第2章 核酸的结构与功能

第2章核酸的结构与功能学习目标1、列表比较DNA和RNA的组成成分和基本单位。2、熟悉核酸的结构。3、熟悉DNA的双螺旋结构要点及生物学活性。4、名词解释：DNA变性、DNA复性、碱基配对第一节核酸的分子组成一、核酸的元素组成：C、H、O、N、P。P的含量：9%----10%二、核酸的基本成分：磷酸、戊糖、含氮碱。核酸的水解产物：核酸核苷酸磷酸核苷戊糖含氮碱核糖脱氧核糖嘌呤碱嘧啶碱（一）、核苷酸中的碱基组成312456789腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)NNNNHNH2NNNNHNNNNHNH2OH1.嘌呤碱)：2.嘧啶碱(pyrimidine)：尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶Uracil，UCytosine，CThymine，T312456NNONNOHHNNOHNH2NNOOHHCH3（二）．戊糖：1´（构成RNA）-D-核糖(ribose)（构成DNA）OHOCH2OHOH-D-脱氧核糖(deoxyribose)2´3´4´5´OHOCHOHOHOH2（三）磷酸三、核酸的基本单位：核苷酸的结构与命名（一）核苷酸的结构：由于与磷酸基缩合的位置不同而分别生成2-核苷酸、3-核苷酸和5-核苷酸。最常见的核苷酸是5-核苷酸（5常被省略）。1、核苷核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)β1,N9-糖苷键β1,N1-糖苷键β1β1N9N1OH2、核苷酸核苷与磷酸通过磷酸酯键连接，即为核苷酸。5-核苷酸又可按其在5位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。（二）核苷酸的种类与命名核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。DNA分子主要由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成。。RNA分子主要由AMP，GMP，CMP，UMP四种核糖核苷酸组成。类别DNARNA基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）戊糖脱氧核糖核糖酸磷酸磷酸核苷酸的名称腺嘌呤脱氧核苷酸（dAMP）鸟嘌呤脱氧核苷酸（dGMP）胞嘧啶脱氧核苷酸（dCMP）胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dTMP）腺嘌呤核苷酸（AMP）鸟嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（UMP）四、体内几种重要的游离核苷酸：（一）多磷酸核苷酸：（二）环化核苷酸的分子结构环一磷酸腺苷环一磷酸鸟苷（三）辅酶类核苷酸NAD+、NADP+、FAD、辅酶A第二节核酸的分子结构：一、核酸的一级结构：（一）核苷酸之间的连接方式：一分子核苷酸的3-位羟基与另一分子核苷酸的5-位磷酸基通过脱水可形成3,5-磷酸二酯键，从而将两分子核苷酸连接起来。（二）核酸的一级结构1、DNA的一级结构就是指DNA分子中脱氧核糖核苷酸的排列顺序及连接方式(3,5-磷酸二酯键)2、RNA的一级结构就是指RNA分子中核糖核苷酸的排列顺序及连接方式。DNA的一级结构：5-AGTCCATG-3AGTCCATG3-TCAGGTAC-5RNA的一级结构：5-AGUCCAUG-3AGUCCAUG核酸一级结构的表示方法核酸就是由许多核苷酸单位通过3,5-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的长链状化合物。核酸是具有方向性的长链状化合物，多核苷酸链的两端，一端称为5-端，另一端称为3-端。5′端3′端CGA二、核酸的空间结构与功能（一）、DNA的空间结构与功能：1、DNA二级结构——双螺旋结构模型DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式，它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型（获1962年度诺贝尔奖）。JamesWatson(L)andFrancisCrick(R),andthemodeltheybuiltofthestructureofDNAB型DNA双螺旋结构模式图B型双螺旋DNA的结构特征1.为右手、反平行双螺旋；2.主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；3.两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢键，G与C为三个氢键）；4.螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；5.螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。B型双螺旋DNA的结构特点：2、DNA的功能DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。RNA通常以单链形式存在，但也可形成局部的双螺旋结构。RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。（二）RNA的空间结构与功能mRNAtRNArRNA细胞中的含量5%～10%5%～10%80%～90%结构特点基本上呈线形。局部呈双链，形成发夹式结构呈三叶草形，柄部和基部呈现双螺旋结构，柄部3′端有CCA三个碱基，其相对端的反密码环中有三个碱基为反密码子线形，局部呈发夹状结构功能转录DNA分子上的遗传信息，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模板在蛋白质合成中，运输特定氨基酸到核糖体上与蛋白质结合形成核糖体，是细胞内蛋白质的合成场所2、RNA的空间结构：tRNA的二级结构由于局部双螺旋的形成而呈现“三叶草”形，故称为“三叶草”结构。tRNA的“三叶草”形结构包括：氨基酸臂、DHU臂、反密码臂、可变臂和TψC臂五部分。携带氨基酸辨认并结合氨基酰tRNA合成酶识别mRNA上的密码识别并结合核蛋白体氨基酸臂DHU臂反密码臂可变臂TC臂tRNA的三级结构：一、核酸的一般理化性质（一）核酸的分子大小：（二）核酸的紫外线吸收：；能吸收紫外光，最大吸收峰为260nm。故常用紫外分光光度法测定核酸的含量。第三节核酸的理化性质、二、DNA的变性在理化因素作用下，DNA双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链，从而导致DNA的理化性质及生物学性质发生改变，这种现象称为DNA的变性引起DNA变性的因素主要有：①高温，②强酸强碱，③有机溶剂等。三、DNA的复性与分子杂交（一）DNA的复性：将热变性后的DNA溶液缓慢冷却，则变性的两条单链DNA可以重新互补而形成原来的双螺旋结构并恢复原有的性质。将变性DNA经退火处理，使其重新形成双螺旋结构的过程，称为DNA的复性。两条来源不同的单链核酸（DNA或RNA），只要它们有大致相同的互补碱基顺序，经退火处理即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交。（二）分子杂交DNA-DNA杂交双链分子变性复性不同来源的DNA分子DNA-DNA杂交示意图DNA-RNA杂交示意图复习题：一.名词解释:DNA变性二、填空题：.1、核酸是由-------------，-------------和---------------组成，其中-----------又分为-----------碱和--------------碱。；核酸的基本组成单位是------------，各组分间靠---------------键连接。2、DNA的二级结构是-------------，----------------骨架位于螺旋的外侧，------------位于内侧。碱基两两之间可通过---------------构成碱基对，碱基中A与--------------配对；G与---------配对。而RNA其碱基配对的规律为A与-------------配对，G与---------配对。三、选择题：1、.维持核酸一级结构的化学键是:：A.磷酸键B.氢键C.肽键D.磷酸二酯键E、以上都不对2、只在DNA中含有的碱基有：A、TB、CCGDUE、A3、只在RNA中含有的碱基有：A、TB、CCGDUE、A4、.假设有一段DNA序列为5‘ATCCGAC3’，其互补序列是：A.5’TAGGCTG3’B.5’UAGGCUG3’C.5’GUCGGAU3’D.5’TAGGCUG3’E以上都不对5、.含有反密码子的结构是：A.rRNAB.tRNAC.蛋白质D.DNAE、mRNA6、核酸中核苷酸之间连接方式是:A.2‘,3’-磷酸二酯键B.3‘,5’-磷酸二酯键C.2‘,5’-磷酸二酯键D.糖苷键E.氢键四、1、简述DNA双螺旋结构的特点。2、列表比较DNA和RNA的组成成分和基本单位。