生物化学第二章核酸的结构和功能

生物化学第二章核酸的结构和功能核酸核糖核酸mＲＮＡtＲＮＡrＲＮＡＤＮＡ９０％存在于细胞核内,贮存和传递遗传信息。ＲＮＡ９８％存在于细胞质中,参与蛋白质得合成。核酸得分类与分布(ribonucleicacid,ＲＮＡ)(deoxyribonucleicacid,ＤＮＡ)脱氧核糖核酸第一节核酸得化学组成及其一级结构TheChemicalponentandPrimaryStructureofNucleicAcid

核酸核苷酸

核苷磷酸戊糖碱基嘌呤嘧啶核糖脱氧核糖

一、组成核酸得基本单位---核苷酸

(组成基本单位)碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中仅存在于RNA中仅存在于DNA中

核酸得化学组成:1、元素组成C、H、O、N、P(9~10%)2、分子组成嘌呤(purine,Pu)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)嘧啶(pyrimidine,Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)戊糖:（组成RNA）1´2´3´4´5´核糖(ribose)（组成DNA）脱氧核糖(deoxyribose)DNA和RNA分子组成得区别:核糖A、G、C、URNA脱氧核糖A、G、C、TDNA碱基核糖核酸10大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流

嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1

通过β-N-糖苷键相连形成核苷(ribonucleoside)。核苷:NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷键核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。核苷酸(ribonucleotide):NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷键酯键多磷酸核苷酸:环化核苷酸:cAMP、cGMP,就是细胞信号转导中得第二信使。cAMP核苷酸衍生物:

概念:

核苷酸在核酸分子中从5′端到3′端得排列顺序。5′端3′端CGA二、核酸得一级结构化学键:3′5′磷酸二酯键核酸链得方向就是5

→3

AGP5

PTPGPCPTPOH3

书写方法:5

ACTGCT

3

1、核酸分子得大小常用碱基数目(对)来表示。2、小得核酸片段(<50bp)常被称为寡核苷酸。3、自然界中得DNA和RNA得长度可以高达几十万个碱基,称多核苷酸(链)。第二节DNA得空间结构与功能DimensionalStructureandFunctionofDNA一、DNA得二级结构

目录2、37nm3、54nm10、5对碱基碱基配对规则:

[A]=

[T][G]

[C]相邻碱基相距0、34nm每一圈10、5对碱基每一圈高度3、54nm反向平行得双螺旋结构(右手)5′3′3′5′氢键和疏水键共同维系DNA双螺旋结构得稳定碱基互补配对:胸腺嘧啶(T)/腺嘌呤(A)碱基互补配对:胞嘧啶(C)/鸟嘌呤(G)DNA双螺旋结构得多样性:左手螺旋常见得右手螺旋降湿得右手螺旋二、DNA得高级结构超螺旋结构(superhelix或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。正超螺旋(positivesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。负超螺旋(negativesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。(一)原核生物DNA得环状超螺旋结构原核生物DNA多为环状结构,以负超螺旋得形式存在,平均每200对碱基就形成一个超螺旋。(二)真核生物DNA得超螺旋结构(高度有序和高度致密得结构)1、真核生物DNA以非常有序得形式存在于细胞核内。2、在细胞周期得大部分时间里,DNA以松散得染色质形式存在,在细胞分裂期则形成高度致密得染色体。DNA染色质呈现出得串珠样结构。染色质得基本单位就是核小体(nucleosome)。

DNA染色质得电镜图像:DNA:约200bp(150+60)

组蛋白:H1H2A,H2BH3H4核小体得组成:60bp150bp1、75圈八聚体真核生物得染色体:1、DNA得基本功能就是以基因得形式荷载遗传信息,并作为基因复制和转录得模板。她就是生命遗传得物质基础,也就是个体生命活动得信息基础。2、基因---DNA分子中特定功能得区段。三、DNA得基本生理功能第三节

RNA得结构与功能StructureandFunctionofRNA1、RNA与蛋白质共同负责基因得表达和表达过程得调控。2、RNA通常以单链得形式存在,但局部有复杂得二级结构或三级结构。3、RNA比DNA小得多。4、RNA得种类、大小和结构远比DNA表现出多样性。概述:RNA得种类、分布、功能1、信使RNA(messengerRNA,mRNA)就是合成蛋白质得模板。

2、核内不均一RNA(hnRNA)就是mRNA得前体,含有内含子(intron)和外显子(exon),经过剪接后成为成熟得mRNA。

3、外显子就是氨基酸得编码序列,内含子就是非编码序列。

4、种类多(105种),含量少(占2~5%),寿命短。一、mRNA得结构特点与功能hnRNA内含子(intron)mRNAmRNA成熟过程:

外显子(exon)1、成熟得mRNA由氨基酸编码区和非翻译区构成。2、5

-末端帽子结构(cap)和3

-末端多聚A尾结构

。3、编码区从AUG开始,每三个核苷酸为一组编码称为三联体密码(codon)。成熟得真核生物mRNA:

大部分真核细胞mRNA得5'末端都以7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷为起始结构(一)帽子结构(m7GpppNm)帽结构能与帽结合蛋白(CBP)结合。(二)3'末端多聚腺苷酸结构

真核生物得mRNA得3'-末端转录后加上一段(80---250个)长短不一得多聚腺苷酸(polyA)。加尾过程:1、帮助mRNA从核内向胞质转运2、参与翻译起始得调控3、维系mRNA得稳定性

帽子结构和多聚A尾得功能:(三)mRN得作用指导蛋白质合成过程氨基酸得排列顺序1、从mRNA分子5'末端起得第一个AUG开始,每3个核苷酸为一组称为密码子(codon)或三联体密码(tripletcode)。2、AUG为起始密码子;

UAA、UAG、UGA为终止密码子。3、位于起始密码子和终止密码子之间得核苷酸序列称为开放阅读框(ORF),决定了多肽链得氨基酸序列。转运RNA(tRNA)在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸得载体,将氨基酸转呈给mRNA。由74～95核苷酸组成;占细胞总RNA得15%;具有很好得稳定性。二、tRNA得结构特点与功能tRNA得局部具有茎环结构(三叶草形)或发卡结构。(一)tRNA得二级结构氨基酸臂DHU环反密码环附加叉TψC环tRNA得倒L三级结构:tRNA得3-末端都就是以CCA结尾。3-末端得A与氨基酸共价连结,tRNA作为氨基酸得载体。不同得tRNA结合不同得氨基酸。(二)tRNA得功能1、3-末端连接氨基酸tRNA反密码子环上得反密码子依照碱基互补得原则识别mRNA上得密码子。2、反密码子识别mRNA得密码子核蛋白体RNA(ribosomalRNA,rRNA)就是细胞内含量最多得RNA(>80％)。rRNA与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体(ribosome),为蛋白质得合成提供场所。三、rRNA得结构特点与功能核蛋白体得组成:原核生物(以大肠杆菌为例)真核生物(以小鼠肝为例)小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸18S1874个核苷酸蛋白质21种占总重量得40%33种占总重量得50%大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸120个核苷酸28S5、85S5S4718个核苷酸160个核苷酸120个核苷酸蛋白质31种占总重量得30%49种占总重量得35%蛋白质合成时形成得复合体(原核生物)真核生物核糖体没有E位核内小RNA核仁小RNA胞质小RNA催化性小RNA小片段干涉RNA

snmRNAs得种类四、snmRNAs

细胞得不同部位存在许多其她种类得小分子RNA,统称为非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。参与hnRNA得加工剪接及参与了基因表达得调控snmRNAs得功能核酸得理化性质ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四节

碱基得共轭双键在波长260nm处有强烈得吸光特性,这一特性常用作核酸得定性和定量分析。一、核酸分子得紫外吸光作用1、DNA或RNA得定量A260=1、0相当于50μg/ml双链DNA(dsDNA)40μg/ml单链DNA(ssDNAorRNA)20μg/ml寡核苷酸2、确定样品中核酸得纯度

纯

DNA:A260/A280=1、8

纯

RNA:A260/A280=2、0紫外吸收得应用:二、DNA得变性在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链得过程。

定义:DNA变性得本质就是双链间氢键得断裂。协同性得DNA解链高温或极端得pHDNA得变性:部分变性DNA得电镜图像:增色效应:DNA变性时其溶液OD260增高得现象。DNA解链时得紫外吸收变化:DNA得解链曲线:加热解链过程中,紫外吸光度达到最大值得一半时所对应得温度。解链温度(Tm)G+C含量越高,解链温度就越高。解链曲线得变化:三、变性核酸得复性及分子杂交1、当变性条件缓慢地除去后,两条解离得互补链可重新配对,恢复原来得双螺旋结构,这一现象称为DNA复性(renaturation)。3、减色效