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第三章核酸的结构与功能 Department of Biochemistry Hangzhou Medical College Guyisheng 第一节 核酸的化学组成 一、核苷酸中的碱基成分 主要有5种碱基：A、G、C、U、T 还有稀有碱基 酮式和烯醇式互变异构体 氨基和亚氨基互变异构体 含共轭双键，260nm左右紫外吸收峰（定性、定量分析） 碱基结构式 DNA： A、G、C、T RNA： A、G、C、U 二、戊糖与核苷 1．戊糖：β-D-核糖、β-D-2-脱氧核糖 2．核苷 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C-1’ 位上的β-羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合，生成的化学键称为糖苷键。 三、核苷酸（nucleotide）的结构与命名 核苷酸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）。 含有一个磷酸基团的核苷酸称为核苷一磷酸（NMP） ；含有两个磷酸基团的核苷酸称为核苷二磷酸（NDP）； 含有三个磷酸基团的核苷酸称为核苷三磷酸（NTP）。 AMP与dCTP cAMP（第二信使） 第二节 核酸的一级结构 核酸的一级结构：多核苷酸链中核苷酸的排列顺序（核苷酸序列或碱基序列） 核苷酸的连接方式 连接方式： 一分子的核苷酸的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。 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。 核酸一级结构的表示方法 第三节 DNA的空间结构与功能 一、DNA的二级结构——双螺旋结构模型（double helix model） DNA双螺旋结构是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。 （一）DNA双螺旋结构的研究背景： 1950～1953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了研究，发现： ① 不同生物种属的DNA碱基组成不同，且物种亲缘关系越远，差异越大； ② 同一个体（相同物种）不同组织器官中DNA碱基组成相同，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原则。 （二）DNA双螺旋结构的特点（B型）： 1. 为右手反向平行双螺旋； 2. 主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧； 3. 两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢键，G与C为三个氢键）； 4. 螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力； 5. 螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。 B型双螺旋DNA的结构特征 （三）DNA双螺旋结构的多样性： 目前已知DNA双螺旋结构可分为A、B、C、D及Z型等数种，除Z型为左手双螺旋外，其余均为右手双螺旋。 二、DNA的超螺旋结构 （一）原核生物DNA的三级结构： 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三级结构。 （二）真核生物中的核小体结构 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。核小体结构属于DNA的三级结构。 组蛋白与核小体（nucleosome） 组蛋白有5种：H1、H2A、H2B、H3、H4 核心组蛋白（组蛋白八聚体） （H2A、H2B、H3、H4）×2 核小体的核心颗粒（nucleosome core partiele ）,连接区（linker） 核小体结构 三、DNA的功能 遗传的?物质基础，携带与传递遗传信息 DNA的基本功能：作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。 DNA复制：亲代DNA→子代DNA，遗传性状的相对保守性。 转录、翻译：DNA→RNA→蛋白质，表达特殊的生物学性状。 基因与基因组 DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因（gene）。 一个生物体的全部基因序列称为基因组（genome）。 基因组的大小与生物的复杂性有关，如病毒SV40的基因组大小为5.1×103bp，大肠杆菌为5.7×106bp，人为3×109bp。 第四节 RNA的空间结构与功能 主要存在于细胞质中 RNA通常以单链形式存在，但也可形成局部的双螺旋结构。 RNA分子的种类较多，分子大小变化较大，