第2章 核酸的结构和功能
1、主要内容
1) 核酸的化学组成和结构
2) 核酸的物理化学性质
3) 核酸的光谱和热性质
4) DNA 超螺旋
2、教学要求
1) 掌握DNA双螺旋结构特点，核酸的变性、复性和分子杂交原理；
2) 熟悉核酸的物理化学性质
3) 了解三股螺旋DNA
第1节 细胞的遗传物质
第2节 核酸的化学组成
第3节 核酸的结构
第4节 核酸的物理化学性质
第5节 超螺旋和拓扑异构
第1节 细胞的遗传物质
一、DNA携带两类不同的遗传信息
1.遗传物质必须具有的特性
a.贮存并表达遗传信息
b.能把信息传递给子代
c.物理和化学性质稳定
d.具有遗传变化的能力
l DNA的特征
a) 各异的碱基序列储存大量的遗传信息
b) 碱基互补是其复制、转录表达遗传信息的基础
c) 生理状态下物理、化学性质稳定
d) 有突变和修复能力，可稳定遗传是生物进化的基础
2、DNA携带两种遗传信息
a、编码蛋白质和RNA的信息(编码tRNA、rRNA)：64个三联体密码子：3个终止密码子，编码氨基酸的61个密码子具有简并性、通用性
b、编码基因选择性表达的信息
¨原核生物的结构基因占Genome的比例很大，Φx174phage 5386bp，结构基因用去5169bp比例达96％。
¨真核生物的结构基因占Genome的比例很小，哺乳动物中结构基因只占10％～15％ 。
¨其余80％以上的DNA起什么作用目前还无法精确解释，但可以肯定其中大部分DNA序列是编码基因选择性表达的遗传信息。
¨表现在：细胞周期的不同时相中
个体发育不同阶段
不同的器官和组织
不同的外界环境下各种基因的表达与否以及量的差异
¨所以又称－－调控序列
二、RNA也可作为遗传物质
n RNA病毒：传染媒介是病毒颗粒（病毒基因组RNA、蛋白质外壳）
n Tobacco Mosaic Virus (TMV)
n 类病毒（viroid）: 使高等植物产生疾病的传染性因子，只由RNA组成。
三、是否存在核酸以外的遗传物质
n Prion (proteinaccous infections particle) 引起的风波
n 朊病毒－－－蛋白质样的感染因子
1) 羊搔痒病 (scripie)
2) 人类库鲁（ kuru） 病
3) 牛海绵状脑炎(疯牛病)
n 均由传染性病原蛋白颗粒引起，统称Prion (朊病毒)
资料：1982年，美国加利福尼亚大学教授斯坦利?普利西纳提出雅克氏病的病原体是一种“蛋白质性质的感染颗粒”，并用prion（普利昂）一词表示这种因子，国内曾译为朊病毒或锯蛋白。但这种蛋白质粒子缺乏核酸，称为病毒并不妥当，故现在称为朊毒体。
疯羊病、疯牛病及人类所患的新型雅克氏症等海绵状脑病，都是由朊毒体发生变异引起的。包括人在内的哺乳动物体内都存在朊毒体，它在正常形态下呈折叠状，但变异时会张开如同锯齿状，在大脑中撑出大量的小洞，引起人或动物患上痴呆型的传染性海绵状脑病。
朊毒体的致病过程是：首先经一定传播途径（如进食患病动物的肉和内脏）侵入机体并进入脑组织，其后沉积于不同的神经元溶酶体内，导致被感染的脑细胞受损、坏死，释出的朊毒体又侵犯其它脑细胞，使病变不断发展；病变的神经细胞死亡后，脑组织中留下大量小孔呈海绵状，并出现相应的临床症状，这就是众所周知的海绵状脑病。
普利西纳学说公布之初，在学术界曾遭到猛烈反对，多数人持否定态度。因为分子生物学的中心命题是“生物的遗传基因以核糖核酸和脱氧核糖核酸为本体”，在此之前，人们普遍认为，不存在没有核酸的病原体，这已成为常识，但普利西纳的学说却与这种认识背道而驰。经过10多年的研究和争论，大量事实确证了朊毒体的存在，普利西纳的学说最终得到了认可。鉴于这一发现的重大科学价值，普利西纳荣获1997年度诺贝尔生理学或医学奖。
第2节 核酸的化学组成
一、含氮碱基、核苷、核苷酸
l DNA is a nucleotide polymer with covalent bonds between the sugar and Phosphate groups.
l A long molecular chain containing a sugar, a phosphate and one of four different nucleotide bases.
l Chemical Composition（化学组成）:
Sugar(糖): Deoxyribose (ribose核糖in RNA)
Phosphate(磷酸): - phosphodiester
Bases(碱基): (G) guanine (C) cytosine
(A) adenine (T) thymine
☉ 碱基
名称与缩写(1)
¡ RNA：ribonucleic acid 核糖核酸
¡ DNA：deoxyribonucleic acid 脱氧核糖核酸
¡ pyrimidine： cytosine (Cyt) 胞嘧啶
嘧啶 thymine (Thy) 胸腺嘧啶
uracil (Ura) 尿嘧啶
¡ purine： adenine (Ade) 腺嘌呤
嘌呤 guanine (Gua) 鸟嘌呤
名称与缩写(2)
¡ ribonucleoside 核糖核苷 （不带磷酸）
adenosine (Ado) 腺(嘌呤核)苷
guanosine (Guo) 鸟(嘌呤核)苷
cytidine (Cyd) 胞(嘧啶核)苷
thymidine (Thd) 胸(腺嘧啶脱氧核)苷
uridine (Urd) 尿(嘧啶核)苷
¡ ribonucleotide 核糖核苷酸 （带磷酸）
adenosine 5’- mono (di, tri) phosphaste；
AMP, ADP, ATP
¡ deoxyribonucleoside 脱氧核糖核苷
deoxyadenosine (dAdo) ……
¡ deoxyribonucleotide 脱氧核糖核苷酸
dAMP, dADP, dATP……dNTP
二、DNA分子的一级结构
1. 多聚核苷酸链主链是核糖和磷酸，侧链为碱基，由3’,5’磷酸二酯键连接
2. 链的方向：同一个磷酸基的5’酯键到3’酯键的方向(5’→3’)
3、DNA一级结构的特点
a. 脱氧核糖是其显著特点－－－－DNA极其稳定的根本原因
b、磷酸呈四面体构型，脱氧核糖呈折叠的五元环，碱基是平面的
