5 pApCpTpGpCpT-OH 3
5 A C T G C T 3
目录
第二节
DNA的空间结构与功能
Dimensional Structure and Function of DNA
➢ DNA的二级结构-双螺旋结构
➢ DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义 ➢ DNA双螺旋结构模型要点
➢ DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装
NN O
核苷酸：
H O P H OO CCHH 22 OO NN OO OH
AMP, GMP, UMP, CMP
脱氧核苷酸：
OOHH OO HH
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP
环化核苷酸: cAMP，cGMP
➢ 含核苷酸的生物活性物质：
正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同
二、核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
90%以上分布于细胞核，其余分布于
(deoxyribonucleic acid, 核外如线粒体，叶绿体，质粒等。
DNA)
携带遗传信息，决定细胞和个
体的基因型(genotype)。
核糖核酸
分布于胞核、胞液。
(ribonucleic acid, RNA) 参与细胞内DNA遗传信息的表
第二章
核酸的结构和功能
Structure and Function of Nucleic Acid
核 酸(nucleic acid)
是以核苷酸为基本组成单位的生物大 分子，携带和传递遗传信息。
一、核酸的发现和研究工作进展
➢ 1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” ➢ 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 ➢ 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 ➢ 1968年 Nirenberg发现遗传密码 ➢ 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 ➢ 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 ➢ 1985年 Mullis发明PCR 技术 ➢ 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) ➢ 1994年 中国人类基因组计划启动 ➢ 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架
DNA纤维的X-线衍射图谱分析
目录
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
DNA分子由两条相互平行但 走向相反的脱氧多核苷酸链 组成，两链以-脱氧核糖-磷 酸-为骨架，以右手螺旋方 式绕同一公共轴盘。螺旋直 径为2nm，形成大沟(major groove) 及 小 沟 (minor groove)相间。
NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP N H 2
NNHHN22H2
N
NN N
O OO OOO HO PHOO PPH OOO PPP OOO CCHCH22HOO2O NN N
NN N O
NN N
C H 2O
N
OH OOHH OOHOHH
cAMP
ADANPTAPD+AMP OOHOHHOOHHOH
达。某些病毒RNA也可作为遗
传信息的载体。
第一节
核酸的化学组成及其一级结构
The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid
核酸的化学组成
1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%）
2. 分子组成 —— 碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱 —— 戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖 —— 磷酸(phosphate)
碱基
嘌呤(purine)
N 7
5 6 1N
8 9 NH
43 2 N
NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
O
N NH
Hale Waihona Puke NHN鸟嘌呤(guanine,
N
G)
H
2
嘧啶(pyrimidine)
O
5 4 3N 612
NH
NH2
N
NH
NH
O
尿嘧啶(uracil, U)
O
H 3C NH
NH
O
胞嘧啶(cytosine, C)
NH2
苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。
N
核苷：AR, GR, UR, CR
1
H O CH 2 O N
O
1´
脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR O H O H
2. 核苷酸(ribonucleotide)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）。
NN HH 22
O P O OH O HNADP+
N N
5´端
C
3. 核苷酸的连接
核苷酸之间以
磷酸二酯键连接形
A
成多核苷酸链，即
核酸。
G
3´端
5′端
二、核酸的一级结构
C
定义
核酸中核苷酸的排列
顺序。
A
由于核苷酸间的差异 主要是碱基不同，所以也 称为碱基序列。
G
3′端
书写方法
AGT GCT
5 P P P P P P OH 3
目录
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内 側，与对側碱基形成氢键配 对 （ 互 补 配 对 形 式 ： A=T; GC） 。
相邻碱基平面距离0.34nm， 螺旋一圈螺距3.4nm，一圈 10对碱基。
目录
碱基互补配对
A
T
C
G
（二） DNA双螺旋结构模型要点
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T)
戊糖
H O CH 2
O H H O CH 2
OH
5´ O
O
4´
1´
3´ 2´
OH OH
核糖(ribose) （构成RNA）
OH
脱氧核糖(deoxyribose) （构成DNA）
一、核苷酸的结构
1. 核苷(ribonucleoside)的形成
碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖
（Watson, Crick, 1953）
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。
目录
（三）DNA双螺旋结构的多样性
目录
二、DNA的超螺旋结构及其在染色质 中的组装
（一）DNA的超螺旋结构
超螺旋结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
➢ DNA的超螺旋结构 ➢ 原核生物DNA的高级结构 ➢ DNA在真核生物细胞核内的组装
➢ DNA的功能
一、 DNA的二级结构 ——双螺旋结构
（一）DNA双螺旋结构的研究背景
碱基组成分析 Chargaff 规则：[A] = [T]
[G] [C] 碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理