北大基础医学生物化学课件 第二章 核酸化学.ppt

ATP的性质 ATP 分子的最显著特点是含有两个高能磷酸键。ATP水解时, 可以释放出大量自由能。 ATP 是生物体内最重要的能量转换中间体。ATP 水解释放出来的能量用于推动生物体内各种需能的生化反应。 ATP 也是一种很好的磷酰化剂。磷酰化反应的底物可以是普通的有机分子，也可以是酶。磷酰化的底物分子具有较高的能量（活化分子），是许多生物化学反应的激活步骤。 cAMP和cGMP cAMP(3’,5’-环化腺苷酸)和cGMP(3’,5’-环化鸟苷酸)的主要功能是作为细胞的第二信使。 cAMP和cGMP的环状磷酯键是一个高能键。在pH7.4, cAMP和cGMP的水解能约为43.9 KJ/mol，比ATP水解能高得多。 DNA双螺旋结构的特点 DNA分子由两条DNA单链组成。 DNA的双螺旋结构是分子中两条DNA单链之间基团相互识别和作用的结果。 双螺旋结构是DNA二级结构的最基本形式。 DNA双螺旋结构的要点 （1）DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为5′端→3′端，而另一条链的方向为3′端→5′端。 （2）嘌呤和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面成90°角。 （3）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34 nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。 （4）维持两条DNA链相互结合的力是链间碱基对形成的氢键。碱基结合具有严格的配对规律:A与T结合，G与C结合，这种配对关系，称为碱基互补。A和T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。 在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。 DNA双螺旋的稳定性 DNA双螺旋结构在生理条件下很稳定。 维持这种稳定性的因素包括：两条DNA链之间形成的氢键，碱基堆积力。 双螺旋结构内部形成的疏水区，消除了介质中水分子对碱基之间氢键的影响； 介质中的阳离子（如Na+、K+和Mg2+）中和了磷酸基团的负电荷，降低了DNA链之间的排斥力等。 改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。 DNA的存在形式 （三）DNA的功能 RNA的结构特点 RNA是单链分子，因此在RNA分子中，嘌呤的总数不一定等于嘧啶的总数。 RNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋的部分，则形成单链突环。这种结构称为“发夹型”结构。 在RNA的双螺旋结构中，碱基的配对情况不象DNA中严格。G 除了可以和C 配对外，也可以和U 配对。G-U 配对形成的氢键较弱。不同类型的RNA, 其二级结构有明显的差异。 tRNA中除了常见的碱基外，还存在一些稀有碱基，这类碱基大部分位于突环部分. （二）tRNA的结构与功能 * tRNA的一级结构特点 含 10~20% 稀有碱基，如 DHU 3′末端为 - CCA-OH 5′末端大多数为G 具有 T?C DNA变性 DNA复性 核酸的杂交 ACC DHU环 T?环 反密码环 5’ 额外环 氨基酸臂：3`末端的CCA-OH3`单链用于连接该tRNA转运的氨基酸。 二氢尿嘧啶环（DHU）：识别氨酰-tRNA合成酶 TΨC环：识别核蛋白体（核糖体） 4、“倒L”型三级结构 （三）rRNA的结构与功能 占总重量的35% 49种 占总重量的30% 31种 蛋白质 4718个核苷酸 160个核苷酸 120个核苷酸 28S 5.85S 5S 2940个核苷酸 120个核苷酸 23S 5S rRNA 60S 50S 大亚基 占总重量的50% 33种 占总重量的40% 21种 蛋白质 1874个核苷酸 18S 1542个核苷酸 16S rRNA 40S 30S 小亚基 真核生物（以小鼠肝为例） 原核生物（以大肠杆菌为例） 核蛋白体的组成 * rRNA的功能:组成核蛋白体，作为蛋白质合成的场所。 （四）其他小分子RNA及RNA组学 除了上述三种RNA外，细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子RNA，统称为非mRNA小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs),或非编码蛋白质的RNA(non-coding RNA, ncRNA) 。 种类：核内小RNA；核仁小RNA；胞质小RNA；催化性小RNA；小片段干涉 RNA 功能：参与hnRNA和rRNA的加工和转运。ncRNA在在基因表达以及应激信号传导等方面起着重要的调节作用。因此，有人也将其称为调节RNA（regulatory RNA）。 小片段干扰RNA （siRNA；又称“引导RNAs”，guide RNAs）：一些小的双链RNA可以高