一、概念一、概念核酸核酸nucleic acid是一类携带遗传信息和指导蛋白质是一类携带遗传信息和指导蛋白质生物合成的大分子化合物生物合成的大分子化合物,它的基本组成单位是核苷它的基本组成单位是核苷酸。酸。核酸化学核酸化学二、分类二、分类sorts核酸核酸脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA）deoxyribonucleic acid核糖核酸（核糖核酸（RNARNA） Ribonucleic acid信使信使 RNA RNA（mRNAmRNA）messenger核糖体核糖体 RNA RNA（rRNArRNA）ribosomal转移转移 RNA RNA（tRNAtRNA）transfer三、分布三、分布: :distribution DNA DNA：主要在细胞核染色体中：主要在细胞核染色体中. .RNARNA：核内合成，分布于细胞浆中：核内合成，分布于细胞浆中 四、功能四、功能functionDNADNA：决定生物体的遗传特征：决定生物体的遗传特征heredity character of organism, ,决决 定基因型定基因型genotypeRNARNA：参与：参与DNADNA遗传信息的表达遗传信息的表达heredity message express，与，与DNADNA共同参与蛋白质的生物合成共同参与蛋白质的生物合成 核酸核酸（RNARNA或或DNADNA）单核苷酸单核苷酸核苷核苷磷酸磷酸碱基碱基嘌呤碱嘌呤碱嘧啶碱嘧啶碱戊糖戊糖核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖第一节第一节第一节第一节 核酸的结构单位核酸的结构单位核酸的结构单位核酸的结构单位 STRUCTURE UNITSTRUCTURE UNITSTRUCTURE UNITSTRUCTURE UNIT核酸的基本组成单位是核苷酸核酸的基本组成单位是核苷酸nucleotide( (一）戊糖一）戊糖pentose 脱氧核糖（脱氧核糖（DNADNA） deoxyribose 核糖（核糖（RNARNA） ribose（二）、碱基（二）、碱基base 1)1)嘌呤嘌呤purine腺腺嘌呤（嘌呤（A） adenine鸟嘌呤（鸟嘌呤（G） guanine2)2)嘧啶嘧啶pyrimidine胞嘧啶胞嘧啶（C） cytosine胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T） thymine尿嘧啶（尿嘧啶（U） uracil一、核苷酸的组成一、核苷酸的组成nucleotide（三）、核苷（三）、核苷nucleoside 核核苷苷是是由由一一碱碱基基base与与核核糖糖ribose或或脱脱氧氧核核糖糖deoxyribose 结合而构成的结合而构成的 腺苷腺苷adenosine 鸟苷鸟苷guanosine 胞苷胞苷cytidine 尿苷尿苷uridine 脱氧胸苷脱氧胸苷deoxythymidine核苷酸核苷酸 由核苷由核苷nucleoside与磷酸与磷酸phosphor结合而成结合而成 核苷一磷酸（核苷一磷酸（NMPNMP） nucleoside monophosphate 核苷二磷酸（核苷二磷酸（NDPNDP） nucleoside diphosphate 核苷三磷酸（核苷三磷酸（NTPNTP） nucleoside triphosphate二、核苷酸的结构二、核苷酸的结构组成核酸的核苷酸：组成核酸的核苷酸： RNA RNA DNADNA腺苷一磷酸腺苷一磷酸/ /腺苷酸（腺苷酸（AMPAMP） 脱氧腺苷酸（脱氧腺苷酸（dAMPdAMP） adenosine monophosphate deoxy- adenylic acid鸟苷酸（鸟苷酸（GMPGMP） 脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸（dGMPdGMP） guanylic acid 胞苷酸（胞苷酸（CMPCMP） 脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸（dCMPdCMP） cytidylic acid尿苷酸（尿苷酸（UMPUMP） 脱氧胸苷脱氧胸苷酸（酸（dTMPdTMP） uridylic acid thymidylic acid生理功能：生理功能：生物体生命活动所需能量的直接供体生物体生命活动所需能量的直接供体(NTP)(NTP)是合成是合成DNADNA、RNARNA的原料（的原料（dNTP)dNTP)是某些辅酶（基）是某些辅酶（基）coenzyme的组成成分的组成成分 (FMN (FMN 、 FAD FAD 、NADHNADH）调节体内代谢调节体内代谢(cAMP cGMP)(cAMP cGMP)活化中间产物活化中间产物(UDP-GA(UDP-GA、PAPSPAPS、CDPCDP、胆碱）、胆碱）（一）、核苷三磷酸（一）、核苷三磷酸nucleoside triphosphate NTP NTP（ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、UTPUTP） dNTP dNTP（ dATP dATP、 dGTP dGTP、 dCTP dCTP、 dTTP dTTP）三、核苷酸的功能三、核苷酸的功能（四）、（四）、 辅酶辅酶A A（CoACoA） 酰基转移酶酰基转移酶acyl transferase的辅酶的辅酶（三）、黄素腺嘌呤二核苷酸（三）、黄素腺嘌呤二核苷酸（FADFAD,flavine adenine dinucleotide） 和黄素单核苷酸（和黄素单核苷酸（FMN, FMN, flavine adenine mononucleotide）: : 黄素脱氢酶类黄素脱氢酶类flavine dehydrogenase的辅基的辅基 （二）、烟酰胺（二）、烟酰胺niacinamide腺嘌呤二核苷酸（腺嘌呤二核苷酸（NADNAD） 和和 烟酰胺腺嘌呤二核烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（苷酸磷酸（NADPNADP） 烟酰胺脱氢酶类的辅酶烟酰胺脱氢酶类的辅酶（五）、（五）、 环腺苷酸环腺苷酸cyclic adenosine monophosphate (c AMP (c AMP） 与与 环鸟苷酸环鸟苷酸cyclic guanosine monophosphate （cGMPcGMP） 调节体内代谢调节体内代谢, ,是体内两种对立的调节系统，引起生理是体内两种对立的调节系统，引起生理效效应相反，是应相反，是 阴阳学说的基础阴阳学说的基础核酸核酸DNADNARNARNA酸酸磷酸磷酸磷酸磷酸戊糖戊糖2-2-脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖碱碱基基嘌呤嘌呤腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）嘧啶嘧啶胞嘧啶（胞嘧啶（C C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）尿嘧啶（尿嘧啶（U U）总结：核酸的组成总结：核酸的组成 第二节第二节第二节第二节 核酸的分子结构核酸的分子结构核酸的分子结构核酸的分子结构 pTpApCpGp pTpApCpGp 或或 pT-A-C-G pT-A-C-G（pTACGpTACG） 一、核酸的一级结构一、核酸的一级结构（一）（一）DNADNA的一级结构的一级结构primary 通通 过过 3,5-3,5-磷磷 酸酸 二二 酯酯 键键 phosphodiester 连连 接接linkage而而成成的的多多聚聚脱脱氧氧核核苷苷酸酸链链polydeoxynucleotides，也也指指脱氧核苷酸的排列顺序。脱氧核苷酸的排列顺序。 T T A A C C G G P P P P P P P OHP OH5 5末端末端3 3末端末端（二）（二）DNADNA与基因与基因基因基因gene编码有功能的蛋白质多肽链或编码有功能的蛋白质多肽链或RNARNA所必需的所必需的 全部核酸序列。全部核酸序列。基因组基因组genome 一个细胞所含的全部一个细胞所含的全部DNADNA，包括细胞内，包括细胞内全部基因和基因间序列全部基因和基因间序列intergenic region人的基因组约含人的基因组约含2.6-3. 9万个基因，万个基因，109个个碱基碱基2 2、 DNA DNA的双螺旋的双螺旋double helix结构（结构（19531953，Watson Crick)特点：两链相互平行特点：两链相互平行, ,方向相反方向相反antiparallel,围绕同一中心轴围绕同一中心轴axis旋转，两条旋转，两条DNADNA链通过氢键结合，碱基堆积力使之形链通过氢键结合，碱基堆积力使之形成右手螺旋成右手螺旋二、二、DNADNA的二级结构的二级结构secondary: : 1 1、碱基组成特点、碱基组成特点ChargaffChargaff规规律律：1 1）DNADNA碱碱基基组组成成有有物物种种差差异异，无无组组织织差差异异。2 2）不同物种不同物种DNADNA碱基组成均有以下规律：碱基组成均有以下规律：A=TA=T，G=CG=C，A+G=T+CA+G=T+C外外侧侧：磷磷酸酸与与脱脱氧氧核核糖糖通通过过3,5-3,5-磷磷酸酸二二酯酯键键连连接接成成骨骨架架维持二级结构稳定的因素：碱基堆积力、氢键等。维持二级结构稳定的因素：碱基堆积力、氢键等。内侧：互补的碱基通过氢键内侧：互补的碱基通过氢键hydrogen bondhydrogen bond相连接。相连接。碱基互补碱基互补base matchingbase matching原则：原则： A = T C G A = T C G三、三、DNADNA的三级结构的三级结构tertiary 指指双双螺螺旋旋的的进进一一步步扭扭曲曲，即即螺螺旋旋的的螺螺旋旋超超螺螺旋旋结结构构 supercoil。（一）环状（一）环状DNA的超螺旋结构的超螺旋结构右手右手环状环状右手右手（二）真核生物（二）真核生物eucaryon的核小体的核小体nucleosome DNA在组蛋白在组蛋白histone参与下形成八聚体核，核间有连接参与下形成八聚体核，核间有连接DNA核小体核小体DNA长度约200bp。 组蛋白组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4（三）真核生物（三）真核生物DNADNA中基因的排布特点中基因的排布特点 1 1、有大量重复顺序、有大量重复顺序 2 2、基基因因的的不不连连续续性性、断断裂裂基基因因splite splite genegene：编编码码一一个个蛋蛋白白质质的的DNADNA顺顺序序不不连连续续，由由编编码码和和非非编编码码的的核核苷苷酸酸序序列列间间隔隔镶镶嵌嵌组组成成其其结结构构基基因因。非非编编码码序序列列为为内内含含子子 intronintron，编码序列为外显子，编码序列为外显子exonexon四、四、RNARNA的分子结构和种类的分子结构和种类RNARNA的一级结构的一级结构: : 多核苷酸链多核苷酸链polyribonucleotidepolyribonucleotide二级结构二级结构 : : 单股链，自身回折配对局部形成双螺旋区，单股链，自身回折配对局部形成双螺旋区， 不配对部分形成环状不配对部分形成环状结构特点：结构特点： 1）5端有帽子结构端有帽子结构m7GpppNMP cap sequence， 阻碍阻碍RNA外切酶的攻击作用，翻译起始因子识别的外切酶的攻击作用，翻译起始因子识别的标志标志 2) 3端有多聚端有多聚A尾巴尾巴polyA 增加转录活性，使增加转录活性，使mRNAmRNA趋于相对稳定趋于相对稳定（一）（一）mRNAmRNAtRNAtRNA的三级结构的三级结构 ： 倒倒“L”“L”型型 双氢尿嘧啶双氢尿嘧啶DHUDHU环环及及DHUDHU臂臂反密码子反密码子anticodon环环及反密码子及反密码子臂臂TCTC环环及及TCTC臂臂氨基酸氨基酸臂臂-CCA-OH 3 3末端末端额外额外臂臂tRNAtRNA的二级结构的二级结构 ： “三叶草三叶草”式式结构特点：结构特点：（二）（二）tRNAtRNA 20 20种种AAAA有有3232种种tRNAtRNA组成特点：在非配对区集中较多稀有碱基组成特点：在非配对区集中较多稀有碱基 大亚基大亚基5S5S、23S23S，5S5S、5.8S5.8S、28S28S 核糖体核糖体 小亚基小亚基16S16S，18S 18S （三）（三）rRNArRNA 结构特点：结构特点：（四）核酶（四）核酶具有催化活性，可完成具有催化活性，可完成RNARNA剪接的剪接的RNARNA底物是底物是RNARNA或自身或自身第三节第三节第三节第三节 核酸的理化性质核酸的理化性质核酸的理化性质核酸的理化性质一、一般性质一、一般性质 粘度粘度 沉降特性沉降特性 两性化合物，生物大分子两性化合物，生物大分子 胶体胶体 二、核酸的紫外吸收二、核酸的紫外吸收 紫外吸收光谱：紫外吸收光谱： 吸收高峰吸收高峰 260nm 260nm；吸收低谷；吸收低谷 230nm 230nm 1OD260=50 g/ml dsDNA = 37 g/ml ssDNA = 40 g/ml RNA（二）复性（或退火）（二）复性（或退火）annealingannealing 复性依据：紫外吸收下降（减色效应）复性依据：紫外吸收下降（减色效应） 粘度增加粘度增加: : 三、核酸的变性与复性三、核酸的变性与复性（一）变性（或熔化）（一）变性（或熔化）denaturedenature 热变性：热变性：DNADNA热变性温度为热变性温度为70708080 变性依据：紫外吸收增高（增色效应）变性依据：紫外吸收增高（增色效应） 粘度降低：粘度降低： 氢键打开而解链氢键打开而解链双螺旋双螺旋 线团，线团， 重新形成双螺旋重新形成双螺旋线团线团 双螺旋双螺旋四、核酸杂交hybridization不同来源的核酸链因存在互补序列而形成互补双链结构的过程核酸杂交技术可应用于物种、致病基因、血缘等鉴定。返回目录返回目录