生物化学Biochemistry主讲教师：马利伟maliwei@bjmu.edu.cn核酸(nucleicacid)定
义：是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。DNA：生命遗传信息的携带者RNA：生命遗传信息的传递者
核酸的分类核酸分为两大类：脱氧核糖核酸（DeoxyribonucleicAcid，DNA）细胞核：染色质，与组蛋白
结合（>98%）细胞质：线粒体核糖核酸（RibonucleicAcid，RNA）细胞核（10％）细胞
质（90％）第二节核酸的基本结构单位－核苷酸元素组成核酸的基本结构单位——核苷酸核酸的分子组成元素组成C
、H、O、N、P等平均磷含量P含量约为9％～10%各种核酸中P接近和恒定故在测定组织中的核酸含量时
常通过测定P的含量计算生物组织中核酸的含量。核酸的基本结构单位——核苷酸核酸（DNA和RNA）：是由数十个到数十万个核苷酸连接
而成的高分子化合物。所以也叫多聚核苷酸。5’磷酸端：在多核苷酸链中，一端核苷酸的5’磷酸未形成磷酸二酯键，称～，或5’末端
。3’羟基端：另一端核苷酸3’羟基未被酯化，称为～，或3’末端。二、DNA的二级结构1953年，Watson和Crick
，根据DNA结晶的X-衍射图谱和Chargaff法则，提出了著名的DNA双螺旋结构模型。三、DNA三级结构RNA的结构特点
RNA一级结构RNA的一级结构是指RNA分子中核糖核苷酸或碱基的排列顺序、数量。连接方式：3’，5’磷酸二酯键一、信使
RNAmRNA的功能把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺
序。在三叶草型二级结构的基础上，突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配成对，目前已知的tRNA的三级结构均为倒L型第五节、核
酸的理化性质增色效应：天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸收(260nm)值升高,即～。粘度降低沉降速度增加
Tm：随DNA变性增加，260nm处的紫外光吸收值逐渐增加，该值达到最大值50％时的温度称为核酸的解链温度或变性温度，用“Tm”
表示融解温度。思考题核酸变性；核酸复性；分子杂交；Tm值。试比较RNA和DNA在分子组成及结构上的异同点。简述tRNA二
级结构的基本特点。试述RNA的种类及其生物学作用。什么是解链温度？影响Tm值大小的因素有哪些？为什么？RNA分类及功能蛋白
质生物合成场所或装配机不单独存在，与蛋白质构成核蛋白体75-80%rRNA(核糖体RNA)携带运输活化了的氨基酸，参
与蛋白质的生物合成分子量最小的核酸10-25%tRNA(转移RNA)含有DNA遗传信息，是蛋白质合成的模板链长和分子量
差异很大。2-3%mRNA（信使RNA）功能特点含量种类一、酸性：由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，而碱性（
氨基）是一个弱碱，通常表现为酸性。由于在中性或偏碱性溶液中，常带负电荷，故可电泳分离。核酸分子中的碱基都有共轭双
键，具有紫外吸收性质吸收峰在260nm,可用于核酸的定量二、核酸的紫外吸收在某些理化因素作用下，DNA分子互
补碱基对之间氢键断裂，DNA双螺旋打开，变为单链。概念因素加热、酸、碱、有机溶剂变性（一）核酸的变性三、核酸的变性、
复性与杂交变性核酸将失去其部分或全部的生物活性，其一级结构(碱基顺序)保持不变。DNA变性后，性质也随之发生变化核酸结构的
表示方式：5′3′结构式互补链3’TGACGA5’第三节DNA分子的结构与功能一、DNA一级结构D
NA分子中核苷酸排列顺序及连接方式称为DNA的一级结构。连接方式：磷酸二酯键由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列
5′ACTGCATAGCTCGA3′DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物
界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。DNA携带的遗传信息：1、有功能活性的序列
2、调控序列1JamesWatson(right)andFrancisCrickDNA的二级结构——双
螺旋结构DNA的二级结构主要是指两条多核苷酸单链结合形成的双螺旋结构DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组
成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。两条链方向相反。碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。（一
）双螺旋结构特点螺旋的直径约为2nm，一圈螺旋包含10对碱基，其高度为3.4nm。碱基平面之间的垂直距离0.34nm。在D
NA分子中，碱基之间具有严格的互补配对规律，A和T之间形成两对氢键，G与C之间形成三对氢键氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维
持双链纵向稳定性。碱基在多核苷酸链中任意排列碱基配对及氢键形成5′ACTGCATAGCTCGA3′DNA双链的反向互
补配对3′TGACGTATCGAGCT5′DNA双螺旋结构Watson和Crick所提出的模型称为B-DNA。不同构
型的DNAB型是最稳定的构型，是细胞内DNA存在的主要形式（二）其它类型的DNA二级结构B型原核生物真核线粒体正超螺
旋盘绕方向与DNA双螺旋方同相同负超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方向相反指DNA双螺旋通过弯曲和扭转所形成的特定构象即D
NA的三级结构染色体的基本单位是核小体(nucleosome)核小体：由DNA和组蛋白共同构成。真核生物，线性DNA盘绕在组
蛋白上。DNA的分子结构真核细胞染色质的基本结构单位——核小体第四节RNA的结构与功能DNA与RNA结构相似，但在
组成成份上略有不同：D-2脱氧核糖（dR）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）鸟嘌呤（G）腺嘌呤（A）磷酸DNAD-核糖戊
糖尿嘧啶（U）碱基胞嘧啶（C）鸟嘌呤（G）腺嘌呤（A）磷酸磷酸RNARNA与DNA结构的不同点：基本组成单
位－核糖核苷酸(NMP)：AMP、GMP、CMP、UMPRNA分子量小，由几十个～几千个核苷酸
组成主要为单链，但局部区域可因碱基互补而形成双链结构（RNA局部形成“发卡”结构）RNA局部形成“发卡”结构R
NA的种类核蛋白体RNAribosomalRNA(rRNA)
75%~80%转运RNAtransferRNA(tRN
A)10%~25%信使RNAm
essengerRNA(mRNA)2%~3%
DNAmRNA蛋白转录翻译合成蛋白质的模板mRNA结构特点2.大多数真核mRNA的3′末端有一个多聚腺
苷酸(polyA)结构，称为多聚A尾。1.大多数真核mRNA的5′末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C′2
也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。mRNA核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系翻译起始的调控帽子结构和
多聚A尾的功能：3.编码区：mRNA有编码区和非编码区，编码区是所有mRNA分子的主要结构部分，决定蛋白质分子的一级结构。
非编码区与蛋白质生物合成调控有关。m7Gppp-AAAA…..A5’3’5’非编码区3’非编码区编码区二、转运RN
AtRNA的功能活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。转运氨基酸至蛋白质合成场所单链分子含1
0~20%稀有碱基，如DHU3′末端为—CCA-OH5′末端大多数为G，而且是磷酸化的tRN
A的二级结构——三叶草形氨基酸臂DHU环反密码子环TΨC环额外环CCADHU环T?C环反密码环5’额外环
tRNA的三级结构氨基酸臂反密码子环21种原核真核小亚基rRNA蛋白质rRNA蛋白质大亚基16S18
S33种5S，23S5S，5.8S，28S49种34种大小30S40S大小50S60S核
糖体大小70S80S（rRNA+蛋白质核糖体）核糖体的组成核糖体的功能：蛋白质
合成的场所三、核糖体RNA核糖体第二章核酸的结构与功能StructureandFunctionofNuc
leicAcid第一节概述“格里菲斯之谜”FredericGriffith1879—19411928年，英国科学家
格里菲思在肺炎球菌实验中首次发现了基因是一类特殊生物分子的证据。R型菌S型菌R型细菌无毒，S型细菌有毒肺炎双球
菌转化实验无荚膜型荚膜型S型细菌被杀死加热杀死S型菌肺炎双球菌转化实验R型菌+加热杀死S型+怎么来的呢？？肺炎
双球菌转化实验1944年，加拿大生物化学家艾弗里在实验中发现：死去的S型菌并未复活，而是S型菌的DNA进入了R型菌，使其转化为新
的S型致病肺炎双球菌。在世界上第一次证明基因就在DNA上。OswaldTheodoreAvery（187
7～1955）分离S型死菌的提取液分别检测各分离组分的转化活性（蛋白质、类脂、多糖、RNA和DNA）只有DNA具有转
化因子活性核酸的基本结构单元是核苷酸。核苷酸本身由核苷和磷酸组成,而核苷则由戊糖和碱基形成。核苷酸磷酸核苷HO戊糖
碱基核酸
水解水解水解单核苷酸（B-R-P）磷酸（P）
戊糖（R）碱基（B）核苷（B-R）嘌呤(purine)：腺嘌呤（adenine,A）
鸟嘌呤（guanine,G）嘧啶(pyrimidine)：胞嘧啶（cyt
osine,C）胸腺嘧啶（thymine,T）(DN
A)尿嘧啶（uracil,U）(RNA)一、碱基嘌呤(
purine)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cyt
osine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)碱基的结构特征碱基都具有芳香环嘌呤和嘧啶均
可发生酮-醇互变异构现象。在生理pH环境下，以酮式为主嘌呤和嘧啶环中含共轭双键，A260定量鸟嘌呤(酮式)NNHNH
NNH2O鸟嘌呤(醇式)OHNNNHNNH2稀有碱基：黄嘌呤（X）
次黄嘌呤（I）5-甲基胞嘧啶（m5C）
双氢尿嘧啶（DHU）等DNA甲基化RNA（特别是tRNA）含有稀有碱基二、戊糖
（构成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（构成DNA）脱氧核糖(deoxyribose)H核
苷脱氧核苷OHHOHHOHHOCH2H碱基糖苷键OHHHHOHHOCH2H碱基糖
苷键碱基和核糖通过糖苷键连接形成核苷三、核苷1′1核苷：AR,GR,CR,UR脱氧核苷：dAR,dGR,
dCR,dTR胞苷（CR）OHHOHHOHOCH2H碱基POHHHHOHOCH2
H碱基P5’-核苷酸5’-脱氧核苷酸一磷酸核苷NMP一磷酸脱氧核苷dNMP磷酯键磷酯键四、核苷酸核苷（脱氧
核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。一磷酸胞苷或胞苷酸（CMP）（脱氧）腺苷三磷酸
(d)ATP核苷酸名称中的缩写符号UCTTDGPMAd磷酸磷酸基数目碱基脱氧碱基核苷5’核苷酸AGCU腺苷鸟苷胞苷尿苷腺苷酸（AMP）鸟苷酸（GMP）胞苷酸（CMP）尿苷酸（UMP）RNA碱基核苷5’脱氧核苷酸AGCT脱氧腺苷脱氧鸟苷脱氧胞苷脱氧胸苷脱氧腺苷酸（dAMP）脱氧鸟苷酸（dGMP）脱氧胞苷酸（dCMP）脱氧胸苷酸（dTMP）DNA核苷酸的命名五、多核苷酸的连接及表示方式核酸中核苷酸间的连接：核苷酸戊糖3位碳上的羟基与另一个核苷酸戊糖5位上的磷酸缩合核苷酸间的连接方式：3’,5’磷酸二酯键5′端3′端核苷酸链的方向性5’末端3’末端 |
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