《生物化學(xué)第四章 核酸結(jié)構(gòu)的功能》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物化學(xué)第四章 核酸結(jié)構(gòu)的功能（94頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、大家好大家好1核酸的發(fā)現(xiàn)核酸的發(fā)現(xiàn)早期研究早期研究DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的建立雙螺旋結(jié)構(gòu)的建立生物技術(shù)生物技術(shù)人類基因組計劃人類基因組計劃2 核酸核酸是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。什么是核酸什么是核酸(nucleic acid) 天然存在的核酸可分為天然存在的核酸可分為核糖核酸核糖核酸(RNA)和和脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸(DNA)兩大類。兩大類。DNA: 是遺傳信息的載體，與生物的繁殖、遺傳及變異有密切的關(guān)系。是遺傳信息的載體，與生物的繁殖、遺傳及變異有密切的關(guān)系。RNA: RNA的功能主要是參與體內(nèi)蛋白質(zhì)

2、生物合成過程的功能主要是參與體內(nèi)蛋白質(zhì)生物合成過程。 3生命的遺傳物質(zhì)生命的遺傳物質(zhì)4T2噬菌體侵染細(xì)菌的實驗5所有生物的遺傳物質(zhì)都是所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA嗎？嗎？細(xì)胞生物細(xì)胞生物真核生物真核生物原核生物原核生物DNADNA病毒病毒RNARNA病毒病毒遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)是DNA遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)是RNA，如，如HIV、SARS病毒、禽流感病毒、禽流感病毒病毒除除RNA病毒外，其它生物的遺傳物質(zhì)都是病毒外，其它生物的遺傳物質(zhì)都是DNA。除病毒外，其它生物細(xì)胞內(nèi)都含有兩種核酸除病毒外，其它生物細(xì)胞內(nèi)都含有兩種核酸（同時含有（同時含有DNA與與RNA）。）。非細(xì)胞生物非細(xì)胞生物（含兩種核酸）（

3、含兩種核酸）（只含一種核酸）（只含一種核酸）6核酸的分布核酸的分布 真核生物主要真核生物主要分布于細(xì)胞核，分布于細(xì)胞核，少數(shù)少數(shù)分布于分布于線粒體，葉綠體線粒體，葉綠體；原核生物分布于擬核。；原核生物分布于擬核。主要主要分布于分布于細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)。(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個體的基因型攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個體的基因型(genotype)。 參與細(xì)胞內(nèi)參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達(dá)。某些病毒遺傳信息的表達(dá)。某些病毒RNA也可作也可作為遺傳信息的載體。為遺

4、傳信息的載體。大部分病毒體內(nèi)只含有一種核酸，大部分病毒體內(nèi)只含有一種核酸，DNA或或RNA78一、化學(xué)組成一、化學(xué)組成 (一一) 元素組成元素組成 組成核酸的主要元素：組成核酸的主要元素：C、H、O、N、P（9%10%）(二二) 基本組成單位基本組成單位核苷酸核苷酸 RNA和和DNA都是以單核苷酸為基本單位所組成都是以單核苷酸為基本單位所組成的多核苷酸長鏈。的多核苷酸長鏈。9102.戊糖戊糖(ribose) 核糖，脫氧核糖核糖，脫氧核糖3.磷酸磷酸(phosphate)1.堿基堿基(base) 嘌呤堿，嘧啶堿嘌呤堿，嘧啶堿稀有堿基：如次黃嘌呤、二氫尿嘧啶等。稀有堿基：如次黃嘌呤、二氫尿嘧啶等。

5、(三三) 分子組成分子組成11核酸的水解產(chǎn)物核酸的水解產(chǎn)物磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖含氮堿含氮堿核糖核糖脫氧核糖脫氧核糖嘌呤堿嘌呤堿嘧啶堿嘧啶堿核酸核酸核苷酸核苷酸12脫氧脫氧核糖核糖堿基堿基磷酸磷酸A腺嘌呤腺嘌呤G鳥嘌呤鳥嘌呤C胞嘧啶胞嘧啶T胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸核糖核糖堿基堿基磷酸磷酸A腺嘌呤腺嘌呤G鳥嘌呤鳥嘌呤C胞嘧啶胞嘧啶U尿嘧啶尿嘧啶核糖核苷酸核糖核苷酸A G C TA G C U4種種4種種13(1)嘌呤嘌呤(purine) 腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)1.堿堿 基基NNN HN123456789NNN HNN H2NN HN

6、 HNN H2O14(2)嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)N HN132456尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)N HN HOONN HN H2ON HN HOOCH3152.戊戊 糖糖（構(gòu)成（構(gòu)成RNA）1 2 3 4 5 核糖核糖(ribose)（構(gòu)成（構(gòu)成DNA）脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribose)OHOCH2OHOHOHOHOCH2OHOH163.磷酸磷酸17二、基本單位二、基本單位核苷酸核苷酸(一一)核苷核苷(ribonucleoside)1.含氮堿基和戊糖通過含氮堿基和戊糖通過糖苷鍵（糖苷鍵（ C-

7、N鍵鍵）連接形成的糖苷。連接形成的糖苷。2.核苷表示核苷表示核苷：核苷：A, G, C, U 脫氧核苷脫氧核苷：dA, dG, dC,dT常見的修飾核苷：次黃苷（常見的修飾核苷：次黃苷（I）、黃嘌呤核苷（）、黃嘌呤核苷（X）等。）等。 18腺嘌呤核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH12糖苷鍵胞嘧啶脫氧核苷1NNONH212OHOHHHHCH2OHH糖苷鍵糖苷鍵糖苷鍵19(二二)核苷酸核苷酸(ribonucleotide)1.1.是由核苷與磷酸經(jīng)脫水縮合后生成的磷酸酯類化合物。是由核苷與磷酸經(jīng)脫水縮合后生成的磷酸酯類化合物。核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷

8、酸：脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP3.核苷酸種類核苷酸種類 2.由于核苷與磷酸基縮合的位置不同可分別生成：由于核苷與磷酸基縮合的位置不同可分別生成：2 -核苷酸、核苷酸、3 -核苷酸和核苷酸和5 -核苷酸。核苷酸。生物體內(nèi)游離核苷酸多為生物體內(nèi)游離核苷酸多為5 -核苷酸，簡稱核苷一磷酸或核苷酸核苷酸，簡稱核苷一磷酸或核苷酸（在核苷左側(cè)加（在核苷左側(cè)加p表示表示5 -磷酸酯磷酸酯，如，如pA；右側(cè)則為右側(cè)則為3-磷酸酯，如磷酸酯，如Cp；為；為2-磷酸酯，需表明，如磷酸酯，需表明，如Gp2 ）。 20PiPi糖苷鍵糖苷鍵OOHOCH2HOHNNN H2O磷酸酯鍵磷酸酯鍵

9、OPOOOHOHOCH2HO HNNN H2O212223241.多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸 NDP，NTP2.環(huán)化核苷酸環(huán)化核苷酸 cAMP，cGMPNOC H2OO HO HNNNN H2POO HOPOO HOPOO HOH25功能：功能： 第二信使，激素、一些藥物、神經(jīng)遞質(zhì)通過其發(fā)揮生理作用。第二信使，激素、一些藥物、神經(jīng)遞質(zhì)通過其發(fā)揮生理作用。26275 端端3 端端(四四)核苷酸的連接核苷酸的連接 1.核苷酸之間以核苷酸之間以3,5-磷酸二酯磷酸二酯鍵鍵連接形成多核苷酸鏈。連接形成多核苷酸鏈。CANH2NNOPOHHOOOH3COO HPHOOOH3COOHNH2NNNN磷酸二酯鍵磷

10、酸二酯鍵28A G P5 P T PG PC PT P OH 3 2.書寫方法書寫方法5 pApGpTpGpCpT-OH 3 5 A G T G C T 3 線條式線條式字母式字母式29 (一一)定義定義 各核苷酸殘基沿多核苷酸鏈排列的順序。各核苷酸殘基沿多核苷酸鏈排列的順序。 由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列堿基序列。DNA: A、T、G、CRNA: A、U、G、C30簡寫式表示核酸的一級結(jié)構(gòu)簡寫式表示核酸的一級結(jié)構(gòu)5 pApCpGpTpA-OH 3 5 A C G T A 3 31(一一) DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)

11、雙螺旋結(jié)構(gòu) 1. 定義定義 即即DNA雙鏈的螺旋空間結(jié)構(gòu)。雙鏈的螺旋空間結(jié)構(gòu)。Watson, Crick于于1953提出。提出。2. 研究背景研究背景(1) 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)則：規(guī)則：A = TG =C(2)堿基的理化數(shù)據(jù)分析堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以以氫鍵氫鍵配對較合理配對較合理A = T G C(3)X-線線衍射圖譜分析衍射圖譜分析 323. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點 (1) DNA分子是由兩條方向分子是由兩條方向相反的平行相反的平行多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條鏈多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條鏈的主鏈都是的主鏈都是右手螺旋右手螺旋，螺旋表面有大溝和小溝；

12、，螺旋表面有大溝和小溝； (2)堿基均在主鏈內(nèi)側(cè)，螺旋直徑為堿基均在主鏈內(nèi)側(cè)，螺旋直徑為2nm； A = T G C這種這種A-TA-T、C-GC-G配對的規(guī)律，稱為配對的規(guī)律，稱為堿基配對堿基配對（堿基互補(bǔ)規(guī)則）。（堿基互補(bǔ)規(guī)則）。5/3/5/3/33堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對 34(4)雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有10個堿基對個堿基對（bp），每轉(zhuǎn)的高度（螺距），每轉(zhuǎn)的高度（螺距）為為3.4nm；(3)(3)成對堿基大致處于同一平面，與螺旋軸基本垂直；相成對堿基大致處于同一平面，與螺旋軸基本垂直；相鄰堿基平面間的距離為鄰堿基平面間的距離為0.34nm0.34nm，形成，形成堿基堆積力堿基

13、堆積力；糖環(huán)；糖環(huán)平面與螺旋軸基本平行，磷酸基連在糖環(huán)的外側(cè)；平面與螺旋軸基本平行，磷酸基連在糖環(huán)的外側(cè)；35(5)(5)維持雙螺旋穩(wěn)定的因素：橫向為維持雙螺旋穩(wěn)定的因素：橫向為氫鍵氫鍵，縱向為，縱向為堿基間的堆積力堿基間的堆積力。（6 6）大多數(shù)天然）大多數(shù)天然DNADNA屬雙鏈屬雙鏈DNADNA；雙；雙鏈鏈DNADNA分子較硬，呈比較伸展的結(jié)構(gòu)分子較硬，呈比較伸展的結(jié)構(gòu)。364.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性 Watson和和Crick當(dāng)年提出的當(dāng)年提出的DNA雙螺旋雙螺旋模型，后來發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)可以發(fā)生一定的變模型，后來發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)可以發(fā)生一定的變化而形成不同的類型?；纬刹煌?/p>

14、類型。 當(dāng)當(dāng)DNA鈉鹽纖維鈉鹽纖維相對濕度相對濕度和和鹽鹽的種類改變時，的種類改變時，DNA的構(gòu)象發(fā)生改變。的構(gòu)象發(fā)生改變。 37383940結(jié)構(gòu)特點 A-DNAB-DNAZ-DNA螺旋方向右手右手左手每一堿基對旋轉(zhuǎn)角度 32.734.630每一轉(zhuǎn)的堿基對數(shù)1110.4 12堿基對相對螺旋軸的傾斜角度 191.29每一堿基對沿螺旋軸上升的距離0.23nm 0.33nm0.38nm螺距2.46nm3.40nm4.56nm螺旋直徑 2.55nm 2.37nm 1.84nm41共價閉環(huán)共價閉環(huán)DNA 開環(huán)開環(huán)DNA 在在DNA旋轉(zhuǎn)酶即拓?fù)洚悩?gòu)酶旋轉(zhuǎn)酶即拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用下，使環(huán)形的作用下，使環(huán)形DNA

15、形成形成4周右手超螺旋，兩條鏈間的周右手超螺旋，兩條鏈間的扭曲會使雙螺旋的圈數(shù)減少扭曲會使雙螺旋的圈數(shù)減少4周，這種能使雙螺旋圈數(shù)減少的超螺旋稱周，這種能使雙螺旋圈數(shù)減少的超螺旋稱(二二) DNA的的高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)42超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)43負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)44451.原核生物原核生物DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)(1) 定義定義 即在即在DNA二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊成環(huán)狀或麻花狀的二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊成環(huán)狀或麻花狀的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或或supercoil)。 環(huán)狀環(huán)狀 麻花狀麻花狀 46(3) 意義意義 DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及

16、其調(diào)控對于超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對于DNA復(fù)制和復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。有關(guān)鍵作用。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同。雙螺旋方同相同。 負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋(negative supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反。雙螺旋方向相反。 (2) 種類種類472.真核生物真核生物DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)真核生物染色體由真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是，其基本單位是 核小體核小體。(1) DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝 核小

17、體的組成核小體的組成DNA：約約200bp H1H2A，H2BH3H4組蛋白組蛋白4849501.DNA的基本功能是以的基本功能是以基因基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)。是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)。2.基因從結(jié)構(gòu)上定義，基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。因的功能。 3.進(jìn)化程度越高的生物其進(jìn)化程度越高的生物其DNA分子越大，人類基因組有分子越大，人類基因組

18、有3109個堿基對。個堿基對。51遺傳學(xué)深入學(xué)習(xí)范疇遺傳學(xué)深入學(xué)習(xí)范疇52RNA的種類較多，主要包括的種類較多，主要包括tRNA、rRNA和和mRNA三類。三類。p RNA的一級結(jié)構(gòu)也是以的一級結(jié)構(gòu)也是以3 3,5,5- -磷酸二酯鍵連接成的多核苷酸長鏈磷酸二酯鍵連接成的多核苷酸長鏈 。p 大多數(shù)天然大多數(shù)天然RNARNA分子是一條單鏈，但鏈中的許多區(qū)域可自身發(fā)生回折，也可以形成局部的堿基配對，構(gòu)成分子是一條單鏈，但鏈中的許多區(qū)域可自身發(fā)生回折，也可以形成局部的堿基配對，構(gòu)成局部雙螺旋區(qū)；不能配對的堿基則形成環(huán)狀突起，形成局部雙螺旋區(qū)；不能配對的堿基則形成環(huán)狀突起，形成RNARNA的二級結(jié)構(gòu)。

19、的二級結(jié)構(gòu)。53核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分的信號識別體的組分核仁小核仁小RNA核蛋白體核蛋白體RNA信使信使

20、RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分的信號識別體的組分核仁小核仁小RNARNA的種類，分布和功能的種類，分布和功能54一、一、mRNA的結(jié)構(gòu)與功能的

21、結(jié)構(gòu)與功能55(二二) mRNA的功能的功能 1.構(gòu)成遺傳密碼，傳遞構(gòu)成遺傳密碼，傳遞DNA所攜帶的遺傳信息所攜帶的遺傳信息。 2.用用連續(xù)三個核苷酸作為連續(xù)三個核苷酸作為密碼子密碼子以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯原核細(xì)胞原核細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核DNA內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯翻譯蛋白蛋白真核細(xì)胞真核細(xì)胞 5657* 真核真核hnRNAmRNA成熟過程成熟過程內(nèi)含子內(nèi)含子( (intron) )mRNA 外顯子外顯子( (exon) )hnRNA 5

22、8* * 真核真核mRNA結(jié)構(gòu)特點：單順反子結(jié)構(gòu)特點：單順反子1. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲基鳥苷三磷酸，形成帽子結(jié)構(gòu)：甲基鳥苷三磷酸，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppN。2. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的3 末端有一個多聚腺苷酸末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。尾。AUGGUGGCGAGGTGTATTGAUAAAAAA Anm7Gppp5/5/3/3/59帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)G被甲基化，可能與蛋白質(zhì)合成的起始有關(guān)。被甲基化，可能與蛋白質(zhì)合成的起始有關(guān)。多聚多聚A尾尾與與mRNA從核入質(zhì)有關(guān)，與從核入質(zhì)有

23、關(guān)，與mRNA半壽期有關(guān)。半壽期有關(guān)。帽子結(jié)構(gòu)和帽子結(jié)構(gòu)和多聚多聚A尾的功能尾的功能60二、二、tRNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能61如如 DHU、 T C62* tRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)三葉草形三葉草形OHACCAGAGGGCCCCCCGCAAGCCGCUCUCGUAUCTCCGGGGGGGCAAGmDDGGDDDAACAGUUAAAAGUUCCDmAACA63* tRNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu) 倒倒L形形 X線衍射結(jié)構(gòu)證明，線衍射結(jié)構(gòu)證明，tRNA的共同三的共同三級結(jié)構(gòu)為倒級結(jié)構(gòu)為倒L形。形。64utRNA的功能的功能主要作用是將主要作用是將aa搬運(yùn)到核糖體搬運(yùn)到核糖體-mRNA復(fù)合物的相

24、應(yīng)位置，參與蛋白質(zhì)的翻譯；破譯遺復(fù)合物的相應(yīng)位置，參與蛋白質(zhì)的翻譯；破譯遺傳密碼。傳密碼。65(二二) rRNA由單鏈卷曲構(gòu)成的多莖環(huán)結(jié)構(gòu)。由單鏈卷曲構(gòu)成的多莖環(huán)結(jié)構(gòu)。三、三、rRNA的結(jié)的結(jié)構(gòu)與功能構(gòu)與功能(三三)rRNA參與組成核參與組成核糖糖體體的大、小亞基的大、小亞基， rRNA的功能與蛋白質(zhì)生物合成相關(guān)，可分別與的功能與蛋白質(zhì)生物合成相關(guān)，可分別與mRNA、tRNA作用，催化肽鍵的形成作用，催化肽鍵的形成。(一一) rRNA占總占總RNA的的80以上。以上。6667原核生物（以大腸桿菌為例）原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基小亞基30S4

25、0SrRNA16S1542個核苷酸個核苷酸18S1874個核苷酸個核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)21種種占總重量的占總重量的40%33種種占總重量的占總重量的50%大亞基大亞基50S60SrRNA23S5S2940個核苷酸個核苷酸120個核苷酸個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸個核苷酸160個核苷酸個核苷酸120個核苷酸個核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)31種種占總重量的占總重量的30%49種種占總重量的占總重量的35%68四、小分子核內(nèi)四、小分子核內(nèi)RNA與與RNA組學(xué)組學(xué)(一一) snmRNAs 除了上述三種除了上述三種RNARNA外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其

26、他種類的小分子RNARNA，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為非非mRNAmRNA小小RNA RNA (small non-messenger RNAs, snmRNAs)(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。包括核內(nèi)小。包括核內(nèi)小RNARNA、核仁小、核仁小RNARNA、胞質(zhì)小、胞質(zhì)小RNARNA、催化性小、催化性小RNARNA、小片、小片段干涉段干涉 RNARNA。參與。參與hnRNAhnRNA和和rRNArRNA的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。RNA組學(xué)是組學(xué)是研究細(xì)胞中研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能。生物的不同細(xì)胞、不同時間、不同狀態(tài)的種類、結(jié)構(gòu)和功能。生物的不同

27、細(xì)胞、不同時間、不同狀態(tài)下下snmRNAs的表達(dá)具有時間和空間特異性。的表達(dá)具有時間和空間特異性。 (二二) RNA組學(xué)組學(xué)69五、核酶五、核酶 (一一)具有催化功能的具有催化功能的RNA稱為核酶。稱為核酶。底物部分底物部分(二二) 核酶的錘頭狀結(jié)構(gòu)核酶的錘頭狀結(jié)構(gòu) 通常為通常為60個核苷酸組成，包括有催化部分和個核苷酸組成，包括有催化部分和底物部分組成錘頭結(jié)構(gòu)。底物部分組成錘頭結(jié)構(gòu)。 (三三)核酶研究的意義核酶研究的意義 核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補(bǔ)充；是對傳統(tǒng)酶學(xué)的挑戰(zhàn)；利用核酶的結(jié)構(gòu)設(shè)計合成人工核酶核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補(bǔ)充；是對傳統(tǒng)酶學(xué)的挑戰(zhàn)；利用核酶的結(jié)構(gòu)設(shè)計合成人工核酶

28、 。 70RNA即可為遺傳物質(zhì)，又可行使蛋白質(zhì)的功能，故即可為遺傳物質(zhì)，又可行使蛋白質(zhì)的功能，故RNA在生命起源于生物進(jìn)化的研究中有重要在生命起源于生物進(jìn)化的研究中有重要意義意義RNARNA的功能的功能71 72n核酸含酸性的磷酸基團(tuán)，又含弱堿性的堿基，為兩性電解質(zhì)，可發(fā)生兩性解離；核酸含酸性的磷酸基團(tuán)，又含弱堿性的堿基，為兩性電解質(zhì)，可發(fā)生兩性解離；nDNA白色纖維狀固體，白色纖維狀固體，RNA白色粉末狀固體，都微溶于水，白色粉末狀固體，都微溶于水，不溶于一般有機(jī)試劑不溶于一般有機(jī)試劑（乙醇沉淀（乙醇沉淀核酸），鈉鹽易溶于水。核酸），鈉鹽易溶于水。n一般一般DNA比比RNA粘度高粘度高n可被

29、酸、堿或酶水解，可被酸、堿或酶水解，DNA比比RNA對稀堿穩(wěn)定對稀堿穩(wěn)定。一、核酸的一般性質(zhì)一、核酸的一般性質(zhì)RNA的等電點比DNA低的原因，RNA分子中核糖基2-OH通過氫鍵促進(jìn)了磷酸基上質(zhì)子的解離，DNA沒有這種作用73741、核酸酶、核酸酶75原核生物中存在著一類能識別外源原核生物中存在著一類能識別外源DNADNA雙螺旋中雙螺旋中4-84-8個堿基對所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對稱性的個堿基對所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對稱性的回文序列回文序列，并在此序列的某位點水解并在此序列的某位點水解DNADNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶。雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類

30、酶稱為限制性內(nèi)切酶。2.限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶76二、紫外吸收二、紫外吸收 (一一) 由于嘌呤和嘧啶中含有共軛雙鍵，所以核苷酸在紫外光區(qū)具有強(qiáng)烈的吸收，其最大吸收由于嘌呤和嘧啶中含有共軛雙鍵，所以核苷酸在紫外光區(qū)具有強(qiáng)烈的吸收，其最大吸收260nm處處 。771. DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相當(dāng)于：相當(dāng)于：50g/ml雙鏈雙鏈DNA40g/ml單鏈單鏈DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度DNA純品純品: OD260/OD280 = 1.8RNA純品純品: OD260/OD280 = 2.0(二二) OD260的應(yīng)用的應(yīng)

31、用78三、核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性三、核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性79四、四、核酸核酸的變性與復(fù)性的變性與復(fù)性(一一)變性變性 (denaturation)1.定義定義 在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。雙鏈解開成兩條單鏈的過程。本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂。本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂。3.變性后其他理化性質(zhì)變化變性后其他理化性質(zhì)變化 OD260增高增高 浮力密度升高浮力密度升高 粘度下降粘度下降 酸堿滴定曲線改變酸堿滴定曲線改變 比旋度下降比旋度下降 生物活性喪失生物活性喪失(1)理化性質(zhì)變化理化性質(zhì)變化2.因素因素 強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，高溫，高壓，變性試劑如尿素以及某些有機(jī)溶劑如乙醇等

32、。強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，高溫，高壓，變性試劑如尿素以及某些有機(jī)溶劑如乙醇等。核酸降解核酸降解8081(2)增色效應(yīng)：增色效應(yīng)： 核酸核酸DNA變性時其溶液變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。增高的現(xiàn)象。DNA的紫外吸收光譜的紫外吸收光譜200 250 260 3001.51.00.5變性狀態(tài)變性狀態(tài)天然狀態(tài)天然狀態(tài)82(3)Tm：紫外光吸收值達(dá)到最大值的紫外光吸收值達(dá)到最大值的50%時的溫度稱為時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度的解鏈溫度，又稱融解溫度(melting temperature, Tm)。其大小與。其大小與G+C含量成正比。含量成正比。 解鏈曲線：解鏈曲線：在連續(xù)加熱在連續(xù)加熱DNA

33、的過程中以溫度的過程中以溫度為橫坐標(biāo)，以吸光度為橫坐標(biāo)，以吸光度D260為縱坐標(biāo)作圖，所得的為縱坐標(biāo)作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。曲線稱為解鏈曲線。76 80 84 88 92 96 100 OD2601.10.600.10Tm83u影響影響Tm的因素：的因素：1.DNA的均一性的均一性2.G-C對含量對含量3.溶液的離子強(qiáng)度溶液的離子強(qiáng)度4.溶液的溶液的pH5.變性劑變性劑8485(二二)復(fù)性復(fù)性 1. 復(fù)性復(fù)性(renaturation)的定義的定義(3)減色效應(yīng)減色效應(yīng)：核酸：核酸復(fù)性后，核酸的紫外吸收降低。復(fù)性后，核酸的紫外吸收降低。(1)當(dāng)變性因素去除后，變性核酸的兩條互補(bǔ)鏈在適當(dāng)條

34、件下可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱當(dāng)變性因素去除后，變性核酸的兩條互補(bǔ)鏈在適當(dāng)條件下可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。為復(fù)性。(2)熱變性的核酸需經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為退火熱變性的核酸需經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為退火(annealing) 。8687五、核酸分子雜交五、核酸分子雜交(hybridization) 在在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中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，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就，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，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成可以在不同的分子間形成雜化雙鏈雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與與DNA之間形成，也可以在之間形成，也可以在DNA和和RNA分子間或者分子間或者RNA與與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交核酸分子雜交。88DNA-DNADNA-DNA雜交雙鏈分子雜交雙鏈分子變性變性 復(fù)性復(fù)性 不同來源的不同來源的DNADNA分子分子89探針技術(shù)探針技術(shù)9091929394