第十二章核酸的降解与核苷酸代谢
第十二章 核酸的降解 与核苷酸代谢
知识回顾：核酸和核苷酸的基本知识核酸概念：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。核酸的功能1、DNA功能：DNA是主要的遗传物质。基因定义（分子生物学）：基因是具有遗传效应的DNA片段是编码蛋白质多肽链或RNA所需的全部核苷酸序列。基因的三个属性1、通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代2、通过转录，对表型有一定的效应3、通过突变，形成各种等位基因2、RNA功能：RNA主要参与蛋白质的生物合成。RNA的功能多样性。主要有：参与基因表达和调控、催化作用、遗传信息的加工与进化、持家功能、病毒RNA是遗传信息的载体
一、核酸概念：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。 知识回顾：核酸和核苷酸的基本知识 二、核酸的功能 1、 DNA功能：DNA是主要的遗传物质。 基因定义（分子生物学）：基因是具有遗传效应的DNA片段， 是编码蛋白质多肽链或RNA所需的全部核苷酸序列。 基因的三个属性 1、通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代 2、通过转录，对表型有一定的效应 3、通过突变，形成各种等位基因 2、 RNA功能：RNA主要参与蛋白质的生物合成。 RNA的功能多样性。主要有：参与基因表达和调控、催 化作用、遗传信息的加工与进化、持家功能、病毒RNA 是遗传信息的载体
三、 DNA的结构1、DNA的一级结构核苷酸之间的共价键NH2OHDNA分子中脱氧核苷酸之间5端HO-P=OC的连接方式（3’，5-磷酸5'H2C二酯键）和排列顺序叫做NHDNA的一级结构，简称碱HO-基序列。一级结构的走向5CH20的规定为5′一>3'。不同的35-磷酸二酯键DNA分子具有不同的核苷酸HO-P:-排列顺序，因此携带不同5'H2C的遗传信息。NH2端373OH2、DNA的二级结构-双螺旋结构
核苷酸之间的共价键 DNA分子中脱氧核苷酸之间 的连接方式（3’，5’-磷酸 二酯键）和排列顺序叫做 DNA的一级结构，简称碱 基序列。一级结构的走向 的规定为5’ 3’。不同的 DNA分子具有不同的核苷酸 排列顺序，因此携带不同 的遗传信息。 三、DNA的结构 1、DNA的一级结构 3’, 5’-磷酸二酯键 2、DNA的二级结构 ——双螺旋结构
DNA双螺旋结构要点(Watson和 Crick,1953)轴1、DNA由两条反向3.4h平行的脱氧核苷酸链组成右手螺旋螺旋表面形成大沟碱基对与小沟。34A小沟大沟2、DNA螺旋直径为2nm，螺距为3.4nm脱氧核糖-磷酸螺旋一圈包含10对骨架碱基，相邻碱基平204面距离为0.34nm。Watson-Crick模型
DNA 双螺旋结构要点(Watson 和 Crick，1953) 1、DNA由两条反向 平行的脱氧核苷酸 链组成右手螺旋。 螺旋表面形成大沟 与小沟。 2、DNA 螺旋直径为 2nm，螺距为3.4nm。 螺旋一圈包含10对 碱基，相邻碱基平 面距离为0.34nm。 Watson-Crick 模型
Sugar.Sugarphosphatebasepairsphosphate3、脱氧核糖一磷酸骨架位于双链的backbonebackbone外侧，碱基位于内侧，双链的碱基之间以氢键相结合。HydrogenSbonds碱基互补配对形式：GBA=T; G=CS碱基平面与螺旋轴垂直，糖环与螺S旋轴平行4、氢键维持DNA双链横向稳定性S碱基堆积力维持双链纵向稳定性BasepairS5、大多数天然DNA是双链DNA(dsDNA)，双链DNA具有一定的刚性及柔性Nucleofide
3、脱氧核糖-磷酸骨架位于双链的 外侧，碱基位于内侧，双链的碱基 之间以氢键相结合。 碱基互补配对形式： A T； G C 碱基平面与螺旋轴垂直，糖环与螺 旋轴平行 4、氢键维持 DNA 双链横向稳定性， 碱基堆积力维持双链纵向稳定性 5 、 大多数天然 DNA 是双链 DNA (dsDNA),双链DNA具有一定的刚性 及柔性
Chargaff原则腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即A=T鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数相等，即G=C含氨基的碱基总数等于含酮基的碱基总数，即：A+C=G+T嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T稳定双螺旋结构的因素①碱基堆积力形成疏水环境（主要因素）。②碱基配对的氢键。GC含量越多，越稳定。③磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子或组蛋白的正离子之间形成离子键，中和了磷酸基上的负电荷间的斥力，有助于DNA稳定。④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受水溶性活性小分子的攻击
①碱基堆积力形成疏水环境（主要因素） 。 ②碱基配对的氢键。GC含量越多，越稳定。 ③磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子或组蛋白的正离子之间 形成离子键，中和了磷酸基上的负电荷间的斥力，有助于 DNA稳定。 ④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受水溶性活性小分 子的攻击。 稳定双螺旋结构的因素 Chargaff原则 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即A=T 鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数相等，即G=C 含氨基的碱基总数等于含酮基的碱基总数，即:A+C=G+T 嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T
四、RNA的结构和功能真核生物mRNA的结构特征5'-端有一个特殊结构：7mG-5'ppp5'-N-3'-P，称为帽子结7构。3'一端有一段长约20~250个核苷酸的多聚腺苷酸(polyA），称为多聚A尾巴（polyAtail）mRNA分子上的每三个核苷酸为一组，构成遗传密码（geneticcode），可以决定多肽链上某一个氨基酸，又称为三联体密码（tripletcode）。mRNA的功能：蛋白质合成的模板
真核生物mRNA的结构特征 5'-端有一个特殊结构：7mG-5'ppp5'-N-3'-P，称为帽子结 构。 3'-端有一段长约20~250个核苷酸的多聚腺苷酸（poly A），称为多聚A尾巴（poly A tail） mRNA分子上的每三个核苷酸为一组，构成遗传密码 （genetic code），可以决定多肽链上某一个氨基酸，又 称为三联体密码（triplet code）。 mRNA的功能:蛋白质合成的模板 四、RNA的结构和功能
ORF(open reading frame)TSS:transcriptionstartsiteATGXXXXXXXXX...XXXXXXXTGADNAPromotergene5'UTR3'UTRCDSCDSCDSPre mRNAExon1Exon2Intron2Exon 3Intron15'UTR3'UTRPolyACDSCDSCDSMature mRNAcapXXXXXXAUGXXXXUGAXXXXXXXXXXAAUAAAAAAAAAAstartcodon:AUGstop codons :UGA,UAG,UAA5'UTRPolyACDS(Codingsequence)3'UTR
3EOH3氨基酸臂局部碱基tRNA的二级结构特征：配对DHU环单链额外环三叶草型反密码子环四臂四环反密码子Ty环tRNA的三级结构特征：局部碱基配对DHU环倒L形反密码子环反密码子
tRNA的二级结构特征： 单链 三叶草型 四臂四环 tRNA的三级结构特征： 倒 L 形
SHtRNA的二级结构氨基酸臂(7)OOAUOGUDO三叶草形5'pGOOODR识别核蛋白体UH2CmGAIGIODHU环(8-12)TyC环UIGCG(7)UICIaIGIGUH2AGGm2GAOUH2额外环（可变的，3-18)识别氨酰-tRNA合成酶-ml作为分类的依据反密码环(7)IGVAnticodon识mRNA上的密码子
tRNA 的二级结构 氨基酸臂（7） 三叶草形 DHU环（8-12） 反密码环（7） 识别氨酰－tRNA合成酶 额外环 (可变的，3-18) 作为分类的依据 识别核蛋白体 TC 环（7） 识mRNA上的密码子