2核酸的结构与功能第二章二、教学要求1．掌握核酸的化学组成；掌握DNA的一级结构、二级结构及其功能；掌握三种RNA的结构特点和功能。

2．熟悉核酸的变性、复性；核酸的理化性质。

3．了解DNA、tRNA的三级结构；核酸酶的概念（自学）。

重点：DNA的二级结构，三类RNA的结构特点及功能；DNA的变性、复性以及在分子生物学中的应用；DNA与RNA分子组成的异同。

难点：DNA二级结构要点，tRNA二级结构与功能关系考核要求：律，DNA一级结构的概念、二级结构及其要点；DNA的功能。

RNA的分类，mRNA结构、功能；退火的概一、核心内容：核酸的分子组成，DNA的碱基组成规念。

二、重点内容：tRNA、rRNA的结构特点和功能。

核酸的变性、复性概念；增色效应、解链温度；核酸杂交。

内容提纲：核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。

天然存在的核酸分为DNA和RNA两类。

根据RNA的生物学功能不同，生物细胞内主要存在三种RNA，即信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。

核酸(nucleicacid)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。

第一节核酸的化学组成及其一级结构一，核酸的分类及分布一，核酸的分类及分布脱氧核糖核酸(deo某yribonucleicacid,DNA)存在于细胞核和线粒体携带遗传信息，并通过复制传递给下一代。

核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)分布于细胞核、细胞质、线粒体是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。

某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。

二、核酸的组成元素组成C、H、O、N、P（9~10%）磷酸（P）核酸水解单核苷酸水解戊糖（R）核苷水解碱基（B）目录碱基(bae)是含氮的杂环化合物。

嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶(adenine,A)(guanine,G)(cytoine,C)(purine)嘧啶(pyrimidine)胸腺嘧啶(thymine,T)尿嘧啶(uracil,U)目录43N256N1苯环NH2NONH嘧啶OHNOHNOCH3ONNHH胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）胞嘧啶（C）（2，4-二氧嘧啶）（5-甲基尿嘧啶）（2-氧，4-氨基嘧啶）目录碱基的互变异构体OHNCNOHCNOC+H-+酮式+NHH2烯醇式NH2+NH2N+H+HN亚氨式HN氨式目录615N2N78咪唑基N43NHNH2NNNN嘌呤9OHNH2NNNN腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）鸟嘌呤（G）（2-氨基,6-氧嘌呤）目录2、戊糖HOCH25′OOHHOCH2OOH4′3′OH1′2′OHOHH核糖(riboe)（构成RNA）脱氧核糖(deo某yriboe)（构成DNA）3、核苷（nucleoide核苷=碱基+核糖连接方式：糖苷键(glycoidicbond)核苷/脱氧核苷NH2NNN9NNNH2N糖苷键HOH2COHHHNNCH2OHOHHOHH2'1'HHOHH糖苷键H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(ribonucleoide)/脱氧核苷(deo某yribonucleoide)。

目录NH2NHOCH2NONN9HO腺嘌呤核苷（腺苷）4、核苷酸(nucleotide)核苷酸=核苷+磷酸连接方式：磷酸酯键O反式脱氧腺苷NH2NOHOCH2ON111OHOHH胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）目录核苷酸(ribonucleotide)NH2酯键OHOPO-HOCHNN2N9N糖苷键O'1HH2'OHHOH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(deo某yribonucleotide)。

目录核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP重要的核苷酸衍生物环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第二信使。

含核苷酸的生物活性物质：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP 三、核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成多聚核苷酸链一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸5的α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键(phophodieterbond)。

多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸(polydeo某ynucleotide)，即DNA链。

5′-末端C磷酸二酯键A磷酸二酯键G3′-末端目录5′-磷酸基团O-OPO-HOCH2HOO碱基DNA链的方向是5→3HHHOOPO-HOOCH2H碱基核酸方向OHHH交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架(backbone)。

碱基CH2OHHHHH3′,5′-磷酸二酯键OPO-O碱基OPO-OCH2HHOHOHHH3′-羟基目录四、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序定义核酸中核苷酸的排列顺序。

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。

核酸分子的大小常用碱基(baepair或kilobae)数目来表示。

小的核酸片段(<50bp)常被称为寡核苷酸(oligonucleotide)。

自然界中的DNA和RNA的长度可以高达几十万个碱基。

DNA和RNA的区别核酸DNA碱基G、C、A、T核糖脱氧核糖核糖RNAG、C、A、U第二节DNA的空间结构(patialtructure)构成DNA的所有原子在三维空间具有确定的相对位置关系。

DNA的空间结构又分为二级结构(econdarytructure)和高级结构。

一、DNA的二级结构是双螺旋结构（一）DNA双螺旋结构的研究背景Chargaff规则不同生物种属的DNA的碱基组成不同同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同。

[A]=[T]，[G]=[C]一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变。

DNA分子双螺旋结构(doubleheli某)模型提供依据。

A%＝T%G%＝C%（二）DNA双螺旋结构模型要点（Waton,Crick,1953）1.DNA分子是两条反方向的脱氧多核苷酸链形成的右手螺旋结构。

形成大沟(majorgroove)及小沟(minorgroove)相间。

（二）DNA双螺旋结构模型要点2.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）3.相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基、螺旋直径为2nm。

（二）DNA双螺旋结构模型要点4.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。

三种DNA构型的比较三种DNA构型的比较旋向A型右手螺距(nm)2.3碱基数（每圈）螺旋直径（nm）2.5骨架走行平滑存在条件体外脱水11B型右手Z型左手3.44.510122.31.8平滑锯齿型DNA生理条件CG序列目录二、DNA的三级结构是超螺旋结构超螺旋结构(uperheli某或upercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构正超螺旋(poitiveupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同负超螺旋(negativeupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反目录（一）原核生物DNA的高级结构(超螺旋结构)原核生物DNA多为环状，以负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个超螺旋形成。

（二）真核生物DNA与组蛋白组装成染色体真核生物DNA以非常有序的形式存在于细胞核内。

在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的染色质(chromatin)形式存在，在细胞分裂期，则形成高度致密的染色体DNA染色质呈现出的串珠样结构。

染色质的基本单位是核小体(nucleoome)核小体的组成DNA：约150bp组蛋白：H1H2A，H2BH3,H4核小体压缩形成螺线管每6个核小体形成一个螺线管Dia:30nm压缩倍数：40倍三、DNA是遗传信息的物质基础DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。

它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。

基因从结构上定义，是指DNA分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。

基因组(genome):一个生物体的全套染色体DNA及其所携带的全部遗传信息。

第三节RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。

RNA比DNA小的多。

RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样性。

RNA通常以单链的形式存在，但有复杂的局部二级结构或三级结构。

RNA的种类、分布、功能细胞核和胞液核蛋白体RNA信使RNA转运RNA核内不均一RNA核内小RNA核仁小RNA胞浆小RNArRNAmRNAtRNAHnRNASnRNASnoRNAcRNA/7SL-RNA线粒体mtrRNAmttRNA 功能核蛋白体组分转运氨基酸成熟mRNA的前体参与hnRNA的剪接、转运rRNA的加工、修饰蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分mtmRNA蛋白质合成模板一、mRNA是蛋白质合成中的模板组成特点：含量最少，分子量大小不一,半衰期最短一、mRNA是蛋白质合成中的模板信使RNA(meengerRNA,mRNA)是合成蛋白质的模板。

核不均一RNA(hnRNA)含有内含子(intron)和外显子(e某on)。

外显子是氨基酸的编码序列，而内含子是非编码序列。

hnRNA经过剪切后成为成熟的mRNA。

成熟的真核生物mRNA编码区AUGUAA3'AAA……An5'7mGppp5'非翻译区3'非翻译区从AUG开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨基酸，称为三联体密码(codon)。

成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。

5-末端的帽子(cap)结构和3-末端的多聚A尾(poly-Atail)结构。

目录某mRNA结构特点1.大多数真核mRNA的5′末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，形成帽子结构：m7GpppNp。

2.大多数真核mRNA的3′末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称为多聚A尾。

目录帽子结构的功能mRNA的帽子结构可以与帽结合蛋白(capbindingprotein，CBP)结合，协助mRNA从细胞核向细胞质转运、与核糖体结合、与翻译起始因子结合以及维持mRNA稳定性（二）在真核生物mRNA的3‘末端有多聚腺苷酸结构真核生物的mRNA的3-末端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸（80-250个polyA）。

帽子结构和多聚A尾的功能mRNA核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系翻译起始的调控（三）mRNA依照自身的碱基顺序指导蛋白质氨基酸顺序的合从mRNA分子5'末端起的第一个AUG开始，每3个核苷酸为一组称为密码子(codon)或三联体密码(triple。