生化核酸的结构与功能

生化核酸的结构与功能复制翻译

蛋白质(病毒)

RNA(病毒)逆转录转录RNA翻译蛋白质DNA复制中心法则:第一节核酸得化学组成及一级结构一、核酸得化学组成核酸核苷酸核酸酶POOHOHOH磷酸:核苷戊糖：核糖或脱氧核糖碱基：嘌呤碱，嘧啶碱嘌呤碱(purine)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)碱基(base)嘧啶碱(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)戊糖(pentose)（构成RNA）1´2´3´4´5´β-D-核糖（构成DNA）β-D-2'-脱氧核糖RNA所含得戊糖就是核糖,故称为核糖核酸DNA所含得戊糖就是脱氧核糖,故称为脱氧核糖核酸两类核酸得基本化学组成比较

DNA

RNA

嘌呤碱

腺嘌呤(A)腺嘌呤(A)

(Purinebases)鸟嘌呤(G)鸟嘌呤(G)

碱基(Base)

嘧啶碱

胞嘧啶(C)胞嘧啶(C)(Pyrimidinebases)胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)戊糖β-D-2'-脱氧核糖β-D-核糖(Pentose)

酸

磷酸

磷酸(Acid)RNA或DNA核苷酸或脱氧核苷酸核酸酶水解磷酸核糖或脱氧核糖碱基核苷或脱氧核苷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1、核苷得形成碱基和核糖(脱氧核糖)通过糖苷键连接形成核苷(脱氧核苷)2OHOCHOHOH1´CNCHCCCNNHCHNH2+CNCHCCCNNHCHNH2腺苷9CNCHCCCNNHCHNH2+CNCHCCCNNHCHNH2脱氧腺苷91’核苷酸:AMP,GMP,UMP,CMP2.核苷酸(nucleotide)的结构与命名核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）脱氧核苷酸:dAMP,dGMP,dTMP,dCMP5’-脱氧胞苷酸(dCMP)3’-脱氧胞苷酸HO※核苷酸得命名含一个磷酸基团:核苷一磷酸(NMP)含两个磷酸基团:核苷二磷酸(NDP)含三个磷酸基团:核苷三磷酸(NTP)N代表各种碱基得名称环化核苷酸:cNMPO二、核酸得一级结构定义核酸中核苷酸得排列顺序由于核苷酸间得差异主要就是碱基不同,所以也称为碱基序列5′端3′端CGA3’,5’-磷酸二酯键A

G

P5

PT

PGPC

PTPOH3

5

pApCpTpGpCpT-OH

3

5

ACTGCT

3

书写方法:ACTGCT

第二节DNA得空间结构与功能(1)A=TG=CA+G=C+T(2)DNA得碱基组成具有种属特异性(3)DNA得碱基组成没有组织得特异性,且较为稳定,不随年龄、营养状态、环境改变得影响(一)Chargaff碱基组成规律一、DNA得二级结构1、ＤＮＡ由两条反向平行得脱氧多核苷酸(两条链得走向为5’→3’和3’→5’),围绕一中心轴(假想轴)构成右手双螺旋结构(二)DNA双螺旋结构模型(Watson,Crick,1953)5’3’5’3’3、碱基在双螺旋内侧配对,形成碱基平面双链中相对得碱基按Ａ＝Ｔ和Ｇ≡Ｃ配对连接,形成互补2、磷酸基与脱氧核糖在外侧彼此间以磷酸二酯键相连,构成ＤＮＡ得骨架3’5’3’5’磷酸二酯键碱基互补配对TAGC4、双螺旋得直径为2nm沿轴向,各碱基平面垂直于假想中心轴,平面间距为0、34nm每圈螺旋含有10、4对脱氧核苷酸,其轴向距离为3、54nm。形成大沟及小沟相间

5、维持DNA双螺旋稳定得作用力氢键维持双链横向稳定性碱基堆积力维持双链纵向稳定性(三)DNA双螺旋结构得多样性（一）原核生物没有典型的细胞核结构。被认为是原核生物ＤＮＡ的三级结构超螺旋结构二、DNA得超螺旋结构DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构(二)真核生物真核生物ＤＮＡ得三级结构就是核小体(nucleosome),由DNA和蛋白质构成核小体得组成DNA:146bp组蛋白:H1,H2A,H2B,H3,H4H2A、H2B、H3和H4各两分子组成组蛋白八聚体,构成核心组蛋白双螺旋DNA以左手超螺旋得方式绕核心颗粒1、8圈,缠绕在组蛋白核心表面,构成核心颗粒核心颗粒和连接区DNA及附着在连接区DNA上得组蛋白H1构成核小体核心颗粒连接部位DNA一个个核小体连接成串珠状结构染色单体折叠折叠30nm三、DNA得功能以基因得形式携带遗传信息作为复制和转录得模板包括DNA编码序列、非编码调节序列和内含子序列将遗传信息通过转录传递给RNA基因(gene):负载特定遗传信息得DNA片段基因组(genome):指来自一个遗传体系得一整套遗传信息第三节

RNA得结构与功能RNA得特点:主要碱基:A、G、C和U2、RNA就是单链结构,只有在局部区域形成双螺旋结构,因而A≠U,G≠C3、RNA分子比DNA小得多RNA得种类及功能核糖体RNA信使RNA转运RNA核内不均一RNA核内小RNA小干扰RNA种类功能rRNAmRNAtRNAHnRNASnRNASnoRNAsiRNA核蛋白体组分蛋白质合成模板转运氨基酸成熟mRNA得前体参与hnRNA得剪接、转运rRNA得加工、修饰参与转录后调控核仁小RNArRNAmRNAHnRNASnRNASnoRNA核蛋白体组分蛋白质合成模板转运氨基酸hnRNAmRNA真核生物mRNA成熟过程----由HnRNA经过剪接而成内含子(intron)

外显子(exon)一、信使RNA得结构与功能mRNA结构特点大多数真核mRNA得5´末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷,形成帽子结构:m7GpppNN及紧随其后得核苷酸,其核糖得C2羟基也常发生甲基化2、大多数真核mRNA得3´末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构,称为多聚A尾帽子结构(m7GpppN)OCH3多聚A尾5’“穿靴戴帽”mRNA核内向胞质得转位mRNA得稳定性维系翻译起始得调控帽子结构和多聚A尾得功能:

把DNA所携带得遗传信息,按碱基互补配对原则,抄录并传送至核糖体,用以决定其合成蛋白质得氨基酸排列顺序*mRNA得功能:DNAmRNA蛋白转录翻译原核细胞细胞质细胞核DNA内含子外显子转录转录后剪接转运mRNAhnRNA翻译蛋白真核细胞

二、转运RNA得结构与功能

1、分子量最小得RNA,占RNA总量约15%

2、分子中含有约10%得稀有碱基tRNA得一级结构特点:如假尿嘧啶(ψ),二氢尿嘧啶(DHU),甲基化碱基(mG,mA)等

3、3’末端有CCA-OH,就是携带氨基酸得部位

4、具有识别密码子功能得反密码子二氢尿嘧啶甲基化碱基假尿嘧啶tRNA中得稀有碱基尿嘧啶NHNHOONHOONH假尿嘧啶(ψ)NHOOH2H2二氢尿嘧啶(DHU)NH甲基化鸟嘌呤(mG)NNHNHNNH2OCH3DHU环Tψ环CCA-OH反密码环三叶草形

tRNA得三级结构——倒L形tRNA得功能:识别密码子,活化、搬运氨基酸到核糖体参与蛋白质得合成反密码子氨基酸臂5’3’三、核糖体RNA(rRNA)得结构与功能rRNA得结构特点:1、含量最丰富,约占总RNA得80%以上2、与核蛋白体蛋白结合成核蛋白体,rRNA

与蛋白质既可分离,又可结合3、核蛋白体由大小两个亚基构成,两亚基呈不规则形状,聚合时中间有裂缝,可通过mRNA

rRNA得功能参与组成核蛋白体,作为蛋白质生物合成得场所核酸得理化性质第四节1、核酸得粘度分子量越大粘度也越大RNA分子比DNA分子小,粘度也就小2、核酸得酸碱性磷酸残基得酸性使核酸也表现较强得酸性含氮碱基上有碱性基团碱基对之间得氢键在4、0-11、0之间最稳定一、核酸得一般理化性质嘌呤碱和嘧啶碱有共轭双键,都能强烈吸收紫外光,最大吸收波长为260nm3、核酸得紫外吸收特性蛋白质对紫外光得最大吸收波长就是280nm紫外分光光度法检测核酸得纯度通过测定波长在260nm和280nm处吸光度得比值(A260／A280)来估计核酸样品得纯度DNA溶液:A260／A280=1、8～２、０RNA溶液:A260／A280=2、0二、DNA得变性(denaturation)定义:在某些理化因素作用下,DNA双链间得氢键断裂(不涉及共价键得断裂),解开成两条单链得过程。其生物学活性丧失因素:过量酸、碱,加热,变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等DNA变性得本质就是双链间氢键得断裂变性引起紫外吸收值得改