核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

1、第二章 核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能Biochemistry: 用化學(xué)的方法研究生命現(xiàn)象的科學(xué)w研究水平：分子水平，尤其是生物大分子w研究對(duì)象：整個(gè)生命界的一切生命形式w研究?jī)?nèi)容： 生物分子的結(jié)構(gòu)與功能； 物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)； 基因信息傳遞及其調(diào)控w醫(yī)學(xué)生物化學(xué)是生物化學(xué)的分支學(xué)科，研究對(duì)象是人體及其疾病的生化變化。生物大分子w生物大分子： 由某些基本單位按一定順序和方式連接所形成的多聚體（polymer），分子量一般大于104，主要有蛋白質(zhì)和核酸，此外還有聚糖。w生物大分子的特點(diǎn)是具有信息功能和獨(dú)有的空間結(jié)構(gòu)。鑒于生物大分子的重要性，把有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能、代謝調(diào)節(jié)的研究，稱之為分子生物學(xué)。第

2、一節(jié) 核酸w脫氧核酸： deoxyribonucleic acid, DNAw核糖核酸： ribonucleic acid, RNA一、DNA的結(jié)構(gòu)與功能（一）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能： 1.基本特點(diǎn)： 鍵3，5 -磷酸二酯鍵 堿基 A、G、C、T 2.儲(chǔ)存的生物遺傳信息： 有功能活性DNA序列攜帶的信息； 調(diào)控信息 3.DNA的甲基化： 甲基化概念；作用 CG島概念；特點(diǎn)（二） DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)與功能：1.雙螺旋結(jié)構(gòu)（Watson-Crick Double Helix）： Chargarff 法則；右手雙螺旋；兩鏈堿基互補(bǔ)2.三股螺旋DNA： Hoogsteen氫鍵； 基本類型為嘌呤-嘌呤-嘧

3、啶型(Pu-Pu-Py) 和嘧啶-嘌呤-嘧啶型(Py-Pu-Py) 真核生物中有大量多聚嘌呤核苷酸和多聚嘧啶核苷酸，與表達(dá)調(diào)控、復(fù)制及重組有關(guān)。（三）DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：超螺旋；正超旋；負(fù)超旋；核小體。w超螺旋的生物學(xué)意義：w（1）DNA更緊密，對(duì)包裝更有利。w（2）影響解鏈過(guò)程，因而影響DNA分子與w其它分子之間的作用二、RNA的結(jié)構(gòu)與功能w核糖；A、U、C、G；w根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能不同分為mRNA、rRNA和tRNA；w真核生物還含有核內(nèi)小分子RNA(snRNA) 和胞質(zhì)小分子RNA(scRANA) 。 （一）mRNAw 1.原核生物mRNA結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：w（1）多順?lè)醋?；w（2） mRNA 5端

4、無(wú)帽子結(jié)構(gòu)，3端無(wú)多聚A尾；w（3） mRNA一般沒(méi)有修飾堿基。w2.真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1） 5端有帽子結(jié)構(gòu)；（2） 大多3端有多聚A尾；（3）分子中可能有修飾堿基：主要有甲基化；（4）分子中有編碼區(qū)與非編碼區(qū)。w（二）tRNA w1.單鏈小分子；w2.含有稀有堿基或修飾堿基；w3.5端總是磷酸化， 5末端往往是pG；w4. 3端是CpCpAoH序列；w5.三葉草結(jié)構(gòu)；w6.三級(jí)結(jié)構(gòu)是倒L型。w三級(jí)結(jié)三級(jí)結(jié)構(gòu)呈構(gòu)呈倒倒L形形w（三） rRNA： 原核生物：70S-由50S和30S 組成 真核生物：80S-由60S和40S 組成w（四）核酶： 分三類：異體催化的剪切型；自體催化的 剪

5、切型；內(nèi)含子的自我剪接型。 二級(jí)結(jié)構(gòu)：錘頭結(jié)構(gòu)；13（或11）個(gè)保守核苷酸。w（五）核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）w真核細(xì)胞mRNA的前體w加工過(guò)程：5端加帽；3端加尾；內(nèi)含子的切除和外顯子的拼接；甲基化修飾；核苷酸序列的編輯作用。w（六）小分子核內(nèi)RNA（snRNA）：w尿嘧啶含量較高用U命名（U1-U10）wU1 、U2、U4、U5、U6位于核漿內(nèi)wU3存在于核仁wU7、U8、U9、U10只存在于哺乳動(dòng)物w（七）反義RNA：w可與mRNA形成雙鏈，抑制翻譯。第二節(jié) 蛋白質(zhì)w含量最豐富、功能最多w酶、抗原與抗體、多肽激素及其受體、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、細(xì)胞骨架及結(jié)構(gòu)蛋白等。w功能分類：結(jié)構(gòu)蛋白、活性蛋白

6、、信號(hào)蛋白。w一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：w 一級(jí)結(jié)構(gòu)的概念；意義。w 分子?。河捎诨蛲蛔兌鴮?dǎo)致的蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)改變后表現(xiàn)出生理功能異常，使機(jī)體出現(xiàn)病態(tài)現(xiàn)象，稱為分子病。w二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：w空間結(jié)構(gòu)：又稱立體結(jié)構(gòu)，包括二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)（一）二級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系： 二級(jí)結(jié)構(gòu)：-螺旋、-折疊、 - 轉(zhuǎn)角、 無(wú)規(guī)則卷曲、-螺旋及環(huán)。 -螺旋堅(jiān)實(shí)有彈性； -折疊有一定強(qiáng)度，缺乏延伸性； -螺旋抗張力無(wú)延伸性。w（二）超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域：w1.超二級(jí)結(jié)構(gòu)：w概念：是指多肽鏈內(nèi)順序上相互鄰近的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元常常在空間上進(jìn)一步靠近，彼此相互作用，形成規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體。w基本形式：

7、 -螺旋組合（）、 -螺旋-折疊組合（）和-折疊組合（ ）2.結(jié)構(gòu)域：概念：由超二級(jí)結(jié)構(gòu)形成緊密、穩(wěn)定而且在蛋白分子構(gòu)象上明顯可分的區(qū)域，又稱為功能域。生理意義：常常是活性中心和變構(gòu)中心所在處。w（三）三級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：w概念：是一條多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)和超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤(pán)旋和折疊形成的空間結(jié)構(gòu)。w生理意義：三級(jí)結(jié)構(gòu)的完整性是功能的基礎(chǔ)。w（四）四級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：w概念：是指蛋白質(zhì)分子中亞基的空間排列和相互間的布局，不包括亞基本身的空間結(jié)構(gòu)。w生理意義：調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性。w變構(gòu)作用。第三節(jié) 生物大分子的相互作用w生物大分子發(fā)揮生理功能所需的三個(gè)條件：分子結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動(dòng)和變化以及分子間的相互作用。w一、生物大分子相互作用的力：w1.非共價(jià)鍵的作用；w2.分子的結(jié)合與解離；w二、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用：w1.蛋白質(zhì)的模體與結(jié)構(gòu)域w2.蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)w3