核酸结构与功能

1、核酸结构与功能第1页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四二、化学组成与基本单位核酸(DNA和RNA)核苷酸(基本组成单位）核苷和脱氧核苷磷酸戊糖碱基嘌呤嘧啶核糖脱氧核糖核酸组成 第2页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四构成RNA 构成 DNA戊糖(ribose)(deoxyribose)第3页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四一、DNA的一级结构DNA的一级结构 由dAMP、dGMP、dCMP、dTMP四种脱氧核苷酸通过3，5-磷酸二酯键按一定顺序排列而成的高分子化合物。即：DNA分子中脱氧核苷酸残基的排列顺序（简称碱基序列。第4页，共

2、25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四5-末端3-末端CGA磷酸二酯键磷酸二酯键第5页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四A G P5 P T PG PC PT P OH 3 核酸分子结构表示方法：5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3第6页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行(anti-parallel)。两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋(right-handed)的结构。双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为3.54nm。脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构

3、的外侧，疏水的碱基位于内侧。双螺旋结构的表面形成了一个大沟(major groove)和一个小沟(minor groove)。 DNA双螺旋结构模型主要内容1.DNA是反向平行、右手螺旋的双链结构第7页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四碱基互补配对: 鸟嘌呤/胞嘧啶第8页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶第9页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的碱基堆积力(base stacking interaction)。碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着DNA结构的稳定。3

4、.疏水作用力和氢键共同维系着DNA双螺旋结构的稳定。第10页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四三、DNA的三级结构与功能超螺旋结构(superhelix 或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正超螺旋(positive supercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。 负超螺旋(negative supercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。 （一）DNA超螺旋第11页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四（二）染色质和核小体真核生物DNA以非常有序的形式存在于细胞核内。在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的染色质(chr

5、omatin)形式存在，在细胞分裂期，则形成高度致密的染色体(chromosome)。 第12页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四四、DNA的变性、复性与分子杂交核酸的酸碱及溶解度性质核酸为多元酸，具有较强的酸性。核酸的高分子性质粘度：DNARNA dsDNA ssDNA沉降行为:不同构象的核酸分子的沉降的速率有很大差异，这是超速离心法提取和纯化核酸的理论基础。核酸的紫外吸收性质：A260第13页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四（一）DNA变性（denaturation)在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。定义DNA变性的本质是双链间

6、氢键的断裂。第14页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四增色效应(hyperchromic effect)：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。DNA解链时的紫外吸收变化第15页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四（二）DNA的复性（renaturation）当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，这一现象称为DNA复性(renaturation) 。减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing) 。第16页，共25页，2022年，5月20日，5点

7、30分，星期四（三）分子杂交（hybridization）不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件可以在不同的分子间形成杂化双链(heteroduplex)。这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。第17页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四研究DNA分子中某一种基因的位置。监定两种核酸分子间的序列相似性。检测某些专一序列在待检样品中存在与否。核酸分子杂交的应用第18页，共25页，2022年，5月20日，5点30

8、分，星期四RNA的种类、分布、功能第19页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四帽子结构:m7GpppNm 大部分真核细胞mRNA的5末端都以7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷为起始结构，3末端有多聚腺苷酸结构。第20页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四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尾的功能第21页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四tRNA具有局部的茎环(stem-loop)结构或发卡(hairpin)结构。2、tRNA具有茎环结构tRNA的二级结构三叶草形氨基酸臂DHU环反密码环TC环附加叉第22页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四tRNA的倒L三级结构第23页，共25页，2022年，5月20日，5点30分，星期四核蛋白体RNA(ribosomal RNA，rRNA)是细胞内含量最多的RNA(80)。rRNA与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体(ribosome，又称核糖体)，为蛋白质的合成提供场所。三、核蛋白体RNA（rRNA）第24页，