《生物化学》教案（完整） - 图文(3)

二、DNA的高级结构是超螺旋结构 三、DNA是遗传信息的物质基础 第三节 RNA的结构与功能 一、mRNA是蛋白质合成的模板 二、tRNA是蛋白质合成的氨基酸载体 三、以rRNA为组分的核糖体是蛋白质合成的场所 四、snmRNA参与了基因表达的调控。 五、核酸在真核细胞和原核细胞中表现了不同的时空特性 第四节 核酸的理化性质 一、核酸分子具有强烈的紫外吸收 二、DNA变性是双链解离为单链的过程 三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链 第五节 核酸酶 教 学 主 要 内 容 核酸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。分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类，前者90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。而RNA分布于胞核、胞液，参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。 一. 核酸的化学组成及一级结构 核酸的化学组成 元素组成：C、H、O、N、P（9~10%） 分子组成：碱基（嘌呤碱，嘧啶碱）、戊糖（核糖，脱氧核糖）和磷酸 1．核苷酸中的碱基成分：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T）。DNA中的碱基（A、G、C、T），RNA中的碱基（A、G、C、U）。 2．戊糖：D-核糖（RNA）、D-2-脱氧核糖（DNA）。 3．磷酸 核酸及核苷酸：碱基及戊糖通过糖苷键连接形成核苷，核苷与磷酸连接形成核苷酸。 备 注 5mins 10mins 5 mins

教 学 主 要 内 容 重要游离核苷酸及环化核苷酸：NMP、NDP、NTP、cAMP、 cGMP 核酸的一级结构 备 注 10mins 概念：核酸中核苷酸的排列顺序，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。 核苷酸间的连接键——3’，5’-磷酸二酯键、方向（5’→3’） 及链书写方式。 二、DNA的空间结构与功能 1、DNA的二级结构——双螺旋结构 10 mins 2．chargaff规则：Chargaff规则：①腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩 尔数总是相等（Ａ=T），鸟嘌呤的含量总是与胞嘧啶相等（G=C）； ②不同生物种属的DNA碱基组成不同，③同一个体不同器官、不 同组织的DNA具有相同的碱基组成。 20 mins B-DNA结构要点：①DNA是一反向平行的互补双链结构 亲 水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧、而碱基位于内侧， 两条链的碱基互补配对， A---T形成两个氢键，G---C形成三个氢 键。堆积的疏水性碱基平面与线性分子结构的长轴相垂直。两条链 呈反平行走向，一条链5’→3’，另一条链是3’→5’。）。 ②DNA是右手螺旋结构 DNA线性长分子在小小的细胞核中折叠 形成了一个右手螺旋式结构。螺旋直径为2nm。螺旋每旋转一周包 含了10对碱基，每个碱基的旋转角度为36°。螺距为3.4nm；碱基 平面之间的距离为0.34nm。DNA双螺旋分子存在一个大沟（major groove）和一个小沟（minor groove），目前认为这些沟状结构与蛋 白质和DNA间的识别有关。③DNA双螺旋结构稳定的维系 横向 靠两条链间互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆 积力维持，尤以碱基堆积力更为重要。 Z-DNA、A-DNA。 2、DNA的高级结构—超螺旋 10 mins

教 学 主 要 内 容 超螺旋结构(superhelix 或supercoil)：DNA双螺旋链再盘绕即 形成超螺旋结构。 原核生物DNA的高级结构是环状超螺旋 备 注 真核生物染色质(chromatin)DNA是线性双螺旋，它缠绕在组蛋 白的八聚体上形成核小体。 组蛋白：富含Lys和Arg的碱性蛋白质，包括H1、H2A、H2B、 H3、H4。 由许多核小体形成的串珠样结构又进一步盘曲成直径为 30nm 的中空的染色质纤维，称为螺线管。螺线管再经几次卷曲才 能形成染色单体。人类细胞核中有 46条染色体，这些染色体的 DNA总长达1.7m,经过这样的折叠压缩，46 条染色体总长亦不过 200nm 左右。 10 mins 4、DNA的功能：DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传 信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础， 也是个体生命活动的信息基础。 5、人类基因组计划研究的主要内容。 三、RNA的结构与功能 （一）mRNA：特点（含量最少（2-3%），种类多，代谢最快（寿命短）） 结构：原核细胞mRNA整个分子分为三部分，即5′非编码序列、编码序列、 3′非编码序列。 真核细胞mRNA分子分为五部分 帽子、 5′非编码序列（前导序列）、编码序列、 3′非编码序列（拖尾序列）和尾巴 （二）tRNA：10-15%，70-90个核苷酸 特点：（稀有碱基多，分子量小） 结构：二级结构：三叶草形 主要组成:四臂三环 三级结构：倒L形 (三)、 rRNA：特点（含量最大70-80%，甲基化多） 种类：原核：23S、16S、5S， 真核：28S、18S、5S、5.8S 与多种蛋白质结合形成核糖体（大亚基、小亚基），是蛋白质合成场所。 10 mins 5 mins 5 mins 10 mins

教 学 主 要 内 容 4．snmRNA参与基因表达调控 snmRNAs的种类：核内小RNA，核仁小RNA，胞质小RNA，催 化性小RNA，小片段干涉 RNA snmRNAs的功能：参与hnRNA和rRNA的加工和转运。 备 注 核酶：概念、化学本质（RNA）、作用底物（核酸）及应用。 5、核酸在真核细胞和原核细胞中表现不同时空特性。 四、DNA的理化性质及其应用 （一）变性 10 mins 概念：在物理、化学因素的影响下，DNA双螺旋结构解为单 链的现象称为变性。 变性不会破坏DNA的共价键结构。只是破坏DNA的氢键和碱 基堆积力。 变性后的特点： 特点：1.紫外吸收增加。 增色效应:DNA变性过程中，其紫外吸收增加的现象。 变性因素：强酸碱、有机溶剂、高温等等。 影响因素：1.G+C含量。 10mins 2.DNA的复杂程度（均一性）：均一性好，则熔解温度范围 窄。 3.介质的离子强度：离子强度高，则Tm值高。 （二）复性： 概念：变性DNA重新成为双螺旋结构的现象。 特点：紫外吸收减少。 减色效应：DNA复性过程中，紫外吸收减少的现象。 常用的复性方法：退火。 10 mins

（温度缓慢降低，使变性的DNA重新形成双螺旋结构的过 程）。 10 mins （三）核酸分子杂交。

教 学 主 要 内 容 概念：不同来源的核酸链因存在互补序列而形成互补双链结 构，这一过程就是核酸杂交过程。 包括 DNA—DNA 杂交 。 DNA—RNA 杂交。 RNA—RNA 杂交。 原因：不同核酸的碱基之间可以形成碱基配对。 用途：是分子生物学研究与基因工程操作的常用技术。 五、核酸酶 核酸酶是指所有可以水解核酸的酶 依据底物不同分类 DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解DNA。 RNA酶 (ribonuclease, RNase)：专一降解RNA。 依据切割部位不同 核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。 核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶。 化学本质（蛋白质） 作用底物（核酸） 生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解 复习思考题 1. 名词解释：核酸、DNA变性、DNA复性、增色效应、解链温度（Tm）、核酶、脱氧核酶 备 注 10 mins 2．简述核酸的元素组成及基本组成单位。 3．简述DNA的一级结构以及核苷酸的连接方式。 4．简述DNA双螺旋结构模型要点。 5．简述mRNA、tRNA、rRNA的功能。 6．mRNA的结构特点有哪些？