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1、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：核酸的水解产物：核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖含氮碱含氮碱核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖嘌呤碱嘌呤碱嘧啶碱嘧啶碱（一）、核苷酸中的碱基组成 312456789腺嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G)NNNNHNH2NNNNHNNNNH
2、NH2OH1.嘌呤碱嘌呤碱)：2.嘧啶碱嘧啶碱(pyrimidine)：尿嘧啶尿嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶Uracil，U Cytosine，C Thymine，T312456NNONNOHHNNOHNH2NNOOHHCH3（二）戊糖：（二）戊糖：1（构成（构成RNA）-D-核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）-D-脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)2345OHOCHOHOHOH2（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：由于由于与磷酸基缩合的位置不同而分别生成与磷酸基缩合的位置不同而分别生成2-核核苷酸、苷酸、3-核苷酸和核苷酸和5-核苷酸
3、。核苷酸。最常见的核苷酸是最常见的核苷酸是5-核苷酸核苷酸（5 常被省略）。常被省略）。1、核苷核苷核苷核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。生成的化合物。腺苷腺苷(AR)脱氧胞苷脱氧胞苷(dCR)1,N9-糖苷键糖苷键 1,N1-糖苷键糖苷键1 1 N9N1OH2、核苷酸核苷与磷酸通过磷酸酯键连接，即为核苷酸。5-核苷酸又可按其在核苷酸又可按其在5 位缩合的磷酸基的位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。和三磷酸核苷。（二）核苷酸的种类与命名核苷酸核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后
4、生成是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸核糖核苷酸和和脱脱氧核糖核苷酸氧核糖核苷酸两大类。两大类。DNA分子主要由分子主要由dAMP、dGMP、dCMP和和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成。四种脱氧核糖核苷酸所组成。RNA分子主要由分子主要由AMP，GMP，CMP，UMP四种核糖核苷酸组成。四种核糖核苷酸组成。类别 DNA RNA 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（
5、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：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（二）环化核苷酸的分子结构环一磷酸腺苷环一磷酸腺苷 环一磷酸鸟苷环一磷酸鸟苷（三）辅酶类核苷酸NAD+、NADP+、FAD、辅酶A第二节第二节 核酸的分子结构：核酸的分子结构：一、核酸的一级结构：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（一）核苷酸之间的连接方式：一分子核苷酸的3-位羟基
6、与另一分子核苷酸的位羟基与另一分子核苷酸的5-位磷酸基通位磷酸基通过脱水可形成过脱水可形成3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键，从而将两分，从而将两分子核苷酸连接起来。子核苷酸连接起来。（二）核酸的一级结构1、DNA的一级结构的一级结构就是指就是指DNA分子中脱分子中脱氧核糖核苷酸的排列顺序及连接方式氧核糖核苷酸的排列顺序及连接方式(3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键)2 2、RNA的一级结构的一级结构就是指就是指RNA分子中核分子中核糖核苷酸的排列顺序及连接方式。糖核苷酸的排列顺序及连接方式。DNA的一级结构：的一级结构：5-AGTCCATG-3 AGTCCATG 3-TCAGGTAC-5 RNA的一级结
7、构：的一级结构：5-AGUCCAUG-3 AGUCCAUG 核酸一级结构的表示方法核酸一级结构的表示方法核核酸酸就就是是由由许许多多核核苷苷酸酸单单位位通通过过3,5-磷磷酸酸二二酯酯键键连连接接起起来来形形成成的的不不含含侧侧链的长链状化合物。链的长链状化合物。核核酸酸是是具具有有方方向向性性的的长长链链状状化化合合物物，多多核核苷苷酸酸链链的的两两端端，一一端端称称为为5-端端，另一端称为另一端称为3-端。端。55端端3端端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双螺旋结构是双螺旋结构是DNA二级结构的一二级结构的一种重要形式，它
8、是种重要形式，它是Watson和和Crick两两位科学家于位科学家于1953年年提出来的一种结构提出来的一种结构模型（获模型（获1962年度年度诺贝尔奖）。诺贝尔奖）。James Watson(L)and Francis Crick(R),and the model they built of the structure of DNA B B型型DNADNA双螺旋结构模式图双螺旋结构模式图B B型双螺旋型双螺旋DNADNA的结构特征的结构特征 1.为为右手、反平行双螺旋右手、反平行双螺旋；2.主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；3.两两条条链链间间存存在在碱碱基基互互
9、补补：A与与T或或G与与C配配对对形形成成氢氢键键，称称为为碱碱基基互互补补原原则则（A与与T为两个氢键，为两个氢键，G与与C为三个氢键为三个氢键）；）；4.螺旋的稳定因素为螺旋的稳定因素为氢键氢键和和碱基堆砌力碱基堆砌力；5.螺旋的螺旋的螺距为螺距为3.4nm，直径为直径为2nm。B型双螺旋型双螺旋DNA的结构特点：的结构特点：2、DNA的功能DNA的基本功能是的基本功能是作为作为遗传信息的载遗传信息的载体体，为生物遗传信，为生物遗传信息复制以及基因信息复制以及基因信息的转录提供模板。息的转录提供模板。RNA通常以单链形式存在，但也可形成局通常以单链形式存在，但也可形成局部的双螺旋结构。部的
10、双螺旋结构。RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。功能多样化。主要的主要的RNA种类有种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。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
11、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 2、RNARNA的空间结构：的空间结构：tRNA的二级结构由于局部双螺旋的形成而呈现的二级结构由于局部双螺旋的形成而呈现“三叶草三叶草”形，故称为形，故称为“三叶草三叶草”结构结构。tRNA的的“三叶草三叶草”形结构包括：形结构包括：氨基酸臂、氨基酸臂、DHU臂、反密码臂、可变臂臂、反密码臂、可变臂和和TC臂臂五部分。五部分。携带氨基酸携带氨基酸辨认并结合氨基酰辨认并结合氨基酰tRNA合成酶合成酶识别识别mRNA上的密码上的密码识别并结合识别并结合核蛋白体核蛋白体氨基酸臂氨基酸臂DHU臂臂反密码臂反密码臂可变臂可变臂T C臂臂tRNAtR
12、NA的三级结构：的三级结构：一、核酸的一般理化性质（一）（一）核酸的分子大小：核酸的分子大小：（二）核酸的紫外线吸收：；（二）核酸的紫外线吸收：；能吸收紫外光，最大吸收峰为能吸收紫外光，最大吸收峰为260nm。故常用紫外分光光度法测定核故常用紫外分光光度法测定核酸的含量。酸的含量。第三节 核酸的理化性质、二、DNA的变性在在理理化化因因素素作作用用下下，DNA双双螺螺旋旋的的两两条条互互补补链链松松散散而而分分开开成成为为单单链链，从从而而导导致致DNA的的理理化化性性质质及及生生物物学学性性质质发发生生改改变变，这这种种现现象象称称为为DNA的的变变性性引引起起DNA变变性性的的因因素素主主
13、要要有有：高高温温，强强酸酸强强碱碱，有机溶剂有机溶剂等。等。三、DNA的复性与分子杂交（一）（一）DNA的复性：将热变性后的的复性：将热变性后的DNA溶液缓慢冷却，则变性的两条单链溶液缓慢冷却，则变性的两条单链DNA可可以重新互补而形成原来的双螺旋结构并恢以重新互补而形成原来的双螺旋结构并恢复原有的性质。复原有的性质。将变性将变性DNA经退火处理，使其重新形成双经退火处理，使其重新形成双螺旋结构的过程，称为螺旋结构的过程，称为DNA的复性的复性。两条来源不同的单链核酸（两条来源不同的单链核酸（DNA或或RNA），），只只要它们有大致相同的互补碱基顺序，经退火处理要它们有大致相同的互补碱基顺序
14、，经退火处理即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交核酸的分子杂交。（二）分子杂交DNA-DNA杂交双链分子杂交双链分子变性变性 复性复性 不同来源的不同来源的DNA分子分子DNA-DNADNA-DNA杂交示意图杂交示意图DNA-RNADNA-RNA杂交示意图杂交示意图复习题：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R
15、NA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、T B、C C G D U E、A3、只在RNA中含有的碱基有：A、T B、C C G D U E、A4、.假设有一段DNA序列为5ATCCGAC3，其互补序列是：A.5TAGGCTG3 B.5UAGGCUG3 C.5GUCGGAU3 D.5TAGGCUG3E以上都不对5、.含有反密码子的结构是：A.rRNA B.tRNA C.蛋白质 D.DNA E、mRNA6、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。