核酸通論專題知識(shí)講座核酸通論專題知識(shí)講座第1頁一、核酸發(fā)覺和研究簡(jiǎn)史二、核酸種類和分布三、核酸生物學(xué)功效主要內(nèi)容核酸通論專題知識(shí)講座第2頁核酸通論專題知識(shí)講座第3頁Chapter12核酸通論脫氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）存在形式通常為雙鏈分子通常為單鏈分子分布主要分布于核區(qū)或細(xì)胞核主要分布于細(xì)胞漿種類原核生物：核區(qū)DNA、質(zhì)粒DNA真核生物：細(xì)胞核DNA、線粒體DNA、葉綠體DNA病毒DNA核糖體RNA（rRNA）轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）信使RNA（mRNA）小RNA（sRNA）

功效遺傳信息載體與遺傳信息表示和表示調(diào)控相關(guān)（一）核酸分類、分布和功效核酸通論專題知識(shí)講座第4頁（一）核酸分類、分布和功效脫氧核糖核酸（DNA）Chapter12核酸通論二、核酸種類和分布核糖核酸（RNA）核糖體RNA（rRNA）：組成核糖體骨架,起裝配和催化作用轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）：攜帶氨基酸并識(shí)別密碼子

信使RNA（mRNA）：攜帶DNA遺傳信息并作為蛋白質(zhì)合成模板小RNA（sRNA）：與遺傳信息表示和表示調(diào)控相關(guān)

參加蛋白質(zhì)合成核酸通論專題知識(shí)講座第5頁Chapter13核酸結(jié)構(gòu)

核酸通論專題知識(shí)講座第6頁核酸基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)單位是核苷酸

核苷酸戊糖堿基磷酸RNA與DNA成份差異僅在于糖和一個(gè)嘧啶。在DNA分子中以D-2-脫氧核糖代替了RNAD-核糖，以胸腺嘧啶代替了RNA尿嘧啶。核酸通論專題知識(shí)講座第7頁P(yáng)yrimidinesCytosineThymineUracilCUTPurihesAdenineGuanineAG1五種基礎(chǔ)堿基核酸通論專題知識(shí)講座第8頁核糖(Ribose)

組成RNA脫氧核糖(Deoxyribose)

組成DNAβ-D-核糖β-D-2-脫氧核糖??????????戊糖H核酸通論專題知識(shí)講座第9頁核苷酸結(jié)構(gòu)和命名腺嘌呤核苷酸（

AMP）

Adenosinemonophosphate脫氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）

Deoxyadenosinemonophosphate鳥嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（UMP）脫氧鳥嘌呤核苷酸（dGMP）脫氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）HOH核酸通論專題知識(shí)講座第10頁C5′3′結(jié)構(gòu)式（一）、核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)

核苷酸連接方式:磷酸二酯鍵(3′→5′磷酸二酯鍵)。兩個(gè)末端:C5′磷酸基（5′-磷酸端,5’-P）

C3’

羥基（3′-羥基端、3’-OH）。方向性:5′→3′或是3′→5′。脫氧核苷酸之間連接方式（3′-5′磷酸二酯鍵）和排列次序核酸通論專題知識(shí)講座第11頁C線條式字母式5′3′結(jié)構(gòu)式核酸通論專題知識(shí)講座第12頁5533核酸分子中核苷酸之間共價(jià)鍵3-5磷酸二酯鍵核酸通論專題知識(shí)講座第13頁（一）、RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)和類別

四RNA結(jié)構(gòu)Chapter13核酸結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第14頁RNA1．RNA分子中各核苷之間連接方式（3′-5′磷酸二酯鍵）和排列次序叫做RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第15頁原核生物mRNA特征：先導(dǎo)區(qū)+翻譯區(qū)（多順反子）+末端序列真核生物mRNA特征：

“帽子”（m7G-5′ppp5′-N-3′p）+單順反子

+“尾巴”（PolyA）mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第16頁真核生物mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)NCH3OHOH7-甲基鳥苷核酸通論專題知識(shí)講座第17頁NCH3CH2PPPCH2OHOHOCH3OCH3CH2P7-甲基鳥苷mRNA5’端5’

-5’三磷酸酯鍵帽子結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第18頁（一）、

DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)

DNA分子中各脫氧核苷酸之間連接方式（3′-5′磷酸二酯鍵）和排列次序叫做DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為堿基序列。一級(jí)結(jié)構(gòu)走向要求為5′→3′。

RNA與DNA差異

DNA

RNA糖脫氧核糖核糖堿基AGCTAGCU

不含稀有堿基含稀有堿基核酸通論專題知識(shí)講座第19頁原核生物和真核生物染色體DNA結(jié)構(gòu)比較：

————————————————————————————

基因連續(xù)性

操縱子

調(diào)控序列

重復(fù)序列

所占百分比細(xì)菌

連續(xù),無內(nèi)含子

有

小

極少真核

斷裂,有內(nèi)含子

無

大

大量

生物P483基因（gene)：是染色體上特定位置一個(gè)遺傳單位，

是一段DNA（RNA）片斷核酸通論專題知識(shí)講座第20頁（double-helicalstructure）

1953年Watson和Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。2．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（二）DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)三DNA結(jié)構(gòu)Chapter13核酸結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第21頁兩條反平行鏈以右手螺旋方向繞同一中心軸纏繞

磷酸與脫氧核糖以3’,5’磷酸二酯鍵相連形成DNA外側(cè)骨架；堿基在內(nèi)，其平面垂直于螺旋軸并以A=T,G=C方式經(jīng)過氫鍵互補(bǔ)配對(duì)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型核酸通論專題知識(shí)講座第22頁

磷酸與脫氧核糖以3’,5’磷酸二酯鍵相連形成DNA外側(cè)骨架；堿基在內(nèi)，其平面垂直于螺旋軸并以A=T,G=C方式經(jīng)過氫鍵互補(bǔ)配對(duì)。5′3′5′3′磷酸核糖堿基兩條反平行鏈以右手螺旋方向繞同一中心軸纏繞DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型核酸通論專題知識(shí)講座第23頁螺旋直徑為2nm，螺距為3.4nm。相鄰堿基平面距離為0.34nm螺旋一圈包含10對(duì)堿基。（二）DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)三DNA結(jié)構(gòu)Chapter13核酸結(jié)構(gòu)兩條反平行鏈以右手螺旋方向繞同一中心軸纏繞磷酸與脫氧核糖以3’,5’磷酸二酯鍵相連形成DNA外側(cè)骨架；堿基在內(nèi)，其平面垂直于螺旋軸并以A=T,G=C方式經(jīng)過氫鍵互補(bǔ)配對(duì)。3.4nm2nmDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型核酸通論專題知識(shí)講座第24頁堿基互補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)：指腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對(duì)，鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）配對(duì)，這種配對(duì)關(guān)系成為堿基互補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)。核酸通論專題知識(shí)講座第25頁兩條反平行鏈以右手螺旋方向繞同一中心軸纏繞磷酸與脫氧核糖以3’,5’磷酸二酯鍵相連形成DNA外側(cè)骨架；堿基在內(nèi)，其平面垂直于螺旋軸并以A=T,G=C方式經(jīng)過氫鍵互補(bǔ)配對(duì)。直徑=2nm，螺距=3.4nm，每圈螺旋包含10bp。堿基堆積力和氫鍵是維持DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)主要作用力,

氫鍵維持DNA雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。P486（二）DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)三DNA結(jié)構(gòu)Chapter13核酸結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型核酸通論專題知識(shí)講座第26頁螺旋有大、小溝.

B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：（二）DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)三DNA結(jié)構(gòu)Chapter13核酸結(jié)構(gòu)兩條反平行鏈以右手螺旋方向繞同一中心軸纏繞磷酸與脫氧核糖以3’,5’磷酸二酯鍵相連形成DNA外側(cè)骨架；堿基在內(nèi)，其平面垂直于螺旋軸并以A=T,G=C方式經(jīng)過氫鍵互補(bǔ)配對(duì)。直徑=2nm，螺距=3.4nm，每圈螺旋包含10bp。堿基堆積力和氫鍵是維持DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)主要作用力.核酸通論專題知識(shí)講座第27頁A-DNA：右手螺旋

11堿基/螺旋

相對(duì)濕度為75%時(shí)結(jié)晶DNA鈉鹽

B-DNA：右手螺旋

10堿基/螺旋

相對(duì)濕度為92%時(shí)結(jié)晶DNA鈉鹽Z-DNA：左手螺旋12堿基/螺旋

天然DNA局部區(qū)；人工合成寡核苷酸鏈3．DNA雙螺旋種類（二）DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)三DNA結(jié)構(gòu)Chapter13核酸結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第28頁三種DNA雙螺旋構(gòu)象比較AB

Z外型

粗短適中細(xì)長(zhǎng)螺旋方向

右手右手左手螺旋直徑

2.55nm2.37nm1.84nm堿基直升

0.23nm0.34nm0.38nm堿基夾角

32.7034.6060.00每圈堿基數(shù)

1110.412軸心與堿基對(duì)關(guān)系2.46nm3.32nm4.56nm堿基傾角

19°1°9°糖苷鍵構(gòu)象

反式反式C/T反式,G順式大溝

很窄很深很寬較深平坦小溝

很寬、淺窄、深較窄很深P489核酸通論專題知識(shí)講座第29頁DNA分子內(nèi)三鏈結(jié)構(gòu)鉸鏈DNA

DNA分子間三鏈結(jié)構(gòu)多聚嘌呤多聚嘧啶5三螺旋DNA（H-DNA）常出現(xiàn)在調(diào)控區(qū)、DNA復(fù)制起點(diǎn)和終點(diǎn)

當(dāng)DNA一段多聚嘧啶或嘌呤核苷酸組成為鏡像重復(fù)時(shí)可回折產(chǎn)生三螺旋DNA

。在形成分子內(nèi)三股螺旋時(shí)胞嘧啶需發(fā)生質(zhì)子化過程，故稱為H-DNA。（二）DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)三DNA結(jié)構(gòu)P490核酸通論專題知識(shí)講座第30頁三DNA結(jié)構(gòu)（二）、

DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)

（三）、DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)

（一）、

DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)

（四）、DNA與蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)

Chapter13核酸結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第31頁?

DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)定義:指DNA分子(雙螺旋)經(jīng)過扭曲和折疊所形成特定構(gòu)象。包含不一樣二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間相互作用、單鏈與二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間相互作用以及DNA拓?fù)涮卣鳌?/p>

P490(三)、DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)三DNA結(jié)構(gòu)Chapter13核酸結(jié)構(gòu)拓?fù)鋵W(xué)是數(shù)學(xué)中一個(gè)主要、基礎(chǔ)分支。起初它是幾何學(xué)一支，研究幾何圖形在連續(xù)變形下保持不變性質(zhì)(所謂連續(xù)變形，形象地說就是允許伸縮和扭曲等變形，但不許割斷和粘合)；現(xiàn)在已發(fā)展成為研究連續(xù)性現(xiàn)象數(shù)學(xué)分支。絕大多數(shù)DNA是以超螺旋形式存在核酸通論專題知識(shí)講座第32頁螺旋和超螺旋電話線螺旋超螺旋核酸通論專題知識(shí)講座第33頁L=25,T=25,W=0松弛環(huán)形1152010523L=23,T=23,W=0解鏈環(huán)形15101520231510152025超螺旋121482316131510152023右手旋轉(zhuǎn)擰松兩匝后線形DNADNA超螺旋形成(環(huán)狀DNA分子)超螺旋型DNA形成：

超螺旋（扭緊）、負(fù)超螺旋（扭松）從能量來講，超螺旋更輕易形成從生物學(xué)意義來講，超螺旋型DNA含有更為致密結(jié)構(gòu)，能夠?qū)NA分子壓縮在一個(gè)極小體積內(nèi).生物體內(nèi)，天然存在DNA分子多為負(fù)超螺旋。核酸通論專題知識(shí)講座第34頁超螺旋狀態(tài)定量描述T——扭轉(zhuǎn)數(shù),DNA分子中Watson－Crick螺旋數(shù)W——超螺旋數(shù)或纏繞數(shù)L——連環(huán)數(shù)，DNA雙螺旋中一條鏈以右手螺旋與另一條鏈纏繞次數(shù)。公式:L=T+WL=25,T=25,W=0松弛環(huán)形1152010523L=23,T=25,W=–2負(fù)超螺旋12148231613P491L=23,T=23,W=0解鏈環(huán)形1510152023核酸通論專題知識(shí)講座第35頁原核生物兩類拓?fù)洚悩?gòu)酶

除連環(huán)數(shù)（L）不一樣外其它性質(zhì)均相同DNA分子稱為拓?fù)洚悩?gòu)體（topoisomerase）。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶經(jīng)過改變DNAL值而影響其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

拓?fù)洚悩?gòu)酶I

能使超螺旋DNA轉(zhuǎn)變成松弛型環(huán)狀DNA，每催化一次可消除一個(gè)負(fù)超螺旋，能使L增加１，經(jīng)過使DNA一條鏈發(fā)生斷裂和再連接，反應(yīng)無需供給能量。

拓?fù)洚悩?gòu)酶II(促旋酶)可使松弛型環(huán)狀DNA轉(zhuǎn)變成負(fù)超螺旋DNA，每催化一次，L降低２，可引入負(fù)超螺旋。它能夠使DNA兩條鏈同時(shí)斷裂和再連接，當(dāng)它引入超螺旋時(shí)需要ATP提供能量。細(xì)胞內(nèi)兩類拓?fù)洚悩?gòu)酶含量受嚴(yán)格控制，使細(xì)胞內(nèi)DNA保持在一定超螺旋水平。P492核酸通論專題知識(shí)講座第36頁三DNA結(jié)構(gòu)（二）、

DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)

（三）、DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)

（一）、

DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)

（四）、DNA與蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)

Chapter13核酸結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第37頁（四）DNA與蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)

核蛋白(DNP)1病毒：P492核酸通論專題知識(shí)講座第38頁2細(xì)菌擬核（nucleoid）

細(xì)菌染色體DNA為雙鏈環(huán)狀，結(jié)合堿性蛋白和少許RNA。形成突環(huán)結(jié)構(gòu)，組裝成致密小體——擬核P493三DNA結(jié)構(gòu)Chapter13核酸結(jié)構(gòu)（四）DNA與蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)核酸通論專題知識(shí)講座第39頁真核生物DNA分子在細(xì)胞生活周期大個(gè)別時(shí)間里都是以染色質(zhì)形式存在。染色質(zhì)是一個(gè)纖維狀結(jié)構(gòu)，叫做染色質(zhì)絲。染色質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)單位是核小體。3真核染色體DNA組裝核酸通論專題知識(shí)講座第40頁核小體由組蛋白關(guān)鍵和纏繞其上DNA鏈組成，組蛋白關(guān)鍵是由組蛋白H2A，H2B，H3和H4各兩分子組成致密八聚體，DNA鏈以左手螺旋在組蛋白關(guān)鍵上纏繞一又四分之三圈，長(zhǎng)度為146bp。兩個(gè)核小體之間連接DNA長(zhǎng)度隨不一樣核小體而略有不一樣，約60bp。每個(gè)核小體重復(fù)單位DNA約為200bp3真核染色體DNA組裝P494核酸通論專題知識(shí)講座第41頁DNA鏈深入折疊成染色質(zhì)纖絲，每圈六個(gè)核小體，直徑為30nm細(xì)胞間期染色質(zhì)主要以這種形式存在.核酸通論專題知識(shí)講座第42頁核酸通論專題知識(shí)講座第43頁DNA分子經(jīng)多級(jí)折疊和盤繞，壓縮快要一萬倍