第2章 DNA结构与功能.pdf

第2章：核酸的结构与功能 2.1 DNA的一般性质 2.2 DNA的二级结构及多态性 2.3 DNA的超螺旋结构 2.4 染色体结构 2.1 DNA的一般性质  1868年，瑞士的内科医生Friedrich Miescher从外科医院包扎伤口的绷 带上的脓细胞核中提取到一种富含 磷元素的酸性化合物，将其称为核 素(nuclein) 。  19世纪末，DNA和RNA被分离， 称为核酸 (nucleic acids) ，其功能 Friedrich Miescher 不清楚。 1928年英国人Griffith.F进行了肺炎球菌的体 内转化实验。 1944年Avery等进行了体外转化实验，发现 从S 型肺炎球菌中提取的DNA与R型肺炎球 菌混合后，能使某些R型菌转化为S型菌，且 转化率与DNA纯度呈正相关。 若将DNA预先用DNA酶降解，转化就不发 生。结论是：S型菌的DNA将其遗传特性传 给了R型菌，DNA就是遗传物质。 1952年A.D.Hershey和 35 32 M.Chase用 S和 P标记T2噬 菌体证明DNA是遗传物质。 35 噬菌体在 S培养基中外壳蛋 32 白被标记；在 P培养基中 DNA被标记；这种标记的噬 菌体感染大肠杆菌时，DNA 进入细胞大量复制 （只有亲本 32 DNA链才有 P ）并装配成子 代颗粒，只有少量的噬菌体有 32 35 P，而外壳无 S。 2.1.1 多核苷酸链 2.1.1.1 核酸的化学成分 核酸是生物体内的高分子化合物。它包括脱 氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid ，DNA)和 核糖核酸(ribonucleic acid ，RNA)两大类。 DNA和RNA是由单个核苷酸(nucleotide)头尾 相连而形成的。 9 人DNA总长可达3 ×10 个核苷酸。 核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸构成。 碱基(base) 嘌呤(purine) ： 腺嘌呤(adenine，A)、 鸟嘌呤(guanine，G)； 嘧啶(pyrimidine) ：尿嘧啶(uracil，U)。 胞嘧啶(cytosine，C)、 胸腺嘧啶(thymine ，T)、 DNA中存在：A 、T、G、C； RNA中存在：A 、U、G、C。 嘌呤环上的N-9、嘧啶环上的N-1 是与核糖 （或脱氧核糖）形成糖苷键的位置。 稀有碱基 核酸分子中还有数十种修饰碱基(the modified component) ，又称稀有碱基(unusual component)。一般为五种碱基环上的某一位置 被一些化学基团 （如甲基化、甲硫基化等）修 饰后的衍生物。 这些碱基在核酸中的含量稀少，在各种类型核 酸中的分布也不均一。如DNA 中的修饰碱基主 要见于噬菌体DNA ，RNA 中以tRNA含修饰碱 基最多。 戊糖 RNA 中的戊糖是D-核糖，DNA 中的戊糖是D-2-脱 氧核糖。D-核糖的C-2所连的羟基脱去氧就是D-2 脱氧核糖。 戊糖C-1所连的羟基是与碱基形成糖苷键的基团， 糖苷键的连接都是β-构型。 核苷(nucleoside)：由D-核糖或D-2脱氧核糖 与嘌呤或嘧啶通过糖苷键连接组成的化合 物。 核苷酸(nucleotide)：核苷与磷酸残基构成 的化合物，即核苷的磷酸酯。 核苷酸是核酸分子的结构单元。核酸分子中 的磷酸酯