北京大学基础医学院生物化学与分子生物学系贾弘禔

四、 RNA的分子结构
RNA的种类（见前）
RNA的碱基组成 A U G C 稀有碱基
RNA的一级结构 核苷酸序列 3’,5’磷酸二酯键连接
ACC
RNA高级结构
tRNA的结构——
5’
一级结构 70~90 nt
二级结构 三叶草形状 三级结构 倒“L”形 mRNA的结构——
DHU环
T环
额外环
3’-poly A(30~200);5’-7甲基鸟苷 三磷酸;中间为密码子 Codon
二、核酸的种类、分布和含量
1. 种类 DEOXYRIBONUCLEIC ACID（DNA）
RIBONUCLEIC ACID（RNA）——
ribosome RNA(rRNA)
transfer RNA(tRNA)
messenger RNA(mRNA)
2. 分布
DNA 核（%） 98
RNA <10
浆（% 2
●解链温度\融解温度 melting temperature，Tm——
UV吸收增值达到最大吸收增值50%时的温度，称Tm Tm值与 DNA G+C含量有关，G+C含量愈大，Tm愈高，反之则反
与核酸分子长度有关，分子愈长，Tm愈高。
●变性温度范围与DNA样品均一性有关，分子种类愈纯（单一）， 长度愈一致，其变性范围愈窄，反之则变性温度范围愈宽。
●DNA变性的复性 renaturation DNA发生热变性后，经缓慢降温，如放置室温逐渐冷却，解开的 互补链之间对应的碱基对再形成氢键，恢复完整的双螺旋结构，称 DNA热变性的复性。
核酸复性时UV下降，此称低色效应 hypochromic effect
DNA热变性后缓慢冷却处理过程称退火 annealing DNA加热变性后，若经骤然降温，互补链碱基之间来不及配对互 补，形成氢键联系，两链维持分离状态。
>90
3. 含量 DNA恒定，RNA与细胞生长状态有关
三、核酸的功能 DNA-遗传、RNA-参与蛋白质合成
第二节 核酸的分子组成 一、元素组成
C H O N P（恒定，9~10%） 二、基本结构单位——核苷酸
核酸——多聚核苷酸（polynucleotides)
n·核苷酸（nucleotide)
磷酸
●DNA的热变性
●粘度改变，钢性线性分子变得无序，粘度下降
●UV吸收增强，其规律如下： OD260（254）
100%
③
50%
②
① 80 Tm90 100 ℃ 变性温度范围
●高色效应 hyperchromic effect——
核酸变性后、氢键破坏，双螺旋结构破坏，碱基暴露，紫外吸收 （260nm）增强，谓高色效应
核苷（nucleoside)
戊糖-ribose(R) 碱基 A G U C
deoxyribose(dR)
AG TC
DNA、RNA组成异同
DNA
磷酸
磷酸
戊糖
2脱氧核糖（dR)
碱基 嘌呤 A、G
嘧啶 C、T
碱基
RNA 磷酸 核糖（R） A、G C、U
戊糖
O 核苷、核苷酸
其它核苷酸 NAD、FAD、cAMP、cGMP、5-FU、6-MP
反密码环
第四节 核酸的理化性质
一、酸性化合物 两性\但酸性强 电泳行为——泳向正极（pH7-8） 沉淀行为——加盐（中和电荷） M+与磷酸“-”中和；乙醇
二、高分子性质 粘度 DNA>RNA 超离心沉降 凝胶过滤
三、UV吸收 260nm
四、变性、复性与杂交
核酸在理、化因素作用下，双螺旋结构破坏称核酸变性。根据 变性因素区分为碱变性、热变性等。如DNA的碱变性、DNA的热 变性，其中以DNA的热变性更具典型意义
§磷酸——脱氧核糖形成的长链骨架在外，碱 基在内，两平行链对应碱基间以氢键相连；对应 碱基总是A==T、G === C配对（base pairing)或 互补，形成稳定联系。
§各碱基平面垂直或基本垂直于双螺旋中心轴， 链内碱基间形成纵向Vander Waal’s力与长轴平 行，使双螺旋更稳定。
§相临碱基对间距离为0.34nm,每周螺距为 3.4nm(10bp), d为 2nm (B型）
DDDP指导的DNA合成——复制 RDDP指导的DNA合成——反转录 DDDP、重组酶或SOS系统酶参与的DNA修复 二、DNA的复制合成 半保留复制概念 复制起始点（ori）和方向（5’ 3’） 复制体系——E.coli为例
DnaB（识别ori）、解旋酶(Topo)、解链蛋白(Rep蛋
白)、引发酶/前体、DNAPIII、DNAPI、DNA连接酶
helix type A B C Z
DNA double helix类型
bp/turn rotation/bp vertical rise/bp
11
+34.7
2.56A
10
+34.0
3.38A
9.33 +38.6
3.32A
12
-30.0
5.71A
helical d 23A 19A 19A 18A
DNA的高级结构 超螺旋 如线粒体DNA 细菌质粒DNA 病毒DNA 核小体结构 2 ·(H2A·H2B ·H3 ·H4 )/DNA(146bp) =核心颗粒 超螺线管——染色质
DNA的一级结构—— DNA sequence /DNA Sequencing
DNA的二级结构——双螺旋结构
Watson, Crick （1953）在Chargaff法则及 Wilkins,Franklin的X线衍射工作基础上提出 DNA的double helix结构模型——
§DNA分子由相互平行、走向相反、碱基互补 的两条脱氧核糖核苷酸链围绕同一中心轴，盘绕 成双螺旋结构，螺旋的一侧为大沟，另一侧为小 沟。
小结——
1）2’、3’、5’NMP， 3’、5’dNMP， 主要是 5’NMP、dNMP，DNA\RNA组成
2）NTP\dNTP NDP\dNDP 多磷酸核苷酸，能量代谢 3）环核苷酸 cAMP、cGMP 第二信使 4）NAD\NADP FAD\FMN 辅酶，生物氧化 5）抗代谢药物 6MP，5-FU
慢
骤
●核酸分子杂交 hybridization 当不同来源的核酸变性后一起复性时，只要这些核酸分子中含有 相同序列的片段，即可形成碱基配对，出现复性现象，形成杂种 核酸分子，或称杂化双链，称核酸分子杂交。
核酸分子杂交
第五节 DNA的生物合成
一、DNA生物合成的概念 生物体内由DNAP催化合成DNA的过程，包括
核酸的化学与生物合成
北京大学基础医学院 生物化学与分子生物学系
贾弘禔
核酸的化学与生物合成
第一节 概 述
一、核酸的发现 1868 MEISCHER- 从脓球发现“核素” 1944 AVERY et al- 肺炎球菌转化实验 1952 HERSHEY, CHASE-噬菌体标记实验 1950 CHARGAFF et al- CHARGAFF法则 1953 WATSON，CRICK-DNA双螺旋 1973 BOYER，COHEN-DNA Cloning(克隆） 1976 DNA Sequencing(序列分析） 1990 Human Genome Project
四、修复合成
半保留复制
插入 DNA
DNA复制过程——
解旋、解链 RNA引物合成 DNA链延长——
前导链 5’ 3’连续合成 随从链——冈琦片段 终止
插入 DNA replication
三、反转录合成
反转录酶—— RDDP活性 RNase活性 DDDP活性
反转录过程及应用（PCR） cDNA合成——RNA-DNA杂交体形成 RNA水解 双链cDNA合成
第三节 核酸的分子结构
一、 核苷酸的连接——3’,5’磷酸二酯键
表示法 pCpCpA pC-C-A 5’-CCA-3’
二、核酸的一级结构 多核苷酸链内核苷酸的排列顺序
三、DNA的分子结构 DNA的碱基组成（CHARGAFF法则）—— 有种属特异性 无组织、器官特异性 不受年龄、营养和环境的影响 不论种属、组织来源，所有DNA分子 [A] [T]、[G] [C] [A]/[T] [G]/[C] 1 [A] + [G] [T] + [C]