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核酸分為DNA和RNA生物化學6核酸2（二）DNA雙螺旋結構模型要點

（Watson,Crick,1953）3.54nm生物化學6核酸2堿基互補配對生物化學6核酸2DNA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倍生物化學6核酸2第三節(jié)

RNA的結構與功能StructureandFunctionofRNA生物化學6核酸2

大多數天然RNA是一條單鏈，通過自身回折形成部分螺旋區(qū)，部分非螺旋區(qū)。

少數病毒RNA如水稻矮縮病毒、呼腸孤病毒、傷瘤病毒等RNA是雙鏈螺旋，類似于DNA的雙螺旋結構。生物化學6核酸2RNA一級結構分子組成：A、U、C、GU

H生物化學6核酸2二級結構基本元件生物化學6核酸2生物化學6核酸2RNA的種類、分布、功能核糖體RNA信使RNA轉運RNA核內不均一RNA核內小RNA胞漿小RNA細胞核和胞質線粒體功能rRNAmRNAmtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA蛋白質合成模板轉運氨基酸成熟mRNA的前體參與hnRNA的剪接、轉運rRNA的加工、修飾蛋白質內質網定位合成的信號識別體的組分核仁小RNA信使RNA轉運RNA核內不均一RNA核內小RNA胞漿小RNA細胞核和胞質線粒體功能rRNAmRNAmtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA核糖體組分蛋白質合成模板轉運氨基酸成熟mRNA的前體參與hnRNA的剪接、轉運rRNA的加工、修飾蛋白質內質網定位合成的信號識別體的組分核仁小RNA生物化學6核酸2mRNA：是攜帶從DNA編碼鏈得到的遺傳信息，并以三聯體密碼子的方式指導蛋白質生物合成的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的結構與功能5’非翻譯區(qū)

3’非翻譯區(qū)

編碼區(qū)

原核細胞的mRNA

生物化學6核酸2hnRNA內含子(intron)mRNA*真核細胞mRNA成熟過程

外顯子(exon)生物化學6核酸2*mRNA結構特點1.大多數真核mRNA的5′末端均在轉錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結構：m7GpppNm-。首尾修飾生物化學6核酸2帽子結構生物化學6核酸25′-cap：m7G(5′)pppNmp5′-capcap0:m7G(5′)pppNpcap1:m7G(5′)pppNmpNpcap2:m7G(5′)pppNmpNmpNp帽子結構的類型生物化學6核酸2*mRNA結構特點大多數真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結構，稱為多聚A尾。通常polyA長度從幾十到幾百個核苷酸不等，是由polyA轉移酶加上去的。生物化學6核酸2mRNA核內向胞質的轉移mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調控帽子結構和多聚A尾的功能eIF4A帽結合蛋白（CBPs)polyA結合蛋白(PAB)生物化學6核酸2*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，指導蛋白質的合成。DNAmRNA蛋白轉錄翻譯原核細胞細胞質細胞核DNA內含子外顯子轉錄轉錄后剪接轉運mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細胞生物化學6核酸2*

tRNA的一級結構特點分子量較小，一般由73～93個核苷酸組成各種tRNA的3′一端為CCA；5′一端大多數為pG，少數為pC

含10~20%稀有堿基，如DHU，等二、轉運RNA的結構與功能生物化學6核酸2N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶

稀有堿基生物化學6核酸2*tRNA的二級結構——三葉草形

氨基酸臂

DHU環(huán)反密碼環(huán)

TΨC環(huán)額外環(huán)氨基酸臂額外環(huán)生物化學6核酸21980年牛心線粒體tRNAser只有63個核苷酸，沉降常數3S，缺少D環(huán)和D臂，呈二葉草型。

近年來發(fā)現2種線蟲線粒體tRNA也不是標準的三葉草結構。生物化學6核酸2*tRNA的三級結構——倒L形*tRNA的功能活化、搬運氨基酸到核糖體，參與蛋白質的翻譯。TΨC環(huán)額外環(huán)DHU環(huán)生物化學6核酸2tRNAfunctionsasaaminoacidtransferinproteinbiosynthesis.生物化學6核酸2*rRNA的結構三、核蛋白體RNA的結構與功能*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質生物合成的場所。生物化學6核酸2原核生物真核生物生物化學6核酸2*rRNA的種類（根據沉降系數）真核生物（60S+40S）5SrRNA5.8SrRNA28SrRNA原核生物（50S+30S）5SrRNA23SrRNA18SrRNA16SrRNA大亞基小亞基生物化學6核酸2大腸桿菌16S，5SrRNA的二級結構16S

rRNA5SrRNA生物化學6核酸2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31種占總重量的30%49種占總重量的35%生物化學6核酸2Thecrystalstructureofa23Sribosme生物化學6核酸2四、其他小分子RNA及RNA組學除了上述三種RNA外，細胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統稱為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。

snmRNAs生物化學6核酸2snmRNAs的種類核內小RNA核仁小RNA胞質小RNA催化性小RNA小片段干涉RNA

snmRNAs的功能參與hnRNA和rRNA的加工和轉運。生物化學6核酸2RNA組學研究細胞中snmRNAs的種類、結構和功能。同一生物體內不同種類的細胞、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組學生物化學6核酸2核酸和蛋白質的比較生物化學6核酸2核酸的理化性質ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)目錄生物化學6核酸2一、核酸分子具有強烈的紫外吸收效應生物化學6核酸21.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當于50μg/ml雙鏈DNA40μg/ml單鏈DNA（或RNA）20μg/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的應用目錄生物化學6核酸2二、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變化：OD260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 生物活性喪失目錄生物化學6核酸2DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂生物化學6核酸2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：DNA變性時其溶液OD260增高的現象。生物化學6核酸2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(meltingcurve)。目錄生物化學6核酸2Tm：解鏈過程中，紫外光吸收值變化ΔA260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(meltingtemperature,Tm)。Tm與G+C含量成正相關。目錄生物化學6核酸2三、DNA的復性與分子雜交

DNA復性(renaturation)的定義在適當條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復天然的雙螺旋構象，這一現象稱為復性。減色效應DNA復性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復性，這一過程稱為退火(annealing)。目錄生物化學6核酸2影響復性的因素①樣品的性質②DNA片段的大?、跠NA的濃度④溫度⑤離子強度生物化學6核酸2在DNA變性后的復性過程中，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系，在復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DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現象稱為核酸分子雜交。核酸分子雜交(hybridization)生物化學6核酸2DNA-DNA雜交雙鏈分子變性復性不同來源的DNA分子生物化學6核酸2生物化學6核酸2生物化學6核酸2核酸分子雜交的應用研究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的基礎生物化學6核酸2單鏈DNA與DNA雜交（DNA-DNA）—Southernblot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）—NouthernblotRNA與RNA雜交（RNA-RNA）生物化學6核酸2SouthernBlotting

1975年英國E.M.Southern首創(chuàng)的Southernblotting（Southern印跡）生物化學6核酸2探針探針：單鏈的核苷酸聚合體標記后，就可以稱為探針。在核酸雜交的基礎上發(fā)展起來的一種用于研究核酸和基因診斷的新技術稱為探針技術。生物化學6核酸2第五節(jié)

核酸酶

Nuclease生物化學6核酸2核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依據底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA。依據切割部位不同核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶。核酸內切酶：分為限制性核酸內切酶和非特異性限制性核酸內切酶。生物化學6核酸2消化降解食物中的核酸以利吸收

負責清除多余的、結構和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細胞的外源性核酸參與DNA的合成與修復及RNA合成后的剪接等重要基因復制和基因表達過程體外重組DNA技術中的重要工具酶生物體內的核酸酶負責細胞內外催化核酸的降解

核酸酶的功能生物化學6核酸2

核酶發(fā)現美國科學家T.Cech和S.Altman發(fā)現了核酶(ribozyme)。最早發(fā)現大腸桿菌RNaseP的蛋白質部分除去后，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,即化學本質是核糖核酸(RNA),卻具有酶的催化功能。生物化學6核酸2核酶的具體作用主要有：

1.核苷酸轉移作用

2.水解反應，即磷酸二酯酶作用

3.磷酸轉移反應，類似磷酸轉移酶作用

4.脫磷酸作用，即酸性磷酸酶作用

5.RNA內切反應，即RNA限制性內切酶作用生物化學6核酸2

核酶發(fā)現的意義長時間以來，人們認為酶都是蛋白質。核酶的發(fā)現，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。生物化學6核酸2小結DNA的組成與結構及性質

一級：堿基序列二級：雙螺旋結構三級：核小體、超螺旋等RNA的組成與結構

mRNA：密碼子、5’帽子、3’poly尾

tRNA：三葉草、倒L型結構、反密碼子

rRNA：大、小亞基的組裝DNA與RNA的區(qū)別：組成、結構、功能生物化學6核酸2DNA和RNA的比較

DNA

RNA

組成

AGCT

脫氧核糖

AGCU

核糖

一級結構

堿基序列

堿基序列

空間結構

雙螺旋、超螺旋、蛋白質－核酸的非共價結合等

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型結構

功能

遺傳信息的儲存

遺傳信息的表達

生物化學6核酸2核酸的理化性質OD260/OD280變性與復性增色效應與減色效應解鏈曲線與解鏈溫度分子雜交與探針技術生物化學6核酸2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，且不能復性2.下列關于蛋白質分子中肽鍵的敘述哪個不是正確的：A.能自由旋轉B.比通常的C-N單鍵短C.通常有一個反式結構D.具有部分雙鍵性質E.Pro中氮原子與側鏈相連

生物化學6核酸23.關于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HbAβ鏈的第六位Glu替換為ValC.HbS以脫氧的形式發(fā)生聚合，導致毛細血堵塞D.蛋白質所有氨基酸替換均引起蛋白質功能的改變E.這種替換改變蛋白核心區(qū)域的親水性性質4.關于tRNA的結構描述錯誤的是：A.含有較多的修飾成分,含10~20%稀有堿基B.單鏈結構，二