蔡丽希《生物化学》精品课件 第二章 核酸的结构与功能.pptVIP

核酸是存在于细胞中的一类大分子酸性物质，包括核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）和脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA）两大类。 RNA和DNA都是以单核苷酸(nucleotide)为基本单位所组成的多核苷酸长链。 RNA主要参与遗传信息的表达，而DNA则是遗传信息的载体。 第一节 核酸的化学组成及一级结构 组成元素 核酸的基本单位：核苷酸 1. 嘧啶碱(pyrimidine)： 2. 嘌呤碱(purine)： 二、戊糖与核苷 1．戊糖(pentose)： 2．核苷(nucleoside)： 核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。 在大多数情况下，核苷是由核糖或脱氧核糖的C1′?-羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合，故生成的化学键称为?，N糖苷键。如 图 “稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。 三、核苷酸的结构与命名 核苷酸(nucleotide)是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。 由于与磷酸基缩合的位置不同而分别生成2?-核苷酸、3?-核苷酸和5?-核苷酸。最常见者为5?-核苷酸（5?常被省略）。 核苷酸的分子结构 核苷酸的命名及缩写符号 两类核酸的基本成分 四、核酸的一级结构 一分子核苷酸的3?-位羟基与另一分子核苷酸的5?-位磷酸基通过脱水可形成3?,5?-磷酸二酯键，从而将两分子核苷酸连接起来。 3,5-磷酸二酯键的形成 多核苷酸链： 核酸就是由许多核苷酸单位通过3?,5?-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的长链状化合物。 核酸是具有方向性的长链状化合物，多核苷酸链的两端，一端称为5?-端，另一端称为3?-端。 DNA分子主要由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成。 DNA的一级结构就是指DNA分子中脱氧核糖核苷酸（碱基）的排列顺序及连接方式(3?,5?-磷酸二酯键)。 RNA分子主要由AMP，GMP，CMP，UMP四种核糖核苷酸组成。 RNA的一级结构就是指RNA分子中核糖核苷酸碱基）的排列顺序及连接方式。 核酸一级结构的表示方法 DNA的一级结构： 5?-AGTCCATG-3? AGTCCATG 3?-TCAGGTAC-5? RNA的一级结构： 5?-AGUCCAUG-3? AGUCCAUG 第二节 DNA的空间结构与功能一、DNA的二级结构——双螺旋结构模型 DNA双螺旋结构(double helix structure)是DNA二级结构的一种重要形式，它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型。 Chargaff 研究小组的贡献 1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了分析研究，发现： ① DNA碱基组成有物种差异，且物种亲缘关系越远，差异越大； ② 相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变； ③ DNA分子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规律性，即A=T、G=C、A+G=T+C。这一规律被称为Chargaff规则。 1953年由Franklin和Wilkins等人完成的研究工作，发现了DNA晶体的X线衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明DNA是一种螺旋构象。 DNA双螺旋结构模型的要点： 1、右手螺旋 ， 大沟、小沟 2、螺旋由两条反向的互补双链组成A ＝ T， G ≡ C ，戊糖和磷酸构成骨架居外，互补碱基处于碱基平面居内 3、双螺旋直径2nm，螺旋一圈含10bp，螺 距3.4nm 4、维系力：横向——氢键 纵向——碱基堆积力 二、DNA的超螺旋结构（三级结构）及其在染色质中的组装 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。 绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋结构。 （二）DNA在真核生物细胞核内的组装： 在真核生物中，双螺旋的DNA分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕，从而形成特殊的串珠状结构，称为核小体(nucleos