生物化学第三章核酸的结构与功能讲解.ppt

第三章;核酸（Nucleic acid） ;3.1 核酸的组成成分;核酸（DNA和RNA）;3.1.1 戊糖;3.1.2 含氮碱;两类核酸中除了以上各四种碱基的核苷酸外，还有一些其他修饰碱基，通常含量很少，所以称为稀有碱基。 核酸中的稀有碱基是核酸生物合成后修饰产物。 RNA中，特别是tRNA中含有较多的稀有碱基如二氢尿嘧啶（D）、1-甲基次黄嘌呤（ m1I ）、次黄嘌呤（I）、假尿嘧啶（ψ ）等。;嘌呤（Pu） ;（1）嘌呤碱;（2）嘧啶碱;4-硫尿嘧啶;（3）碱基的互变异构体;酮式烯醇式互变异构;胺式亚胺式互变异构;3.1.3 核苷;（1）核苷（ribonucleoside） ;（2）脱氧核苷（deoxyribonucleoside）;（3）稀有核苷;3.1.4 核苷酸;5′-磷酸-脱氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷; pA，pT，pG，pC，pU分别表示相应的5′-核苷酸 除了5′-核苷酸外，还有3′-核苷酸用Ap，Tp，Gp，Cp，Up表示 生物体内游离的2′-核苷酸较少，用Gp2′表示相应的 2′-核苷酸;八种核苷酸;核苷酸的其他形式;辅酶Ⅰ NAD+;AMP;ATP是重要的能量转换中间体 ATP含两个高能磷酸键：水解时可释放大量自由能，推动体内各种需能反应。 ATP也是磷酰化剂：磷酰化的底物具较高能量（活化分子），是许多生物化学反应的激活步骤。 GTP游离存在于生物体内，也是一种高能化合物,具有类似ATP的结构 主要是作为蛋白质合成中磷酰基供体 在许多情况下, ATP 和 GTP 可以相互转换;4种核糖核苷三磷酸（ATP,UTP,GTP,CTP）直接合成RNA的原料 4 种三磷酸脱氧核糖核苷（dATP，dGTP，dCTP，dTTP）则是直接合成DNA的原料。 ATP在所有生物系统中化学能的贮藏和利用的能量通货 有些核苷三磷酸参与特定的代谢过程 如UTP参加者糖的互相转化与合成，CTP参加磷脂的合成，GTP参加蛋白质和嘌呤的合成等 ;3.2 核酸的一级结构;多个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，称为多聚脱氧核苷酸，即DNA链。;结构式;DNA的一级结构 是由四种脱氧核苷酸（dAMP、dGMP、dCMP、dTMP）通过3′,5′-磷酸二酯键连接起来的直线形或环状多聚体。 通常一个染色体中就是一个DNA分子（通常为双链），最大有染色体DNA可超过108bp——也表示为100Mb、105Kb等 人类基因组大小为3.2Gb，大约能为31 000个蛋白质编码。实际上，编码序列只占基因组的1.1%到1.4%。 RNA的一级结构 是由四种核苷酸（AMP、GMP、CMP、TMP）通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来的直线形多聚体 tRNA mRNA snmRNAs和RNA组学：核内小RNA（snRNA）、核仁小RNA （snoRNA）、胞质小RNA （scRNA）、 催化性小RNA（即ribozyme）、小片段干涉 RNA （siRNA）;3.3 DNA的二级结构;3.3.1 双螺旋结构的实验依据;;3.3.2 双螺旋结构模型的要点;（1）两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴缠绕，为右手螺旋。;（2）两条链上的碱基均在主链内侧，一条链上的A一定与另一条链上的T配对，G一定与C配对。;双螺旋模型的碱基配对;（3）成对碱基大致处于同一平面，该平面与螺旋轴基本垂直，糖环平面与螺旋轴基本平行，磷酸基连在糖环的外侧。; 相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的碱基堆积力（base stacking force）;（4）由于碱基对并不处于两条主链的中间，而是向一侧突出，碱基对糖苷键的键角使两个戊糖之间的窄角为120°，广角为240 °。;（5）大多数天然DNA属双链DNA（dsDNA），少数病毒的DNA为单链DNA （ssDNA）。（6）双链DNA分子主链上的化学键受碱基配对等因素影响旋转受到限制，使DNA分子比较刚硬，呈比较伸展的结构。;稳定双螺旋结构的因素;双螺旋结构模型的要点总结 1）反平行双链右手螺旋，直径=2nm，每圈10对核苷酸，螺距为3.4nm 2）糖－Pi在螺旋线上，位于外侧，平行于轴，碱基伸向内部其平面垂直于轴，表面形成大沟、小沟 3）两链之间A与T互补，G与C互补 4）稳定因素为氢键和碱基堆积力;3.3.3 DNA二级结构的其他类型;回文结构： DNA序列中以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同的双螺旋结构。即对称轴一侧的片段旋转180°后，与另一侧片段对称重复。回文结构能形成十字结构和发夹结构;AATTCAAGGGAGAAGTATAGAAGAGGGAAGGATC TTAAGTTCCCTCTTCATATCTTCTCCCTTCCT