1、核苷酸磷酸核苷 核糖或脫氧核糖堿基嘧啶: 胞嘧啶(C),尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T)嘌呤: 腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G)戊糖核酸是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子 核酸分為DNA和RNA（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點 （Watson, Crick, 1953）3.54 nm堿基互補配對 DNA核小體螺線管超螺線管染色單體壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍共計壓縮8400倍第三節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能Structure and Function of RNARNA一級結(jié)構(gòu)分子組成：A、U、C、GU H二級結(jié)構(gòu)基本元件RNA的種類、分布、功能核糖體RNA信使RNA轉(zhuǎn)運RNA核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小R

2、NA胞漿小RNA 細胞核和胞質(zhì)線粒體功能rRNAmRNA mtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運氨基酸成熟mRNA的前體參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運rRNA的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分核仁小RNA信使RNA轉(zhuǎn)運RNA核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小RNA胞漿小RNA 細胞核和胞質(zhì)線粒體功能rRNAmRNA mtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核糖體組分蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運氨基酸成熟mRNA的前體參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運rRNA的加工、

3、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分核仁小RNAmRNA：是攜帶從DNA編碼鏈得到的遺傳信息，并以三聯(lián)體密碼子的方式指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的RNA，由5 非翻譯區(qū)、編碼區(qū)和3非翻譯區(qū)組成。 一 、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能5非翻譯區(qū) 3非翻譯區(qū) 編碼區(qū) 原核細胞的mRNA hnRNA 內(nèi)含子(intron)mRNA * 真核細胞mRNA成熟過程 外顯子(exon)帽子結(jié)構(gòu)5-cap：m7G(5)pppNmp 5-cap cap0: m7G(5)pppNp cap1: m7G(5)pppNmpNp cap2: m7G(5)pppNmpNmpNp 帽子結(jié)構(gòu)的類型mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移mRNA的穩(wěn)定

4、性維系翻譯起始的調(diào)控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能eIF4A帽結(jié)合蛋白（CBPs)polyA結(jié)合蛋白(PAB)* mRNA的功能 把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補配對原則，抄錄并傳送至核糖體，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細胞 細胞質(zhì)細胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細胞 * tRNA的一級結(jié)構(gòu)特點分子量較小，一般由7393個核苷酸組成各種tRNA的3一端為CCA；5一端大多數(shù)為pG，少數(shù)為pC 含 1020% 稀有堿基，如 DHU， 等二、轉(zhuǎn)運RNA的結(jié)構(gòu)與功能N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶 稀有堿基 * t

5、RNA的二級結(jié)構(gòu)三葉草形 氨基酸臂 DHU環(huán) 反密碼環(huán) TC環(huán)額外環(huán)氨基酸臂額外環(huán) 1980年牛心線粒體tRNAser只有63個核苷酸，沉降常數(shù)3S，缺少D環(huán)和D臂，呈二葉草型。 近年來發(fā)現(xiàn)2種線蟲線粒體tRNA也不是標準的三葉草結(jié)構(gòu)。 tRNA functions as a amino acid transfer in protein biosynthesis. * rRNA的結(jié)構(gòu)三、核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能* rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場所。* rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物（60S+40S）5S rRNA5.8S rRNA28S rRNA原核生物（50

6、S+30S）5S rRNA23S rRNA18S rRNA16S rRNA大亞基小亞基大腸桿菌16S，5S rRNA的二級結(jié)構(gòu)16S rRNA5S rRNA核糖體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個核苷酸18S1874個核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個核苷酸120個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸160個核苷酸120個核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%The crystal structure of a 23S ribosme 四

7、、其他小分子RNA及RNA組學(xué)除了上述三種RNA外，細胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 snmRNAssnmRNAs的種類核內(nèi)小RNA核仁小RNA胞質(zhì)小RNA催化性小RNA小片段干涉 RNA snmRNAs的功能參與hnRNA和rRNA的加工和轉(zhuǎn)運。RNA組學(xué)研究細胞中snmRNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細胞、同一細胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達具有時間和空間特異性。 RNA組學(xué)核酸和蛋白質(zhì)的比較核 酸 的 理 化 性 質(zhì)The Physical an

8、d Chemical Characters of Nucleic Acid第 四 節(jié)目 錄一、核酸分子具有強烈的紫外吸收效應(yīng)1. DNA或RNA的定量OD260=1.0相當(dāng)于50g/ml雙鏈DNA40g/ml單鏈DNA（或RNA）20g/ml寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度DNA純品: OD260/OD280 = 1.8RNA純品: OD260/OD280 = 2.0OD260的應(yīng)用目 錄二、核酸的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，核酸雙螺旋區(qū)域的氫鍵斷裂，變成單鏈的過程。方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、 酰胺以及某些有機溶劑如甲醛等。變性后其它理化性質(zhì)變化：O

9、D260增高粘度下降比旋度下降浮力密度升高酸堿滴定曲線改變生物活性喪失目 錄DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：DNA變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。熱變性解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度對A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm處的吸光率）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線(melting curve) 。目 錄 Tm：解鏈過程中，紫外光吸收值變化A260達到最大變化值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(melting temperature, Tm)。Tm與G+C含量成正相關(guān)。目 錄三

10、、DNA的復(fù)性與分子雜交 DNA復(fù)性(renaturation)的定義在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。減色效應(yīng)DNA復(fù)性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為退火(annealing) 。目 錄影響復(fù)性的因素 樣品的性質(zhì) DNA片段的大小 DNA的濃度 溫度 離子強度 在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關(guān)系，在復(fù)性時就可以形成雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在

11、DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。核酸分子雜交(hybridization) DNA-DNA雜交雙鏈分子變性 復(fù)性 不同來源的DNA分子核酸分子雜交的應(yīng)用研究DNA分子中某一種基因的位置測定兩種核酸分子間的序列相似性檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)單鏈DNA與 DNA雜交（DNA-DNA）Southern blot利用核酸雜交可檢測特定的核苷酸片段或研究同源性等。單鏈DNA與 RNA雜交（DNA-RNA）Nouthern blotRNA與RNA雜交（RNA-RNA）Southern Blotting 1975年英國E. M. S

12、outhern首創(chuàng)的Southern blotting（Southern印跡）探針探針：單鏈的核苷酸聚合體標記后，就可以稱為探針。在核酸雜交的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種用于研究核酸和基因診斷的新技術(shù)稱為探針技術(shù)。第 五 節(jié) 核 酸 酶 Nuclease核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：專一降解DNA。RNA酶 (ribonuclease, RNase)：專一降解RNA。依據(jù)切割部位不同核酸外切酶：53或35核酸外切酶。核酸內(nèi)切酶：分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特異性限制性核酸內(nèi)切酶。消化降解食物中的核酸以利吸收 負責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)

13、和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細胞的外源性核酸 參與DNA的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達過程 體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶 生物體內(nèi)的核酸酶負責(zé)細胞內(nèi)外催化核酸的降解 核酸酶的功能 核 酶發(fā)現(xiàn)美國科學(xué)家T.Cech和S.Altman發(fā)現(xiàn)了核酶(ribozyme)。最早發(fā)現(xiàn)大腸桿菌RNaseP的蛋白質(zhì)部分除去后，在體外高濃度Mg2+存在下，留下的RNA部分具有與全酶相同的催化活性。后來發(fā)現(xiàn)四膜蟲L19 RNA在一定條件下能專一地催化寡聚核苷酸底物的切割與連接，具有核糖核酸酶(Rnase)和RNA聚合酶的活性。核酶(ribozyme)指具有催化活性的RNA, 即

14、化學(xué)本質(zhì)是核糖核酸(RNA), 卻具有酶的催化功能。核酶的具體作用主要有：1. 核苷酸轉(zhuǎn)移作用2. 水解反應(yīng)，即磷酸二酯酶作用3. 磷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)，類似磷酸轉(zhuǎn)移酶作用4. 脫磷酸作用，即酸性磷酸酶作用5. RNA內(nèi)切反應(yīng)，即RNA限制性內(nèi)切酶作用 核酶發(fā)現(xiàn)的意義長時間以來，人們認為酶都是蛋白質(zhì)。核酶的發(fā)現(xiàn)，證明了核酸既是信息分子，又是功能分子，對于研究生命的起源，了解核酸新功能, 以及重新認識酶的概念等都具有重要意義。小 結(jié)DNA的組成與結(jié)構(gòu)及性質(zhì) 一級：堿基序列 二級：雙螺旋結(jié)構(gòu) 三級：核小體、超螺旋等RNA的組成與結(jié)構(gòu) mRNA：密碼子、5帽子、3poly尾 tRNA：三葉草、倒L型結(jié)構(gòu)、反

15、密碼子 rRNA：大、小亞基的組裝DNA與RNA的區(qū)別：組成、結(jié)構(gòu)、功能DNA和RNA的比較 DNA RNA 組成 AGCT 脫氧核糖 AGCU 核糖 一級結(jié)構(gòu) 堿基序列 堿基序列 空間結(jié)構(gòu) 雙螺旋、超螺旋、蛋白質(zhì)核酸的非共價結(jié)合等 局部雙螺旋 mRNA: 5-帽子,3-polyA, rRNA:大、小亞基組成核糖體 tRNA:三葉草、倒L型結(jié)構(gòu) 功能 遺傳信息的儲存 遺傳信息的表達 核酸的理化性質(zhì)OD260/OD280變性與復(fù)性增色效應(yīng)與減色效應(yīng)解鏈曲線與解鏈溫度分子雜交與探針技術(shù)小測驗1.熱變性的DNA具有下列哪種特征： A.核苷酸間的磷酸二酯鍵斷裂 B.形成三股螺旋 C. 260nm處的光

16、吸收下降 D. GC對的含量直接影響Tm值 E. 生物活性喪失，且不能復(fù)性2.下列關(guān)于蛋白質(zhì)分子中肽鍵的敘述哪個不是正確的： A.能自由旋轉(zhuǎn) B.比通常的C-N單鍵短 C.通常有一個反式結(jié)構(gòu) D.具有部分雙鍵性質(zhì) E.Pro中氮原子與側(cè)鏈相連 3.關(guān)于HbS引起的鐮刀狀貧血癥，下列說法正確的是： A.由單氨基酸替換所致 B.位于HbA 鏈的第六位Glu替換為Val C.HbS以脫氧的形式發(fā)生聚合，導(dǎo)致毛細血堵塞 D.蛋白質(zhì)所有氨基酸替換均引起蛋白質(zhì)功能的改變 E.這種替換改變蛋白核心區(qū)域的親水性性質(zhì)4.關(guān)于tRNA的結(jié)構(gòu)描述錯誤的是： A. 含有較多的修飾成分, 含 1020% 稀有堿基 B.單鏈結(jié)構(gòu)，二級結(jié)均具有三葉草結(jié)構(gòu)特征 C. 3一端為CCA；5一端大多數(shù)為pG，少數(shù)為pC D.具有活化轉(zhuǎn)運氨基酸的作用，參與蛋白質(zhì)翻譯 E.每個tRNA僅能轉(zhuǎn)運一種氨基酸5.根據(jù)Watson-Crick模型，求得每一微米DNA雙螺旋含核苷酸對的平均數(shù)為： A25400 B2540 C2