一、DNA的结构

一、DNA的结构

一级结构:  DNA核苷酸链中脱氧核苷酸的组成和排列顺序。

二级结构：DNA的两条多聚链间通过氢键形成的双螺旋结构。

三级结构：DNA双链进一步折叠卷曲形成的构象。

（一）DNA的一级结构（primary structure）

1.由dAMP、dGMP、 dCMP、 dTMP核苷酸单体组成；

2.核苷酸的连接方式：3,5磷酸二酯键；

3.核酸的基本结构形式:

信息量：4n

末端： 5 端、 3端

多核苷酸链的方向： 5ˊ端→3ˊ端(由左至右)

4.多核苷酸链表示方法：结构式、线条式、文字缩写.

（二）DNA的二级结构

Watson 和 Crick 于1953年提出了DNA 双螺旋结构模型，说明了DNA 的二级结构。（即B型DNA）

1．提出DNA双螺旋结构模型的根据 

（1）Chargaff定则  （1950s,E. Chargaff发现）

① DNA碱基组成符合： A=T；G=C； A+G=T+C。

② 不对称比率：A+T/G+C；

物种不同，DNA碱基组成不同；

物种亲缘愈接近，碱基组成也愈接近，该比

率越相近似。

③ 具有种的特异性，没有器官和组织的特异性，年龄、营养状况

环境的改变不影响DNA的碱基组成。

（2）x-光衍射分析 

20世纪40年代Astbury   1952年M.Wilkins 

(3)double helix model

2.DNA双螺旋结构的要点

（1）DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为5′端→3′端，而另一条链的方向为3′端→5′端。

（2）嘌呤和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面成90°角。

（3）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。

（4）维持两条DNA链相互结合的力是链间碱基对形成的氢键。碱基结合具有严格的配对规律:A与T结合，G与C结合，这种配对关系，称为碱基互补。A和T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。

（5）螺旋表面形成大沟(major groove)及小沟(minor groove)，彼此相间排列。小沟较浅；大沟较深，是蛋白质识别DNA碱基序列的基础。

（6）氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。

3. DNA的双螺旋结构稳定因素

▲ 氢键 

▲ 碱基堆积力 

▲ 磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和

▲ 碱基处于疏水环境中

4. DNA的双螺旋结构的意义

该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是上个世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。

5.DNA双螺旋构象的类型

（三）DNA的三级结构---超螺旋

真核生物染色质的结构单位——核小体

■ 真核生物中DNA双螺旋沿着组蛋白八聚体核心的短轴绕1.75圈，形成左手超螺旋，称核小体。

■ 染色质的基本结构单位是核小体。

■ 串珠状结构进一步卷曲形成螺线管，后者再进一步卷曲形成超螺旋管，形成染色单体。

核小体(nucleosome)： 由DNA和组蛋白构成。

二、RNA的分子结构

（一）RNA的特点及分类

结构特点：

1. 碱基组成：A、G、C、U （A-U/G-C）；

2. 稀有碱基较多，稳定性较差，易水解；

3. 多为单链结构，少数局部形成螺旋（发夹结构）；

4. 分子较小。

分类：

1. 信使RNA（mRNA）

2. 转运RNA （tRNA）

3. 核糖体RNA （rRNA）

1.信使RNA （Messenger RNA）

(1)约占总RNA的3%-5%，含量最少，种类最多。

(2)成熟mRNA不含内含子，hnRNA含有。

(3)mRNA从DNA转录遗传信息，并作为蛋白质合成的模板，决定蛋白质的氨基酸顺序。

* 真核生物mRNA成熟过程

* 真核生物mRNA的结构特点

帽子结构和多聚A尾的功能

2.转运RNA（Transfer RNA）

(1)约占总RNA的10-15%，分子最小。

(2)它在蛋白质生物合成中起翻译mRNA信息，并将相应的氨基酸转运到核糖体，参与蛋白质体的合成。

(3)已知每一个氨基酸至少有一个相应的tRNA。

tRNA的结构与功能

* tRNA的一级结构特点

● 含 10～20% 稀有碱基；

● 3´末端为 - CCA-OH；

● 5´末端大多数为G；

● 由70～90个核苷酸组成；

3.核糖体RNA（Ribosome RNA） 

(1)约占全部RNA的80%，含量最多。

(2)与多种蛋白质结合成核糖体，后者是合成蛋白质的场所。

核糖体——蛋白质和核酸的复合体

核糖体的组成

（二）RNA的一级结构

RNA分子中各核苷之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做RNA的一级结构

（三）RNA的二级结构

* tRNA的二级结构

——三叶草形

氨基酸臂

DHU环

反密码环

额外环

TΨC环

① 氨基酸臂（接受茎） ：七对碱基，末端为—CCA ，能接受活化的氨基酸；

② 二氢尿嘧啶环（DHU环 或D环）：8—12个核苷酸，因具两个二氢尿嘧啶而得名。与分类有关，通过二氢尿嘧啶臂（D茎）与其它相连；

③ 反密码环 ：7个核苷酸，中部为反密码子，与mRNA密码子配对。通过反密码茎与其它相连；

④ 额外环 ：3—18个核苷酸，是tRNA分类的依据。

⑤ TψC环 ：7个核苷酸，可能与在核糖体处落下有关。通过TψC臂与其它相连。

(四）RNA的三级结构