页数：56页文件大小：5.57 MB来源： 食品与生物化学ppt课件
本课件从核酸的发现与功能讲起，说明碱基、戊糖、核苷与核苷酸的组成关系，重点解析DNA双螺旋、三级结构与超螺旋，以及RNA的分类、tRNA三叶草结构和核酸的紫外吸收与变性复性。
第三章核酸Nucleic Acid
二、功能和种类功能：核酸是生物遗传的物质基础种类：1、脱氧核糖核酸（DNA，细胞核）遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质。
在真核细胞中，DNA主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。
原核细胞没有明显的细胞核结构，DNA存在于称为类核的结构区。
每个原核细胞只有一个染色体，每个染色体含一个双链环状DNA。
2、核糖核酸（RNA，胞质）主要参与遗传信息的传递和表达过程，细胞内的RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中，病毒中RNA本身就是遗传信息的储存者。
可以分为mRNA、tRNA和rRNA三种另外在植物中还发现了一类比病毒还小得多的侵染性致病因子称为类病毒，它是不含蛋白质的游离的RNA分子，还发现有些RNA具生物催化作用（ribozyme）。
mRNA:占全部RNA的5%，可以作为合成蛋白质的直接模板。
tRNA：占全部RNA的16%，在蛋白质合成中起转运AA的功能。
rRNA：占全部RNA的80%，是构成核糖体的成分，原核细胞中有5S、16S、28S三种，真核细胞中有5S、5.8S、18S、28S四种。
基因转录翻译多肽折叠活性蛋白
化学组成组成元素：C、H、O、N、PP的含量比较稳定，占9%-10%，通过测定P的含量来推算核酸的含量（定磷法）。
任何核酸都含磷酸，所以核酸呈酸性。
基本组成单位：核苷酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基核酸
胞嘧啶C胸腺嘧啶T尿嘧啶U
二、戊糖组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。
三、核苷碱基+戊糖=核苷1’2’3’4’5’(OH)1’2’3’4’5’(OH)
四、核苷酸核苷+磷酸=核苷酸核苷酸按碱基和戊糖的不同分以下几类：核苷酸脱氧核苷酸腺嘌呤核苷酸脱氧腺嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸脱氧鸟嘌呤核苷酸胞嘧啶核苷酸脱氧胞嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸脱氧胸腺嘧啶核苷酸
OH腺嘌呤核苷酸（AMP）其他三种核苷酸只在碱基部分有所不同，接上鸟嘌呤即为鸟嘌呤核苷酸，接上胞嘧啶即为胞嘧啶核苷酸
脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）H同样其他三种脱氧核苷酸只在碱基部分有所不同，接上鸟嘌呤即为鸟嘌呤脱氧核苷酸，接上胞嘧啶即为胞嘧啶脱氧核苷酸
结构脱氧核糖核酸(DNA)结构核酸核糖核酸(RNA)结构
一级结构：组成核酸的诸核苷酸之间连键的性质，以及核苷酸排列的顺序．从一级结构上阐述DNA：是由数量极其庞大的四种脱氧核糖核苷酸，通过3′,5′-磷酸二酯键彼此连接起来的直线形或环形分子。
二级结构:核苷酸链内或链之间通过氢键折叠卷曲而成的双螺旋结构．绝大多数为右旋．三级结构:是指DNA分子(双螺旋)通过扭曲和折叠所形成的特定构象,包括不同二级结构单元间的相互作用、单链与二级结构单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征
结构特点：包含Ａ＼Ｇ＼Ｃ＼Ｔ四种碱基两个脱氧核苷酸通过3′,5′-磷酸二酯键连接碱基之间通过氢键配对，Ａ与Ｔ配对，Ｇ与Ｃ配对，Ｇ＼Ｃ之间通过三个氢键连接，Ａ＼Ｔ对通过两个氢键连接.（图）这种碱基之间互相匹配的情形称为碱基互补。
因此，当一条核苷酸链的碱基序列确定以后，即可推知另一条互补核苷酸链的碱基序列
双螺旋分子中糖分子与纵轴平行，与碱基平面垂直磷酸基与脱氧核糖在外侧，彼此之间通过磷酸二酯键相连接，形成DNA的骨架
除Ｂ－ＤＮＡ外还有螺体较宽而浅的Ａ－ＤＮＡ和磷酸基在多核苷酸骨架上的分布呈Z字形的CGCGCG寡聚体Ｚ－ＤＮＡ
除双螺旋结构外,还有极少数的DNA分子是三螺旋结构的.
(1)大多数的原核生物为共价封闭的环状双螺旋分子可再次螺旋化—超螺旋结构超螺旋结构有两种:负超螺旋(右旋)正超螺旋(左旋)
DNA双螺旋为右旋螺旋。
细胞中的环状DNA一般呈负超螺旋，即右旋螺旋不足导致部分碱基不形成配对，分子通过整体拓扑学上的右旋来补足右旋螺旋的不足，在数学上呈1：1，即分子整体右旋一圈来补双螺旋上的一圈不足。
负超螺旋右旋
正超螺旋为双螺旋旋转过度，通过分子整体的左旋来解去过度的螺旋。正超螺旋左旋
(2)也有开环DNA（open circular DNA, ocDNA）也称松环DNA（relaxed circular DNA, rcDNA）当超螺旋型DNA的一条链上出现一个缺口时，超螺旋结构就被松开，而形成开环型结构。
（3）．连环DNA（Catenanes DNA）单体二聚体
一级结构:为直线形多聚核苷酸，相对分子质量的差别极大.高级结构:包括二级结构和三级结构等.
rRNA动物细胞核糖体rRNA有四类：5SrRNA，5.8SrRNA，18SrRNA，28SRNA。
许多rRNA的一级结构及由一级结构推导出来的二级结构都已阐明，但是对许多rRNA的功能迄今仍不十分清楚。
rRNA约占全部RNA的30%左右，是构成核糖体的骨架，大肠杆菌核糖体中的rRNA有三类：5S rRNA，16S RNA，23S rRNA。
这些不同的rRNA的核苷酸排列顺序是不同的，它们能与细菌染色体DNA的不同部位杂交。
动物细胞核糖体中的rRNA有三类
5S rRNA，18S RNA，28SrRNA及5.8S rRNA。
发卡式结构A-U, C-G配对
tRNA的高级结构tRNA的二级结构都呈”三叶草”形状，在结构上具有某些共同之处，一般可将其分为五臂四环：包括氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、TψC区和可变区。
除了氨基酸接受区外，其余每个区均含有一个突环和一个臂。
携带氨基酸辨认并结合氨基酰tRNA合成酶识别mRNA上的密码识别并结合核蛋白体氨基酸臂DHU臂反密码臂可变臂TΥC臂
(1)氨基酸接受区包含有tRNA的3’-末端和5’-末端，3’-末端的最后3个核苷酸残基都是CCA，A为核苷。
氨基酸可与其成酯，该区在蛋白质合成中起携带氨基酸的作用。
(2)反密码区与氨基酸接受区相对的一般含有7个核苷酸残基的区域，其中正中的3个核苷酸残基称为反密码
（3）TψC区该区与二氢尿嘧啶区相对，假尿嘧啶核苷—胸腺嘧啶核糖核苷环(TψC)由7个核苷酸组成，通过由5对碱基组成的双螺旋区(TψC臂)与tRNA的其余部分相连。
除个别例外，几乎所有tBNA在此环中都含有TψC。
(4)可变区位于反密码区与TψC区之间，不同的tRNA该区变化较大。
性质（一）一般性质：分子大小：DNAMr106～1010或更大，RNAMr104～106或更大性状：DNA为白色纤维状固体，而RNA为白色粉末。
溶解度：DNA和RNA均不溶于一般的有机溶剂，微溶于水，但它们的钠盐在水中溶解度较大。
（二）核酸的两性性质及等电点核酸分子中既含有酸性基团（磷酸基）也含有碱性基团（氨基），因而核酸也具有两性性质。
一般呈酸性，（在中性溶液中带负电荷），微溶于水，不溶于有机溶剂。
pK1′= 0.9第一磷酸基pK3′= 6.2第二磷酸基pK2′= 3.7含氮环腺嘌呤核苷酸pK1′= 0.7第一磷酸基pK3′= 6.1第二磷酸基pK2′= 3.7含氮环烯醇式羟基鸟嘌呤核苷酸（三）核酸的水解pK1′= 0.8第一磷酸基pK3′= 6.3第二磷酸基pK2′= 4.3含氮环胞嘧啶核苷酸pK1′= 1.0第一磷酸基pK3′= 6.4第二磷酸基烯醇式羟基尿嘧啶核苷酸
（四）紫外吸收在核酸分子中，由于嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，因而具有独特的紫外线吸收光谱，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作为核酸及其组份定性和定量测定的依据。
（五）变性、复性与杂交1、变性是指核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键断裂，变成单链结构的过程。
部分双螺旋解开无规则线团链内碱基配对这是一个是跃变过程，伴有A260增加（增色效应）,DNA的功能丧失。
温度升高
酸碱度改变、pH（>11.3或<5.0）
有机溶剂如甲醛和尿素、甲酰胺等
低离子强度都可引起变性。
2、复性在一定条件下，变性DNA单链间碱基重新配对恢复双螺旋结构，伴有A260减小（减色效应）,DNA的功能恢复。
3、杂交不同来源的DNA单链间或单链DNA与RNA之间只要有碱基配对的区域，在复性时可形成局部双螺旋区，称核酸分子杂交（hybridization）
Tm：熔解温度（melting temperature）DNA的变性发生在一个很窄的温度范围内，通常把热变性过程中A260达到最大值一半时的温度称为该DNA的熔解温度，用Tm表示。
Tm的大小与DNA分子中（G+C）的百分含量成正相关，测定Tm值可推算核酸碱基组成及判断DNA纯度。
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