生物化学第二章核酸的结构和功能（一）
写在前面：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。核酸分为DNA和RNA。DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息，决定细胞及生物体的性状。RNA存在于细胞核、细胞质、线粒体，是DNA的转录产物，参与遗传信息的复制与表达，也可作为遗传信息的载体。
掌握
1、核酸的组成
2、核苷酸的结构与命名
结构
核苷酸和脱氧核苷酸是核酸的基本组成单位。
1）碱基：碱基是含N的杂环化合物，分为嘌呤（腺嘌呤A、鸟嘌呤G）和嘧啶（尿嘧啶U、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T）。AGCT是DNA的碱基，AGCU是RNA的碱基。
2）核糖或脱氧核糖：戊糖
3）核苷：是核糖/脱氧核糖和碱基（反式构象）的缩合产物。二者以β-N-糖苷键（C1和嘌呤N9、嘧啶N1）相连。脱氧核苷同理。
4）核苷酸/脱氧核苷酸：核苷或脱氧核苷C5’的羟基与磷酸反应，脱水缩合生成一个磷酯键。
核苷酸可分为核苷一、二、三磷酸（NMP、NDP、NTP），脱氧核苷酸同理。
命名：
Ø 核苷酸的衍生物作用（了解）
1）供能：核苷二磷酸和核苷三磷酸是高能有机磷酸化合物。ATP是最主要的能量载体。
2）第二信使：环腺苷酸cAMP和环鸟苷酸cGMP
3）参与构成辅酶：辅酶Ⅰ（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+）、辅酶Ⅱ（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP+）、黄素腺嘌呤二核苷酸FAD、辅酶A（CoA）是生物氧化体系的重要组成成分，在传递电子和质子过程中发挥重要作用。
4）抗肿瘤：6-巯基嘌呤、阿糖胞苷、5-氟尿嘧啶。
3、DNA的一级结构及功能
核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序（碱基序列）
DNA的一级结构是指RNA的核苷酸和DNA的脱氧核苷酸从5’端至3’端的排列顺序。
单链DNA和RNA分子的大小常用核苷酸数目（nt）表示。
双链核酸分子的大小常用碱基对数目(bp) 来表示。
小的核酸片段(<50bp)常被称为寡核苷酸。自然界中的DNA和RNA的长度可以高达几十万个碱基。
Ø 排列顺序n个脱氧核苷酸有4n
Ø 合成DNA的底物为三磷酸脱氧核苷
4、DNA双螺旋结构模型要点
写在前面：DNA的空间结构即构成DNA的所有原子在三维空间的相对位置关系。可分为二级结构（双螺旋结构）和高级结构。
要点：
1）两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链遵循右手螺旋，螺距是0.54nm。
Ø 两条链中一条链的5’→3’方向是自上而下，而另一条链的5’→3’方向是自下而上。
2）DNA的两条多聚脱氧核苷酸链(互补链)之间形成互补碱基对，A与T配对，C与G配对，前者形成两对氢键，后者形成三对氢键。碱基对平面与双螺旋结构的螺旋轴近乎垂直。
3）磷酸和脱氧核糖构成DNA的亲水骨架，位于外侧，疏水的碱基对位于内侧，碱基对和骨架的连接呈非对称性。形成大沟、小沟。
4）碱基对平面重叠产生的疏水性的碱基堆积力和氢键共同维持着DNA双螺旋结构的稳定。
注意：A、B型-DNA是右手螺旋，Z型-DNA是左手螺旋。
5、Chargaff规则
1）不同生物个体DNA的碱基组成不同。
2）同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同。
3）对于一特定组织的DNA，其碱基组分不随年龄、营养状态和环境而变化。
4）[A] = [T]，[G] = [C]
6、核小体的组成
写在前面：DNA双链经过盘曲折叠形成致密的高级结构即超螺旋结构。
正超螺旋：盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。
负超螺旋：盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。自然条件下的DNA双链主要是负超螺旋。
1）封闭环状的DNA具有超螺旋结构。原核生物DNA多为环状的双螺旋分子，盘绕形成类核。以负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个超螺旋形成。负超螺旋的DNA双链只能以封闭环状形式或与蛋白质结合存在。
线粒体DNA也具有封闭环状的双螺旋结构。
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真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构。
电镜观察染色质具有串珠样结构。染色质的基本单位是核小体。
组成：核小体由一段双链DNA和4种碱性的组蛋白（H）构成。
8个组蛋白分子（H2A×2、H2B×2、H3×2、H4×2）形成一个八聚体的核心组蛋白。
DNA双链盘绕核心组蛋白形成核小体的核心颗粒。
连接相邻核小体之间的一段DNA称作连接段DNA（不结合组蛋白）。
组蛋白H1结合在盘绕在核心组蛋白上的DNA双链的进出口处，稳定核小体结构。
上述过程是DNA的第一次折叠。
左手螺旋
DNA经过多次折叠，被压缩了8000～10000倍，组装在直径只有数微米的细胞核内。
7、DNA是脱氧核糖核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键聚合形成的有方向性（5¢ → 3¢）的线性大分子
一个脱氧核苷酸C3’的羟基（3’端）与另一个脱氧核苷酸C5’的α-磷酸基团（5’端）缩合形成3’,5’-磷酸二酯键。
多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸链即DNA链。
交替的磷酸基团和脱氧戊糖构成了DNA的骨架。
构成DNA的四种基本核苷酸：dAMP、dGMP、dCMP和dTMP。
Ø RNA也是多个核苷酸分子通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成的线性大分子，也具有5’→3’方向性。
RNA的戊糖是核糖
RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。
构成RNA的四种基本核苷酸是AMP、GMP、CMP和UMP。
