第二章 第三节核酸

核酸的分类及分布 脱氧核糖核酸 核糖核酸 90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。 ( DNA) 分布于胞核、胞液。 ( DNA) (RNA) 脱氧核糖核酸 核糖核酸 携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型。 参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。

一、 核酸的化学组成 核酸的元素组成： C、H、O、N、P。 P的含量：9%----10% 核酸的基本单位：核苷酸，核苷酸由 一、 核酸的化学组成 核酸的元素组成： C、H、O、N、P。 P的含量：9%----10% 核酸的基本单位：核苷酸，核苷酸由 磷酸、戊糖、含氮碱组成。

核酸的水解产物： 核糖 脱氧核糖 磷酸 核苷 戊糖 含氮碱 核酸 核苷酸 嘌呤碱 嘧啶碱

（一）．戊糖： 1´ 2´ 3´ 4´ 5´ -D-核糖(ribose) -D-脱氧核糖(deoxyribose) （构成RNA） （构成DNA） -D-脱氧核糖(deoxyribose) 2´ 3´ 4´ 5´ O H CH 2 （三）核苷

1. 嘌呤碱)： （二）、核苷酸中的碱基组成 3 1 2 4 5 6 7 8 9 N H O 腺嘌呤(adenine, A) 鸟嘌呤(guanine, G) N H O

2. 嘧啶碱(pyrimidine)： 尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶 O 4 5 C 3 N H 6 2 1 尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶 Uracil，U Cytosine，C Thymine，T 3 1 2 4 5 6 N O H C

（三）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。

腺苷(AR) 脱氧胞苷(dCR) β1,N9-糖苷键 β1,N1-糖苷键 β1 N9 N1 OH

（四）核苷酸 核苷与磷酸通过磷酸酯键连接，即为核苷酸。

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。

（二）核苷酸的种类与命名 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。

DNA分子主要由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成。 RNA分子主要由AMP，GMP，CMP，UMP四种核糖核苷酸组成。

类别 DNA RNA 基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 碱基 腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T） 腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U） 戊糖 脱氧核糖 核糖 酸 磷酸 核苷酸的名称 腺嘌呤脱氧核苷酸（dAMP） 鸟嘌呤脱氧核苷酸（dGMP） 胞嘧啶脱氧核苷酸（dCMP） 胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dTMP） 腺嘌呤核苷酸（AMP） 鸟嘌呤核苷酸（GMP） 胞嘧啶核苷酸（CMP） 尿嘧啶核苷酸（UMP）

二、 DNA结构与功能： （一）、核酸的一级结构： 核苷酸之间的连接方式：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。

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。 5′端 3′端 C G A 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。

核酸的一级结构就是指核酸分子中核苷酸（或）脱氧核苷酸）的排列顺序。 化学键：3,5-磷酸二酯键 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

（二）DNA的空间结构 1、DNA的二级结构——双螺旋结构：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（获1962年度诺贝尔奖）。 James Watson (L) and Francis Crick (R), and the model they built of the structure of DNA

B型DNA双螺旋结构模式图

B型双螺旋DNA的结构特征

（1.） DNA是反向平行的多聚核苷酸链结构，呈双螺旋； （2）. 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）； （3） 螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。 （4）. 螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力2. （5）主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧； ；

碱基互补配对 A T G C

2、DNA的超级结构 原核生物的DNA的超级结构形成超螺旋结构。 真核生物的形成核小体，由DNA和组蛋白构成，通过核小体不同层次的折叠使1M的DNA容纳于只有几微米的细胞核内。

3、DNA的功能 DNA的基本功能是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。

一级结构：由AMP、GMP、CMP、UMP四种核苷酸由磷酸二酯键相连形成的序列。 RNA通常以单链形式存在，但也可形成局部的双螺旋结构。 主要的RNA种类有rRNA、mRNA、tRNA、HnRNA、SnRNA、SnoRNA、ScRNA等。

1、信使RNA(mRNA) 真核生物mRNA的加工包括首、尾修饰和剪接。大多数真核mRNA的5’-末端有7-甲基鸟嘌呤的帽结构。前体mRNA在3’端特异位点断裂并加上多聚 腺苷酸尾 。

帽子结构

尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。 poly A的有无与长短，是维持mRNA作为翻译模板的活性，以及增加mRNA本身稳定性的因素。 一般真核生物在胞浆内出现的mRNA，其poly A长度为100至200个核苷酸之间，也有少数例外。 前体mRNA分子的断裂和加多聚腺苷酸尾是多步骤过程。

C A B D 断裂基因(splite gene) 真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。 C A B D 非编码区 编码区 A、B、C、D

鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰 鸡卵清蛋白基因 hnRNA 首、尾修饰 hnRNA剪接 成熟的mRNA

2、tRNA的转录后加工 TGGCNNAGTGC GGTTCGANNCC DNA RNA pol Ⅲ tRNA前体

RNAaseP、内切酶

* tRNA的二级结构 ——三叶草形 氨基酸臂 DHU环 反密码环 额外环 TΨC环 氨基酸臂 额外环

tRNA的三级结构：倒L型结构

3、rRNA的转录后加工 28S 5.8S 18S 45S - rRNA 5.8S和28S-rRNA 18S - rRNA 内含子 rDNA 剪接 5.8S和28S-rRNA 18S - rRNA

mRNA（信使RNA） tRNA（转运RNA） rRNA（核糖体RNA) 细胞中的含量 5%～10% 80%～90% 结构特点 基本上呈线形。局部呈双链，形成发夹式结构 呈三叶草形，柄部和基部呈现双螺旋结构，柄部3′端有CCA三个碱基，其相对端的反密码环中有三个碱基为反密码子 线形，局部呈发夹状结构 功能 转录DNA分子上的遗传信息，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模板 在蛋白质合成中，运输特定氨基酸到核糖体上 与蛋白质结合形成核糖体，是细胞内蛋白质的合成场所

四、 核酸的理化性质、 （一）核酸的一般性质：多元酸。 （二）紫外线吸收性质： 能吸收紫外光，最大吸收峰为260nm。 四、 核酸的理化性质、 （一）核酸的一般性质：多元酸。 （二）紫外线吸收性质： 能吸收紫外光，最大吸收峰为260nm。 故常用紫外分光光度法测定核酸的含量。

（三）、变性与复性 1、DNA的变性：在理化因素作用下，DNA双螺旋的两条互补链之间的氢键断裂，松散而分开成为单链，从而导致DNA的理化性质及生物学性质发生改变，这种现象称为DNA的变性引起DNA变性的因素主要有：①高温，②强酸强碱，③有机溶剂等。 变性后的DNA紫外吸收能力增强，称为增色效应。TM值：DNA断裂一半时的温度。

2、DNA的复性（退火）：将热变性后的DNA溶液缓慢冷却，则变性的两条单链DNA可以重新互补而形成原来的双螺旋结构并恢复原有的性质。

DNA-DNA杂交示意图 DNA-DNA 杂交双链分子 变性 复性 不同来源的DNA分子

3、核酸的分子杂交 两条来源不同的单链核酸（DNA或RNA），只要它们有大致相同的互补碱基顺序，经退火处理即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交。

DNA-RNA杂交示意图

复习题： 1、.维持核酸一级结构的化学键是:： A.磷酸键 B.氢键 C.肽键 D.磷酸二酯键 E、以上都不对 2、只在DNA中含有的碱基有： A 、T B 、C C G D U E、A 3、只在RNA中含有的碱基有： 4、.假设有一段DNA序列为5‘ATCCGAC3’，其互补序列是： A.5’TAGGCTG3’ B.5’UAGGCUG3’ C.5’GUCGGAU3’ D.5’TAGGCUG3’E以上都不对 5、.含有反密码子的结构是： A.rRNA B.tRNA C.蛋白质 D.DNA E、 mRNA 6、核酸中核苷酸之间连接方式是: 　A.2‘,3’-磷酸二酯键　B.3‘,5’-磷酸二酯键　C.2‘,5’-磷酸二酯键　D.糖苷键　　　　　　　E.氢键 四、1、简述DNA双螺旋结构的特点。2、列表比较DNA和RNA的组成成分和基本单位。

二、选择题 1.RNA和DNA彻底水解后的产物 A、核糖相同，部分碱基不同 B、碱基相同，核糖不同 C、碱基不同，核糖不同 D、碱基不同，核糖相同 2.核酸中核苷酸之间的连接方式是 A、2’，5’—磷酸二酯键 B、氢键 C、3’，5’—磷酸二酯键 D、糖苷键 3.下列关于DNA分子中的碱基组成的定量关系哪个是不正确的？ A、C+A=G+T B、C=G C、A=T D、C+G=A+T 4.维系DNA双螺旋稳定的最主要的力是 A、氢键 B、离子键 C、碱基堆积力 D范德华力 5、tRNA的分子结构特征是 A、有反密码环和 3’—端有—CCA序列 B、有密码环 C、有反密码环和5’—端有—CCA序列 D、5’—端有—CCA序列 6、tRNA的三级结构是 A、三叶草叶形结构 B、倒L形结构 C、双螺旋结构 D、发夹结构