【正文】 核苷（ nucleoside） ?核苷 戊糖 +堿基 ?糖與堿基之間的 CN鍵，稱(chēng)為 CN糖苷鍵 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ (OH) 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ (OH) 核酸化學(xué) O HOH2C OH OH OH 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 核 糖 O HOH2C OH OH 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 核 糖 N N O O H H H 尿嘧啶 H 1 尿苷 N C O O NH H H 5 1 OH 假尿苷（ ψ） 核酸化學(xué) ? 核苷酸是核苷的磷酸酯 。 核苷酸 核苷 +磷酸 戊糖 +堿基 +磷酸 OBO H O HO H 2 CPO HH OOB= 腺嘌呤，鳥(niǎo)嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶或胸腺密啶核糖核苷酸 O H 2 CPO HH OOOBO H脫氧核糖核苷酸核苷酸的組成 核酸化學(xué) 核苷酸的連接方式 ? 多聚核苷酸是通過(guò)一個(gè)核苷酸的 C3’OH 與另一分子核苷酸的 5’磷酸基形成 3’,5’磷酸二酯鍵 相連而成的鏈狀聚合物 。 核酸化學(xué) ? 5′ 磷酸端（常用 5’P表示）； 3′ 羥基端（常用 3’OH表示） ? 多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是 5′→3′ 或是 3′→5′ 。核苷酸的排列順序代表了遺傳信息。 生物界物種的多樣性即寓于 DNA分子中四種核苷酸千變?nèi)f化的不同排列組合之中 。 ? 在 DNA分子中 ， 嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等 。 ? DNA纖維的 X線(xiàn)衍射圖譜分析 Wilkins和 Franklin發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的 DNA纖維具有相似的 X射線(xiàn)衍射圖譜。 兩條鏈沿著同一根軸平行盤(pán)繞 ， 形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu) 。 核酸化學(xué) （ 2） 嘌呤和嘧啶堿基位于螺 旋的內(nèi) 側(cè) ，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè) 。 核酸化學(xué) （ 3） 螺旋直徑約為2nm， 每 10個(gè)核苷酸形成一個(gè)螺旋 ，其螺矩 （ 即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈的高度 ）為 nm ， 每條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距離為 nm。堿基結(jié)合具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)律 :A與 T結(jié)合， G與 C結(jié)合，這種配對(duì)關(guān)系，稱(chēng)為堿基互補(bǔ)。 ? 在 DNA分子中 ， 嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等 。小溝較淺；大溝較深，是蛋白質(zhì)識(shí)別 DNA堿基序列的基礎(chǔ)。 核酸化學(xué) ? 堿基堆積力 是堿基對(duì)之間在垂直方向上的相互作用，可以使 DNA分子層層堆積，分子內(nèi)部形成疏水核心 核酸化學(xué) 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 (BDNA) （ 1）反平行雙鏈：右手螺旋 , 脫氧核糖 磷酸骨架位于外側(cè)，堿基對(duì)位于內(nèi)側(cè) , 堿基對(duì)平面垂直縱軸 （ 2）堿基互補(bǔ)配對(duì)： AT配對(duì)（兩個(gè)氫鍵）， GC配對(duì)（三個(gè)氫鍵） （ 3）右手雙螺旋：螺距為 nm，直徑為 nm， 10bp/圈 （ 4）表面功能區(qū)：小溝較淺；大溝較深，是蛋白質(zhì)識(shí)別 DNA堿基序列 的基礎(chǔ) （ 5）維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的力量：氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定，堿基堆積力維持 螺旋縱向穩(wěn)定 核酸化學(xué) DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成 5180。 5180。 5180。 5180。 磷酸 核糖 堿基 TA堿基對(duì) CG堿基對(duì) 核酸化學(xué) 3. DNA雙螺旋的構(gòu)象類(lèi)型 BDNA： 92%相對(duì)濕度，接近細(xì)胞內(nèi)的 DNA構(gòu)象，與 Watson 和 Crick提出的模型相似。 其堿基平面傾斜 20176。 ZDNA：主鏈呈鋸齒型左向盤(pán)繞 ， 直徑約 ， 螺距， 每一轉(zhuǎn)含 12個(gè) bp， 只有小溝 。 核酸化學(xué) CDNA： 44~46%相對(duì)濕度 ， 螺距 ， 每轉(zhuǎn)螺旋 堿基對(duì) ， 堿基對(duì)傾斜 6176。 可能是特定條件下 BDNA和 ADNA的轉(zhuǎn)化中間物 。 每個(gè)螺旋含 8個(gè) bp， 螺距 ， 堿基平面傾斜 16176。 核酸化學(xué) DNA雙螺旋的不同構(gòu)象 核酸化學(xué) 核酸化學(xué) 雙螺旋 DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù) 類(lèi)型 旋轉(zhuǎn)方向 螺旋直徑（ nm） 螺距（ nm） 每轉(zhuǎn)堿基對(duì)數(shù)目 堿基對(duì)間垂直距離（ nm） 堿基對(duì)與水平面傾角 A－ DNA B－ DNA Z－ DNA 右 右 左 11 10 12 20186。 7186。 該模型的提出是本世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一 ， 它奠定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)飛速發(fā)展的基石 。 寂寥長(zhǎng)守夜燈孤。 久別離人阻路途。 酒杯一酌怕空壺。 水隔山遙望眼枯。 包括：線(xiàn)狀 DNA形成的紐結(jié) 、 超螺旋和多重螺旋 、 環(huán)狀 DNA形成的結(jié) 、 超螺旋和連環(huán)等 ,其中超螺旋是最常見(jiàn)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 。 繩子的兩股以右旋方向纏繞，如果在一端使繩子向纏緊的方向旋轉(zhuǎn)，再將繩子兩端連接起來(lái)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)左旋的超螺旋，以解除外加的旋轉(zhuǎn)造成的脅變，這樣的超螺旋叫 正超螺旋。 核酸化學(xué) DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的形成 核酸化學(xué) 超螺旋狀態(tài)的定量描述 公式 1： L=T+W L——連環(huán)數(shù)（ linking number）， DNA雙螺旋中一條鏈以右手螺旋與另一條鏈纏繞的次數(shù)。 如負(fù)超螺旋分子所受張力會(huì)引起互補(bǔ)鏈分開(kāi)導(dǎo)致局部變性 ， 利于復(fù)制和轉(zhuǎn)錄 。 ?DNA：以超螺旋纏繞在 組蛋白八聚體上 ?組蛋白核心：H2B ,H2A ,H3 ,H4各兩分子對(duì)稱(chēng)聚集成組蛋白八聚體 ?H1組蛋白在核小體之間 核酸化學(xué) 組蛋白與 DNA的結(jié)合 組蛋白與 DNA 的結(jié)合 核酸化學(xué) 染色體包裝的結(jié)構(gòu)模型 多級(jí)螺旋模型 壓縮倍數(shù) 7 6 40 5 （ 8400） DNA → 核小體 → 螺線(xiàn)管 → 超螺線(xiàn)管 → 染色單體 2nm 10nm 30(10)nm 400nm 2~10μm 一級(jí)包裝 二級(jí)包裝 三級(jí)包裝 四級(jí)包裝 核酸化學(xué) 真核 雙鏈線(xiàn)性 DNA（ dsDNA） 核酸化學(xué) 核酸化學(xué) 第四節(jié)、 DNA與基因組 DNA Transcription RNA （ mRNA、 tRNA、 rRNA） Translation Protein 基因 基因 是 DNA片段的核苷酸序列， DNA分子中最小的功能單位。 核酸化學(xué) bp（堿基對(duì) ） 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 人 兩棲類(lèi) 魚(yú)類(lèi) 藻類(lèi) 酵母 細(xì)菌 病毒 質(zhì)粒 各種細(xì)胞、病毒和細(xì)菌質(zhì)粒中基因組的大小 核酸化學(xué) （二）原核生物基因組的特點(diǎn) 1. DNA大部分為結(jié)構(gòu)基因，每個(gè)基因出現(xiàn)頻率低。 。 中度重復(fù)序列 ：在 DNA中可重復(fù)幾十次到幾千次。 A B C D E G 7 700bp F 外顯子（ exons）：為多肽編碼的基因片段。 例外 ：組蛋白基因 (histongene)和干擾素基因 (interferon gene)沒(méi)有內(nèi)含子。 它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ) ， 也是個(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ) 。 核酸化學(xué) 第五節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能 ——RNA分子是含短的不完全的螺旋區(qū)的多核苷酸鏈。 核酸化學(xué) RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) RNA分子中各核苷酸之間的連接方式 （ 3180。磷酸二酯鍵 ） 和排列順序叫做RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) OH OH OH 5180。 RNA與 DNA的差異 DNA RNA 糖 脫氧核糖 核糖 堿基 AGCT AGCU 不含稀有堿基 含稀有堿基 核酸化學(xué) RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? RNA是單鏈分子 ， 因此在 RNA分子中 ， 嘌呤的總數(shù)不一定等于嘧啶的總數(shù) 。 這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為 “ 發(fā)夾型 ” 結(jié)構(gòu) 。 G 除了可以和 C 配對(duì)外 ， 也可以和 U 配對(duì) 。 不同類(lèi)型的 RNA, 其二級(jí)結(jié)構(gòu)有明顯的差異 。 ?分子中含有較多的修飾成分。末端都具有 CpCpAOH的結(jié)構(gòu)。末端為 CCAOH ? 5180。 3180。 3180。 3180。 3180。 主要特征 ： ； 3′端有 CCAOH的共有結(jié)構(gòu)； （ D）； mRNA相互作用； ； TψC 序列； 。 (2)反密碼區(qū) 與氨基酸接受區(qū)相對(duì)的一般含有 7個(gè)核苷酸殘基的區(qū)域，其中正中的 3個(gè)核苷酸殘基稱(chēng)為反密碼 子 (3)二氫尿嘧啶區(qū) 該區(qū)含有二氫尿嘧啶。 (5)可變區(qū) 位于反密碼區(qū)與 T?C區(qū)之間，不同的 tRNA該區(qū)變化較大。 5180。 核酸化學(xué) * tRNA的功能： 活化 、 搬運(yùn)氨基酸到核糖體 ，參與蛋白質(zhì)的翻譯 。 二級(jí)結(jié)構(gòu)為“三葉草”型（ cloverleaf pattern） 小結(jié) ?反密碼環(huán)：反密碼環(huán)中部的三個(gè)堿基可以與mRNA的三聯(lián)體密碼形成堿基互補(bǔ)配對(duì)，解讀遺傳密碼，稱(chēng)為反密碼子（ anticodon）。 ?二氫尿嘧啶環(huán)（ DHU）：識(shí)別氨酰 tRNA合成酶 ?TΨC環(huán)：識(shí)別核蛋白體（核糖體） “倒 L‖型三級(jí)結(jié)構(gòu) 核酸化學(xué) 二 .rRNA (核糖體 RNA) ? 約占全部 RNA的 80%， 與蛋白質(zhì)共同組成核糖體 ,是核糖核蛋白體的主要組成部分 。 Ribosome RNA 核酸化學(xué) 原核生物（以大腸桿菌為例） 真核生物（以小鼠肝為例） 小亞基 30S 40S rRNA 16S 1542個(gè)核苷酸 18S 1874個(gè)核苷酸 蛋白質(zhì) 21種 占總重量的 40% 33種 占總重量的 50% 大亞基 50S 60S rRNA 23S 5S 2940個(gè)核苷酸 120個(gè)核苷酸 28S 5S 4718個(gè)核苷酸 160個(gè)核苷酸 120個(gè)核苷酸 蛋白質(zhì) 31種 占總重量的 30% 49種 占總重量的 35% 核蛋白體的組成 核酸化學(xué) 原核生物 真核生物 核糖體 rRNA 核糖體 rRNA 30s 70s 50s 16s 5s 、 23s 40s 80s 60s 18s 5s、 、28s 核酸化學(xué) 原核生物核糖體組成 真核生物核糖體組成 核酸化學(xué) rRNA的分子結(jié)構(gòu) 特征 ： ?單鏈 ， 螺旋化程度較 tRNA低 ?與蛋白質(zhì)組成核糖體后方能發(fā)揮其功能 5sRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu) 核酸化學(xué) Ribosomal RNA 16SrRNA 核酸化學(xué) 三 .mRNA (信使 RNA) ? 約占總 RNA的 5%。 ? 它的功能是將 DNA的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地 – 核糖核蛋白體 。末端 均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè) 7甲基鳥(niǎo)苷 ， 同時(shí)第一個(gè)核苷酸的 C180。末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為多聚 A尾。 “帽子 ” PolyA 3180。pppN3 180。 DNA mRNA 蛋白 轉(zhuǎn)錄 翻譯 原核細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞