第三章 多聚核苷酸和核酸
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第三章多聚核苷酸和核酸
§3.0概述
核酸的分类及分布
核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。脱氧核糖核酸(DNA)存在于细胞核和线粒体,携带遗传信息,并通过复制传递给下一代;核糖核酸(RNA)分布于细胞核、细胞质、线粒体,是DNA转录的产物,参与遗传信息的复制与表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。
§3.1多聚核苷酸
多个核苷酸(nucleitide)通过3’,5’-磷酸二酯键(phosphodiester bond)连接、形成的链状聚合物,即多聚核苷酸(polynucleotides)。
连接键(基本结构键):3’,5’-磷酸二酯键
5’末端[-P],游离磷酸集团;3’末端[-OH],游离羟基
多聚核苷酸连具有方向性,书写时从5’→3’
寡核苷酸(长度小于50nt)与多核苷酸
3’,5’-磷酸二酯键
§3.2 DNA的结构与功能
一、DNA的碱基组成
DNA中的碱基:A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)
DNA的碱基组成遵循Chargaff法则:
①不同种属生物的DNA碱基组成不同;
②同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成;
③对于一个特定的组织的DNA,其碱基组份不随其年龄、营养状态和环境而变化;
④腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔数相等,鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔数相等。
[A] = [T],[G] [C]
二、DNA的一级结构
脱氧核糖核苷酸在多聚核苷酸链中的排列顺序(碱基序列)
基本结构键:3’,5’-磷酸二酯键
三、DNA的空间结构
(一)DNA的二级结构——双螺旋结构
1.双螺旋的结构特点
(1)两链平行,方向相反,右手双螺旋
(2)碱基向内,严格配对,两链互补
(3)维系力:碱基堆积力+氢键
(4)每一螺圈含10.4bp(碱基对),直径为2 nm,螺距为3.4 nm
(5)DNA 双螺旋结构的表面存在一个大沟和一个小沟
2.DNA双螺旋结构具多样性
(二)DNA的三级结构
1.超螺旋结构
将DNA的两端固定,使之旋进过分或旋进不足,DNA双链上就会产生额外的张力而发生扭曲,以抵消张力。这种扭曲称为DNA双链的超螺旋结构。双螺旋缠绕过分时形成正超螺旋,双螺旋缠绕不足时形成负超螺旋。它们之间互为拓扑异构体。
2.核小体——染色体的基本组成单位
双链DNA缠绕在核心颗粒上构成核小体。核小体→核心颗
粒:146bpDNA+2×(H2A、H2B、H3、H4);连接DNA(~50bp);
组蛋白H1。
四、DNA的基本功能
DNA是:①遗传变异的物质基础;②遗传信息的载体;③基因复制和转
录的模版
§3.3 RNA的结构和功能
RNA的结构特点:其一级结构与DNA相似(核糖核苷酸+U),二级结构为单链,局部双螺旋,三级结构只有部分RNA才有。
RNA的种类:信使RNA(mRNA)、非均一核RNA(hnRNA)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)、非信使小RNA(snmRNA)
一、信使RNA(mRNA)
1.功能:蛋白质合成的直接模版
2.特点:种类多、寿命短、含量少
3.真核生物细胞核内的初级产物:非均一核RNA(hnRNA),是成熟mRNA的前体
4.真核生物成熟mRNA的结构:
5’帽子:大多数真核mRNA的5’末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷,同时第一个核苷酸的C-也会被甲基化,形成帽子结构
3’尾:大多数真核mRNA的3’末端是一段有80~250个腺苷酸的多聚腺苷酸结构,称为多聚A尾(polyA)
5’帽子和3’尾的功能:负责mRNA核内向胞质的转移;维持mRNA的稳定和调控翻译的起始
二、转运RNA(tRNA)
1.功能:在蛋白质合成中,选择性转运氨基酸和识别密码子
2.特点:①多数大小为
76nt ②含有7-15个稀有
碱基,大部分都分布在非
配对区③3’端都有
CCA-OH序列,为氨基酸
结合部位④都具有三叶
草形二级结构⑤都具有
倒“L”形三级结构
3.三叶草形二级结构:四
臂三环一叉
4.转运RNA有专一性,e.g.
tRNA Cys
三、核糖体RNA(tRNA)
1.rRNA与核蛋白形成核蛋白体(核糖体),核糖体的功能:蛋白质合成的场所
2.原核生物的核糖体(70s):小亚基30s(16s rRNA+21 proteins)
大亚基50s(5s、23s rRNA+31 proteins)
3.真核生物的核糖体(80s):小亚基40s(18s rRNA+33 proteins)
大亚基60s(5s、28s、5.8s rRNA+49 proteins)
四、非信使小RNA(snmRNA)
核内小RNA(snRNA):参与mRNA
前体的剪接、转运
催化小RNA:参与特殊RNA的剪
接
核仁小RNA(snoRNA):参与rRNA
的加工与修饰
小干扰RNA(siRNA):参与基因转
录后的调控
§3.4核酸的理化性质
一、一般性质
1.DNA易被酸解,RNA易被碱解,两者都可被酶解
2.两性解离性,但在体内酸性较强
3.DNA是线性高分子
4.紫外吸收(碱基含有共轭双键),最高吸收峰260nm。要求:纯DNA→A260/A280>1.8,纯RNA→A260/A280>2.0
二、核酸的变性
在一些理化因素的作用下,核酸分子互补碱基对之间的氢键断裂,使双螺旋结构松散,