生物化学-5年制第2章核酸

核酸的基本组成单位是核苷酸(nucleotide) 核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成
一、核酸中的碱基成分
(base in nucleic acid)
(一)、碱基的种类 1. 嘌呤(purine) 包括腺嘌呤(adenine,A)和鸟嘌 呤(guanine,G) 存在于DNA和RNA分子中
• the 5’ cap and 3’ poly(A) tail prevent m R N A degradation • loss of the cap and poly(A) tail results in m R N A degradation
(二)、mRNA的功能 转载遗传基因，即作为转录载体，在胞液内作为蛋白质
2. A-DNA：另一种右手双螺旋DNA 螺旋直径更大，折叠更紧密，11dNMP / turn 碱基平面与长轴不完全垂直，呈20 O夹角
3. Z-DNA：一种左手双螺旋DNA 外形细长，主链不平滑，呈Z-字型 12dNMP / turn，Pitch=4.56nm
二 、DNA的超螺旋结构
第二节. 核酸的一级结构
Section 2. Primary structure of N.A
一、概念 核酸(DNA或RNA)的一级结构是
指其组成核苷酸的排列顺序(碱基序 列)。 二、核酸链的构成 1. 连接方式：3’,5’- 磷酸二酯键 2. 方向性 5’-端(游离磷酸基) 3’-端(游离羟基)
2. 解链温度和Tm 在加热变性时，解链的发生是一个突发过程，即从开始
解链到完全解链，是在相当窄的温度内完成的，把解链 发生一半时的温度称为融解温度 (melting temperature, Tm)。
Tm的主要影响因素是DNA分子 中G,C含量的高低
Tm的确定，可以从解链曲线中 获得。
5’ untranslated region
in itia tio n
AUG
translated region 3’ untranslated region
UGA
term ination
polyaden ylation signal
AAUAAA
(A)~200 3’
poly(A) tail
• all m R N A s have a 5’ cap and all m R N A s (w ith the exception of the histone m R N As) contain a poly(A) tail
(superhelical structure of DNA)
(一)、DNA的超螺旋——原核生物DNA的高级结构 原核生物DNA多数 为环状双 螺旋分子 环状DNA通常要进 一步螺旋 化成超螺旋
(二)、DNA在真核生物细胞核内的组装 真核生物DNA存在于染色体 中，是一种复杂的高级结构 染色体的基本组成单位是核小 体，由DNA和组蛋白构成
核小体在空间上进一步旋转折叠，形成螺线管，进
一步形成超螺管，而后形成染色细丝，再形成染色 丝，最后高度密集成染色体。
三 、DNA的功能
(functions of DNA)
• DNA serves as the template for replication
DNA replication is semiconservative
四 、其它小分子RNA
(other small RNA)
小核RNA(snRNA)，小核仁RNA(snoRNA)及小胞质RNA (scRNA)等，含量较少，参与hnRNA，rRNA的转运及加工。
五 、核酶
(ribozyme)
是指某些具有酶催化活性的RNA，主要是rRNA中参与催 化自身剪接的片段。
第二章 核酸的结构与功能
Chapter 2. Structure & function of nucleic acid
核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子 自然界存在两种天然的核酸：DNA和RNA，分别执行
不同的功能 不同核酸的功能均取决于其相应特异结构
第一节. 核酸的化学组成
Section 1. Chemical component of N.A
沟(minor groove)
DNA double helix structure
Formation of hydrogen bond
3. DNA 双螺旋结构的维系 横向：主要为互补碱基之间的氢键 纵向：主要为碱基平面之间的疏水性堆积力
(三)、DNA结构的多样性 1. B-DNA：即典型的“Watson-Crick”双螺旋DNA 是生理条件下中最稳定DNA分子结构，也是最多的 碱基平面与长轴完全垂直
合成的模板。 遗传信息的贮存方式为三联体密码(triplet code)
(三)、mRNA的来源 先以核内DNA的某些片段为模板进行转录，再转移至
核外进行加工修饰。
二 、tRNA的结构与功能
(structure & functions of tRNA)
(一)、tRNA的结构特征 1. 分子量小，由70~90个核苷酸组成 2. 碱基组成中有10~20%的稀有碱基, 如DHU,Ψ, mG,mA, I 3. 3’端为共有序列: -pCpCpA-OH 4. 二级结构上为局部双螺旋和单链间隔构成的三叶草结构 5. 三级结构上为立体的倒“L”型
第三节. DNA的空间结构与功能
Section 3. Conformation & functions of DNA
一 、DNA的二级结构
(secondary structure of DNA)
(一)、DNA双螺旋结构的研究基础 1. DNA 碱基组成的“ Chargaff 规则 ” 碱基组成上: A=T, G=C,即Σpurine =Σpyrimidine 不同生物种属的DNA碱基组成不同 同一个体研究 形状上观测DNA分子在空间上呈螺旋形 密度上提示DNA为双股链
• DNA serves as the template for transcription
第四节. RNA的空间结构与功能
Section 4. Conformation & functions of RNA
RNA的种类较多，具有不同的结构和功能 RNA的主要功能是参与基因的表达和调控 RNA为单链，分子量较DNA小得多
(二)、rRNA的功能体现 1. rRNA的主要功能是与核糖体蛋白组成核糖体(ribosome), 为蛋白质的合成提供场所 2. 核糖体的结构与功能
小亚基: 由16S(原核)或18S(真核)rRNA与相应蛋白组成, 是 模板mRNA结合的部位
大亚基: 由5S, 23S(原核)或5S, 5.85S和28S(真核) rRNA与相应蛋白组成, 是氨基酰-tRNA结合的部位
SORTS
SITE
ribosomal RNA(rRNA)
N, C, M
messenger RNA(mRNA)
N, C, M
transfer RNA(tRNA)
N, C, M
hetero-nuclear RNA(hnRNA) N, C
small nuclear RNA(snRNA) N, C
small nucleolus RNA(snoRNA) N, C small cytoplast RNA(scRNA) N, C
白体与mRNA的结合，加速翻译起始速 度，并稳定mRNA结构
2. 3’-尾： 结构：真核mRNA的3’端由100~200个
腺苷酸形成的 poly A 功能：帮助mRNA从核内向胞液转位，
并维持其稳定性
S tructure of eukaryotic m R N A
Cap
5’ 7mGppp
第五节. 核酸的理化性质及应用
Section 5. Physicochemical properties and its application of nucleic acids
一 、核酸的一般理化性质
(common properties)
酸性较强
易断裂
粘度大(尤其DNA分子) 紫外吸收, λmax=260nm
二、戊糖与核苷
(pentose & nucleoside)
(一)、戊糖 1. 核糖(ribose) 是组成的RNA戊糖 为β-D-核糖
2. 脱氧核糖(deoxyribose) 是组成的DNA戊糖 为β-D-2-脱氧核糖
(二)、核苷(nucleoside) 碱基与核糖通过糖苷键相连生成核苷
FUNCTIONS
Form ribosome Template of protein synthesis Transfer amino acids Precursor of mRNA Split and transfer hnRNA Process and modify rRNA Compose of recognizer in ER
(二)、tRNA的功能体现 1. 反密码子(anticoden): 位于反密码环中的三个碱基, 可辨 认结合mRNA上的三联体密码 2. 氨基酸臂: 可结合活化的氨基酸
三 、rRNA的结构与功能
(structure & functions of rRNA)
(一)、rRNA的结构特征 1. 含量最丰富，约占总RNA的80% 2. 在原核生物和真核生物中分别存在3种和4种rRNA，核苷 酸数目120~2000 3. 二级结构上有许多局部螺旋，与单链构成茎环结构, 形似 花叶状
DNA dissociate curve and relationship of Tm and（G+C）%
三 、DNA的复性与分子杂交
二 、DNA的变性
(denaturation of DNA)