第六章 核 酸-王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)

第六章第六章核酸提要一.概述核酸分类分布与功能二.核苷酸碱基嘌呤与嘧啶DNA与RNA中的核苷与核苷酸多磷酸核苷酸环核苷酸三.DNA的结构磷酸二酯键DNA的一级结构DNA的二级结构DNA的三级结构DNA的拓扑结构四.RNA的结构DNARNARNAtRNA特点mRNA五.核酸的理化性质紫外吸收DNA第一节概述一发现Miescher1944OswaldAveryDNA（S；一种突变型称为粗糙型R（UDP-葡萄糖脱氢酶1928其实验证据如下：DNADNA其转化活性不因抽取去除蛋白质或脂类而损失。用胰蛋白酶和糜蛋白酶处理不影响其转化活性。6.RNADNA6.艾弗里的论文发表后，有些人仍然坚持蛋白质是遗07！

传物质，认为他的分离不彻底，是混杂的微量的蛋1952ChaseT2噬菌体旋切实验彻底证明遗传物质是核酸，而不是35S32P用标记的噬菌体感染细菌，然后测定宿主细胞的同位素标记。当用硫标记的噬菌体感染时，放射性只存在于细胞外面，即噬菌体的外壳上；当用磷标记的噬菌体感染时，放射性在细胞内，说明感染时进DNADNA是遗传物质。1956FraenkelConrat重建实验证明，RNATMV在水和酚中震荡，使蛋白质与RNARNA1953DNA15二、核酸的分类25kdDNA1011kd。核酸分为DNARNARNADNARNADNARNA核酸可分为单链（singlestrandss）和双链（doublestran，ds。DNA息分子；RNA第二节核苷酸一、核苷酸的结构D-2RNA。（一）碱基（base）核酸中的碱基分为两类：嘌呤和嘧啶。1.嘧啶碱（pyrimidine,py）(cytosine,Cyt)(thymine,Thy)。其中尿RNADNAtRNADNA5-甲基48学子272646652 xuezi003@163.comPAGE4907PAGE4907！子272646652xuezi003@163.com学5-2、4、62.嘌呤碱(purine,pu)和鸟嘌呤(guanine,Gua)。嘌呤分子接近于平面，但稍有弯曲。自然界中还有黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸、茶叶的甲基化衍生物，具有增强心脏功能的作用。此外，一些植物激素，如玉米素、激动素等也是嘌呤类物质，可促进细胞的分裂、分化。一些抗菌素是嘌呤衍生物。如抑制蛋白质合成的嘌呤霉素，是腺嘌呤的衍生物。生物体中（A+T）/（G+C）称为不对称比率，不同79，0.35。3.稀有碱基除以上五种基本的碱基以外，核酸中还有一些含量极少的稀有碱基，其中大多数是甲基化碱基。甲基化发生在核酸合成以后，对核酸的生物学功能具有重要意义。核酸中甲基化碱基含量一般不超过5％，但tRNA中可高达10％。（二）核苷核苷是戊糖与碱基缩合而成的。糖的第一位碳原子与嘧啶的第一位氮原子或嘌呤的第九位氮原子以N-C1是不对称碳原子，核酸中的糖苷键都是β糖苷键。碱基与糖环平面互相垂直。糖苷的命名是先说tRNA（用Ψ表示C5规定用三字母符号表示碱基，用单字母符号表示核苷，前面加d表示脱氧核苷。戊糖的原子用带’的数字编号，碱基用不带’的数字编号。（三）核苷酸核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，就形成核苷酸。核糖核苷的糖环上有三个羟基，可形成三种核苷酸：25’核苷酸。用碱RNA23’核糖核苷酸的混合物。稀有碱基也可形成相应的核苷酸。在天然DNARNA（四）多磷酸核苷酸

细胞内有一些游离的多磷酸核苷酸，它们具有重要-ADP-ATPATPαβγ编号。外侧两7.32（～PATPATP1NHCl1007ATP细胞内的多磷酸核苷酸常与镁离子形成复合物而存在。GTP,CTP,UTP能量的作用，但不普遍。UDP携带葡萄糖的载体，CDPDNA的前体。鸟嘌呤核苷四磷酸酯和五磷酸酯在代谢调控中起作用，在大肠杆菌中，它们参与rRNA（五）环化核苷酸磷酸同时与核苷上两个羟基形成酯键，就形成环化核苷酸。最常见的是3',5'-环化腺苷酸(cAMP)和cGMP。它们是激素作用的第二信使，起信号传递作用。可被磷酸二酯酶催化水解，生成相应的5'-核苷酸。二、有关缩写符号碱基用三字母符号表示，核苷用大写单字母符号表示，前面加d表示脱氧核苷。戊糖的原子用带’的数字编号，碱基用不带’的数字编号。稀有核苷（修饰核苷）D表示二氢尿嘧啶核苷，Tm2G2-NN2,N2,7-三甲基鸟苷，S4U4核糖上的修饰基团写在表示核苷的大写字母右边，Cm2'-O-甲基胞苷。核苷酸可在核苷符号旁加小写p表示，写在左边表示5'核苷酸，写在右边表示3'核苷酸。写几个就表示几个磷酸。3',5'-环化核苷酸可在前面加小写c，2',3'-环化核苷酸可在核苷符号后加〉P，如U〉P表示2',3'-环化尿苷酸。三、核苷酸的功能作为核酸的成分。为需能反应提供能量。UTP用于蛋白质合成，CTPATP种反应。cAMP、cGMPNAD、FAD、CoAAMP成分。RNARNA。第三节DNA的结构一、DNA定义DNA是由成千上万个脱氧核糖核苷酸聚合而成的多聚脱氧核糖核酸。它的一级结构是它的构件的组成及排列顺序，即碱基序列。结构DNA3’－磷酸二酯3’－羟基与后5’－磷酸结合。链中磷酸与糖交替53DNA书写DNA53’方向从左向右进行，3’pApGpCpTOHpAGCT二、DNA的二级结构（一）双螺旋结构的建立DNA40DNA的密度很高，XDNA0.34nm1950DNAG=CA+G=T+C。1953WatsonCrickWilkinsDNAX-射线衍射数据和碱基组成规律，建立了DNAWatson24Cavendish划时代的成果。

WatsonCrickB-DNADNADNA（二）B-DNA双螺旋结构的要点基本结构DNADNA在双螺旋的外侧，两条链的碱基一一对应互补配轴垂直。DNA基本数据3.2nm3.4nm100.34nm，363.作用力一种协同性相互作用，两者之间也有协同作用。4.大小沟C6N7C4C5C2C2DNA5.修正以上模型是DNA在局部会有所差异。如两个核苷酸之间的夹角可以284210.4（三）DNA的其他结构DNA92％B-DNA。DNA75％A（1911RNADNA-RNA2’－羟基的存在，RNABDNA要采取A型构象。一些有机溶剂和蛋白质可将B型DNA变成A型构象。66DNACC中。此外还有DTPA-TDNAZ-DNADNA12DNAZ-DNA三、DNA的三级结构（一）超螺旋DNAB-DNA10处于伸展状态；当盘绕过多或不足时，就会出现张力，形成超螺旋。盘绕过多时形成正（右手）超螺旋，不足时为负超螺旋。因为超螺旋是在双螺旋的张力下形成的，所以只有双链闭合环状DNADNADNADNA，DNA，在体内都以负超螺100－200bpDNA形成负超螺旋是结构与功能的需要。（二）高级结构的动态变化DNADNA是生物功能的需要。DNA在解链酶的作用下，破坏碱基对间的氢键，使DNA局部解链成为单链区，以增加未解链的双链区的盘绕数，从而增加正超螺旋或减少负超螺旋。通过局部形成Z-DN（左手B-DNA部分的盘绕数，减少负超螺旋。DNA后再连接，可消除超螺旋，也可引入超螺旋。DNA的拓扑结构有公式如下：L=T+WL=T+W

L链缠绕的次数，必须是整数。缠绕数TTW-0.03-0.09（三）超螺旋的多层次性DNADNAH1、H2A、H2B、H3H452140bpDN（1.7560bpDNA1H1DNA11nmDNADNA68nm2nmDNA11nm6－730nm6400nm404－54DNA。第四节 RNA的结构一、RNA的结构特点RNA形成发夹或称为茎环结构。形成局部A4-650%。4.RNA2'3.以尿嘧啶代替胸腺嘧啶，含有多种稀有碱基。4.RNADNARNARNARNARNARNARNA按功能分为三类：转运RNA(tRNA)、信使RNA(mRNARNA(rRNAsnRNAhnRNA。前者与RNAmRNA体。二、转运RNA（一）一级结构RNA74－9325kd4s氨基酸，按照信使RNARNA2RNA30－40tRNA物有5060种或更多。有报道说有一种RNA(tRNASer)可专一转运硒代半胱氨酸，可识别UGA（终止密码。tRNA7050tRNAtRNA20％4tRNA（二）tRNA的二级结构RNARNARNA突环(loop)构成了发夹结构(hairtRNA分子都有由一个臂和三个发夹构成的三叶草形二级结构。tRNA533CCAOHA依次由二氢尿嘧啶环(DHUDHU子环与反密码子茎、TψCTψC的密码子配对。有些tRNATψC之间有一个额外的、长度不一的可变茎。（三）tRNA的三级结构tRNA分子在二级结构的基础上进一步扭曲形成确tRNAL。分子的右上端是氨基酸臂，下端是反密码8nmtRNAtRNA三、核糖体RNA4rRNA28s5.8s5s，8080。核糖体可分解为大小两个亚基，小亚基（40s）18srRNA3328s、5s、5.8srRNA49

物核糖体（70s）rRNA50成，大亚基（50s）23s、5srRNA34白，小亚基（30s）16srRNA21rRNArRNAm7G、m6G2’-O-甲基修饰核苷。同种rRNA的二级结构具有共同特点。四、信使RNAmRNAmRNAmRNA53’尾部结构。原核细胞一般没有尾，某些真核病毒有。7－甲基鸟苷三磷酸，它与mRNA55’ppp5’连m7GpppN。较复杂的帽子结构在后面的一个m7GpppN(m)pN(m)……。帽子结构对稳定mRNA可免遭核酸外切酶水解；还可作为蛋白合成系统的辨认信号，被专一的蛋白因子识别，从而启动翻译过程。5’非编码区是帽子与编码区起始密码子之间的一段较短的序列，其中包括标志翻译起始的序列，如SDAUG(UAG、UGA、UAA)截止，编码一种蛋白质的一级结构。其中每三个碱基构成一个密3’侧非编码区是终止密码子以后的转录序列，其中包括AAUAAA3’尾的标志，也可能是翻译终止的协调信号。3AmRNA320－200A第五节 核酸的理化性质一、粘度大分子溶液比普通溶液粘度大，线形大分子又比球形大分子粘度大。DNA1.754cm2nm，长107。因此，DNADNARNA所以其粘度低得多。二、密度利用密度梯度离心可以测定大分子的浮力密度。CsCl8MDNA1.7RNA1.1.35-1.40DNADNADNADNA1:1.14:1.4三、紫外吸收260nm280nm。利用紫外吸收可测定核酸的浓度和纯度。一般测定OD260/OD280，DNA=1.8，RNA=2.0。如果含有蛋白质杂质，比值明显下降。不纯的核酸不能用紫外吸收法测定浓度。紫外吸收改变是DNA结构变化的标志，当双链DNA解链时碱基外露增加，紫外吸收明显增加，称为增色效应。双链、单链DNA与核苷酸的紫外吸收之比是1:1.37:1.6。四、DNA的变性在一定条件下，双链DNADNA素、有机溶剂、甚至脱盐都可引起DNADNADNA，称为复性或退火。DNADNA变性后粘度降低，密度和吸光度升高。DNADNADNA－DNADNA－RNA起到了重要的推动作用。50%DNA（Tm。DNA85-95G-C40870.4DNA熔点越低，熔解范围越窄。因此DNADNA甲酰胺可以使碱基对之间的氢键不稳定，降低熔DNA

DNADNADNAC0DNAC0t的复杂度。五、限制性内切酶IIDNADNAR，I六、核酸的提纯提取：一般先破碎细胞，得到DNP或RNP。然后用酚-氯仿除蛋白，用乙醇或异丙醇将核酸沉淀出来，干燥后再溶解即可。目前核酸研究的特点纯化：常用电泳或层析。PAGE1KmRNAoligo-dT目前核酸研究的特点八十年代以后，核酸研究有以下特点：RNADNARNARNA3’端成熟机制，可形成不同的蛋白质，这是一种比基因重排更灵活的调RNAribozymeRNA90RNA录、翻译都比原核复杂得多，材料的改变导致了ribozyme、RNA研究核酸与核酸、核酸与其他生物大分子的相互作用。生物体内的核酸多数处于各种复合物中，其结构与功能都与复合物相关。真核基因转录调控的研究主要集中在顺式作用元件（cis-actingelements（trans-actingfactor以及它们之间的相互作用上。核糖体的结构与功tRNA互作用的两个重要对象，近来又形成剪接体（spliceo-some（hn-RNP、核小分子核糖核蛋白体（snRNP辑体（editosome）等研究热点。本章名词解释研究进入分子水平与整体水平相结合的阶段。比如果蝇的发育受调控基因网络的控制，一些实验室正在以整体与分子水平相结合的方式进行研究。本章名词解释核苷（nucleoside：是嘌呤或嘧啶碱通过共价键糖的异头碳与嘧啶的N-1N-9核苷酸（uncleoside磷酸化形成的化合物。cAMP(cycleAMP)：3ˊ,5ˊ-环腺苷酸，是细胞内ATP磷酸二脂键（phosphodiesterlinkage）:一种化学基团，指一分子磷酸与两个醇（羟基）酯化形成的两个酯键。该酯键成了两个醇之间的桥梁。例如一个核苷的3ˊ羟基与别一个核苷的5ˊ羟基与同一分子磷酸酯化，就形成了一个磷酸二脂键。（DN：含有特殊脱氧核糖核苷酸序列的聚脱氧核苷酸，脱氧核苷酸之间是是通过 3ˊ,5ˊ-磷酸二脂键连接的。DNA是遗传信息的载体。（RN3ˊ,5成的特殊核糖核苷酸序列的聚核糖核苷酸。核糖体核糖核酸（Rrna,ribonucleicacid：作为组成成分的一类RNA，rRNA是细胞内最丰富的RNA.信使核糖核酸(mRNA,messengerribonucleicacid):一类用作蛋白质合成模板的RNA.（Trna,transferribonucleicRNATRNAmRNA（作用（transformationDNA通过某种途径导入一个宿主菌，引起该菌的遗传特性改变的作用。转导（作用（transductio）:借助于病毒载体，遗传信息从一个细胞转移到另一个细胞。碱基对（base酸链中的两个核苷酸，例如ATUGC夏格夫法则（Chargaff’srulesDNAA=T胞嘧啶的摩尔含量相等G=C

等（A+G=T+。DNA段`DNADNA的双螺旋（DNAdoubleheli：一种核酸的构2nm0.34nm，两核3610A-T，G-C系。维持DNA`深浅不一的一个大沟和一个小沟。大沟（majorgroove）和小沟（minorgroove）:B-DNA（沟，宽的于碱基对堆积和糖-磷酸骨架扭转造成的。DNA超螺旋（DNAsupercoiling）:DNA本身的卷曲DNA`螺旋的弯曲欠旋（负超螺旋）旋（正超螺旋）的结果。拓扑异构酶（topoisomerse）:通过切断DNA的一DNADNADNA核小体（nucleosome）:用于包装染色质的结构单位，是由DNA链缠绕一个组蛋白核构成的。染色质（chromatin）:是存在与真核生物间期细胞核内，易被碱性染料着色的一种无定形物质。染色质中含有作为骨架的完整的双链DNA，以及组蛋白`非组蛋白和少量的DNA。染色体（chromosome）: