生物化学与分子生物学—核酸的结构和功能

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1、第四章核酸的结构和功能第一节核酸的化学组成以及一级结构核苷酸包括：核苷一/二/三磷酸→NMP/NDP/NTP构成DNA的四种核苷酸：dAMP,dGMP,dCMP,dTMP构成RNA的四种核苷酸：AMP,GMP,CMP.UMP多聚核苷酸链（DNA/RNA）：核苷酸的碱基的C’-3的-OH+下一个核苷酸的磷酸的-OH，形成另一个3’,5’-磷酸二脂键；5’端是磷酸基团，3’端是羟基，只能从3’-OH端延长。链具有5’→3’的方向性。核酸的一级结构是核苷酸自5’-端至3’-端的排列顺序。即核酸的碱基序列。单链DNA和RNA分子的大小：核苷酸数目表示双链DNA分子的

2、大小：碱基对/千碱基对数目表示一个由N个脱氧核苷酸组成的DNA有4N个可能的排列组合。第二节DNA的空间结构与功能DNA的空间结构：构成DNA的所有原子在三维空间的相对位置关系；包括二级结构、高级结构DNA中四种碱基组成的Chargaff规则：①不同生物个体的DNA，其碱基组成不同②同一个体不同器官或不同组织的DNA具有相同的碱基组成③对于一特定组织的DNA，其碱基组分不随其年龄、营养状态和环境而变化④对于一特定的生物体而言，A=T，G=CDNA双螺旋结构模型的要点：①DNA由两条多聚脱氧核苷酸链组成（右手螺旋、反向平行）②核糖与磷酸位于外侧（疏水的碱基位于

3、内侧；DNA表面存在一个大沟、一个小沟）③DNA双链之间形成了互补碱基对（氢键个数：A＝T,G≡C；每一个螺旋有10.5个碱基对，每两个碱基对之间的相对旋转角度为36°，每两个相邻碱基对平面之间的垂直距离为0.34nm）④碱基对的疏水作用力和氢键共同维持着DNA双螺旋结构的稳定（疏水性的碱基堆积力最重要）DNA双螺旋结构的多样性：溶液的离子强度或相对湿度的变化可以使DNA双螺旋结构的沟槽、螺距、旋转角度等发生变化。B-DNA,A-DNA,Z-DNA(左手螺旋)端粒：真核生物染色体DNA的3’-端的结构（富含G和T的重复序列）；端粒DNA的末端是单链结构，可以

4、自身回折形成G-四链结构。G-平面：这四链结构的核心是由4个鸟嘌呤通过8个Hoogsteen氢键形成的G-平面。G-四链结构：若干个G-平面的堆积某些基因的启动子以及mRMA的5’-端非翻译区都是富含鸟嘌呤的序列。这些序列通过G-四链结构对基因表达进行适度的调控。DNA的高级结构是超螺旋结构：当盘绕方向相同→正超螺旋，反之→负超螺旋①绝大多数原核生物DNA是环状的双螺旋分子。在细胞内进一步盘绕后形成类核结构（80%的DNA和20%的蛋白质）。在细菌DNA中，超螺旋结构可以相互独立存在，形成超螺旋区。②真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构。具体见医

5、学细胞学第三节RNA的结构和功能动物细胞内主要的RNA种类及功能RNA种类缩写细胞内位置（＞80%，最多；+核糖体蛋白→核糖体；原核生物为5S、16S、23S；真核生物为5S+5.8S+28S→60S大亚基，18S→40S小亚基）功能核糖体RNArRNA细胞质核糖体的组成成分信使RNAmRNA细胞质（在细胞核内合成；2%~5%，丰度最小，种类最多；真核生物的mRNA的5’-端有特殊帽结构，3’-端有多聚腺苷酸尾，共同负责mRNA从细胞核向细胞质的转运、维持mRNA的稳定性以及翻译起始的调控）蛋白质合成模板转运RNAtRNA细胞质（15%，含有茎环/发夹结构，

6、三叶草形状，上方3’-端为CCA，连氨基酸→氨基酰-tRNA;下方为反密码子识别mRNA的密码子；与氨基酸的关系为n对1；倒L形的空间结构）转运氨基酸微RNAmicroRNA细胞质翻译调控胞质小RNAscRNA/75L-RNA细胞质信号肽识别体的组成成分不均一核RNA（含内含子、外显子）hnRNA细胞核（mRNA的初级产物）成熟mRNA的前体核小RNAsnRNA细胞核参与hnRNA的剪接、转运线粒体核糖体RNAmtrRNA线粒体核糖体组成成分线粒体信使RNAmtmRNA线粒体蛋白质合成模板线粒体转运RNAmttRNA线粒体转运氨基酸其他非编码RNA（ncRN

7、A）参与基因表达的调控种类位置功能长链非编码RNA（lcnRNA）结构上类似mRNA,但序列中不存在开放读框短链非编码RNA（sncRNA）snRNA（核内小RNA）细胞核参与真核细胞hnRNA的内含子加工剪接snoRNA（核仁小RNA）核仁参与rRNA的加工和修饰（如甲基化修饰）scRNA（胞质小RNA）细胞质参与形成信号识别颗粒，引导含有信号肽的蛋白质进入内质网定位合成催化性小RNA（核酶）细胞内催化特定RNA的降解活性，在RNA的剪接修饰中具有重要作用siRNA（小干扰RNA）以单链形式与外源基因表达的mRNA相结合，有道相应nRNA降解miRNAs（

8、微RNA）通过结合mRNA而选择性调控基因的表达第四