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1、STRUCTUREANDFUNCTIONOFNUCLEICACID第二章核酸结构和功能孙达权本章组成L1核酸的化学组成及一级结构L2DNA的结构与功能L3RNA的结构与功能L4核酸的理化性质L5常用的核酸分离纯化技术重点、难点:基本概念:核苷酸,DNA、RNA,Tm等DNA双螺旋结构模型的要点;mRNA、tRNA、rRNA的结构特点及功能;DNA变性与复性等核酸重要的理化性质及其应用。1869MiescherisolatedDNAforthefirsttime.确定了生物遗传的物质基础是DNA核酸(nuc
2、leicacid)是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子,携带和传递遗传信息。核酸的元素组成特点:一般不含有S元素。含P元素较多且恒定,可用于测定核酸含量。第一节核酸的化学组成及其一级结构TheChemicalComponentsandPrimaryStructureofNucleicAcid存在于细胞核和线粒体分布于细胞核、细胞质、线粒体(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脱氧核糖核酸核糖核酸携带遗传信息,并通过复制传递给下一代。是DNA转录的产物
3、,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一、核酸可以分为核糖核酸及脱氧核糖核苷酸二、核苷酸是构成核酸的基本组成单位核酸(DNA和RNA)核苷酸核苷和脱氧核苷磷酸戊糖碱基嘌呤嘧啶核糖脱氧核糖核酸组成碱基(base)是含氮的杂环化合物。碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中仅存在于RNA中仅存在于DNA中(一)碱基1、嘌呤(purine,Pu)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)2、嘧啶(pyrimidine,Py)胞嘧啶(cytosin
4、e,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)3、“稀有碱基”(tRNA中最多)5mC(二)戊糖(构成RNA)1´2´3´4´5´核糖(ribose)(构成DNA)脱氧核糖(deoxyribose)嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1通过β-N-糖苷键相连形成核苷(ribonucleoside)。(三)核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷键1´1AR,GR,UR,CR脱氧核苷1´1HdAR,dGR,dTR,dCR嘌呤N-9或嘧啶N-1与脱氧核糖C-1通过β-N-
5、糖苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。(四)核苷酸(ribonucleotide)1、核糖核苷酸:AMP,GMP,UMP,CMP2、脱氧核苷酸:dAMP,dGMP,dTMP,dCMPNNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷键酯键3、多磷酸核苷酸环化核苷酸:cAMP、cGMP,是细胞信号转导中的第二信使。cAMP4、核苷酸衍生
6、物三、核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成的大分子一个核苷酸或脱氧核苷酸的3的羟基与另一个核苷酸或脱氧核苷酸5的α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键(phosphodiesterbond)。多个核苷酸或脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性的线性分子,称为多聚核苷酸或多聚脱氧核苷酸,即RNA链或DNA链。交替的磷酸基团和戊糖构成了RNA/DNA的骨架(backbone)。核苷酸链的方向是5→3定义核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同,所以也称为碱基序列。5′端3′端CGA四、核
7、酸的一级结构是核苷酸的排列顺序AGP5PTPGPCPTPOH3书写方法5-pApCpTpGpCpT-OH35-ACTGCT-3第二节DNA的结构与功能DimensionalStructureandFunctionofDNADNA的空间结构又分为二级结构(secondarystructure)和高级结构。DNA的空间结构(spatialstructure)构成DNA的所有原子在三维空间具有确定的相对位置关系。一、DNA的二级结构是双螺旋结构WatsonandCrick:1953年提出双螺旋结构模
8、型,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962。Doublehelix:Thenaturalcoiledconformationoftwocomplementary,antiparallelDNAchainsbytheformationofA-TandG-Cbasepairs.不同生物种属的DNA的碱基组成不同同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同。[A]=[T],[G]=[C]Cha