1、核 酸（I）,核苷酸与核酸,核酸概述,核酸是由核苷酸聚合形成的线状多聚核苷酸链 DNA 含D-2-脱氧核糖，胸腺嘧啶 主要的遗传物质 可以通过复制将遗传信息传递到子代 分布： 真核细胞细胞核或原核细胞核区 线粒体、叶绿体 DNA病毒 存在形式 线状双链：真核细胞染色体，DNA病毒 环状双链：原核细胞染色体，细胞器DNA， DNA病毒 线状或环状单链：DNA病毒,RNA 含D-核糖，尿嘧啶 与遗传信息的表达及其调控有关 常以单链形式存在 分布： 真核细胞细胞核、细胞质 原核细胞的质区 叶绿体、线粒体 RNA病毒 种类 tRNA rRNA mRNA 辅助RNA 病毒RNA,核 苷 酸,构 成 核苷
2、酸由核糖（脱氧核糖）、碱基、磷酸构成 核糖与碱基构成核苷 核 糖： 为五碳戊糖，其醛基与C4位羟基缩合形成半缩醛，因此整个分子形成一个五元环 在C 1位连接碱基，与嘧啶环上的N1或嘌呤环上的N9相连 脱氧核糖，C 2位上羟基被H取代 5、3位连接磷酸 碱基： 常见碱基包括：A、T、G、C、U 稀有碱基：常见碱基修饰而获得，多见于tRNA,核苷酸的类型 常见于核酸的核苷酸 DNA：dA、dT、dG、dC RNA：A、U、G、C 其他核苷酸类型 三磷酸核苷酸：高能磷酸化合物，能量货币 环核苷酸：第二信使 稀有碱基核苷酸 核苷酸的连接 核苷酸通过3，5-磷酸二酯键连接形成核酸，有方向性 一条核酸链有
3、一个5末端，一个3末端 核酸内部的核苷酸排列方式称核酸一级结构，书写规则如下： 53，用直线代表核糖（脱氧核糖）， 5在下方、碱基在上方，P表示磷酸，OH表示羟基 简式：直接用碱基符号代表核苷酸，表明末端磷酸化情况,DNA的结构与功能,DNA的一级结构 脱氧核苷酸通过3，5-磷酸二酯键连接形成，分子量巨大的细长柔性分子 DNA是分子量十分巨大的分子，最大可超过108 bp，分子量大于 11011，可编码大量信息 超过100种的DNA序列已经清楚，包括人、病毒、E.Coli酵母菌、线虫、拟南芥菜、玉米和水稻 原核和细胞器DNA的基因是连续的，没有内含子，很少重复序列和调控序列 真核生物的基因是断
4、裂的，含有内含子，有众多的调控序列和重复序列，重复序列有低重复、中等重复和高度重复序列 人类基因组中编码蛋白质的基因约为31000个，酵母6000，果蝇13000，蠕虫18000，植物26000,DNA的二级结构 DNA二级结构的证据 Chargaff规则 电位滴定行为 X射线衍射 双螺旋结构要点 两条反向平行多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕 嘌呤与嘧啶碱基在内侧，碱基平面与纵轴垂直，磷酸与核糖在外侧，糖环平面与纵轴平行，右手螺旋 双螺旋平均直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm，两核苷酸间夹角为36，每一圈10个核苷酸，螺距为3. 4nm 两条链通过碱基配对，由疏水作用和氢键维系在一起，两
5、条链对应位置核苷酸按A-T，G-C互补配对， A与T形成两个氢键，G与C形成三个氢键 ，为双螺旋结构主要侧向稳定力 碱基平面之间的疏水力（碱基平面堆积力）为主要纵向稳定力 由于两链间的相互缠绕，双螺旋表面形成大沟和小沟（Groove）,DNA双螺旋结构的不同类型 A型：相对湿度75%条件下DNA的结构，螺体宽而短，碱基对与中心轴之间形成19倾角，RNA与DNA杂合双链也呈A型 B型：相对湿度92%条件下DNA的结构，为标准的双螺旋。 Z型：左手螺旋，只有明显大沟，小沟在结构上几乎不可见。某些癌细胞的DNA，表达活跃的DNA中常有Z型构象存在 三股螺旋：在某些富含嘌呤的区段，如果临近的区域有富含
6、嘧啶的区域，或有外源性的与其互补的寡聚核苷酸链，就可以形成三股螺旋,DNA的三级结构 超螺旋结构 DNA分子可以在双螺旋的基础上，进一步绕同一中心轴扭转，造成额外的螺旋 环状分子的额外螺旋可以形成超螺旋 超螺旋可以是右手螺旋（正超螺旋），也可以是左手螺旋（负超螺旋） 对于环状分子而言，有其拓扑学上特定规律：L=T+W 其他三级结构 与蛋白质结合形成复合体（病毒） 直接与蛋白质结合 可以进一步形成高级结构 核小体结构 真核细胞染色体 与组蛋白结合,DNA的高级结构 原核生物染色体 没有组蛋白，没有骨架蛋白 其上一般有DNA聚合酶，RNA聚合酶 有操纵子结构 与mRNA、核糖体、未成熟的蛋白质并存
7、 真核生物染色体 与组蛋白结合形成核小体结构，并进一步装配与核骨架蛋白结合形成染色体 有非组蛋白与DNA结合，实现对基因表达的调控 基因结构更为复杂 不与mRNA、核糖体直接接触 染色体外DNA分子 质粒，cccDNA 细胞器DNA,DNA的生物学功能 主要生物学功能 以核苷酸碱基序列的形式储存遗传信息 通过复制在亲代与子代间传递遗传信息 作为模板指导mRNA的合成，表达遗传信息 证明DNA是遗传物质的实验 Avery，转化实验 Conrat，植物病毒拆分重建实验 Hershey & Chase，噬菌体感染实验,RNA的结构与功能,RNA一级结构概述 通常为线状核苷酸单链，无分支 RNA分子通
8、常是DNA片段转录生成的，因此RNA分子与DNA相比要小的多 RNA种类多样，参与蛋白质合成的RNA有： 信使RNA（mRNA） 核糖体RNA（rRNA） 转运RNA（tRNA） RNA分子中稀有碱基的含量比DNA丰富，尤其在tRNA中最为突出，约占10左右,mRNA 结构特点 线状分子，分子量差异大，寿命较短 原核生物的mRNA是多顺反子(多个基因转录到一个mRNA分子上)，编码多个蛋白质 真核生物的mRNA是单顺反子(一个基因转录到一个mRNA分子上)，只编码一条肽链 真核生物的mRNA分子存在5-帽子结构和多聚A尾巴 5-帽子结构：真核mRNA 5-末端的特殊结构，一般5-末端为m7Gp
9、pp-，后面含若干修饰碱基。 Ploy-A尾：真核mRNA 3-末端的特殊结构，长度不等的多聚腺苷酸。 mRNA功能 以DNA为模板，传递遗传信息 参与蛋白质表达的调控,tRNA 一级结构特点 由70-90个核苷酸组成，分子量25Kd，沉降系数4S左右 5-端大多为pG，少数pC 3-端为CpCpAOH，可以接受活化的Aa，称接受末端 含有较多的稀有碱基 二级结构特点 分子内部，部分碱基互补配对，使整个分子形成由“臂”和“环”组成的三叶草形结构 氨基酸臂：通常7对碱基构成，富含G，包含两个末端，3-末端的CCA未参与配对，呈单链状态，可以接受活化的Aa 二氢尿嘧啶环(D环）：8-12个核苷酸构
10、成，含2个二氢尿嘧啶，通过由3-4对碱基构成的双螺旋区（二氢尿嘧啶臂）与其他部分相连。,反密码环：7个核苷酸构成，中部为反密码子，常含次黄嘌呤核苷酸，通过5对碱基构成的反密码臂与tRNA其余部分相连。与mRNA结合 额外环：3-18个核苷酸构成，不同tRNA有很大差异，可以用于tRNA的分类 TC环： 7个核苷酸构成，几乎都包含TC序列，通过5对碱基构成的TC臂tRNA其余部分相连，与核糖体中5s rRNA结合 三级结构特点 倒L型结构，反密码臂与D臂同一轴线，氨基酸臂与TC臂在同一轴线。两轴线接近垂直。 与核糖体的空穴互补 TC序列参与和rRNA的结合 tRNA的生物学功能 携带Aa到核糖体
11、参与蛋白质合成 参与核糖体大亚基与小亚基之间的装配 通过自身的反密码子识别mRNA上的密码子，决定Aa的参入顺序 作为引物参与逆转录过程 对蛋白质的表达有调控作用,rRNA 占RNA总量的80% 核糖体由40%的蛋白质和60%的rRNA构成 真核生物的核糖体（80S） 大亚基：60S，含28S、5.8S、5S三种rRNA 小亚基：40S，含18S rRNA 原核生物的核糖体（70S） 大亚基：50S，含23S、5S两种rRNA 小亚基：30S，含16S rRNA 由很多臂环结构构成，碱基可与分子上相隔长距离的互补序列相互配对，高级结构复杂 rRNA功能 与蛋白质结合稳定核糖体构象 蛋白质合成的催化者,其他RNA hnRNA 不均一分子量 真核生物mRNA的前体 包含内含子 snRNA 小分子量RNA，58-300b 广泛分布在细胞核和细胞质，有些与蛋白质结合 功能包括： 帮助hnRNA、rRNA前体剪切成熟的功能 控制细胞分裂和分化 协助胞内物质运输 构成染色质,asRNA 反义RNA 通过互补序列与特定mRNA结合，抑制mRNA的翻译 应用于水果防腐烂，抗病毒，抗肿瘤 有催化功能的RNA 有些RNA，具有酶活性，可以催化生物反应 RNA催化反应包括： rRNA的成熟 肽键形成,核小体结构,
