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第二章 核酸的结构和功能
一．核酸的化学组成及一级结构 （一）核酸
1.概念：以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子，具有储存、携带和传递遗传信息的功能。
2.核酸的分类及分布：
① 脱氧核糖核酸DNA：存在于细胞核，线粒体，叶绿体，携带遗传信息
② 核糖核酸RNA：分布于细胞核、细胞质、线粒体，参与遗传信息的复制与表达。 3.元素组成：C、H、O、N、P（9-11%） （二）核酸的基本单位——核苷酸 碱基：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖：核糖，脱氧核糖 磷酸 1.碱基 嘌呤（腺嘌呤A，鸟嘌呤G） 构成DNA的碱基有A,G,C,T 碱构成RNA的碱基有A,G,C,U 基 （有的RNA还含有少量稀有 碱基） 嘧啶（尿嘧啶U,胸腺嘧啶T，胞嘧啶C）
A—T,A—U,G—C以氢键结合；A—T,A—U配对形成两个氢键，G—C配对形成三个氢键。 2.戊糖
3.核苷
O CH H
2 N H
2
N 1 N 1′
O H O H O
碱基与核糖或脱氧核糖生成核苷或脱氧核苷
戊糖的C—1`原子和嘌呤的N—9原子或嘧啶的N—1原子通过缩合反应形成了β—N—糖苷键
O 4.核苷酸
核苷或脱氧核苷C—5’原子上的羟基与磷酸反应，脱水后生成磷酯键，构成核苷酸或脱氧核苷酸。
核苷一磷酸 _MP 核苷二磷酸 _DP 核苷三磷酸 _TP
5.核酸
多个核苷酸由前一位的3’—OH与下一位的5’—磷酸基之间形成的3’，5’-磷酸二酯键连接、形成的链状聚合物，即多聚核苷酸。 核酸的一级结构：
1、定义：核酸中核苷酸的排列顺序/碱基序列。 2、连接：3'，5 '磷酸二酯键 3、方向：5'→3'
二．DNA的空间结构与功能（细胞内含量最稳定的成分） (一)DNA的二级结构——双螺旋结构 1.DNA双螺旋结构的研究背景 Chargaff 规则：
① 所有DNA分子，A=T, C=G, A/T=G/C=1，A+G=T+C ② 不同生物种属的DNA碱基不同：
③ 同一个体不同器官或不同组织的DNA具有相同的碱基组成；
④ 对于一特定组织的DNA，其碱基组分不随其年龄，营养状态和环境变化 2.DNA螺旋双模型结构要点(dAMP, dGMP, dCMP,dTMP)
3.DNA双螺旋结构的多样性
① DNA是反相平行，右手螺旋的双链结构，两链围绕同一螺旋轴；
② 由脱氧核糖和磷酸基团构成的亲水性骨架位于双螺旋结构外侧，疏水的碱基位于内侧；
③ 直径2.37nm，螺距为3.54nm，每一个螺旋有10.5个碱基对；
④ 碱基对之间的氢键维持双螺旋结构横向稳定，碱基平面间的疏水性堆积力（范德华力）维持纵向稳定。
B—型DNA是DNA在水性环境下和生理条件下最稳定的结构，属右手螺旋结构；当环境的相对湿度降低后，虽然DNA仍为右手螺旋的双链结构，但它的空间参数发生变化，称为A型—DNA；左手螺旋结构在天然DNA分子中同样存在，称为Z型—DNA（Rich提出）
4.DNA双螺旋结构的多样性
在酸性环境中，胞嘧啶的N-3原子被质子化，可与鸟嘌呤的N-7原子形成氢键; 胞嘧啶的N-4的氢原子 也可与鸟嘌呤的O-6形成氢键.这种氢键叫Hoogsteen氢键。
DNA中只有模板链可为一条蛋白质编码。 （二）DNA的高级结构——超螺旋结构
DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。正负超螺旋：盘绕方向与DNA相同的为正超螺旋。自然界的闭合双链DNA主要以负超螺旋形式存在。 1.原核生物DNA的环状超螺旋结构
大多原核生物的DNA是共价封闭
的环形DNA双螺旋，在细胞内进一步盘绕，与蛋白质结合成类核
2.真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构
真核细胞中的DNA的三级结构与5种组蛋白的结合有关。由DNA双螺旋在八聚体组蛋白之外盘旋形成核小体，由核小体组成串珠结构，再经过多次螺旋形成染色体。
① 核小体（染色体基本组成单位）
② 30nm纤维
③ 400nm的超螺旋旋管纤维 ④ 染色单体
三．RNA的结构与功能(AMP, GMP, CMP, UMP)
RNA通常以单链形式存在，但链内的碱基配对形成局部的双链二结构和空间的高级结构。 真核细胞
（一）蛋白质合成的模板——mRNA
1.在生物体内，mRNA的丰度最小，占细胞RNA总量的2%~5% 2.真核生物mRNA结构