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第二章 核酸的结构与功能 二、教学要求 1．掌握核酸的化学组成；掌握DNA的一级结构、二级结构及其功能；掌握三种RNA的结构特点和功能。 2．熟悉核酸的变性、复性；核酸的理化性质。 3．了解DNA、tRNA的三级结构；核酸酶的概念（自学）。 重点：DNA的二级结构，三类RNA的结构特点及功能；DNA的变性、复性以及在分子生物学中的应用；DNA与RNA分子组成的异同。 难点：DNA二级结构要点，tRNA二级结构与功能关系 考核要求： 一、核心内容：核酸的分子组成，DNA的碱基组成规律，DNA一级结构的概念、二级结构及其要点；DNA的功能。RNA的分类，mRNA结构、功能；退火的概念。 二、重点内容：tRNA、rRNA的结构特点和功能。核酸的变性、复性概念；增色效应、解链温度；核酸杂交。 内容提纲： 核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。天然存在的核酸分为DNA和RNA两类。根据RNA的生物学功能不同，生物细胞内主要存在三种RNA，即信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。 核酸的一级结构是指多核苷酸链中核苷酸残基的组成和排列顺序。DNA的二级结构是典型的双螺旋结构。原核生物DNA的三级结构是在二级结构的基础上进一步折叠盘饶形成的超螺旋结构。真核细胞DNA的双链缠饶在组蛋白上构成核小体。 核酸分子在260nm波长处具有紫外吸收特性。DNA的变性是指在理化因素作用下，DNA分子中的氢键断裂，双螺旋结构解开形成两个单链的过程。当紫外吸收达到最大值一半时的温度称为DNA的熔解温度(Tm)，亦称解链温度。DNA的Tm值大小与分子中的G、C含量多少及分子的长度有关。DNA的复性是指变性分开的两条单链，按照碱基互补配对原则重新形成双螺旋的过程。通常采用缓慢降温的方法使其复性，所以DNA的复性亦称为“退火”。分子杂交是指不同来源的核酸单链合并在一起，形成杂化双链的 核 酸(nucleic acid) 是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。 第一节 核酸的化学组成及其一级结构 一，核酸的分类及分布 3、核苷（nucleoside 核苷 = 碱基 + 核糖 连接方式：糖苷键(glycosidic bond) 4、 核苷酸(nucleotide) 核苷酸 = 核苷 + 磷酸 连接方式：磷酸酯键 核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP 重要的核苷酸衍生物 环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第二信使。 含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 三、核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成多聚核苷酸链 一个脱氧核苷酸3(的羟基与另一个核苷酸5(的α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键(phosphodiester bond)。 多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸(polydeoxynucleotide)，即DNA链。 四、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺 序 定义 核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。 核酸分子的大小常用碱基(base pair 或kilobase)数目来表示。 小的核酸片段(50bp)常被称为寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的长度可以高达几十万个碱基。 DNA和RNA的区别 第二节 DNA的空间结构与功能 DNA的空间结构(spatial structure) 构成DNA的所有原子在三维空间具有确定的相对位置关系。 DNA的空间结构又分为二级结构(secondary structure)和高级结构。 一、DNA的二级结构是双螺旋结构 （一）DNA双螺旋结构的研究背景 Chargaff 规则 不同生物种属的DNA的碱基组成不同 同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同。 [A] = [T]，[G] = [C] 一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变。 DNA分子双螺旋结构(double helix)模型提供依据。 A%＝T% G%＝C% （二） DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953） 1.DNA分子是两条反方向的脱氧多核苷酸链形成的右手螺旋结构。形成大沟(major groove)及小沟(minor groove)相间