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第四章第四章核酸的结构原理核酸的结构原理(教材第(教材第 9 9章) 章) 核酸包括核糖核酸( RNA )和脱氧核糖核酸( DNA ) 两大类,它们对生物体的遗传信息的传递、蛋白质的生物合成及生物的发育调控等生命过程起着决定性的作用。核酸的结构与功能染色体的结构基因组核酸的结构与功能核酸的结构与功能核酸结构的研究简史核酸的基本结构单位 DNA 的结构 DNA 的功能 RNA 的结构 RNA 的功能核酸结构的研究简史核酸结构的研究简史1868 年,瑞士的 Friedrich Miescher 从脓细胞核中提取得到结合蛋白质的核酸,称为核素( nuclein ) 1889 年, Richard Altmann 得到不含蛋白质的核素,命名为核酸( nucleic acid ) 1929 年, Levene Jacobs 得到核酸的化学组成1938 年, Astbury 开始 DNA 纤维衍射的工作1944 年, Avery 等完成肺炎球菌转化试验,证明 DNA 是遗传物质1950 年前后, Chargaff 和 Markham 分析了各种生物 DNA 的碱基组成,发现了 DNA 碱基组成规律: A=T, G=C 1953 年, James Watson 和 Francis Crick 建立 DNA 双螺旋结构模型核酸结构的研究简史(续) 核酸结构的研究简史(续) 1970 s年代初,建立 DNA 重组技术,产生了一门新的学科——基因工程。1970 s年代末,开始进行人工合成 DNA 片段的结晶和晶体衍射的分析工作。1978 年发表了第一个 DNA 片段晶体结构,是一个四核苷酸片段。1979 年, 测定了 d(CGCGCG) 片段的晶体结构,发现是一个左手双螺旋结构。1980 年, 测定了 12聚核苷酸片段: d(CGCGAATTCGCG) 的晶体结构,证实了 Watson-Crick 模型的正确性,同时也发现了一些不同的结构特征。1992 年,建立了核酸三维结构数据库 NDB 。现在, X射线晶体学、 NMR 和计算机模拟方法都已经用于研究核酸的空间结构。核酸的基本结构单位核酸的基本结构单位核酸是线性的多聚核苷酸( polynucleotide ), 核苷酸( nucleotide )是核酸的基本结构单位核苷酸的结构核苷戊糖碱基磷酸戊糖戊糖戊糖的类型-D- 核糖 RNA -D-2- 脱氧核糖 DNA 戊糖戊糖糖环的折叠形式内型( endo )与外型( exo )构象——以 C5 ’作为参照糖环的折叠形式有两大类信封式( envelope form )  C2 ’- endo ( 2E)  C3 ’- endo ( 3E)  C2 ’- exo ( 2E)  C3 ’- exo ( 3E) 扭转式( twist form )  C2 ’- endo -C3 ’- exo ( , , ), 又称 S式 C2 ’- exo -C3 ’- endo ( , , ), 又称 N式Τ 23,Τ 3 2 23ΤΤ 322 3Τ 32Τ内型( 内型( endo endo ) )与外型( 与外型( exo exo ) ) 信封式构象信封式构象扭转式构象扭转式构象