核酸的結(jié)構(gòu)與功能1

1、核核酸酸的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與功功能能 核酸與蛋白質(zhì)一樣，是一切生物機(jī)體不可缺少的組成部分。核酸與蛋白質(zhì)一樣，是一切生物機(jī)體不可缺少的組成部分。 核酸是生命遺傳信息的攜帶者和傳遞者，它不僅對于生命的延續(xù)，生物物核酸是生命遺傳信息的攜帶者和傳遞者，它不僅對于生命的延續(xù)，生物物種遺傳特性的保持，生長發(fā)育，細(xì)胞分化等起著重要的作用，而且與生物種遺傳特性的保持，生長發(fā)育，細(xì)胞分化等起著重要的作用，而且與生物變異，如腫瘤、遺傳病、代謝病等也密切相關(guān)。變異，如腫瘤、遺傳病、代謝病等也密切相關(guān)。 因此，核酸是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。因此，核酸是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。核

2、酸與遺傳核酸與遺傳 早在早在18681868年，年，F(xiàn). MiescherF. Miescher從細(xì)胞核中分離得到一種酸性物質(zhì)，即現(xiàn)在被稱為核酸的物質(zhì)。從細(xì)胞核中分離得到一種酸性物質(zhì)，即現(xiàn)在被稱為核酸的物質(zhì)。 19391939年，年，E. KnappE. Knapp等第一次用實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)核酸是生命遺傳的基礎(chǔ)物質(zhì)。等第一次用實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)核酸是生命遺傳的基礎(chǔ)物質(zhì)。 第一節(jié)第一節(jié) 核酸的分類和組核酸的分類和組成成 核酸分為兩大類核酸分為兩大類. . 脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（DNADNA） Deoxyribonucleic AcidDeoxyribonucleic Acid 核糖核酸（核糖核酸（R

3、NARNA） Ribonucleic AcidRibonucleic Acid。核酸的分類核酸的分類 DNADNA分子含有生物物種的所有遺傳信分子含有生物物種的所有遺傳信息，分子量一般都很大。息，分子量一般都很大。 DNADNA為雙鏈分子，其中大多數(shù)是鏈狀為雙鏈分子，其中大多數(shù)是鏈狀結(jié)構(gòu)大分子，也有少部分呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)大分子，也有少部分呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（DNADNA）核糖核酸（核糖核酸（RNARNA） RNARNA主要是負(fù)責(zé)主要是負(fù)責(zé)DNADNA遺傳信息的遺傳信息的翻譯和表達(dá)翻譯和表達(dá)，分子量要比，分子量要比DNADNA小得多。小得多。RNARNA為為單鏈分子。單鏈分子

4、。RNARNA的類別的類別根據(jù)根據(jù)RNARNA的功能，可以分為的功能，可以分為mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA三種。三種。mRNA (mRNA (信使信使RNA)RNA) 約占總約占總RNARNA的的5%5%。 不同細(xì)胞的不同細(xì)胞的mRNAmRNA的鏈長和分子量差異很大。的鏈長和分子量差異很大。 它的功能是將它的功能是將DNADNA的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地 核糖核蛋白體。核糖核蛋白體。Messenger RNAtRNA (tRNA (轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移RNA)RNA) 約占總約占總RNARNA的的10-15%10-15%。 它在蛋白質(zhì)生物合成中起

5、翻譯氨基酸信息，并將相應(yīng)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖它在蛋白質(zhì)生物合成中起翻譯氨基酸信息，并將相應(yīng)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖核蛋白體的作用。核蛋白體的作用。 已知每一個氨基酸至少有一個相應(yīng)的已知每一個氨基酸至少有一個相應(yīng)的tRNAtRNA。 RNARNA分子的大小很相似，鏈長一般在分子的大小很相似，鏈長一般在73-7873-78個核苷酸之間。個核苷酸之間。lTransfer RNATransfer RNArRNA (rRNA (核糖體核糖體RNA)RNA) 約占全部約占全部RNARNA的的80%80%， 是核糖核蛋白體的主要組成部分。是核糖核蛋白體的主要組成部分。 rRNA rRNA 的功能與蛋白質(zhì)生物合成相關(guān)

6、。的功能與蛋白質(zhì)生物合成相關(guān)。Ribosome RNARibosome RNA二二 核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成 核酸（核酸（DNADNA和和RNARNA）是一種線性多聚核苷酸，它的基本結(jié)構(gòu)單元是）是一種線性多聚核苷酸，它的基本結(jié)構(gòu)單元是核苷酸核苷酸。 核苷酸本身由核苷和磷酸組成核苷酸本身由核苷和磷酸組成, , 而核苷則由戊糖和堿基形成而核苷則由戊糖和堿基形成 DNADNA與與RNARNA結(jié)構(gòu)相似，但在組成成份上略有不同。結(jié)構(gòu)相似，但在組成成份上略有不同。（1 1）組成核酸的堿基）組成核酸的堿基 腺嘌呤腺嘌呤AdenineNNNHNNH2（1 1）組成核酸的堿基）組成核酸的堿基 鳥嘌呤鳥嘌呤g

7、uanineNHNNHNONH2（1 1）組成核酸的堿基）組成核酸的堿基 尿嘧啶尿嘧啶uracilNHNHOO（1 1）組成核酸的堿基）組成核酸的堿基 胞嘧啶胞嘧啶cytosineNNHNH2O（1 1）組成核酸的堿基）組成核酸的堿基 胸腺嘧啶胸腺嘧啶thymineNHNHOO 堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征。嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)均呈平面或接近于平面的堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征。嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)均呈平面或接近于平面的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 堿基的芳香環(huán)與環(huán)外基團(tuán)可以發(fā)生酮式堿基的芳香環(huán)與環(huán)外基團(tuán)可以發(fā)生酮式烯醇式或胺式烯醇式或胺式亞胺式互變異構(gòu)。亞胺式互變異構(gòu)。胺式胺式亞胺亞胺式互式互變異變異構(gòu)構(gòu)酮式酮式烯醇烯醇式

8、互式互變異變異構(gòu)構(gòu) 嘌呤堿和嘧啶堿分子中嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有共軛雙鍵體系，都含有共軛雙鍵體系，在紫外區(qū)有吸收（在紫外區(qū)有吸收（260 260 nmnm左右）。左右）。 組成核酸的戊糖有兩種。組成核酸的戊糖有兩種。DNADNA所含的糖為所含的糖為-D-2-D-2-脫氧核糖；脫氧核糖；RNARNA所含的糖所含的糖則為則為-D-D-核糖。核糖。OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脫氧核糖 糖與堿基之間的糖與堿基之間的C-NC-N鍵，稱為鍵，稱為C-NC-N糖苷鍵糖苷鍵。胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNN

9、NNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2 核苷酸是核苷的磷酸酯。作為核苷酸是核苷的磷酸酯。作為DNADNA或或RNARNA結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是核苷酸分別是5-5-磷酸磷酸- -脫氧核糖核苷和脫氧核糖核苷和5-5-磷酸磷酸- -核糖核苷。核糖核苷。OBOHOHOH2CPOHHOOB=腺嘌呤，鳥嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶或胸腺密啶核糖核苷酸 OH2CPOHHOOOBOH脫氧核糖核苷酸 核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類很多，大部分是上核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類很多，大部分

10、是上述堿基的甲基化產(chǎn)物。述堿基的甲基化產(chǎn)物。2 2核苷酸的衍生物核苷酸的衍生物 ATP是生物體內(nèi)分布最廣和最重要的一種核苷酸衍生物。它的結(jié)構(gòu)如下：O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)ATPATP的性質(zhì)的性質(zhì) ATP ATP 分子的最顯著特點(diǎn)是含分子的最顯著特點(diǎn)是含有兩個高能磷酸鍵。有兩個高能磷酸鍵。ATPATP水解水解時時, , 可以釋放出大量自由能?？梢葬尫懦龃罅孔杂赡堋?ATP ATP 是生物體內(nèi)最重要的能是生物體內(nèi)最重要的能量轉(zhuǎn)換中間體。量轉(zhuǎn)換中間體。ATP ATP 水解釋水解釋放出來的能量用于推動生物體放出來的能量用于推動生

11、物體內(nèi)各種需能的生化反應(yīng)。內(nèi)各種需能的生化反應(yīng)。 ATP ATP 也是一種很好的磷?；彩且环N很好的磷?；瘎?。磷?；磻?yīng)的底物可以是劑。磷?；磻?yīng)的底物可以是普通的有機(jī)分子，也可以是酶。普通的有機(jī)分子，也可以是酶。磷?；牡孜锓肿泳哂休^高的磷酰化的底物分子具有較高的能量（活化分子），是許多生能量（活化分子），是許多生物化學(xué)反應(yīng)的激活步驟。物化學(xué)反應(yīng)的激活步驟。 (2)GTP (2)GTP (鳥嘌呤核糖核苷三磷鳥嘌呤核糖核苷三磷酸酸) ) GTPGTP是生物體內(nèi)游離存在的另一種重要的核是生物體內(nèi)游離存在的另一種重要的核苷酸衍生物。它具有苷酸衍生物。它具有ATP ATP 類似的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu), ,

12、 也是也是一種高能化合物。一種高能化合物。 GTPGTP主要是作為蛋白質(zhì)合成中磷?；w。主要是作為蛋白質(zhì)合成中磷?；w。在許多情況下在許多情況下, ATP , ATP 和和 GTP GTP 可以相互轉(zhuǎn)換。可以相互轉(zhuǎn)換。 （3 3）cAMP cAMP 和和 cGMPcGMP cAMP(3cAMP(3,5,5- - 環(huán)腺嘌呤核苷環(huán)腺嘌呤核苷一磷酸一磷酸) )和和 cGMP( 3cGMP( 3,5,5- -環(huán)環(huán)鳥嘌呤核苷一磷酸鳥嘌呤核苷一磷酸) )的主要功的主要功能是作為細(xì)胞之間傳遞信息能是作為細(xì)胞之間傳遞信息的信使。的信使。 cAMP cAMP 和和 cGMP cGMP 的環(huán)狀磷酯鍵的環(huán)狀磷酯

13、鍵是一個高能鍵。在是一個高能鍵。在 pH 7.4 pH 7.4 條件下條件下, cAMP , cAMP 和和 cGMP cGMP 的水的水解能約為解能約為43.9 kj /mol43.9 kj /mol，比，比 ATP ATP 水解能高得多。水解能高得多。3 3多聚核苷酸多聚核苷酸 多聚核苷酸是通過核苷酸的多聚核苷酸是通過核苷酸的5 5- -磷酸基與另一分子核苷酸的磷酸基與另一分子核苷酸的C C3 3-OH-OH形成磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。形成磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。 由脫氧核糖核苷酸聚合而成的稱為由脫氧核糖核苷酸聚合而成的稱為DNADNA鏈；鏈； 由核糖核苷酸聚合而成的則稱為

14、由核糖核苷酸聚合而成的則稱為RNARNA鏈。鏈。多聚核苷酸的特點(diǎn)多聚核苷酸的特點(diǎn) 在多聚核苷酸中，兩個核苷酸之間形成的磷在多聚核苷酸中，兩個核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵通常稱為酸二酯鍵通常稱為5533磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵。 多聚核苷酸鏈一端的多聚核苷酸鏈一端的C C5 5帶有一個自由磷酸帶有一個自由磷酸基，稱為基，稱為5-5-磷酸端（常用磷酸端（常用5 5-P-P表示）；另表示）；另一端一端C C3 3帶有自由的羥基，稱為帶有自由的羥基，稱為3-3-羥基端羥基端（常用（常用3 3-OH-OH表示）。表示）。 多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個多聚多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個多聚核苷酸鏈時

15、，必須注明它的方向是核苷酸鏈時，必須注明它的方向是5353或是或是3535。PP5335PP53P53ACGT 在多聚核苷酸（在多聚核苷酸（DNADNA或或RNARNA）鏈中，由于構(gòu)成核苷酸單元鏈中，由于構(gòu)成核苷酸單元的戊糖和磷酸基是相同的，的戊糖和磷酸基是相同的，體現(xiàn)核苷酸差別的實(shí)際上只體現(xiàn)核苷酸差別的實(shí)際上只是它所帶的堿基，所以多聚是它所帶的堿基，所以多聚核苷酸鏈結(jié)構(gòu)也可表示為：核苷酸鏈結(jié)構(gòu)也可表示為： 在討論有關(guān)核酸問題在討論有關(guān)核酸問題時，一般只關(guān)心其中時，一般只關(guān)心其中堿基的種類和順序，堿基的種類和順序，所以上式可以進(jìn)一步所以上式可以進(jìn)一步簡化為：簡化為：5PAPCPGPCPTPGP

16、TPA 3 或5 ACGCTGTA 3第二節(jié)第二節(jié) 核酸的一級結(jié)構(gòu)核酸的一級結(jié)構(gòu) 多聚核苷酸是由四種不同的核苷酸單元按特定的順多聚核苷酸是由四種不同的核苷酸單元按特定的順序組合而成的線性結(jié)構(gòu)聚合物，因此，它具有一定序組合而成的線性結(jié)構(gòu)聚合物，因此，它具有一定的核苷酸順序，即堿基順序。的核苷酸順序，即堿基順序。 核酸的堿基順序是核酸的一級結(jié)構(gòu)。核酸的堿基順序是核酸的一級結(jié)構(gòu)。 DNADNA的堿基順序本身就是遺傳信息存儲的分子形式。的堿基順序本身就是遺傳信息存儲的分子形式。生物界物種的多樣性即寓于生物界物種的多樣性即寓于DNADNA分子中四種核苷酸千分子中四種核苷酸千變?nèi)f化的不同排列組合之中。變?nèi)f

17、化的不同排列組合之中。 而而mRNA(mRNA(信息信息RNA)RNA)的堿基順序，則直接為蛋白質(zhì)的的堿基順序，則直接為蛋白質(zhì)的氨基酸編碼，并決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序。氨基酸編碼，并決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序。第三節(jié)第三節(jié) DNADNA的空間的空間結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)與功能 19531953年，年，J. WatsonJ. Watson和和F. Crick F. Crick 在前人在前人研究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)DNADNA結(jié)晶的結(jié)晶的X-X-衍衍射圖譜和分子模型，提出了著名的射圖譜和分子模型，提出了著名的DNADNA雙雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并對模型的生物學(xué)意義作螺旋結(jié)構(gòu)模型，并對模型的生物學(xué)意

18、義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測。出了科學(xué)的解釋和預(yù)測。1 1DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) DNADNA分子由兩條分子由兩條DNADNA單鏈組成。單鏈組成。 DNADNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子中兩條的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子中兩條DNADNA單單鏈之間基團(tuán)相互識別和作用的結(jié)果。鏈之間基團(tuán)相互識別和作用的結(jié)果。 雙螺旋結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNADNA二級結(jié)構(gòu)的最基本形二級結(jié)構(gòu)的最基本形式。式。DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn) （1 1）DNADNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈( (簡稱簡稱DNADNA單鏈單鏈) )組成組成。兩條鏈沿兩條鏈沿著同一根軸平行盤繞

19、，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反著同一根軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向?yàn)榧雌渲幸粭l鏈的方向?yàn)?353，而另一條鏈的方向?yàn)?，而另一條鏈的方向?yàn)?535。 （2 2）嘌呤堿和嘧啶堿基位于）嘌呤堿和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)。堿基環(huán)平面基位于螺旋外側(cè)。堿基環(huán)平面與螺旋軸垂直。與螺旋軸垂直。DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn) （3 3）螺旋的直徑約為）螺旋的直徑約為2nm2nm，螺旋每旋，螺旋每旋轉(zhuǎn)一周包含轉(zhuǎn)一周包含1010對堿基，每個堿基的旋對堿基，每個堿基的旋轉(zhuǎn)角度為轉(zhuǎn)角度為363

20、6度。螺距為度。螺距為3.4 nm3.4 nm，每個，每個堿基平面之間的距離為堿基平面之間的距離為0.34nm0.34nmDNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)點(diǎn)DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn) （4 4）維系）維系DNADNA雙螺旋穩(wěn)定的化學(xué)鍵：雙螺旋穩(wěn)定的化學(xué)鍵： 橫向是氫鍵。橫向是氫鍵。A A和和T T之間形成兩個氫鍵，之間形成兩個氫鍵，G G與與C C之之間形成三個氫鍵。間形成三個氫鍵。 縱向是堿基平面間的疏水性堆積力?？v向是堿基平面間的疏水性堆積力。原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)真核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)2 2DNADNA超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)DNA的存在形式3 3DNADNA

21、的功能的功能復(fù)制的模板復(fù)制的模板轉(zhuǎn)錄的模板轉(zhuǎn)錄的模板tRNAtRNA一級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)一級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) tRNAtRNA分子具有以下特點(diǎn)：分子具有以下特點(diǎn)： 是分子量最小的一類核是分子量最小的一類核酸。大約由酸。大約由70709090個核個核苷酸組成。苷酸組成。 分子中含有較多的分子中含有較多的稀有稀有堿基堿基 3-3-末端都具有末端都具有CCACCA的結(jié)的結(jié)構(gòu)。構(gòu)。m mRNARNA一級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)一級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 真核細(xì)胞真核細(xì)胞mRNAmRNA的的3 3- -末端有一段長達(dá)末端有一段長達(dá)200200個個核苷酸左右的聚腺苷酸核苷酸左右的聚腺苷酸( (polyA)polyA)，稱為稱為 “尾尾結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)

22、” ，5 5 - -末端有一個甲基化的鳥苷酸，末端有一個甲基化的鳥苷酸，稱為稱為” 帽結(jié)構(gòu)帽結(jié)構(gòu)“ 。 極大多數(shù)真核細(xì)胞極大多數(shù)真核細(xì)胞mRNAmRNA在在3 3- -末端有一段長約末端有一段長約200200核苷酸的核苷酸的polyApolyA。polyApolyA是在轉(zhuǎn)錄后經(jīng)是在轉(zhuǎn)錄后經(jīng)polyApolyA聚合酶的作用而添加上去的。原核生聚合酶的作用而添加上去的。原核生物的物的mRNAmRNA一般無一般無polyApolyA，但某些病毒，但某些病毒mBNAmBNA也也有有3 3-polyA,polyA-polyA,polyA可能有多方面功能可能有多方面功能, ,與與mRNAmRNA從細(xì)胞核到

23、細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移有關(guān)；與從細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移有關(guān)；與mRNAmRNA的半壽期有關(guān)，新合成的的半壽期有關(guān)，新合成的mRNA,mRNA,polyApolyA鏈較鏈較長，而衰老的長，而衰老的mRNAmRNA，polyApolyA鏈縮短鏈縮短rRNA真核生物真核生物rRNArRNA有四類：有四類：5SrRNA5SrRNA，5.8SrRNA5.8SrRNA，18SrRNA18SrRNA，28SRNA28SRNA；原核生物；原核生物rRNArRNA有三類：有三類： 5SrRNA5SrRNA，16SrRNA16SrRNA，23SrRNA.23SrRNA.RNARNA的高級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的高級結(jié)構(gòu)特點(diǎn) RNARNA是

24、單鏈分子，因此，在是單鏈分子，因此，在RNARNA分子中，并不遵守堿基種類的數(shù)量比例關(guān)系，分子中，并不遵守堿基種類的數(shù)量比例關(guān)系，即分子中的嘌呤堿基總數(shù)不一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。即分子中的嘌呤堿基總數(shù)不一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。 RNARNA分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能形成雙螺旋的部分，則形分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能形成雙螺旋的部分，則形成突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)可以形象地稱為成突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)可以形象地稱為“發(fā)夾型發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 在在RNARNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基的配對情況不象的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基的配對情況不象DNADNA中嚴(yán)格。中嚴(yán)格。G G 除了可以和除了可以和C C

25、 配對外，也可以和配對外，也可以和U U 配對。配對。G-U G-U 配對形成的氫鍵較弱。不同類型的配對形成的氫鍵較弱。不同類型的RNA, RNA, 其二級結(jié)構(gòu)有明顯的差異。其二級結(jié)構(gòu)有明顯的差異。 tRNAtRNA中除了常見的堿基外，還存在一些稀有堿基，這類堿基大部分位于突中除了常見的堿基外，還存在一些稀有堿基，這類堿基大部分位于突環(huán)部分環(huán)部分. .tRNAtRNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu) 1 1，tRNAtRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu) tRNAtRNA的二級結(jié)構(gòu)都呈的二級結(jié)構(gòu)都呈” 三葉草三葉草” 形狀，在結(jié)形狀，在結(jié)構(gòu)上具有某些共同之處，構(gòu)上具有某些共同之處，一般可將其分為五臂四一般可將其分為

26、五臂四環(huán)：包括氨基酸接受區(qū)、環(huán)：包括氨基酸接受區(qū)、反密碼區(qū)、二氫尿嘧啶反密碼區(qū)、二氫尿嘧啶區(qū)、區(qū)、T T C C區(qū)和可變區(qū)。區(qū)和可變區(qū)。除了氨基酸接受區(qū)外，除了氨基酸接受區(qū)外，其余每個區(qū)均含有一個其余每個區(qū)均含有一個突環(huán)和一個臂。突環(huán)和一個臂。 (1)(1)氨基酸接受區(qū)氨基酸接受區(qū)包含有包含有tRNAtRNA的的3 3- -末末端和端和5 5- -末端，末端， 3 3- -末端的最后末端的最后3 3個核苷酸個核苷酸殘基都是殘基都是CCACCA，A A為核為核苷。氨基酸可與其成苷。氨基酸可與其成酯，該區(qū)在蛋白質(zhì)合酯，該區(qū)在蛋白質(zhì)合成中起攜帶氨基酸的成中起攜帶氨基酸的作用。作用。(2)(2)反密碼

27、區(qū)反密碼區(qū)與氨基酸接受區(qū)相對與氨基酸接受區(qū)相對的一般含有的一般含有7 7個核苷酸個核苷酸殘基的區(qū)域，其中正殘基的區(qū)域，其中正中的中的3 3個核苷酸殘基稱個核苷酸殘基稱為反密碼為反密碼3)3)二氫尿嘧啶區(qū)二氫尿嘧啶區(qū)該區(qū)含有二氫尿嘧啶。該區(qū)含有二氫尿嘧啶。(4) (4) T T C C區(qū)區(qū) 該區(qū)與二氫尿嘧該區(qū)與二氫尿嘧啶區(qū)相對，啶區(qū)相對， 假尿嘧啶核假尿嘧啶核苷苷胸腺嘧啶核糖核苷環(huán)胸腺嘧啶核糖核苷環(huán)( (T T C)C)由由7 7個核苷酸組成，個核苷酸組成，通過由通過由5 5對堿基組成的雙螺對堿基組成的雙螺旋區(qū)旋區(qū)( (T T C C臂臂) )與與tRNAtRNA的其的其余部分相連。除個別例外，

28、余部分相連。除個別例外，幾乎所有幾乎所有tBNAtBNA在此環(huán)中都在此環(huán)中都含有含有T T C C 。(5)(5)可變區(qū)可變區(qū)位于反密碼區(qū)與位于反密碼區(qū)與T T C C區(qū)之間，區(qū)之間，不同的不同的tRNAtRNA該區(qū)變化較大。該區(qū)變化較大。2,tRNA2,tRNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu) 在三葉草型二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，突環(huán)上未配對的堿基由于整個分子的扭曲而配成對，目前已知的在三葉草型二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，突環(huán)上未配對的堿基由于整個分子的扭曲而配成對，目前已知的tRNAtRNA的三的三級結(jié)構(gòu)均為倒級結(jié)構(gòu)均為倒L L型型第五節(jié)、核酸的理化性質(zhì)第五節(jié)、核酸的理化性質(zhì)一核酸的一般理化性質(zhì)一核酸的一般理化性質(zhì) 1

29、.1.酸性酸性 2.DNA2.DNA粘度大粘度大 3 3 核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收 在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，因而具有獨(dú)特的紫外有共軛雙鍵體系，因而具有獨(dú)特的紫外線吸收光譜，一般在線吸收光譜，一般在260nm260nm左右有最大左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組份定性和吸收峰，可以作為核酸及其組份定性和定量測定的依據(jù)。定量測定的依據(jù)。二二DNADNA的變性的變性 DNADNA的變性是指的變性是指DNADNA雙螺旋區(qū)的多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變雙螺旋區(qū)的多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。變性核酸將失去其部分或全部的生物

30、活性。成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級結(jié)構(gòu)核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級結(jié)構(gòu)( (堿堿基順序基順序) )保持不變。保持不變。 能夠引起核酸變性的因素很多。溫度升高、酸堿度改變、甲醛能夠引起核酸變性的因素很多。溫度升高、酸堿度改變、甲醛和尿素等的存在均可引起核酸的變性。和尿素等的存在均可引起核酸的變性。 RNARNA本身只有局部的雙螺旋區(qū)，所以變性行為所引起的性質(zhì)變化沒有本身只有局部的雙螺旋區(qū)，所以變性行為所引起的性質(zhì)變化沒有DNADNA那那樣明顯。樣明顯。 利用紫外吸收的變化，可以檢測核酸變性的情況。利用

31、紫外吸收的變化，可以檢測核酸變性的情況。 例如，天然狀態(tài)的例如，天然狀態(tài)的DNADNA在完全變性后，紫外吸收在完全變性后，紫外吸收(260 nm)(260 nm)值增加值增加252540%.40%. 而而RNARNA變性后，約增加變性后，約增加1.1%1.1%。這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)。這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng). .DNADNA變性的特征變性的特征 DNADNA的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，通常將引起通常將引起DNADNA變性的溫度稱為融點(diǎn)（或解鏈溫度），用變性的溫度稱為融點(diǎn)（或解鏈溫度），用T Tm m表示。表示。 一般一

32、般DNADNA的的T Tm m值在值在70-8570-85 C C之間。之間。DNADNA的的T Tm m值與分子中的值與分子中的G G和和C C的含的含量有關(guān)。量有關(guān)。 G G和和C C的含量高，的含量高，T Tm m值高。因而測定值高。因而測定TmTm值，可反映值，可反映DNADNA分子中分子中G, CG, C含量，含量， DNADNA的的TmTm值計(jì)算公式值計(jì)算公式: Tm: Tm69.369.30.41(%G+C)0.41(%G+C) 小于小于20bp20bp的寡核苷酸的的寡核苷酸的TmTm的計(jì)算公式：的計(jì)算公式： TmTm4(G+C)+2(A+T)4(G+C)+2(A+T)DNADN

33、A變性變性 當(dāng)當(dāng)DNADNA的稀鹽溶的稀鹽溶液加熱到液加熱到80-80-100100時，雙螺時，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生解體，兩條鏈解體，兩條鏈彼此分開，形彼此分開，形成無規(guī)線團(tuán)。成無規(guī)線團(tuán)。 DNADNA變性后，它變性后，它的一系列性質(zhì)的一系列性質(zhì)也隨之發(fā)生變也隨之發(fā)生變化，如紫外吸化，如紫外吸收收(260 nm)(260 nm)值值升高升高, , 粘度降粘度降低等。低等。三、三、DNADNA的復(fù)性的復(fù)性 變性變性DNADNA在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開的在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開的單鏈可以重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過單鏈可以重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過程稱為復(fù)性。程稱為復(fù)性。DN

34、ADNA復(fù)性后，一系列性質(zhì)將得復(fù)性后，一系列性質(zhì)將得到恢復(fù)，但是生物活性一般只能得到部分的到恢復(fù)，但是生物活性一般只能得到部分的恢復(fù)。恢復(fù)。 DNADNA復(fù)性的程度、速率與復(fù)性過程的條件有復(fù)性的程度、速率與復(fù)性過程的條件有關(guān)。關(guān)。 將熱變性的將熱變性的DNADNA驟然冷卻至低溫時，驟然冷卻至低溫時，DNADNA不可不可能復(fù)性。但是將變性的能復(fù)性。但是將變性的DNADNA緩慢冷卻時，可緩慢冷卻時，可以復(fù)性。以復(fù)性。分子量越大復(fù)性越難。濃度越大，分子量越大復(fù)性越難。濃度越大，復(fù)性越容易。此外，復(fù)性越容易。此外，DNADNA的復(fù)性也與它本身的復(fù)性也與它本身的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。DNADNA復(fù)性復(fù)性四、核酸的分子雜交四、核酸的分子雜交 熱變性的熱變性的DNADNA單鏈，在復(fù)性時并不