第二章核酸的结构和功能

第二章核酸的结构和功能 引言核酸的分类、分布与功能第一节核酸的分子组成第三节DNA的结构与功能第四节RNA的结构与功能第五节核酸的理化特性

引言核酸的分类、分布与功能 细胞质，参与蛋白质的生物合成核糖核酸（RNA）： 5 %，Pr合成的直接模板 • m RNA （信使 RNA ） • t RNA （转运 RNA ） 15 %，活化与转运AA • r RNA （核蛋白体 RNA） 80 %，充当装配机，提供场所核内染色质，遗传的物质基础脱氧核糖核酸（DNA）： • 基因—— DNA分子中的功能片段（特定的碱基序列）（决定遗传特性）主菜单

磷酸 核苷酸戊糖核苷嘌呤碱碱基嘧啶碱第一节核酸的分子组成一、核酸的元素组成 C、H、O、N、P 二、组成核酸的基本单位 —— 核苷酸 [ 命名] 多苷核酸 A、G U、C、T A （腺嘌呤）、G （鸟嘌呤） U （尿嘧啶）、C （胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）两类核酸在分子组成上的异同点主菜单

两类核酸在分子组成上的异同点 RNA DNA 组分磷酸磷酸戊糖脱氧核糖核糖 A G 碱基嘌呤嘧啶 C U T 主菜单

第二节 DNA的结构与功能 一、DNA的一级结构（一）分子大小与组分 • DNA 是目前分子量最大的生物大分子 • A、G、T、C 和脱氧核糖及磷酸（二）一级结构 • 概念 —— DNA链中 A、T、C、G 的序列 • 脱氧核糖核苷酸之间以磷酸二酯键相连主菜单

二、DNA的二级结构 —— 双螺旋结构（图示） 1、结构要点： • 逆向平行双螺旋 • 两链之间有特定的碱基互补规律（碱基配对） A — T （通过两个氢键相连）（图示） G — C （通过三个氢键相连） • 双螺旋结构的稳定依靠：碱基对之间的氢键 • 碱基平面间的疏水性堆积力主菜单

二、DNA的二级结构 —— 双螺旋结构 1、结构要点： 2、生物学意义： • 提出了遗传信息的贮存方式、DNA的复制机制 • 是DNA复制、转录和翻译的分子基础 3、其他类型的双螺旋结构（图示）主菜单

三、DNA的超螺旋结构 • 真核生物细胞细胞核内，DNA非常致密，细 • 胞生活的大部分时间以染色质的形式存在。 • DNA在双螺旋二级结构基础上可盘曲成紧密 • 的空间结构，其主要意义是有规律压缩分子 • 体积，减少所占空间。  染色质的基本组成单位是核小体，主要由 DHA和组蛋白构成。当细胞进入分裂期时，染色质可形成高度组织有序的染色体。主菜单

三、DNA的超螺旋结构 • 真核DNA超级螺旋结构，先与核内蛋白质构成核小体，然后通过规律性折叠将DNA紧密压缩于染色体中。 DNA从形成基本单位核小体开始，经过几个层次折叠，在细胞分裂中期形成包装最致密的染色体。 • 核小体中的组蛋白分子共有： H1、H2A、H2B、H3和 H4五种  DNA包装成染色体经过三几个层次（图示） • 从而将约1m长的DNA分子压缩、容纳于直径只有数微米的细胞核中。主菜单

四、DNA的功能 • DNA是遗传的物质基础，是遗传信息的载体。 • 基因是指DNA分子中的功能性片段，即能编码有功能的蛋白质或合成 RNA 所必需的完整序列，是核酸的功能单位。 • 生物体的全部基因序列称为基因组，包含了所有编码 RNA 和蛋白质的序列及所有的非编码序列，也就是 DNA 分子的全序列。人的基因组由 2.9  l0 9 bp 组成。主菜单

第三节 RNA的分子组成和结构 一、分子组成与结构特点： 1、组成： A、G、U、C 及核糖、磷酸 RNA链中A、G、U、C 的序列 2、一级结构： 3、组成与结构特点： • 多为线形单链，但有局部 “ 发夹结构 ” • 含有稀有碱基（由主要碱基修饰而来）主菜单

二、三种 RNA 分子组成与结构特点 （一）t RNA —— 活化与转运 AA 1、一级结构的共同特点 2、二级结构 —— 三叶草形（图示） • 3-末端：CCA-OH （携带AA的部位） • 反密码环顶端：反密码子（识别mRNA上特定的密码子） 3、三级结构 —— 倒L 型（图示）主菜单

二、三种 RNA 分子组成与结构特点 —— 蛋白质合成的直接模板（二）m RNA 1、m RNA分子从5-端起读，每三个相邻的核苷酸（碱基）所组成的一个三连码，决定某种AA，称为密码子。 2、m RNA分子的首尾结构（图示） • 5’- 端（首部）： m7Gppp （7-甲基尿苷三磷酸） poly-A • 3’- 端（尾部）：（多聚腺苷酸）主菜单

二、三种 RNA 分子组成与结构特点 （三） r RNA —— 蛋白质合成的场所 • RNA中含量最多（ 80 % ） • 是RNA与多种蛋白质结合生成的核蛋白体原核小亚基（30S） 16S rRNA 及 20 多种 Pr 生物大亚基（50S） 5S、23S rRNA 及 30 余种 Pr 真核小亚基（40S） 18S rRNA 及 30 多种 Pr 生物大亚基（60S）5S、5.8、28S rRNA 及 50 余种 Pr • 在胞浆中起 “ 装配机 ” 的作用主菜单

三、其他小分子RNA • 非 mRNA 小RNA （ small non-messenger RNA， • snmRNAs ） • 目前已知的 SnmRNAs有： • 核内小 RNA（snRNA）核仁小 RNA（snoRNA） • 胞质小 RNA（scRNA）催化性 RNA（ribozyme） • 小片段干扰 RNA（siRNA）等 • 参与 hn RNA 和 rRNA 的转录后加工、转运以及 • 基因表达过程的调控等。 • 具有时间、空间和组织特异性。（见表）主菜单

第四节核酸的理化性质 一、核酸的主要理化性质 • 紫外吸收特性（ 260 nm ） • 变性、复性和杂交 • 小RNA中的核酶可催化核酸水解按底物不同将其分为 DNA酶和 RNA酶两类依据酶切部位可分为内切酶和外切酶限制性内切酶是DNA重组技术中重要的工具酶，具有严格的序列依赖性。主菜单

第四节核酸的理化性质 二、变性核酸双链间氢键断裂，双链结构解开形成两条单链的的过程 1、概念（图示）变性因素：加热及化学处理（有机溶剂等）（图示） 2、特性 —— 伴有高色（增色）效应 • 高色效应在 260 nm 的紫外吸收增强 • 熔点（ Tm ） DNA 达到 50% 变性时的温度 DNA 分子中 G-C 组份愈多， Tm 值就愈高 DNA 分子就愈稳定；反之亦然。主菜单

第四节核酸的理化性质 三、复性（图示）因变性而解开的两条单链，在温度缓慢下降时重又聚合成双链结构，这一过程叫作复性。 1、概念 2、特性 • 复性时伴有低（减）效应（即在 260 nm 的紫外吸收减弱） • 复性又称 “ 退火 ” • 变性后若温度迅速下降，则不发生复性主菜单

第四节核酸的理化性质 四、分子杂交与探针技术（以核酸的变性和复性为基础）（图示） 1、杂交概念不同来源的两条核酸单链，若有大致相同的碱基互补顺序，经退火处理，可形成杂交双链。 • 分子杂交可发生在 DNA-DNA、DNA-RNA 和RNA-RNA 2、探针技术（图示） 在基因研究及临床诊断等方面有广泛应用主菜单

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加温 （变性）返回主菜单

缓慢降温加温（复性）（变性）返回主菜单

缓慢降温加温（分子杂交）返回主菜单

A T G C 示意图返回主菜单

腺嘌呤（A） 胸腺嘧啶（T）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）示意图返回主菜单

氨基酸臂 反密码环 3’- 末端 5’- 末端返回主菜单示意图

磷酸 戊糖碱基两类核酸在分子组成上的异同点 RNA RNA DNA DNA 组分磷酸核糖脱氧核糖脱氧核糖核糖 A G 嘌呤嘧啶 C U U T T 返回主菜单

A P 碱基 ——腺嘌呤 O 磷酸戊糖 ——核糖 [ 点击观察结构变化] 返回主菜单

A 碱基核苷戊糖 P P P ～～核苷酸腺嘌呤核苷二磷酸三磷酸腺苷腺苷 O 磷酸一磷酸腺苷（AMP）一磷酸（ADP）（ATP）返回主菜单

NMP dNMP RNA DNA NDP dNDP NTP dNTP A U C G U U A T C G T T AMP dGMP UDP dADP CTP dTTP （ dUTP ）（ TTP ）核苷酸的命名及其符号返回主菜单

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探针技术原理示意图 返回主菜单

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