第章核酸结构与功能

本章主要内容核酸的种类核酸的分子组成（核苷酸、磷酸、戊糖、碱基）DNA和RNA分子组成的异同DNA双螺旋结构三类RNA的结构特点及功能核酸的理化性质当前第1页\共有37页\编于星期三\12点1核酸的发现：

1868，瑞士外科医生FridrichMiescher从脓细胞的核中分离，称核酸；

1939~1952，研究核酸的功能OswaldAvery研究小组发现：第一节核酸的一般概述+非致病性肺炎球菌致病性肺炎球菌的DNA非致病性肺炎球菌均有致病性当前第2页\共有37页\编于星期三\12点2证实DNA为遗传信息携带者的相关实验当前第3页\共有37页\编于星期三\12点3当前第4页\共有37页\编于星期三\12点4核酸的种类：

DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）核酸的分布：

DNA：细胞核，线粒体

RNA：细胞核，细胞质

核酸的功能：

DNA：遗传信息的贮存RNA：遗传信息的表达当前第5页\共有37页\编于星期三\12点5第二节核酸的分子组成一、元素组成

CHONP(9-10%)二、核酸的基本结构单位---核苷酸（一）核酸的水解产物核酸核苷酸磷酸核苷DNARNA戊糖（核糖、脱氧核糖）碱基（嘌呤、嘧啶）当前第6页\共有37页\编于星期三\12点6当前第7页\共有37页\编于星期三\12点7（二）核苷酸中的碱基成分嘌呤(purine)：腺嘌呤（adenine,A）鸟嘌呤（guanine,G）嘧啶(pyrimidine)：胞嘧啶（cytosine,C）胸腺嘧啶（thymine,T）(DNA)

尿嘧啶（uracil,U）(RNA)嘌呤和嘧啶环中含共轭双键，A260定量稀有碱基：黄嘌呤（X）次黄嘌呤（I）5-甲基胞嘧啶（m5C）双氢尿嘧啶（DHU）当前第8页\共有37页\编于星期三\12点8嘌呤嘧啶当前第9页\共有37页\编于星期三\12点9（三）戊糖与核苷OOHHHOHHOHHOCH2H1’2’3’4’5’核糖OOHHHHHOHHOCH2H1’2’3’4’5’脱氧核糖OHHOHHOHHOCH2H碱基OHHHHOHHOCH2H碱基核苷脱氧核苷糖苷键糖苷键当前第10页\共有37页\编于星期三\12点10（四）核苷酸OHHOHHOHOCH2H碱基POHHHHOHOCH2H碱基P5’-核苷酸5’-脱氧核苷酸核苷一磷酸NMP核苷二磷酸NDP核苷三磷酸NTP脱氧核苷一磷酸dNMP脱氧核苷二磷酸dNDP脱氧核苷三磷酸dNTP酯键酯键当前第11页\共有37页\编于星期三\12点11碱基核苷5’核苷酸AGCU腺苷鸟苷胞苷尿苷腺苷酸（AMP）鸟苷酸（GMP）胞苷酸（CMP）尿苷酸（UMP）RNA碱基核苷5’脱氧核苷酸AGCT脱氧腺苷脱氧鸟苷脱氧胞苷胸苷脱氧腺苷酸（dAMP）脱氧鸟苷酸（dGMP）脱氧胞苷酸（dCMP）胸苷酸（dTMP）DNA核苷酸的命名当前第12页\共有37页\编于星期三\12点12核苷酸名称中的缩写符号脱氧碱基磷酸基数目磷酸dAMPGDTTCUN当前第13页\共有37页\编于星期三\12点13三、体内重要的游离核苷酸及其衍生物（一）多磷酸核苷酸NDPNTP(A，G,C,U)dNDPdNTP(A，G,C,T)功能能量物质ATPGTPCTPUTP合成核酸的原料NTPdNTPHCH2NH2OHHHOHXHO-P-O-P-O-P-O-OHOHOHOOO当前第14页\共有37页\编于星期三\12点14（二）环化核苷酸3’，5’-环化腺苷酸cAMP3’，5’-环化鸟苷酸cGMP第二信使3’5’-环化腺苷酸3’5’-环化鸟苷酸当前第15页\共有37页\编于星期三\12点15第三节核酸的分子结构一、核酸的一级结构：

DNA或RNA中核苷酸的排列顺序核苷酸的连接方式

3’，5’磷酸二酯键书写方式

OHHHHOCH2H碱基1POOHHHHOCH2H碱基2POOHHHHOHCH2H碱基3PO5’3’PAPGPCPTPAPT5’OH3’5’pApGpCpTpApT3’5’AGCTAT3’(1)(3)(2)(4)AGCTAT当前第16页\共有37页\编于星期三\12点16二、DNA的分子结构（一）DNA的碱基组成AGCT特点（Chargaff法则）1、所有DNA分子中，[A]=[T]，[G]=[C][A]/[T]=[G]/[C][A]+[G]=[T]+[C]2、DNA的碱基组成具有种属特异性

不同种属生物的DNA其碱基组成不同3、DNA的碱基组成无组织或器官特异性同一生物体的各种不同器官或组织DNA的碱基组成基本相同4、生物体内的碱基组成一般不受年龄、生长状况、营养状况和环境等条件的影响当前第17页\共有37页\编于星期三\12点17（二）DNA的一级结构DNA中脱氧核糖核苷酸的排列顺序DNA分子的一级结构储存了大量的遗传信息人类基因组计划：测定人的所有DNA分子的一级结构

1991年启动1994年我国加入（3号染色体，1%）2000年6月草图2003年精细图当前第18页\共有37页\编于星期三\12点181953年，JamesWatson&FrancisCrick特点：

1、互补双链，反向平行；2、磷酸、戊糖为骨架，碱基向内；3、AT,GC；4、每个碱基对处于同一平面，碱基平面垂直于中心轴；5、右手螺旋，10bp/螺旋，直径2nm，螺距3.4nm；6、大沟、小沟三、DNA的空间结构1、DNA的二级结构—双螺旋结构B当前第19页\共有37页\编于星期三\12点19JamesWatsonFrancisCrick当前第20页\共有37页\编于星期三\12点20DNA分子双螺旋结构当前第21页\共有37页\编于星期三\12点21碱基配对及氢键形成当前第22页\共有37页\编于星期三\12点222、DNA的三级结构DNA双螺旋进一步盘曲所形成的更加复杂的结构

线粒体DNA细菌质粒DNA病毒DNA超螺旋环形双螺旋超螺旋当前第23页\共有37页\编于星期三\12点23

核心颗粒：2(H2A·H2B

·

H3

·

H4

)；DNA(146bp)

真核生物核小体结构H1核心颗粒H1核心颗粒H1核心颗粒当前第24页\共有37页\编于星期三\12点24染色质纤维当前第25页\共有37页\编于星期三\12点25三、RNA的分子结构（一）RNA的种类核蛋白体RNAribosomalRNA(rRNA)>80%信使RNAmessengerRNA(mRNA)1%~5%转运RNAtransferRNA(tRNA)~15%（二）RNA的一级结构RNA分子中核糖核苷酸的排列顺序核糖核苷酸的种类：AMP、GMP、CMP、UMP连接方式：3’，5’磷酸二酯键当前第26页\共有37页\编于星期三\12点26RNA的结构特点：基本组成单位：AMP、

GMP、CMP、UMP（NMP）核糖核苷酸按一定顺序相连（3’，5’-磷酸二酯键）主要为单链，但局部区域可因碱基互补而形成双链结构（三）三种RNA的分子结构与功能当前第27页\共有37页\编于星期三\12点271、mRNA的结构与功能：前体：不均一核RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)5’帽：m7Gppp（7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸）3’尾：polyA编码区、非编码区m7Gppp-AAAA…..A5’3’5’非编码区3’非编码区编码区

功能：合成蛋白质的模板（密码子）结构特点：当前第28页\共有37页\编于星期三\12点282、tRNA的结构与功能：结构特点：

1、含10~20%的稀有碱基（DHU，假尿苷，mG、mA）；2、二级结构为三叶草形；3、三级结构为倒“L”形；4、3’端为CCA-OH结构，与氨基酸相连功能：转运氨基酸至蛋白质合成场所CCADHU环TC环反密码环5’额外环当前第29页\共有37页\编于星期三\12点29三叶草型结构特点（1）氨基酸臂：由7个碱基对组成，含G较多，3’-CCA-OH连接氨基酸；（2）双氢尿嘧啶环（DHU环）：由8~11个核苷酸组成；含DHU；（3）反密码环：由7个核苷酸组成，中间3个相邻的核苷酸组成反密码子，与mRNA上密码子配对；（4）额外环（可变环）：由3~18个核苷酸组成，不同的tRNA此环大小不等，是tRNA的分类标志；（5）TC环：由7个核苷酸组成，含胸苷、假尿苷、胞苷当前第30页\共有37页\编于星期三\12点30氨基酸臂TC环反密码环额外环DHU环当前第31页\共有37页\编于星期三\12点313、rRNA的结构与功能：21种原核真核小亚基rRNA蛋白质rRNA蛋白质大亚基16S18S33种5S，23S5S，5.8S，28S49种34种大小30S40S大小50S60S核蛋白体大小70S80SrRNA+蛋白质核蛋白体（核糖体）核蛋白体的组成核蛋白体的功能：蛋白质合成的场所当前第32页\共有37页\编于星期三\12点32（四）其它小分子RNA小核RNA(snRNA)小核仁RNA(snoRNA)小胞质RNA(scRNA)功能：参与hnRNA和rRNA的转运和加工（五）核酶(ribozyme)某些RNA分子具有自我催化能力，可以完成rRNA的剪接，称核酶1982，T.R.Cech，四膜虫rRNA加工当前第33页\共有37页\编于星期三\12点33第四节核酸的理化性质和应用一、核酸的酸碱性质核酸通常显酸性，在中性或偏碱性条件下带负电荷