dna的一级结构的一级结构就是指就是指dna分子中脱分子中脱氧核糖核苷酸的排列顺序及连接方式氧核糖核苷酸的排列顺序及连接方式(3 ,5 - -磷酸二酯键磷酸二酯键) ) 2 2、rna的一级结构的一级结构就是指就是指rna分子中核分子中核糖核苷酸的排列顺序及连接方

7、式。糖核苷酸的排列顺序及连接方式。 dna的一级结构：的一级结构： 5 -agtccatg-3 agtccatg 3 -tcaggtac-5 rna的一级结构：的一级结构： 5 -aguccaug-3 aguccaug 核酸一级结构的表示方法核酸一级结构的表示方法 核酸就是由许多核酸就是由许多核苷酸单核苷酸单位位通过通过3 ,5 -磷酸二酯键磷酸二酯键连连接起来形成的不含侧链的接起来形成的不含侧链的长链状化合物。长链状化合物。 核酸是核酸是具有方向性具有方向性的长链的长链状化合物，多核苷酸链的状化合物，多核苷酸链的两端，一端称为两端，一端称为5 -端，另端，另一端称为一端称为3 -端。端。55

8、端端3端端cga二、核酸的空间结构与功能（一）、dna的空间结构与功能：1、dna二级结构双螺旋结构模型 dna双螺旋结构是双螺旋结构是dna二级结构的一二级结构的一种重要形式，它是种重要形式，它是watson和和crick两两位科学家于位科学家于1953年年提出来的一种结构提出来的一种结构模型（获模型（获1962年度年度诺贝尔奖）。诺贝尔奖）。james watson (l) and francis crick (r), and the model they built of the structure of dna b b型型dnadna双螺旋结构模式图双螺旋结构模式图b b型双螺旋型双螺

9、旋dnadna的结构特征的结构特征 1. 为为右手、反平行双螺旋右手、反平行双螺旋；2. 主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；3. 两条链间存在两条链间存在碱基互补碱基互补：a与与t或或g与与c配对形成氢键，称为碱基互补原则（配对形成氢键，称为碱基互补原则（a与与t为两个氢键，为两个氢键，g与与c为三个氢键为三个氢键）；）；4. 螺旋的稳定因素为螺旋的稳定因素为氢键氢键和和碱基堆砌力碱基堆砌力；5. 螺旋的螺旋的螺距为螺距为3.4nm，直径为，直径为2nm。 b型双螺旋型双螺旋dna的结构特点：的结构特点：2、dna的功能 dna的基本功能是的基本功能是作为作为遗传信

10、息的载遗传信息的载体体，为生物遗传信，为生物遗传信息复制以及基因信息复制以及基因信息的转录提供模板。息的转录提供模板。 rna通常以单链形式存在，但也可形成局通常以单链形式存在，但也可形成局部的双螺旋结构。部的双螺旋结构。 rna分子的种类较多，分子大小变化较大，分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。功能多样化。 主要的主要的rna种类有种类有rrna、mrna、trna、hnrna、snrna、snorna、scrna等。等。 （二）rna的空间结构与功能mrnatrnarrna细胞中的含量5%10%5%10%80%90%结构特点基本上呈线形。局部呈双链，形成发夹式结构呈三叶草形，柄

11、部和基部呈现双螺旋结构，柄部3端有cca三个碱基，其相对端的反密码环中有三个碱基为反密码子线形，局部呈发夹状结构功能转录dna分子上的遗传信息，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模板在蛋白质合成中，运输特定氨基酸到核糖体上与蛋白质结合形成核糖体，是细胞内蛋白质的合成场所2 2、rnarna的空间结构：的空间结构： trna的二级结构由于局部双螺旋的形成而呈现的二级结构由于局部双螺旋的形成而呈现“三叶草三叶草”形，故称为形，故称为“三叶草三叶草”结构结构。 trna的的“三叶草三叶草”形结构包括：形结构包括：氨基酸臂、氨基酸臂、dhu臂、反密码臂、可变臂臂、反密码臂、可变臂和和tc臂臂五部分。五部

12、分。携带氨基酸携带氨基酸辨认并结合氨基酰辨认并结合氨基酰trna合成酶合成酶识别识别mrna上的密码上的密码识别并结合识别并结合核蛋白体核蛋白体氨基酸臂氨基酸臂dhu臂臂反密码臂反密码臂可变臂可变臂t c臂臂trnatrna的三级结构：的三级结构： 一、核酸的一般理化性质（一）（一）核酸的分子大小：核酸的分子大小： （二）核酸的紫外线吸收：；（二）核酸的紫外线吸收：；能吸收紫外光，最大吸收峰为能吸收紫外光，最大吸收峰为260nm。 故常用紫外分光光度法测定核故常用紫外分光光度法测定核酸的含量。酸的含量。第三节 核酸的理化性质、二、dna的变性 在理化因素作用下在理化因素作用下，dna双螺旋双螺

13、旋的两条互补链的两条互补链松散而分开成为松散而分开成为单链单链，从而导致，从而导致dna的理化性的理化性质及生物学性质发生改变，这种现象称为质及生物学性质发生改变，这种现象称为dna的变性的变性引起引起dna变性的因素主要有：变性的因素主要有：高温高温，强酸强碱强酸强碱，有机溶剂有机溶剂等。等。 三、dna的复性与分子杂交 （一）（一）dna的复性：将热变性后的的复性：将热变性后的dna溶液缓慢冷却，则变性的两条单链溶液缓慢冷却，则变性的两条单链dna可以重新互补而形成原来的双螺旋结构并可以重新互补而形成原来的双螺旋结构并恢复原有的性质。恢复原有的性质。 将变性将变性dna经退火处理，使其重新

14、形成经退火处理，使其重新形成双螺旋结构的过程，称为双螺旋结构的过程，称为dna的复性的复性。 两条来源不同的单链核酸（两条来源不同的单链核酸（dna或或rna），只），只要它们有大致相同的互补碱基顺序，经退火处理要它们有大致相同的互补碱基顺序，经退火处理即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交核酸的分子杂交。（二）分子杂交dna-dna杂交双链分子杂交双链分子变性变性 复性复性 不同来源的不同来源的dna分子分子dna-dnadna-dna杂交示意图杂交示意图dna-rnadna-rna杂交示意图杂交示意图复习题：一.名词解释:dna变性 二、填空题 ：.1、核酸是由-，-和-组成，其中-又分为-碱和-碱。；核酸的基本组成单位是-，各组分间靠-键连接。2、dna的二级结构是-，-骨架位于螺旋的外侧，-位于内侧。碱基两两之间可通过-构成碱基对，碱基中a与-配对；g与-配对。而rna其碱基配对的规律为a与-配对，g与-配对。三、选择题：1、.维持核酸一级结构的化学键是:：a.磷酸键 b.氢键 c.肽键 d.磷酸二酯键 e、以上都不对2、只在dna中含有的碱基有：a 、t b 、c c g d u e、a3、只在rna中含有的碱基有：a 、t b 、c c g d u