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第三章 核酸的结构与功能 Structure and Function of Nucleic Acid 概述 1、核酸的发现及命名 1869年25岁的瑞士人Miescher发现“核素” 核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)与核糖核酸(RNA) 2、核酸的分类、分布及生理功用 分 类 主要分布 主要生理功用 DNA 细胞核 遗传信息的载体 RNA 细胞质 参与蛋白质的生物合成 3、核酸的水解 第一节 核酸的化学组成 一、戊糖 二、碱基 DNA、RNA基本组成的异同 戊 糖 碱 基 磷酸 DNA 脱氧核糖 A、G、C、T 磷酸 RNA 核 糖 A、G、C、U 磷酸 （三）稀有碱基 三、核苷(nucleoside) 1）定义：碱基与戊糖通过糖苷键相连而成的化合物。 2）碱基与戊糖的连接部位： 3）分类：核糖核苷与脱氧核糖核苷 四、核苷酸(nucleotide) 1）定义：核苷与磷酸通过酯键相连而成的化合物 2）连接部位：戊糖的第五位碳上的羟基磷酸化 3）分类：核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸 注：一磷酸核苷 monophosphate (MP) 二磷酸核苷 diphosphate (DP) 三磷酸核苷 triphosphate (TP) 核苷酸的结构 核苷酸的衍生物 第二节 核酸的一级结构 1、定义：组成DNA或RNA的核苷酸的排列顺序 2、连接键：3’，5’ -磷酸二酯键 （多核苷酸链的方向：5’→3’） 3、表达方式：结构式 线条式 文字式 第三节 DNA的空间结构与功能 一、DNA的二级结构 （一）双螺旋结构模型 碱基组成的Chargaff规则 1、 A=T、G=C、A+G=T+C； 2、有种属特异性，不同生物种属DNA碱基组成不同； 3、无组织器官特异性，同一个体不同组织器官的DNA具有相同的碱基组成。 （二）DNA双螺旋结构模型要点 1、是反向平行的互补双链结构，右手双螺旋结构，存在大沟、小沟。 2、亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于螺旋外侧，碱基位于内侧，两链间通过碱基形成氢键。 3、A与T形成两个氢键，G与C形成三个氢键，碱基处于一个碱基平面，与纵轴垂直。直径2.0nm，每圈10对碱基，每个碱基旋转36o，螺距3.4nm 4、碱基堆砌力、氢键和离子键维系双螺旋结构的稳定，其中碱基堆砌力为主要作用力。 二、DNA的三级结构 （一）DNA的超螺旋结构 正超螺旋和负超螺旋 （二）原核生物DNA的高级结构 绝大多数为共价封闭的环状双螺旋分子，形成超螺旋结构 （三）DNA在真核生物细胞核内的组装 染色质(chromatin)和染色体(chromosome) 核小体(nucleosome)：DNA+组蛋白(histone, H) 注：组成核小体的组蛋白H2A、H2B、H3、H4各二分子；H1位于核小体之间；人体每个体细胞DNA长1m,细胞直径0.1mm,细胞核0.05mm。 三、DNA的功能 基因(gene)： DNA分子中有功能的特定区段 遗传密码(genetic codon) 基因组(genome)： 包含了所有编码RNA和蛋白质的序列及所有的非编码序列，也就是DNA分子的全部序列。人类的基因组是由约3×109个bp（碱基对）组成。 第四节 RNA的空间结构与功能 RNA的分类及功能： 分 类 主要功能 mRNA 蛋白质生物合成的模板 tRNA 氨基酸的搬运工具 rRNA 与蛋白结合成核蛋白体，为 蛋白质生物合成提供场所 RNA的总体结构特点： 以单链形式存在；局部可形成双螺旋；碱基组成比例无规律性 一、信使RNA(messenger RNA, mRNA) 1) mRNA含量少、更新快、分子大小不一 2) mRNA可形成局部双螺旋结构的二级结构。 3) mRNA在真核生物中的初级产物称为hnRNA 4) 5