第二章　核酸的結構與功能

　　一、核酸的分子組成：基本組成單位是核苷酸，而核苷酸則由堿基、戊糖和磷酸三種成分連接而成。

　　兩類核酸：脫氧核糖核酸（DNA），存在于細胞核和線粒體內。

　　核糖核酸（RNA），存在于細胞質和細胞核內。

　　1、堿基：

　　嘌呤和嘧啶環(huán)中均含有共軛雙鍵，因此對波長260nm左右的紫外光有較強吸收，這一重要的理化性質被用于對核酸、核苷酸、核苷及堿基進行定性定量分析。

　　2、戊糖：DNA分子的核苷酸的　糖是β-D-2-脫氧核糖，RNA中為β-D-核糖。

　　3、磷酸：生物體內多數(shù)核苷酸的磷酸基團位于核糖的第五位碳原子上。

　　二、核酸的一級結構

　　核苷酸在多肽鏈上的排列順序為核酸的一級結構，核苷酸之間通過3′，5′磷酸二酯鍵連接。

　　三、DNA的空間結構與功能

　　1、DNA的二級結構

　　DNA雙螺旋結構是核酸的二級結構。雙螺旋的骨架由　糖和磷酸基構成，兩股鏈之間的堿基互補配對，是遺傳信息傳遞者，DNA半保留復制的基礎，結構要點：

　　a.DNA是一反向平行的互補雙鏈結構　親水的脫氧核糖基和磷酸基骨架位于雙鏈的外側，而堿基位于內側，堿基之間以氫鍵相結合，其中，腺嘌呤始終與胸腺嘧啶配對，形成兩個氫鍵，鳥嘌呤始終與胞嘧啶配對，形成三個氫鍵。

　　b.DNA是右手螺旋結構　螺旋直徑為2nm.每旋轉一周包含了10個堿基，每個堿基的旋轉角度為36度。螺距為3.4nm，每個堿基平面之間的距離為0.34nm.

　　c.DNA雙螺旋結構穩(wěn)定的維系　橫向靠互補堿基的氫鍵維系，縱向則靠堿基平面間的疏水性堆積力維持，尤以后者為重要。

　　2、DNA的三級結構醫(yī)學教育網m.serviciosjt.com

　　三級結構是在雙螺旋基礎上進一步扭曲形成超螺旋，使體積壓縮。在真核生物細胞核內，DNA三級結構與一組組蛋白共同組成核小體。在核小體的基礎上，DNA鏈經反復折疊形成染色體。

　　3、功能

　　DNA的基本功能就是作為生物遺傳信息復制的模板和基因轉錄的模板，它是生命遺傳繁殖的物質基礎，也是個體生命活動的基礎。

　　DNA中的核糖和磷酸構成的分子骨架是沒有差別的，不同區(qū)段的DNA分子只是堿基的排列順序不同。

　　四、RNA的空間結構與功能

　　DNA是遺傳信息的載體，而遺傳作用是由蛋白質功能來體現(xiàn)的，在兩者之間RNA起著中介作用。其種類繁多，分子較小，一般以單鏈存在，可有局部二級結構，各類RNA在遺傳信息表達為氨基酸序列過程中發(fā)揮不同作用。如：

　　名稱功能

　　核蛋白體RNA?。╮RNA） 核蛋白體組成成分

　　信使RNA?。╩RNA） 蛋白質合成模板

　　轉運RNA　（tRNA） 轉運氨基酸

　　不均一核RNA?。℉nRNA） 成熟mRNA的前體

　　小核RNA?。⊿nRNA） 參與HnRNA的剪接、轉運

　　小核仁RNA?。⊿noRNA） rRNA的加工和修飾

　　1、信使RNA（半衰期最短）醫(yī)學教育網m.serviciosjt.com

　　1）hnRNA為mRNA的初級產物，經過剪接切除內含子，拼接外顯子，成為成熟的mRNA并移位到細胞質

　　2）大多數(shù)的真核mRNA在轉錄后5′末端加上一個7-甲基鳥嘌呤及三磷酸鳥苷帽子，帽子結構在mRNA作為模板翻譯成蛋白質的過程中具有促進核蛋白體與mRNA的結合，加速翻譯起始速度的作用，同時可以增強mRNA的穩(wěn)定性。3′末端多了一個多聚腺苷酸尾巴，可能與mRNA從核內向胞質的轉位及mRNA的穩(wěn)定性有關。

　　3）功能是把核內DNA的堿基順序，按照堿基互補的原則，抄錄并轉送至胞質，以決定蛋白質合成的氨基酸排列順序。mRNA分子上每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個

　　氨基酸，為三聯(lián)體密碼。

　　2、轉運RNA（分子量最小）

　　1）tRNA分子中含有10％～20％稀有堿基，包括雙氫尿嘧啶，假尿嘧啶和甲基化的嘌呤等。

　　2）二級結構為三葉草形，位于左右兩側的環(huán)狀結構分別稱為DHU環(huán)和Tψ環(huán)，位于下方的環(huán)叫作反密碼環(huán)。反密碼環(huán)中間的3個堿基為反密碼子，與mRNA上相應的三聯(lián)體密碼子形成堿基互補。所有tRNA3′末端均有相同的CCA-OH結構。

　　3）三級結構為倒L型。醫(yī)學教育網m.serviciosjt.com

　　4）功能是在細胞蛋白質合成過程中作為各種氨基酸的戴本并將其轉呈給mRNA.

　　3、核蛋白體RNA（含量最多）

　　1）原核生物的rRNA的小亞基為16S，大亞基為5S、23S；真核生物的rRNA的小亞基為18S，大亞基為5S、5.8S、28S.真核生物的18SrRNA的二級結構呈花狀。

　　2）rRNA與核糖體蛋白共同構成核糖體，它是蛋白質合成機器——核蛋白體的組成成分，參與蛋白質的合成。

　　4、核酶：某些RNA 分子本身具有自我催化能，可以完成rRNA的剪接。這種具有催化作用的RNA稱為核酶。

　　五、核酸的理化性質

　　1、DNA的變性

　　在某些理化因素作用下，如加熱，DNA分子互補堿基對之間的氫鍵斷裂，使DNA雙螺旋結構松散，變成單鏈，即為變性。監(jiān)測是否發(fā)生變性的一個最常用的指標是DNA在紫外區(qū)260nm波長處的吸光值變化。解鏈過程中，吸光值增加，并與解鏈程度有一定的比例關系，稱為DNA的增色效應。紫外光吸收值達到最大值的50％時的溫度稱為DNA的解鏈溫度（Tm），一種DNA分子的Tm值大小與其所含堿基中的G＋C比例相關，G＋C比例越高，Tm值越高。

　　2、DNA的復性和雜交

　　變性DNA在適當條件下，兩條互補鏈可重新恢復天然的雙螺旋構象，這一現(xiàn)象稱為復性，其過程為退火，產生減色效應。不同來源的核酸變性后，合并一起復性，只要這些核苷酸序列可以形成堿基互補配對，就會形成雜化雙鏈，這一過程為雜交。雜交可發(fā)生于DNA－DNA之間，RNA－RNA之間以及RNA－DNA之間。

　　六、核酸酶（注意與核酶區(qū)別）

　　指所有可以水解核酸的酶，在細胞內催化核酸的降解?？煞譃镈NA酶和RNA酶；外切酶和內切酶；其中一部分具有嚴格的序列依賴性，稱為限制性內切酶。