第2章 核酸的结构与功能120911.pptVIP

第 二 章核酸的结构和功能 Structure and Function of Nucleic Acid 核 酸(nucleic acid) 是以核苷酸为基本组成单位（通过磷酸二酯键连接）的生物大分子，携带和传递遗传信息。 核酸的发现和研究工作进展 1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 1994年 中国人类基因组计划启动 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架 第一节 核酸的化学组成及一级结构 一、核酸可以分为二类 二、核酸的基本组成单位是核苷酸 1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%） 嘌呤(purine) 碱 基 腺嘌呤(adenine, A) 鸟嘌呤(guanine, G) 嘧啶(pyrimidine) 尿嘧啶(uracil, U) 胞嘧啶(cytosine, C) 胸腺嘧啶(thymine, T) 稀有碱基 其他碱基的衍生物 ： 黄嘌呤、次黄嘌呤、可可碱、咖啡因 戊 糖 核苷：AR, GR, UR, CR 脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR 核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷酸：可以是2 ’－ ，3 ’－ ，5 ’－核苷酸 脱氧核苷酸：可以是3 ’－ ，5 ’－核苷酸 体内游离存在的有生物学活性的大多是 5’－核苷酸 体内重要的游离核苷酸及其衍生物 含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP 环化核苷酸: cAMP，cGMP 5´端 3´端 三、核苷酸通过3′,5 ′磷酸二酯键连接成多聚核苷酸链的连接 C G A 四、核酸的一级结构就是核苷酸的排列顺序 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。 书写方法 5 pApCpTpGpCpT-OH 3 目 录 pA C T G C T A C T G C T 第二节DNA的结构与功能 一、 DNA的二级结构 ——双螺旋结构 目 录 （一）DNA的碱基组成 碱基的理化数据分析： A-T、G-C以氢键配对较合理 DNA纤维的X-线衍射图谱分析 （Watson, Crick, 1953） DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-磷酸-为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘。形成大沟(major groove)及小沟(minor groove)相间。 目 录 （二） DNA的B型双螺旋结构模型要点 碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T; GC） 。 相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基，螺旋直径为2nm 。 目 录 碱基互补配对 T A G C 氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。 目 录 目 录 （三）DNA双螺旋结构有A、B、Z型 超螺旋结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同 负超螺旋(negative supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反 二、DNA的三级结构是超螺旋结构 意义： DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。 （一）原核生物DNA的环状超螺旋结构 （二）真核生物线粒体、叶绿体DNA是环状双链超螺旋结构 16569 bp 37个基因 22 tRNA 2 rRNA 13 蛋白质 （三）真核生物DNA与组蛋白组装成染色体 真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是 核小体(nucleosome)。 核小体的组成 DNA：约200bp 组蛋白：H1 H2A，H2B H3 H4 三、DNA的功能是携带遗传信息 DNA是遗传信息的载体，以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。 基因（gene）定义，是指DNA分子中的特