生物化学教案——第三章 核酸的结构与功能.doc

第三章 核酸的结构与功能 一、核酸的生物学功能：核酸是遗传物质；参与遗传信息的表达；少量RNA还有催化功能。 　　二、核酸的化学组成：核酸是一种线形多聚核苷酸，基本组成结构单位是核苷酸，而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。　　 　　两类核酸：脱氧核糖核酸（DNA），存在于细胞核和线粒体内。 核糖核酸（RNA），存在于细胞质和细胞核内。 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 核酸的降解产物： １、碱基：　 　 嘧啶环 尿嘧啶（仅RNA） 胞嘧啶 胸腺嘧啶（仅DNA） 嘌呤环 腺嘌呤 鸟嘌呤 嘌呤和嘧啶环中均含有共轭双键，因此对波长260nm左右的紫外光有较强吸收，这一重要的理化性质被用于对核酸、核苷酸、核苷及碱基进行定性定量分析。 ２、戊糖：DNA分子中核苷酸的戊糖是β-D-2-脱氧核糖，RNA中为β-D-核糖。 ３、磷酸：生物体内多数核苷酸的磷酸基团位于戊糖的第五位碳原子上。 4、核苷：戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的糖苷。在大多数情况下，核苷是由核糖或脱氧核糖的C1上的 β-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-C糖苷键。 5、核苷酸：核苷酸是由核苷中的戊糖羟基与磷酸脱水缩合后生成的酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。 由于核苷酸的核糖有3个自由羟基，脱氧核苷的戊糖上有2个，它们与磷酸基缩合会生成2′-、3′-和5′-核苷酸或是3′-和5′-脱氧核苷酸。最常见的为5′-核苷酸（5′ 常被省略）。5′-核苷酸又可按其在5′位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。 生物体中还有两种常见的3′,5′-环核苷酸：cAMP、cGMP，有放大或缩小激素信号的作用，称之为“第二信使”。 辅酶类核苷酸，一些核苷酸或其衍生物还是重要的辅酶或辅基的组成成分，如NAD（辅酶）、NADP（辅酶）、CoASH（辅酶A）、FMN（黄素单核苷酸）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）。 三、核酸的一级结构 核酸的一级结构：核酸中核苷酸的排列顺序及连接方式。 核苷酸之间通过3′，5′-磷酸二酯键连接。 四、DNA的高级空间结构与功能　 １、DNA的二级结构 DNA双螺旋结构是核酸的二级结构。双螺旋的骨架由戊糖和磷酸基构成，两股链之间的碱基互补配对，是遗传信息传递者，DNA半保留复制的基础，结构要点（B型双螺旋）： a.两条反向平行的多核苷酸链围绕一个“中心轴”形成右手双螺旋结构，螺旋表面有一条大沟和小沟； b.磷酸和脱氧核糖在外侧，通过3′，5 ′ －磷酸二酯键相连形成DNA的骨架，与中心轴平行。碱基位于内侧，与中心轴垂直； c. 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）； d. 螺旋的稳定因素为碱基堆集力和氢键； e. 螺旋的直径为2nm，螺距为3.4nm，相邻碱基对的距离为0.34nm，相邻两个核苷酸的夹角为36度。 ２、DNA的三级结构 　三级结构是在双螺旋基础上进一步扭曲形成超螺旋，使体积压缩。在真核生物细胞核内，DNA三级结构与一组组蛋白共同组成核小体。在核小体的基础上，DNA链经反复折叠形成染色体。 ３、功能　 DNA的基本功能就是作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，它是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础。 　DNA中的核糖和磷酸构成的分子骨架是没有差别的，不同区段的DNA分子只是碱基的排列顺序不同。 五、RNA的空间结构与功能 DNA是遗传信息的载体，而遗传作用是由蛋白质功能来体现的，在两者之间RNA起着中介作用。其种类繁多，分子较小，一般以单链存在，可有局部二级结构，各类RNA在遗传信息表达为氨基酸序列过程中发挥不同作用。如： 名　　称 功　　能 核糖体RNA　(rRNA) 核蛋白体组成成分 信使RNA　(mRNA) 蛋白质合成模板 转运RNA　(tRNA) 转运氨基酸 不均一核RNA　(hnRNA) 成熟mRNA的前体 小核RNA　(snRNA) 参与hnRNA的剪接、转运 小核仁RNA　(snoRNA) rRNA的加工和修饰 　１、信使RNA（半衰期最短） １）hnRNA为mRNA的初