第三章 核酸的结构与功能 Chapter 3 Structure and Function of nucleic acid

本章重点及难点 重点：掌握核酸构件分子的结构特点、代号；掌握DNA二级结构特点、稳定力、三级结构特点及有关概念；掌握RNA二级结构特点、类型；了解核酸的重要理化性质。 难点：构件分子的结构特点，DNA二级结构要点及三级结构有关概念，tRNA二级结构特点、真核生物mRNA二级结构特点，核酸理化性质中涉及的概念及应用。

3.1概述 1、核酸的概念和重要性 DNA的重要性；RNA的重要性 2、核酸的化学组成 碱基；戊糖；磷酸；核苷；核苷酸

1、核酸的概念和重要性 概念：核酸是一类重要的生物大分子，在生物体内负责生命信息的储存和传递。 重要性： (1)DNA是主要遗传物质 (2)RNA的功能多样性

2、核酸的化学组成 核糖（RNA） 磷酸 脱氧核糖（DNA） 核苷 戊糖 核 酸 核苷酸 （RNA、DNA） 碱基 A、G、C、U A、G、C、T

戊糖

碱 基 嘌 呤 腺嘌呤 鸟嘌呤

嘧 啶 尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶

核 苷 如果是存在于DNA中的脱氧核苷则2’位则是H而不是OH。

磷酸 = 核苷酸 + 戊糖 + 碱基

3.2核酸的一级结构 1、核苷酸的连接方式 2、DNA和RNA的一级结构

1、核苷酸的连接方式 核苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。 2、DNA和RNA的一级结构

3.3 DNA的结构与功能 1、DNA的双螺旋结构 双螺旋结构的特征； 双螺旋结构的多态性； 2、DNA的三级结构 3、DNA的功能

1、DNA的双螺旋结构 特征： ①两条脱氧核苷酸链以反向平行的方式 围绕同一中心轴向右盘绕 ②主链处于螺旋的外侧（核糖+磷酸）亲水 核糖平面与螺旋轴平行 碱基处于螺旋的内侧，与中轴垂直 ③螺距：10bp—3.4nm—3600 đ=2nm ④大沟与小沟： 蛋白质识别DNA的特定遗传信息的关键点 ⑤ 碱基互补配对

DNA双螺旋结构稳定的因素 （1）氢键： A=T；G≡ C （2）碱基堆积力 （3）离子键

双螺旋结构的多态性

2、DNA的三级结构 定义：双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空间结构。如扭拮、超螺旋等。

3、DNA的功能 DNA具有基因的所有属性，基因也就是DNA的一个片段。DNA的基本功能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。

3.4 RNA的结构与功能 1、mRNA的结构与功能 2、tRNA的结构与功能 3、rRNA的结构与功能 4、其它小分子RNA

1、mRNA的结构与功能 (1)、原核生物mRNA的结构特点：多顺反子结构 (2)、真核生物mRNA的结构特点： ①单顺反子结构，只能编码一条多肽链 ②3’-端具有polyA结构 不是由DNA编码的 防止mRNA被核酸酶水解 核质转运有关 ③ mRNA的5’端有一个“帽子”结构 m7G5’pppN 防止核酸外切酶对mRNA的降解 识别起始点（核糖体识别mRNA ）

2、tRNA的结构与功能 (1)、二级结构特征： ①分子量25KD左右，沉降系数4s；多数为70~90个核苷酸 (2)、三级结构特征： ②三叶草形结构 ③3’末端（接受末端）为CCAOH结构，接受活化的aa。 ④5’端多为pG，也有pC结构的。 ⑤ 具有不等的稀有碱基及位置不变的恒定核苷酸2 (2)、三级结构特征： 倒“L”

3、rRNA的结构与功能 原核生物的rRNA： 16S、 5S、23S 真核生物的rRNA： 18S、5S、5.8S、28S

4、其它小分子RNA 真核细胞的小分子RNA： snRNA scRNA 原核细胞的小分子RNA： 反义RNA

3.5核酸的理化性质及其应用 1、核酸的一般理化性质 2、DNA的变性与复性 3、DNA的熔解温度 4、核酸的杂交及其应用

1、核酸的一般理化性质 物理性质： 核酸的水解： ①酸水解 ②碱水解 ③ 酶水解 ①酸性 ②稳定性 ③紫外吸收 ④溶解度 ⑤分子大小、形状和粘度 ⑥ 沉降特性 核酸的水解： ①酸水解 ②碱水解 ③ 酶水解

2、DNA的变性与复性 DNA的复性 定义：变性DNA在适当的条件下又可使两条彼此分开的链重新缔合成双螺旋，这个过程叫~。 DNA的变性 定义：高温、酸、碱或某些变性剂能破坏核酸中的氢键，使有规律的螺旋型双链结构变成单链、无规律的“线团”，此作用称为~。 性质改变： ①溶液粘度降低 ②溶液旋光度发生改变 ③ 增色效应：与天然DNA相比，变性DNA因其双螺旋结构破坏，使碱 基充分外露，因此，紫外吸收增加，这种现象叫~。 DNA的复性 定义：变性DNA在适当的条件下又可使两条彼此分开的链重新缔合成双螺旋，这个过程叫~。 DNA复性的影响因素： ①温度和时间 ②DNA浓度 ③ DNA序列的复杂性

3、DNA的熔解温度 定义：增色效应达到一半时的温度或DNA双螺旋结构失去一半时的温度称为~。 影响Tm的因素： ①DNA的均一性 ②G、C的含量 ③介质中的离子强度：低浓度介质中，Tm值低，范围宽

4、核酸的杂交及其应用 定义：在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂合双链(heteroduplex)。 这种杂合双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。

3.6核酸酶和限制性核酸内切酶 1、核酸的酶促水解与核酸酶的分类 底物专一性；对底物的作用方式 ； 磷酸二酯键断裂方式；其它分类 2、核酸酶的特性 3、限制性核酸内切酶

3.7 DNA一级结构测定与DNA的化学合成 1、DNA碱基顺序的测定 酶法测序 ； 化学法测序； 自动测序 2、DNA的化学合成

3.8基因和基因组 1、基因 2、基因组 病毒；细菌； 真核生物； 人类基因组计划