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核酸化学 tangbinghua@ 第五章 核酸化学 学习要求 ★掌握核酸的化学组成，DNA的结构、理化性质及其意义，RNA的种类及其生物学作用 ▲熟悉各类RNA的结构特点 ●了解某些重要核苷酸的结构特点和生理功能 教学内容 第一节 核酸的分子组成 第二节 核酸的分子结构 第三节 核酸的理化性质 概论 核酸 DNA（脱氧核糖核酸） ----遗传物质 RNA（核糖核酸） mRNA –把遗传信息从DNA带到核糖体 tRNA –转运氨基酸 rRNA –核糖体的组成成分 第一节　核酸的分子组成 基本结构单位：核苷酸 1.核苷酸的组成 三种组成成分： ⑴磷酸 ⑵戊糖 ⑶碱基 稀有碱基 2.核苷酸的结构 戊糖+碱基→核苷（糖苷键） 核苷+磷酸→一磷酸核苷（核苷酸）（磷酸酯键） 一磷酸核苷+磷酸→二磷酸核苷、三磷酸核苷（酸酐键） ⑴ 糖苷键与核苷 ⑵ 磷酸酯键与核苷酸 ⑶ 酸酐键与高能化合物 3.核苷酸的功能 ⑴核酸的组成成分 ⑵ATP为生命活动提供能量 ⑶UTP→糖原合成，CTP→磷脂合成， GTP→蛋白质合成 ⑷ADP参与构成酶的辅助因子（B族维生素） ⑸环腺苷酸、环鸟苷酸→在信号转导中起重要作用（第二信使） 核酸的组成成分 DNA的合成原料是dNTP ；RNA的合成原料是NTP DNA的水解产物是dNMP，RNA的水解产物是NMP 核苷酸的中英文互换： 一磷酸尿苷 二磷酸脱氧胸苷 ATP 为生命活动提供能量 ATP 一般只分解末端~ ，生成ADP 若同时分解两个，生成AMP，能量计算上→相当于分解2分子ATP 腺苷酸构成酶的辅助因子 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD) 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD) 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP) 辅酶A(CoA) FAD NAD/NADP 辅酶A 环腺苷酸和环鸟苷酸 第一节小结 三键四物质 核苷酸功能 第二节　核酸的分子结构 一、核酸的一级结构 二、DNA的二级结构、三级结构 三、RNA的种类和分子结构 一、核酸的一级结构 分子组成：AGCT/U 连接键：3’，5’-磷酸二酯键 主链和侧链 主链：磷酸-戊糖交替而成 侧链：碱基 方向性： 5’ -- 3’ ？ 二、 DNA的二级结构 研究背景（一） Chargaff规则： 物种特异性 稳定性 A=T G=C A+G=T+C 研究背景（二） Franklin的X衍射照片显示DNA是双链并呈螺旋分子 右手双螺旋结构的主要内容 （1）反向互补双链： ※ 磷酸-戊糖骨架位于外侧 ※ 碱基位于内侧,以A＝T、G≡C相连 右手双螺旋结构的主要内容 （2）右手双螺旋： ※ 碱基平面与螺旋轴垂直，糖平面与螺旋轴平行 ※ 旋转一周为10个碱基对，螺旋直径为2nm，螺距为3.4nm ※ 表面有两条沟：大沟，小沟 右手双螺旋结构的主要内容 （3）稳定性的维持： ※ 氢键：维持横向稳定 ※ 碱基堆砌力：维持纵向稳定 DNA构象有多态性 在不同的湿度和离子强度时，可形成其它构象 A-DNA：右手螺旋 Z-DNA：左手螺旋，CGCG序列易形成 三股螺旋结构 三、DNA的三级结构 环状超螺旋--原核生物； 真核生物的线粒体 三、DNA的三级结构 染色体--真核生物的细胞核 【DNA、蛋白质、RNA构成】 核小体 由DNA和组蛋白构成。其中组蛋白包括H1， H2A， H2B， H3， H4 四、RNA的种类和分子结构 mRNA tRNA rRNA 核酶 RNA的空间结构 ⑴单链 ⑵可形成局部双链，表现为鼓泡或发夹结构 ⑶有G-U配对 1. mRNA 特点：种类多、寿命短、含量少 作用：编码蛋白质，完成使命即被降解 真核生物→帽子、尾巴 mRNA的“帽子”结构 5’端，第一个核苷酸是7-甲基鸟苷酸 通过三聚磷酸连接 阻碍RNA 5’外切酶的攻击作用；是蛋白质合成起始因子识别的一种标志 mRNA的polyA尾 3’端，多个腺苷酸 延长mRNA的半衰期；引导mRNA向细胞质转移 2. tRNA 作用： 转运氨基酸 识别密码子 ⑴tRNA的一级结构 nt少 稀有碱基含量高 3’末端A是氨基酸结合部位；5’末端多数为G ⑵tRNA的二级结构 “三叶草”形 氨基酸臂 反密码