核酸6学习教案.pptx

会计学1核酸核酸(hsun)6第一页，共100页。生命生命(shngmng)（生物体）（生物体）的基本特征的基本特征n n生 命 通 过(tnggu)繁 殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质遗传学家和模特儿遗传学家和模特儿第1页/共99页第二页，共100页。第2页/共99页第三页，共100页。核酸核酸(h sun)的发现：的发现：1868年，瑞士青年科学家年，瑞士青年科学家 F.Miescher引引 言：核酸言：核酸(h(h sun)sun)概述概述从外科绷带从外科绷带(bngdi)(bngdi)上上脓细胞的脓细胞的细胞核中分离得到一种细胞核中分离得到一种含磷较高的酸性物质，含磷较高的酸性物质，称之为核素（称之为核素（nucleinnuclein）核素实质是一种核糖核蛋白核素实质是一种核糖核蛋白第3页/共99页第四页，共100页。核酸的研究核酸的研究(ynji)历史：历史：n n18891889年，年，AltmannAltmann首先制备了不含蛋白的核酸制品，首先制备了不含蛋白的核酸制品，并引入并引入“核酸核酸”这一名词。这一名词。2020世纪世纪2020年代测定了核酸的化学组成，并将核酸分为年代测定了核酸的化学组成，并将核酸分为DNADNA和和RNARNA。19431943年，年，E.ChargaffE.Chargaff的工作：嘌呤：嘧啶的工作：嘌呤：嘧啶=1=1：1 1，由，由此推理出碱基配对的理论。此推理出碱基配对的理论。19441944年，年，AveryAvery的肺炎双球菌转化的肺炎双球菌转化(zhunhu)(zhunhu)实验，证实验，证明遗传物质即为明遗传物质即为DNADNA。19531953年，年，Watson-CrickWatson-Crick建立了建立了DNADNA的双螺旋结构模型。的双螺旋结构模型。遗传密码的阐明、内切核酸酶的发现、核酸的合成与遗传密码的阐明、内切核酸酶的发现、核酸的合成与分析技术、基因重组技术等的建立形成了分子生物学分析技术、基因重组技术等的建立形成了分子生物学的基本完整体系。的基本完整体系。第4页/共99页第五页，共100页。第一节第一节 核酸核酸(h sun)的概念和化学组的概念和化学组成成核核酸酸与与蛋蛋白白质质一一样样，是是一一切切生生物物有有机机体体不不可可缺缺少少的的组组成部分。成部分。核核酸酸是是生生命命遗遗传传信信息息的的携携带带者者和和传传递递者者，它它不不仅仅对对于于生生命命的的延延续续，生生物物物物种种遗遗传传特特性性的的保保持持，生生长长发发育育，细细胞胞分分化化等等起起着着重重要要(zhngyo)(zhngyo)的的作作用用，而而且且与与生生物物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等也密切相关。变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等也密切相关。因因此此，核核酸酸的的研研究究是是现现代代生生物物化化学学、分分子子生生物物学学和和医医学的重要学的重要(zhngyo)(zhngyo)基础之一。基础之一。第5页/共99页第六页，共100页。一、核酸的种类与分布一、核酸的种类与分布（一）核酸的种类（一）核酸的种类（RNA、DNA、）、）核糖核酸（核糖核酸（ribonucleic acid-RNA）:转移转移RNA(transfer RNA-tRNA)、信使、信使RNA(messenger RNA-mRNA)、核糖体、核糖体RNA（ribosomal RNA-rRNA）小分子细胞核小分子细胞核RNA（snRNA）、染色质）、染色质RNA（chRNA）、反义）、反义RNA（antisense RNA）、）、双链双链RNA（dsRNA）、细胞质小）、细胞质小RNA（scRNA）、）、具有具有(jyu)催化活性的催化活性的RNA（ribozyme）、各种）、各种病毒病毒RNA功能功能：三者共同参与遗传信息的表达。：三者共同参与遗传信息的表达。脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid-DNA）功能：遗传信息的载体，负责遗传信息的贮存和发布。功能：遗传信息的载体，负责遗传信息的贮存和发布。第6页/共99页第七页，共100页。真核生物真核生物原核生物原核生物 DNA细胞核（95%）线粒体、叶绿体（5%）核质区（拟核）RNA细胞质（75%）线粒体、叶绿体（15%）细胞核（10%）细胞质（二）核酸（二）核酸(hsun)的分布的分布第7页/共99页第八页，共100页。二、核酸二、核酸(h sun)的生物学功能的生物学功能（一）（一）DNA是主要的遗传物质，核酸是主要的遗传物质，核酸(h sun)是遗传变异的物质基础是遗传变异的物质基础19281928年，英国科学家年，英国科学家GriffithGriffith发现发现(fxin)(fxin)肺炎链球菌使小鼠死亡的肺炎链球菌使小鼠死亡的原因是引起肺炎。细菌的毒性是原因是引起肺炎。细菌的毒性是由细胞表面中的多糖所决定的。由细胞表面中的多糖所决定的。第8页/共99页第九页，共100页。l l结果说明：加热(ji r)杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌l l这种生物分子或遗传物质是什么呢？n 著名(zhmng)的肺炎球菌实验 纽约洛克非勒研究所纽约洛克非勒研究所 Avery Avery 从从加加热热杀杀死死的的S S型型肺肺炎炎球球菌菌将将蛋蛋白白质质、核核酸酸、多多糖糖、脂类分离出来，分别加入到无害的脂类分离出来，分别加入到无害的R R型肺炎球菌中，型肺炎球菌中，结结果果发发现现，惟惟独独只只有有核核酸酸可可以以(ky)(ky)使使无无害害的的R R型型肺肺炎球菌转化为有害的炎球菌转化为有害的S S型肺炎球菌。型肺炎球菌。第9页/共99页第十页，共100页。19441944年，（美）年，（美）肺炎链球菌的转化肺炎链球菌的转化(zhunhu)(zhunhu)实验实验,首次首次证明证明DNADNA是细菌遗传性状的转化是细菌遗传性状的转化(zhunhu)(zhunhu)因子。因子。十年十年(sh(sh nin)nin)后后证明证明DNADNA是遗传是遗传物质物质SRS+RS S菌体的菌体的DNA+RDNA+RS更有说服力的噬菌体实验更有说服力的噬菌体实验(shyn)第10页/共99页第十一页，共100页。19521952年，美国冷泉港年，美国冷泉港 Hershey-ChaseHershey-Chase噬菌体浸染细菌噬菌体浸染细菌(xjn)(xjn)的实验。的实验。第11页/共99页第十二页，共100页。（二）（二）RNARNA生物学功能生物学功能(gngnng)(gngnng)RNARNA的功能：的功能：1.1.参与参与(cny)(cny)蛋白蛋白质的合成质的合成 rRNA(75-80%)rRNA(75-80%)tRNA(10-15%)tRNA(10-15%)mRNA(2-5%)mRNA(2-5%)2.2.遗传物质遗传物质3.3.具有生物催化剂具有生物催化剂功能功能第12页/共99页第十三页，共100页。（三）（三）核酸核酸(h sun)与医药与医药n n抗癌药物(yow)n n基因工程药物(yow)第13页/共99页第十四页，共100页。基本元素：基本元素：C H O N PC H O N P 核酸的元素组成有两个核酸的元素组成有两个(lin)(lin)特点：特点：1.1.一般不含一般不含S S。2.P 2.P含量较多，并且恒定（含量较多，并且恒定（9%-10%9%-10%）。）。因此，实验室中用定磷法进行核酸的定因此，实验室中用定磷法进行核酸的定量分析。（量分析。（DNA9.9%DNA9.9%、RNA9.5%RNA9.5%）二、核酸二、核酸(hsun)的元素组成的元素组成第14页/共99页第十五页，共100页。三、三、核酸的基本结构核酸的基本结构(jigu)(jigu)单单位位单核苷酸单核苷酸n n核酸核酸(h sun)(h sun)（DNADNA和和RNARNA）是一种线性多聚核）是一种线性多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。n n核苷酸本身由核苷和磷酸组成核苷酸本身由核苷和磷酸组成,n n而核苷则由戊糖和碱基形成而核苷则由戊糖和碱基形成n n 所以，所以，核酸核酸(h sun)(h sun)核苷酸核苷酸磷磷 酸酸核苷核苷戊糖戊糖 碱基碱基第15页/共99页第十六页，共100页。1 1核苷酸核苷酸（1 1）组成）组成(z chn)(z chn)核酸的碱基核酸的碱基 腺嘌呤腺嘌呤(piolng)鸟嘌呤鸟嘌呤(piolng)嘌呤嘌呤(piolng)Adenine guanine 6-氨基嘌呤氨基嘌呤(piolng)2氨基氨基-6-氧嘌呤氧嘌呤(piolng)A G9NNNN12346587第16页/共99页第十七页，共100页。1 1核苷酸核苷酸（1 1）组成）组成(z chn)(z chn)核酸的碱基核酸的碱基 尿嘧啶尿嘧啶(m dn)胞嘧啶胞嘧啶(m dn)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(m dn)uracil cytosine thymine 2，4-二氧嘧啶二氧嘧啶(m dn)2氧氧4氨基嘧啶氨基嘧啶(m dn)5甲基甲基-2，4-二氧嘧啶二氧嘧啶(m dn)NN654321嘧啶嘧啶(m dn)U C TU C TH3C或或5甲基尿嘧啶甲基尿嘧啶第17页/共99页第十八页，共100页。DNADNA的碱基组成的碱基组成：A G C TA G C TRNARNA的碱基组成：的碱基组成：A G C UA G C U第18页/共99页第十九页，共100页。n n核酸中除了核酸中除了5 5类基本的碱基外，还有一些含量甚类基本的碱基外，还有一些含量甚少的碱基，称为少的碱基，称为(chn wi)(chn wi)稀有碱基。稀有碱基。1 1核苷酸核苷酸组成组成(z chn)(z chn)核酸的稀核酸的稀有碱基有碱基NNNNONNNH2OCH3I Im m5 5C Chmhm5 5C CDHUDHU第19页/共99页第二十页，共100页。1 1核苷酸核苷酸（2 2）戊糖）戊糖n n组成组成(z chn)(z chn)核酸的戊糖有两种。核酸的戊糖有两种。DNADNA所含的戊糖为所含的戊糖为-D-2-D-2-脱氧核糖；脱氧核糖；RNARNA所所含的戊糖则为含的戊糖则为-D-D-核糖。核糖。第20页/共99页第二十一页，共100页。1 1核苷酸核苷酸（3 3）核苷）核苷 nucleosidenucleosiden n核苷由戊糖和碱基缩合而成，嘌呤核苷由戊糖和碱基缩合而成，嘌呤(piolng)(piolng)的的N9N9或嘧啶的或嘧啶的N1N1与戊糖与戊糖C-1-OHC-1-OH以以C-NC-N糖苷键相连糖苷键相连接。接。dAdANNNNNH2OHHOHOCH2HHHH9 9NONOOHOCH2HHHHOHOHU1第21页/共99页第二十二页，共100页。假尿苷假尿苷 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(m dn)核糖核苷核糖核苷稀有稀有(xyu)核苷（核苷（tRNA）第22页/共99页第二十三页，共100页。1 1核苷酸核苷酸（4 4）核苷酸）核苷酸nucleotidenucleotiden n核苷酸是核苷的磷酸酯。作为核苷酸是核苷的磷酸酯。作为核苷酸是核苷的磷酸酯。作为核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNADNADNADNA或或或或RNARNARNARNA结构单元的核苷酸分别结构单元的核苷酸分别结构单元的核苷酸分别结构单元的核苷酸分别(fnbi)(fnbi)(fnbi)(fnbi)是是是是5-5-5-5-磷酸磷酸磷酸磷酸-脱氧核糖核苷和脱氧核糖核苷和脱氧核糖核苷和脱氧核糖核苷和5-5-5-5-磷酸磷酸磷酸磷酸-核糖核苷。核糖核苷。核糖核苷。核糖核苷。第23页/共99页第二十四页，共100页。2 2核苷酸的衍生物核苷酸的衍生物n nATPATP是生物体内分布最广和最重要是生物体内分布最广和最重要是生物体内分布最广和最重要是生物体内分布最广和最重要(zhngyo)(zhngyo)的一种核苷酸衍生的一种核苷酸衍生的一种核苷酸衍生的一种核苷酸衍生物。它的结构如下：物。它的结构如下：物。它的结构如下：物。它的结构如下：（1 1）ATP(ATP(腺嘌呤核糖核苷三磷酸腺嘌呤核糖核苷三磷酸(ln sun)(ln sun)第24页/共99页第二十五页，共100页。(2)GTP(鸟嘌呤核糖核苷三磷鸟嘌呤核糖核苷三磷酸酸(ln sun)第25页/共99页第二十六页，共100页。（3 3）环化核苷酸）环化核苷酸cAMP cAMP 和和 cGMPcGMPn ncAMP(3,5-cAMP(3,5-环环腺腺嘌嘌呤呤核核苷苷一一磷磷酸酸(ln(ln sun)sun)和和 cGMP(cGMP(3,5-3,5-环环鸟鸟嘌嘌呤呤核核苷苷一一磷磷酸酸(ln(ln sun)sun)的的主主要要功功能能是是作作为为细胞之间传递信息的信使。细胞之间传递信息的信使。n ncAMP cAMP 和和 cGMP cGMP 的的环环状状磷磷酯酯键键是是一一个个高高能能键键。在在 pH pH 7.4 7.4 条条件件下下,cAMP cAMP 和和 cGMP cGMP 的的水水解解能能约约为为43.9 43.9 kj kj/mol/mol，比比 ATP ATP 水水解解能高得多。能高得多。第26页/共99页第二十七页，共100页。（4 4）辅酶）辅酶(f mi)(f mi)核苷酸核苷酸NADNAD+NADP NADP+FMN FAD CoA FMN FAD CoA第27页/共99页第二十八页，共100页。（1 1）参与）参与DNADNA、RNARNA的合成、蛋白质的合成、糖与的合成、蛋白质的合成、糖与磷脂的合成。磷脂的合成。（2 2）在能量转化中起重要作用，）在能量转化中起重要作用，ATPATP是生物体内是生物体内能量的通用货币。能量的通用货币。（3 3）是构成多种辅酶的成分）是构成多种辅酶的成分(chng fn)(chng fn)：NADNAD、NADPNADP、FADFAD、FMNFMN和和CoACoA。（4 4）参与细胞中的代谢与调节（）参与细胞中的代谢与调节（cAMPcAMP、cGMPcGMP）。）。3 3核苷酸的生物学作用核苷酸的生物学作用(zuyng)(zuyng)第28页/共99页第二十九页，共100页。4 4多聚核苷酸多聚核苷酸n n多多聚聚核核苷苷酸酸是是通通过过核核苷苷酸酸的的5-5-磷磷酸酸基基与与另另一一分分子子核核苷苷酸酸的的C3-OHC3-OH形形成成磷磷酸酸二二酯酯键键相相连连(xin lin)(xin lin)而成的链状聚合物。而成的链状聚合物。n n由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNADNA链；链；n n由核糖核苷酸聚合而成的则称为由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNARNA链。链。第29页/共99页第三十页，共100页。NNNNNH2OHOCH2HHHHOPOOOHNNNNNH2OHHOCH2HHHH-OP=OO第30页/共99页第三十一页，共100页。多聚核苷酸的特点多聚核苷酸的特点(tdin)多多聚聚核核苷苷酸酸链链一一端端的的C5C5带带有有一一个个自自由由磷磷酸酸(ln(ln sun)sun)基基，称称为为5-5-磷磷酸酸(ln(ln sun)sun)端端（常常用用5 5-P-P表表示示）；另另一一端端C3C3带带有有自自由由的的羟羟基基，称称为为3-3-羟基端（常用羟基端（常用3 -OH3 -OH表示）。表示）。多多聚聚核核苷苷酸酸链链具具有有方方向向性性，当当表表示示一一个个多多聚聚核核苷苷酸酸链链时时，必必须须注注明明它它的的方方向向是是5353或或是是3535。第31页/共99页第三十二页，共100页。一、一、DNADNA的分子的分子(fnz)(fnz)结构结构（一）（一）DNADNA的一级结构的一级结构 1.1.定义：指定义：指DNADNA分子分子(fnz)(fnz)中多个脱氧核苷酸的排列顺序。中多个脱氧核苷酸的排列顺序。即数目庞大的四种碱基的排列顺序。即数目庞大的四种碱基的排列顺序。DNA DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子(fnz)(fnz)形式。生物界物种的多样性即寓于形式。生物界物种的多样性即寓于DNADNA分分子子(fnz)(fnz)中四种脱氧核苷酸千变万化的不同排列中四种脱氧核苷酸千变万化的不同排列组合之中。组合之中。2.DNA 2.DNA的碱基组成：的碱基组成：（1 1）在所有的）在所有的DNADNA中，中，A=TA=T，G=C G=C 即即A+G=T+CA+G=T+C （2 2）DNADNA的碱基组成具有种的特异性，即不同生物物种的碱基组成具有种的特异性，即不同生物物种的的DNADNA具有自己独特的碱基组成，但没有组织和器具有自己独特的碱基组成，但没有组织和器官的特异性。官的特异性。3.DNA 3.DNA一级结构的表示方法：一级结构的表示方法：第二节：核酸第二节：核酸(h sun)(h sun)的的分子结构分子结构第32页/共99页第三十三页，共100页。3.DNA3.DNA一级结构的表示一级结构的表示(biosh)(biosh)方法：方法：（1 1）结构式表示法：）结构式表示法：（2 2）线条）线条(xintio)(xintio)式表式表示法：示法：（3 3）字母）字母(zm)(zm)式表示法：式表示法：第33页/共99页第三十四页，共100页。n n DNA DNA是遗传信息的储存者和发布者，遗传信是遗传信息的储存者和发布者，遗传信息是由碱基序列息是由碱基序列(xli)(xli)体现的，碱基序列体现的，碱基序列(xli)(xli)略有改变，即可引起遗传信息的显著略有改变，即可引起遗传信息的显著改变。所以改变。所以DNADNA测序是研究测序是研究DNA DNA 功能的基础，功能的基础，非常重要。非常重要。DNADNA测序的生物学意义测序的生物学意义(yy)(yy)第34页/共99页第三十五页，共100页。（二）（二）DNADNA的二级结构的二级结构(jigu)(jigu)1.1.定义定义(dngy)(dngy)：DNA DNA的二级结构指的二级结构指DNADNA的双螺旋的双螺旋结构。结构。19531953年年，J.J.WatsonWatson和和F.F.Crick Crick 在在前前人人研研究究工工作作的的基基础础(jch)(jch)上上，根根据据DNADNA纤纤维维和和DNADNA结结晶晶的的X-X-衍衍射射图图谱谱分分析析及及DNADNA碱碱基基组组成成的的定定量量分分析析以以及及DNADNA中中碱碱基基的的物物化化数数据据测测定定，提提出出了了著著名名的的DNADNA双双螺螺旋旋结结构构模模型型，并并对对模模型型的的生生物学意义作出了科学的解释和预测。物学意义作出了科学的解释和预测。第35页/共99页第三十六页，共100页。2 2DNADNA双螺旋结构双螺旋结构(jigu)(jigu)的特点的特点（二）（二）DNADNA的二级结构的二级结构(jigu)(jigu)n n（1 1 1 1）DNADNADNADNA分分分分子子子子由由由由两两两两条条条条多多多多聚聚聚聚脱脱脱脱氧氧氧氧核核核核糖糖糖糖核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸链链链链(简简简简称称称称DNADNADNADNA单单单单链链链链)组组组组成成成成。两两两两条条条条链链链链沿沿沿沿着着着着同同同同一一一一根根根根 轴轴轴轴 平平平平 行行行行 盘盘盘盘 绕绕绕绕，形形形形 成成成成(xngchng)(xngchng)(xngchng)(xngchng)右右右右手手手手双双双双螺螺螺螺旋旋旋旋结结结结构构构构。螺螺螺螺旋旋旋旋中中中中的的的的两两两两条条条条链链链链方方方方向向向向相相相相反反反反，即即即即其其其其中中中中一一一一条条条条链链链链的的的的方方方方向向向向为为为为53535353，而而而而另另另另一一一一条条条条链链链链的的的的方方方方向向向向为为为为35353535，螺螺螺螺旋旋旋旋结结结结构构构构上上上上有有有有大大大大沟沟沟沟和和和和小小小小沟沟沟沟。大大大大沟沟沟沟：宽宽宽宽1.2nm 1.2nm 1.2nm 1.2nm，深，深，深，深0.85nm0.85nm0.85nm0.85nm，n n 小小小小 沟沟沟沟 ：宽宽宽宽 0.6nm0.6nm0.6nm0.6nm，深深深深0.75nm0.75nm0.75nm0.75nm第36页/共99页第三十七页，共100页。n n（2 2）嘌嘌呤呤碱碱和和嘧嘧啶啶碱碱基基位位于于螺螺旋旋的的内内侧侧，磷磷酸酸和和脱脱氧氧核核糖糖基基位位于于螺螺旋旋外外侧侧，彼彼此此以以3 3-5-5 磷磷酸酸二二酯酯键键连连接接，形形成成 DNADNA分分 子子 的的 骨骨 架架(gji)(gji)。碱碱基基环环平平面面与与螺螺旋旋轴轴垂垂直直，糖糖基基环环平平面面与与碱碱基基环平面成环平面成9090角。角。2.DNA2.DNA双螺旋结构双螺旋结构(jigu)(jigu)的要点的要点第37页/共99页第三十八页，共100页。（3 3）螺旋）螺旋(luxun)(luxun)横截面的直径约为横截面的直径约为2 2 nmnm，每条链相邻两，每条链相邻两个碱基平面之间的个碱基平面之间的距离为距离为0.34 nm0.34 nm，每，每1010个核苷酸形成一个核苷酸形成一个螺旋个螺旋(luxun)(luxun)，其螺矩（即螺旋其螺矩（即螺旋(luxun)(luxun)旋转一圈）旋转一圈）高度为高度为3.4 nm3.4 nm。2.DNA2.DNA双螺旋结构双螺旋结构(jigu)(jigu)的要点的要点第38页/共99页第三十九页，共100页。2.DNA2.DNA双螺旋结构双螺旋结构(jigu)(jigu)的要点的要点（4 4）双螺旋内部）双螺旋内部(nib)(nib)的碱基按规则配对，碱的碱基按规则配对，碱基的相互结合具有严格基的相互结合具有严格的配对规律，即腺嘌呤的配对规律，即腺嘌呤（A A）与胸腺嘧啶（）与胸腺嘧啶（T T）结合，鸟嘌呤（结合，鸟嘌呤（G G）与胞）与胞嘧啶（嘧啶（C C）结合，这种配）结合，这种配对关系，称为碱基互补。对关系，称为碱基互补。A A和和T T之间形成两个氢键，之间形成两个氢键，G G与与C C之间形成三个氢键。之间形成三个氢键。双螺旋的两条链是互补双螺旋的两条链是互补关系。关系。第39页/共99页第四十页，共100页。3.DNA3.DNA双螺旋结构提出双螺旋结构提出(t ch)(t ch)的生的生物学意义物学意义n n第一次阐述了遗传信息的储存方式及第一次阐述了遗传信息的储存方式及DNADNA复制复制(fzh)(fzh)的机理，以准确的语言回答了的机理，以准确的语言回答了DNADNA是如是如何成为遗传物质的。大大推动了分子生物学和何成为遗传物质的。大大推动了分子生物学和分子遗传学的发展，被誉为分子遗传学的发展，被誉为2020世纪最伟大的发世纪最伟大的发现之一。现之一。第40页/共99页第四十一页，共100页。4 4DNADNA双螺旋的稳定双螺旋的稳定(wndng)(wndng)因素因素n nDNADNA双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。n n维持这种稳定性的主要因素包括：两条维持这种稳定性的主要因素包括：两条DNADNA链之间链之间碱基配对形成碱基配对形成(xngchng)(xngchng)的氢键和碱基堆积力；的氢键和碱基堆积力；n n另外，存在于另外，存在于DNADNA分子中的一些弱键在维持双螺旋分子中的一些弱键在维持双螺旋结构的稳定性上也起一定的作用。即磷酸基团上结构的稳定性上也起一定的作用。即磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子间形成的负电荷与介质中的阳离子间形成(xngchng)(xngchng)的的离子键及范德华力。离子键及范德华力。n n改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。性。第41页/共99页第四十二页，共100页。5 5DNADNA二级结构二级结构(jigu)(jigu)的几的几种构象种构象n n几种几种DNA螺旋螺旋(luxun)结构的参数结构的参数类类 型型 碱基倾角碱基倾角(qngjio)碱基间距碱基间距（nm）每圈碱基数每圈碱基数 螺螺 距距(nm)螺旋直径螺旋直径（nm）B-DNA A-DNAZ-DNA 0-1 19-20 9 0.340.230.381011123.32-3.42.46-2.534.56 2.0-2.372.551.8-1.84C-DNAD-DNAtsDNA A-DNAA-DNAB-DNA：在相对湿度为在相对湿度为92%92%时的时的DNADNA钠盐。接近钠盐。接近DNADNA在细胞中的构象。在细胞中的构象。A-DNA：在相对湿度为在相对湿度为75%75%以下时的以下时的DNADNA纤维。纤维。Z-DNAZ-DNA：左手螺旋（左手螺旋（A.RichA.Rich的工作）的工作）.ts-DNAts-DNA：三股螺旋：三股螺旋(在分子内或分子间形成在分子内或分子间形成,分分子内形成时需要低子内形成时需要低 pHpH下胞嘧啶质子化下胞嘧啶质子化,故称故称H-DNA)H-DNA)第42页/共99页第四十三页，共100页。第43页/共99页第四十四页，共100页。（三）（三）DNADNA的三级结构的三级结构(jigu)(jigu)一、定义：一、定义：DNA的三级结构指的三级结构指DNA分子（双螺旋）分子（双螺旋）通过扭曲和折叠所形成的特定通过扭曲和折叠所形成的特定(tdng)构象。包构象。包括不同二级结构单元间、单链与二级结构单元间括不同二级结构单元间、单链与二级结构单元间的相互作用以及的相互作用以及DNA的拓扑特征。超螺旋是的拓扑特征。超螺旋是DNA三级结构的一种类型。超螺旋即三级结构的一种类型。超螺旋即DNA双螺双螺旋的螺旋。旋的螺旋。松弛松弛(sn ch)形形解链环形解链环形负超螺旋负超螺旋第44页/共99页第四十五页，共100页。.真核生物的染色体真核生物的染色体 DNA DNA双链以左手螺旋缠绕在组蛋白形成的八聚体双链以左手螺旋缠绕在组蛋白形成的八聚体核心上即核小体核心上即核小体 念珠状结构念珠状结构(jigu)(jigu)核小体链进一步盘绕、折叠形成染色质丝核小体链进一步盘绕、折叠形成染色质丝 组成突环组成突环 玫瑰花结玫瑰花结 螺线圈螺线圈 由螺线圈组装成染色单体。由螺线圈组装成染色单体。第45页/共99页第四十六页，共100页。真核生物真核生物(shngw)的染的染色质丝色质丝组蛋白八聚体：组蛋白八聚体：H2A H2B H3 H4H2A H2B H3 H4各各2 2个分子个分子(fnz)(fnz)从从DNADNA到染色质丝，到染色质丝，DNADNA压缩压缩(y su)(y su)了近了近100100倍，若从倍，若从DNADNA到最后凝缩成染色体，到最后凝缩成染色体，DNADNA压缩压缩(y su)(y su)了近万倍。了近万倍。第46页/共99页第四十七页，共100页。第47页/共99页第四十八页，共100页。（一）（一）RNARNA一级一级结构结构特征特征 RNA RNA一级结构研究一级结构研究(ynji)(ynji)最多的是最多的是tRNAtRNA、rRNArRNA以及一些小分子的以及一些小分子的RNARNA。组。组成成RNARNA的核苷酸也是以的核苷酸也是以3-5 3-5 磷酸二磷酸二酯键连接。酯键连接。二、二、RNARNA的分子结构的分子结构(fn z ji u)(fn z ji u)第48页/共99页第四十九页，共100页。(二二)RNA)RNA的高级结构的高级结构(jigu)(jigu)特点特点n nRNARNA是是单单链链分分子子，因因此此，在在RNARNA分分子子中中，并并不不遵遵守守碱碱基基种种类类的的数数量量比比例例关关系系，即即分分子子中中的的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。n nRNARNA分分子子中中，部部分分区区域域也也能能形形成成双双螺螺旋旋结结构构(jigu)(jigu)（类类似似A-DNAA-DNA双双螺螺旋旋结结构构(jigu)(jigu)），不不能能形形成成双双螺螺旋旋的的部部分分，则则形形成成突突环环。这这种种结结构构(jigu)(jigu)可可以以形形象象地地称称为为“发发夹夹型型”结结构构(jigu)(jigu)或茎环结构或茎环结构(jigu)(jigu)。第49页/共99页第五十页，共100页。n n在在RNARNA的的双双螺螺旋旋结结构构中中，碱碱基基的的配配对对情情况况不不象象DNADNA中中严严格格。除除了了(ch(ch le)Ale)A和和U U配配对对，G G和和C C 配配对对外外，G G也也可可以以和和U U 配配对对。G-U G-U 配配对对形形成成的的氢氢键键较较弱弱。不不同同类类型型的的RNA,RNA,其二级结构有明显的差异。其二级结构有明显的差异。n ntRNAtRNA中中除除了了(ch(ch le)le)常常见见的的碱碱基基外外，还还存存在在一一些些稀稀有有碱碱基基，这这类类碱碱基基大大部部分分位位于突环部分于突环部分.第50页/共99页第五十一页，共100页。假尿苷假尿苷 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(m dn)核糖核苷核糖核苷稀有稀有(xyu)核苷（核苷（tRNA）第51页/共99页第五十二页，共100页。1tRNA 1tRNA概述概述(i(i sh)sh)n n约占总约占总RNARNA的的10-15%10-15%。n n它它在在蛋蛋白白质质生生物物(shngw)(shngw)合合成成中中起起翻翻译译氨氨基基酸酸信信息息，并并将将相相应应的的氨氨基基酸酸转转运运到到核核糖糖核核蛋白体的作用。蛋白体的作用。n n已知每一个氨基酸至少有一个相应的已知每一个氨基酸至少有一个相应的tRNAtRNA。n ntRNAtRNA分分子子的的大大小小很很相相似似，链链长长一一般般在在73-9373-93个核苷酸之间。个核苷酸之间。第52页/共99页第五十三页，共100页。tRNAtRNA一级结构具有一级结构具有(jyu)(jyu)以以下特点：下特点：分子量分子量2500025000左右，大约由左右，大约由70709090个核苷酸组成，沉降个核苷酸组成，沉降系数为系数为4S4S左右。左右。分子中含有较多的修饰成分。分子中含有较多的修饰成分。3-3-末端都具有末端都具有(jyu)CpCpAOH(jyu)CpCpAOH的结构。的结构。5 5 端多为端多为pG,pG,也有也有pCpC。第53页/共99页第五十四页，共100页。tRNAtRNA的高级的高级(goj)(goj)结构结构1 1、tRNAtRNA的二级结构的二级结构tRNAtRNA的二级结构大都呈的二级结构大都呈“三叶草三叶草”形状，形状，在结构上具有某些共在结构上具有某些共同之处，一般可将其同之处，一般可将其分为四臂四环：包括分为四臂四环：包括氨基酸接受氨基酸接受(jishu)(jishu)臂、反密臂、反密码（环）臂、二氢尿码（环）臂、二氢尿嘧啶（环）臂、嘧啶（环）臂、T T C C（环）臂和可变环。（环）臂和可变环。除了氨基酸接受除了氨基酸接受(jishu)(jishu)区外，其区外，其余每个区均含有一个余每个区均含有一个突环和一个臂。突环和一个臂。第54页/共99页第五十五页，共100页。(1)(1)(1)(1)氨基酸接受区氨基酸接受区氨基酸接受区氨基酸接受区包含有包含有包含有包含有tRNAtRNAtRNAtRNA的的的的3-3-3-3-末端和末端和末端和末端和5-5-5-5-末端，末端，末端，末端，3-3-3-3-末端的最末端的最末端的最末端的最后后后后3 3 3 3个核苷酸残基都是个核苷酸残基都是个核苷酸残基都是个核苷酸残基都是CCACCACCACCA，A A A A为腺苷酸。氨基酸可与其为腺苷酸。氨基酸可与其为腺苷酸。氨基酸可与其为腺苷酸。氨基酸可与其成酯，该区在蛋白质合成中成酯，该区在蛋白质合成中成酯，该区在蛋白质合成中成酯，该区在蛋白质合成中起携带氨基酸的作用。起携带氨基酸的作用。起携带氨基酸的作用。起携带氨基酸的作用。(2)(2)(2)(2)反密码区反密码区反密码区反密码区与氨基酸接受区相对，一般与氨基酸接受区相对，一般与氨基酸接受区相对，一般与氨基酸接受区相对，一般环中含有环中含有环中含有环中含有7 7 7 7个核苷酸残基，个核苷酸残基，个核苷酸残基，个核苷酸残基，臂中含有臂中含有臂中含有臂中含有5 5 5 5对碱基。其中环对碱基。其中环对碱基。其中环对碱基。其中环中正中中正中中正中中正中(zhngzhng)(zhngzhng)(zhngzhng)(zhngzhng)的的的的3 3 3 3个个个个核苷酸残基称为反密码子。核苷酸残基称为反密码子。核苷酸残基称为反密码子。核苷酸残基称为反密码子。第55页/共99页第五十六页，共100页。（3)3)3)3)二氢尿嘧啶区二氢尿嘧啶区二氢尿嘧啶区二氢尿嘧啶区 该区含有二氢尿嘧啶。环该区含有二氢尿嘧啶。环该区含有二氢尿嘧啶。环该区含有二氢尿嘧啶。环由由由由8-128-128-128-12个核苷酸组成，臂由个核苷酸组成，臂由个核苷酸组成，臂由个核苷酸组成，臂由3-43-43-43-4对碱基组成。对碱基组成。对碱基组成。对碱基组成。(4)T(4)T(4)T(4)T C C C C区区区区 该区与二氢尿嘧啶区相对，该区与二氢尿嘧啶区相对，该区与二氢尿嘧啶区相对，该区与二氢尿嘧啶区相对，假尿嘧啶核苷假尿嘧啶核苷假尿嘧啶核苷假尿嘧啶核苷胸腺嘧啶核胸腺嘧啶核胸腺嘧啶核胸腺嘧啶核糖核苷环糖核苷环糖核苷环糖核苷环(T(T(T(T C)C)C)C)由由由由7 7 7 7个核苷酸个核苷酸个核苷酸个核苷酸组成，通过由组成，通过由组成，通过由组成，通过由5 5 5 5对碱基组成对碱基组成对碱基组成对碱基组成的双螺旋区的双螺旋区的双螺旋区的双螺旋区(T(T(T(T C C C C臂臂臂臂)与与与与tRNAtRNAtRNAtRNA的其余部分相连的其余部分相连的其余部分相连的其余部分相连(xin(xin(xin(xin lin)lin)lin)lin)。除个别例外，几乎。除个别例外，几乎。除个别例外，几乎。除个别例外，几乎所有所有所有所有tBNAtBNAtBNAtBNA在此环中都含有在此环中都含有在此环中都含有在此环中都含有T T T T C C C C。(5)(5)(5)(5)可变区可变区可变区可变区 位于反密码区与位于反密码区与位于反密码区与位于反密码区与T T T T C C C C区之间，区之间，区之间，区之间，不同的不同的不同的不同的tRNAtRNAtRNAtRNA该区变化较大，该区变化较大，该区变化较大，该区变化较大，一般有一般有一般有一般有3-183-183-183-18个核苷酸组成。个核苷酸组成。个核苷酸组成。个核苷酸组成。第56页/共99页第五十七页，共100页。2 2、tRNAtRNA的三级结构的三级结构(jigu)(jigu)n n在三叶草型二级结构的基础上，突环上在三叶草型二级结构的基础上，突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲未配对的碱基由于整个分子的扭曲(ni(ni q)q)而配成对，目前已知的而配成对，目前已知的tRNAtRNA的三级结的三级结构均为倒构均为倒L L形。形。第57页/共99页第五十八页，共100页。第58页/共99页第五十九页，共100页。第59页/共99页第六十页，共100页。2.mRNA2.mRNAn n约占总约占总RNARNA的的5%5%。n n不同细胞的不同细胞的mRNAmRNA的链长和分子量差异很大。的链长和分子量差异很大。n n它它的的功功能能(gngnng)(gngnng)是是将将DNADNA的的遗遗传传信信息息传传递递到到蛋白质，指导蛋白质的合成。蛋白质，指导蛋白质的合成。第60页/共99页第六十一页，共100页。mRN