核酸和蛋白质的结构与功能

1、第二章 核酸和蛋白质的结构与功能Biochemistry: 用化学的方法研究生命现象的科学w研究水平：分子水平，尤其是生物大分子w研究对象：整个生命界的一切生命形式w研究内容： 生物分子的结构与功能； 物质代谢与调节； 基因信息传递及其调控w医学生物化学是生物化学的分支学科，研究对象是人体及其疾病的生化变化。生物大分子w生物大分子： 由某些基本单位按一定顺序和方式连接所形成的多聚体（polymer），分子量一般大于104，主要有蛋白质和核酸，此外还有聚糖。w生物大分子的特点是具有信息功能和独有的空间结构。鉴于生物大分子的重要性，把有关生物大分子的结构、功能、代谢调节的研究，称之为分子生物学。第

2、一节 核酸w脱氧核酸： deoxyribonucleic acid, DNAw核糖核酸： ribonucleic acid, RNA一、DNA的结构与功能（一）DNA的一级结构与功能： 1.基本特点： 键3，5 -磷酸二酯键 碱基 A、G、C、T 2.储存的生物遗传信息： 有功能活性DNA序列携带的信息； 调控信息 3.DNA的甲基化： 甲基化概念；作用 CG岛概念；特点（二） DNA的二级结构与功能：1.双螺旋结构（Watson-Crick Double Helix）： Chargarff 法则；右手双螺旋；两链碱基互补2.三股螺旋DNA： Hoogsteen氢键； 基本类型为嘌呤-嘌呤-嘧

3、啶型(Pu-Pu-Py) 和嘧啶-嘌呤-嘧啶型(Py-Pu-Py) 真核生物中有大量多聚嘌呤核苷酸和多聚嘧啶核苷酸，与表达调控、复制及重组有关。（三）DNA的三级结构：超螺旋；正超旋；负超旋；核小体。w超螺旋的生物学意义：w（1）DNA更紧密，对包装更有利。w（2）影响解链过程，因而影响DNA分子与w其它分子之间的作用二、RNA的结构与功能w核糖；A、U、C、G；w根据结构与功能不同分为mRNA、rRNA和tRNA；w真核生物还含有核内小分子RNA(snRNA) 和胞质小分子RNA(scRANA) 。 （一）mRNAw 1.原核生物mRNA结构的特点：w（1）多顺反子；w（2） mRNA 5端

4、无帽子结构，3端无多聚A尾；w（3） mRNA一般没有修饰碱基。w2.真核生物mRNA结构的特点：（1） 5端有帽子结构；（2） 大多3端有多聚A尾；（3）分子中可能有修饰碱基：主要有甲基化；（4）分子中有编码区与非编码区。w（二）tRNA w1.单链小分子；w2.含有稀有碱基或修饰碱基；w3.5端总是磷酸化， 5末端往往是pG；w4. 3端是CpCpAoH序列；w5.三叶草结构；w6.三级结构是倒L型。w三级结三级结构呈构呈倒倒L形形w（三） rRNA： 原核生物：70S-由50S和30S 组成 真核生物：80S-由60S和40S 组成w（四）核酶： 分三类：异体催化的剪切型；自体催化的 剪

5、切型；内含子的自我剪接型。 二级结构：锤头结构；13（或11）个保守核苷酸。w（五）核内不均一RNA（hnRNA）w真核细胞mRNA的前体w加工过程：5端加帽；3端加尾；内含子的切除和外显子的拼接；甲基化修饰；核苷酸序列的编辑作用。w（六）小分子核内RNA（snRNA）：w尿嘧啶含量较高用U命名（U1-U10）wU1 、U2、U4、U5、U6位于核浆内wU3存在于核仁wU7、U8、U9、U10只存在于哺乳动物w（七）反义RNA：w可与mRNA形成双链，抑制翻译。第二节 蛋白质w含量最丰富、功能最多w酶、抗原与抗体、多肽激素及其受体、转运蛋白、细胞骨架及结构蛋白等。w功能分类：结构蛋白、活性蛋白

6、、信号蛋白。w一、蛋白质的一级结构与功能的关系：w 一级结构的概念；意义。w 分子病：由于基因突变而导致的蛋白质一级结构改变后表现出生理功能异常，使机体出现病态现象，称为分子病。w二、蛋白质的空间结构与功能的关系：w空间结构：又称立体结构，包括二、三、四级结构（一）二级结构与功能的关系： 二级结构：-螺旋、-折叠、 - 转角、 无规则卷曲、-螺旋及环。 -螺旋坚实有弹性； -折叠有一定强度，缺乏延伸性； -螺旋抗张力无延伸性。w（二）超二级结构和结构域：w1.超二级结构：w概念：是指多肽链内顺序上相互邻近的二级结构单元常常在空间上进一步靠近，彼此相互作用，形成规则的二级结构聚集体。w基本形式：

7、 -螺旋组合（）、 -螺旋-折叠组合（）和-折叠组合（ ）2.结构域：概念：由超二级结构形成紧密、稳定而且在蛋白分子构象上明显可分的区域，又称为功能域。生理意义：常常是活性中心和变构中心所在处。w（三）三级结构与功能的关系：w概念：是一条多肽链在二级结构和超二级结构的基础上进一步盘旋和折叠形成的空间结构。w生理意义：三级结构的完整性是功能的基础。w（四）四级结构与功能的关系：w概念：是指蛋白质分子中亚基的空间排列和相互间的布局，不包括亚基本身的空间结构。w生理意义：调节蛋白质的活性。w变构作用。第三节 生物大分子的相互作用w生物大分子发挥生理功能所需的三个条件：分子结构、分子运动和变化以及分子间的相互作用。w一、生物大分子相互作用的力：w1.非共价键的作用；w2.分子的结合与解离；w二、蛋白质蛋白质相互作用：w1.蛋白质的模体与结构域w2.蛋白质的结合位点w3