王镜岩生物化学讲义 核酸

王镜岩生物化学讲义 核酸内容摘要：

王镜岩生物化学讲义 核酸 第六章 核 酸核酸是遗传物质1868 年瑞士 接证据：同一种生物的不同种类的不同生长期的细胞，量基本恒定。 直接证据：T 2 噬菌体 染 5S 标记噬菌体蛋白质，感染 用 32P 标记噬菌体核酸，感染 分布（核内，核外）。 第一节 核酸的化学组成核酸是一种线形多聚核苷酸，基本组成单位是核苷酸。 结构层次： 核 酸核苷酸磷酸 核苷戊糖 碱基组成核酸的戊糖有两种：此，可以将核酸分为两种：核糖核酸（和脱氧核糖核酸（330 表 5两类核酸的基本化学组成一、 碱基1. 嘌呤碱： 腺嘌呤 鸟嘌呤2. 嘧啶碱： 胞嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶构式3. 修饰碱基植物中有大量 5菌体中，5。 稀有碱基：100 余种，多数是甲基化的产物。 A、G、C、T 碱基构成。 A、G、C、U 碱基构成。 二、 核苷核苷由戊糖和碱基缩合而成，糖环上 嘧啶碱的 与嘌呤碱的 接。 核酸中的核苷均为 结构式 腺嘌呤核苷 胞嘧啶脱氧核苷戊糖是：脱氧核糖戊糖是：核糖三、 核苷酸核苷中戊糖 5 羟基被磷酸酯化，生成核苷酸。 1、 构成 核苷酸 5细胞内游离核苷酸及其衍生物核苷 5环核苷酸，5，5们作为质膜的激素的第二信使起作用，节细胞的糖代谢、脂代谢。 核苷 5多磷酸 3多磷酸化合物 苷酸衍生物、辅助因子。 二节 结构一级：脱氧核苷酸分子间连接方式及排列顺序。 二级：两条多聚核苷酸链间通过氢键形成的双螺旋结构。 三级：链进一步折叠卷曲形成的构象。 一、 一级结构一级结构是 4 种脱氧核苷酸（过 3/、5/- 磷酸二酯键连接起来的线形多聚体。 3/、5/主链结构。 图 5 3/：5或 5（在 ，3/般是游离的）在 子中，不变的骨架成分磷酸二酯键被逐渐省略，真正代表 物学意义的是碱基的排列顺序。 遗传信息贮存在 碱基排列顺序中，生物界生物的多样性即寓于 子 4 种核苷酸千变万化的精确的排列顺序中。 二、 二级结构1953 年， 据 律和 a 盐纤维的 X 光衍射数据提出了 、 螺旋结构建立的根据律 1950 年a. 所有 ，A=T，G=C 且 A+G=C+T。 54。 b. 碱基组成具有种的特异性，即不同生物的 有自己独特的碱基组成。 c. 基组成没有组织和器官的特异性。 d. 年龄、营养状况、环境等因素不影响 碱基组成。 纤维和 体的 X 光衍射分析。 相对湿度 92%，盐结晶，B对湿度 75%，盐结晶，A物体内 为 B工作2、 螺旋结构模型 5成右手双股螺旋，一条 53，另一条35酸与脱氧核糖在外侧。 磷酸与脱氧核糖彼此通过3/、5/- 磷酸二酯键相连接，构成 子的骨架。 宽 1.2 宽 小沟 深 深 每圈螺旋含 10 个核苷酸碱基堆积距离：条核苷酸链，依靠彼此碱基间形成的氢链结合在一起。 碱基平面垂直于螺旋轴。 A=T、G= 图 54碱基互补原则具有极重要的生物学意义，复制、转录、反转录等的分子基础都是碱基互补。 3、 稳定双螺旋结构的因素碱基堆积力（主要因素） 形成疏水环境。 碱基配对的氢键。 量越多，越稳定。 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 定。 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。 三、 级结构的不均一性和多型性（一） 级结构的不均一性1、 反向重复序列（回文序列）列中，以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同，即对称轴一侧的片段旋转 180°后，与另一侧片段对称重复。 较长的回文结构，在某些因素作用下，可形成茎环式的十字结构和发夹结构。 功能还不完全清楚，但转录的终止作用与回文结构有关。 较短的回文序列，可作为一种特别信号，如限制性核酸内切酶的识别位点。 2、 富含 A T 的序列高等生物中，A+T 与 C+G 的含量差不多相等，但在它们的染色体的某一区域，A T 含量可能很高。 在很多有重要调节功能（不是蛋白质编码区）的 段都富含 A T 碱基对。 特别是在复制起点和启动的 的 中，富含 A T 对。 这对于复制和转录的起始十分重要，因为 G C 对有三个氢键，而 A T 对只有两个氢键，此处双键易解开。 （二） 级结构的多型性表 5-、比较1、 B型的 螺旋 碱基对每对螺旋扭角 36°螺距：°2、 5%以下所获得的 维。 是右手双螺旋，外形粗短。 交分子具有这种结构。 3、 然 局部区域可以形成 、 股螺旋在多聚嘧啶和多聚嘌呤组成的 旋区段，序列中有较长的镜像重复时，可形成局部三股螺旋，称 像重复：对C+对三链结构常出现在 制、重组、转录的起始或调节位点，第三股链的存在可能使一些调控蛋白或 合酶等难以与该区段结合，从而阻遏有关遗传信息的表达。 四、 环状 以双链环状 形式存在，包括：某些病毒 绿体 环形 不同构象 5松驰环、解链环、负超螺旋（1） 、 松弛环形 接环化（2） 、 解链环形 松后再环化（3） 、 正超螺旋与负超螺旋 紧或拧松后再环化，成为超螺旋结构。 绳子的两股以右旋方向缠绕，如果在一端使绳子向缠紧的方向旋转，再将绳子两端连接起来，会产生一个左旋的超螺旋，以解除外加的旋转造成的胁变，这样的超螺旋叫正超螺旋。 如果在绳子一端向松缠方向旋转，再将绳子两端连接起来，会产生一个右旋的超螺旋，以解除外加的旋转所造成的胁变，这样的超螺旋称负超螺旋。 对于右手螺旋的 子，如果每圈初级螺旋的碱基对数小于 其二级结构处于紧缠状态，是正超螺旋。 如果每圈初级螺旋的碱基对数大于 其二级结构处于松缠状态，是负超螺旋。 2、 环形 拓扑学特性以 260成的线形 例，螺旋周数 260/5。 图 25松驰环、解链环、负超螺旋连环数（L）螺旋中，一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数，以 L 表示。 松驰环：L=25解链环：L=23超螺旋：L=23缠绕数（T）子中的 旋数目，以 T 表示松驰环 T=25解链环 T=23超螺旋 T=25超螺旋周数（扭曲数 W）松驰环 W=0解链环 W=0超螺旋 W= +W比连环差（）表示 超螺旋程度=（LL 0）/L 0指松驰环形 L 值天然 均每 100有 3负超螺旋。 负超螺旋 由于两条链的缠绕不足引起，很易解链，易于参加 复制、重组和转录等需要将两条链分开才能进行的反应。 3、 拓扑异构酶此酶能改变 扑异构体的 L 值。 拓扑异构酶酶 I（拧紧）能使双链负超螺旋 变成松驰形环状 一次作用可使 L 值增加 1，同时，使松驰环状 变成正超螺旋。 拓扑异构酶酶 松）能使松驰环状 变成负超螺旋形 次催化使 L 减少 2，同时能使正超螺旋转变成松驰 、 染色体的结构1、 大肠杆菌染色体大肠杆菌染色体是由 06成的双链环状 子，约 3000 个基因。 大肠杆菌 合蛋白： 每个细胞H 两个 28相同亚基 30000 个二聚体 两个各 9不同亚基 40000 个二体聚体 17亚基 20000 个单体P 3亚基 未知这些 合蛋白，使 06 色体 缩成为一个手脚架形结构，结构中心是多种 合蛋白，螺旋分子有许多位点与这些蛋白结合，形成约 100 个小区，每个小区的 是负超螺旋，一个小区的 两个端点被蛋白质固定，每个小区相对独立。 图用极微量的 I 处理时，只能使少量小区的 为松驰状态，而其它小区仍然保持超螺旋状态。 2、 真核生物染色体主要由组蛋白和 成。 组蛋白是富含碱性 碱性蛋白质，根据 值不同，可分为 2A、H 2B、H 3、H 4 五种，均为单链蛋白质，分子量 110002A、H 2B、H 3、H 4 各两分子对称聚集成组蛋白八聚体。 146度的 螺旋盘绕在八聚体上形成核小体。 核小体间 度 15般 60上结合有 H 2B、2H 3、2H 4 组蛋白八聚体 146 核小体 串联。