第7章核酸化學(xué)ppt課件

1、第七章第七章 核酸化學(xué)核酸化學(xué)大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院吳海歌吳海歌核酸的發(fā)現(xiàn)和研討進(jìn)展核酸的發(fā)現(xiàn)和研討進(jìn)展v18681868年年 F.Miescher F.Miescher從膿菌細(xì)胞核中提取從膿菌細(xì)胞核中提取“核素，后被稱為脫氧核糖核酸核素，后被稱為脫氧核糖核酸(DNA) (DNA) v19441944年年 Avery Avery等人證明等人證明DNADNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)v19531953年年 Watson Watson和和CrickCrick發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNADNA的雙螺旋構(gòu)造的雙螺旋構(gòu)造, ,被譽(yù)為生物學(xué)和遺傳學(xué)史上的被譽(yù)為生物學(xué)和遺傳學(xué)史上的里程碑。里程碑。

2、v19581958年年 Crick Crick提出了分子生物學(xué)中心法那么；提出了分子生物學(xué)中心法那么；v19611961年年 提出支配子學(xué)說提出支配子學(xué)說v19661966年年 Nirenberg Nirenberg等發(fā)現(xiàn)遺傳密碼等發(fā)現(xiàn)遺傳密碼v19701970年年 Temin Temin和和BaltimoreBaltimore發(fā)現(xiàn)核酸逆轉(zhuǎn)錄酶，補(bǔ)充了中心法那么。發(fā)現(xiàn)核酸逆轉(zhuǎn)錄酶，補(bǔ)充了中心法那么。v19751975，19761976年年 Gilbert Gilbert和和SangerSanger等建立等建立DNADNA測(cè)序技術(shù)測(cè)序技術(shù)v19861986年年 美國(guó)啟動(dòng)人類基因組方案美國(guó)啟動(dòng)人類

3、基因組方案(HGP) (HGP) v20192019年年 中國(guó)參與人類基因組方案，承當(dāng)中國(guó)參與人類基因組方案，承當(dāng)1%1%的測(cè)序義務(wù)的測(cè)序義務(wù)v目前目前 完成人類基因組方案全部測(cè)序任務(wù)，已進(jìn)入后基因組時(shí)代。完成人類基因組方案全部測(cè)序任務(wù)，已進(jìn)入后基因組時(shí)代。v19941994年年 澳大利亞學(xué)者提出澳大利亞學(xué)者提出“蛋白質(zhì)組。蛋白質(zhì)組。本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容v第一節(jié)第一節(jié) 核酸的化學(xué)組成；核酸的化學(xué)組成；v第二節(jié)第二節(jié) 核酸的一級(jí)構(gòu)造核酸的一級(jí)構(gòu)造DNADNA、RNARNA；v第三節(jié)第三節(jié) DNADNA的空間構(gòu)造與功能；的空間構(gòu)造與功能；v第四節(jié)第四節(jié) RNARNA的空間構(gòu)造與功能；的空間構(gòu)造

4、與功能；v第五節(jié)第五節(jié) 核酸的理化性質(zhì)與運(yùn)用；核酸的理化性質(zhì)與運(yùn)用； v 外形、大小、吸光度、變性、復(fù)性、外形、大小、吸光度、變性、復(fù)性、 v 分子雜交、核酸酶等分子雜交、核酸酶等v第六節(jié)第六節(jié) 核酸的生物學(xué)功能和意義；核酸的生物學(xué)功能和意義；v第七節(jié)第七節(jié) 核酸的分別、合成和鑒定核酸的分別、合成和鑒定第一節(jié)第一節(jié) 核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成 pp.478pp.478v核酸核酸(nucleic acid)(nucleic acid)v 一種多聚核苷酸一種多聚核苷酸v以核苷酸為根本構(gòu)造單元，經(jīng)過以核苷酸為根本構(gòu)造單元，經(jīng)過3 3,5,5磷酸磷酸二酯鍵銜接構(gòu)成多聚核苷酸鏈。二酯鍵銜接構(gòu)成多聚核苷

5、酸鏈。v一種生物大分子，可攜帶和傳送遺傳信息，一種生物大分子，可攜帶和傳送遺傳信息，指點(diǎn)蛋白質(zhì)生物合成。指點(diǎn)蛋白質(zhì)生物合成。v 核酸的分類及分布核酸的分類及分布(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸分布：分布：90%90%以上存在于細(xì)胞核中，其以上存在于細(xì)胞核中，其他在核外，如線粒體，葉綠體，質(zhì)他在核外，如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等處。粒等處。分布：胞核分布：胞核(10%)(10%)、胞液、胞液(90%)(90%)功能：遺傳信息的載體，決議細(xì)胞功能：遺傳信息的載體，決議細(xì)胞和生命個(gè)體的基因型。

6、和生命個(gè)體的基因型。功能：參與功能：參與DNADNA遺傳信息表達(dá)。遺傳信息表達(dá)。 病毒病毒RNARNA也可作為遺傳信息的載體。也可作為遺傳信息的載體。一、核酸的化學(xué)組成一、核酸的化學(xué)組成 pp.478The Chemical Component of Nucleic Acid1. 核酸組成核酸組成 1元素組成元素組成 C、H、O、N、P910%2核酸分子的三大組成成分：核酸分子的三大組成成分： 堿基堿基(base)： 嘌呤堿，嘧啶堿嘌呤堿，嘧啶堿 戊糖戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖：核糖，脫氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)核酸的特征元素核酸的特征元素核酸分解產(chǎn)物核酸分解產(chǎn)物 pp.

7、478DNADNA和和RNARNA間的區(qū)別主要在于核糖和堿基間的區(qū)別主要在于核糖和堿基RNA(DNA)()()堿堿基基( (腺腺嘌嘌呤呤、鳥鳥嘌嘌呤呤、 胞胞嘧嘧啶啶、脫脫氧氧核核糖糖核核酸酸磷磷酸酸 核核苷苷(NR)(NR) 堿堿基基( (腺腺嘌嘌呤呤、鳥鳥嘌嘌呤呤、 脫脫氧氧核核苷苷(dNR)(dNR)胸胸腺腺嘧嘧啶啶脫脫氧氧核核苷苷酸酸(dNMP) (dNMP) 脫脫氧氧核核尿尿嘧嘧啶啶 胞胞嘧嘧啶啶、核核糖糖核核酸酸磷磷酸酸 核核苷苷酸酸(NM(NM P) P) 核核糖糖( ( ( () )R)R)R R糖糖 d d 堿堿 基基 pp.479pp.479嘌呤嘌呤(purine) (pu

8、rine) NNNHN123456789腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)(adenine, A)NNNHNNH26NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)(guanine, G)62嘧啶嘧啶(pyrimidine) pp.479NNH132456胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)可出如今可出如今DNA和和RNA中中NNHNH2O24胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)主要出如今主要出如今DNA中中NHNHOOCH3245尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)僅出如今僅出如今RNA中中NHNHOO24稀有堿基稀有堿基v稀有堿基特點(diǎn)：稀有堿基特點(diǎn)：vA,G,C,U,TA,G

9、,C,U,T的甲基化產(chǎn)物，在的甲基化產(chǎn)物，在核酸合成后，由甲基化酶催化核酸合成后，由甲基化酶催化進(jìn)展甲基修飾而成。進(jìn)展甲基修飾而成。v存在量稀少，存在量稀少，tRNAtRNA中含量較多，中含量較多，約約5%5%左右；左右；v細(xì)胞中含有一些游離嘌呤衍生細(xì)胞中含有一些游離嘌呤衍生物，如：次黃嘌呤、黃嘌呤等。物，如：次黃嘌呤、黃嘌呤等。 v目前知稀有堿基有近百種。目前知稀有堿基有近百種。v pp.479pp.479次黃嘌呤次黃嘌呤留意：含有酮基的嘌呤或嘧啶均含有酮式和烯留意：含有酮基的嘌呤或嘧啶均含有酮式和烯醇式構(gòu)造，且處于二者平衡形狀。醇式構(gòu)造，且處于二者平衡形狀。構(gòu)成構(gòu)成DNADNAOHOCH2

10、OHOH脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribose)構(gòu)成構(gòu)成RNARNA12345OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)2.2.核苷的構(gòu)造核苷的構(gòu)造 pp.480 pp.480 1 1核苷的組成核苷的組成堿基堿基 + + 核糖核糖( (脫氧核糖脫氧核糖) )，經(jīng)過核糖經(jīng)過核糖C1C1位和堿基中的位和堿基中的N N原原子相連，構(gòu)成子相連，構(gòu)成N-N-型糖苷鍵，型糖苷鍵，構(gòu)成核苷構(gòu)成核苷( (脫氧核苷脫氧核苷) )。核核 苷：苷：AR, GR, UR, CRAR, GR, UR, CR脫氧核苷：脫氧核苷：dAR, dGR, dAR, dGR, dTR, dCR dTR, dCROHOCH2

11、OHOHNNNH2O11POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O3.3.核苷酸的構(gòu)造與命名核苷酸的構(gòu)造與命名 pp.481pp.481v核苷脫氧核苷和核苷脫氧核苷和 磷磷 酸以磷酸酯鍵銜接構(gòu)成酸以磷酸酯鍵銜接構(gòu)成核苷酸脫氧核苷酸。核苷酸脫氧核苷酸。v核苷酸：核苷酸：v AMP, GMP, UMP, CMPv脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：v dAMP, dGMP, v dTMP, dCMPv在在RNARNA分子核糖的環(huán)中分子核糖的環(huán)中2 2、3 3、5 5位含位含自在羥基，均可與磷酸結(jié)合，構(gòu)成自在羥基，均可與磷酸結(jié)合，構(gòu)成2 2- -核苷酸、核苷酸、3 3- -核苷酸、核苷酸、5 5- -核苷酸。核

12、苷酸。v在在DNADNA分子中均為分子中均為2 2位脫氧，因此，只位脫氧，因此，只需需3 3、5 5位核苷酸。位核苷酸。v生物體內(nèi)主要存在生物體內(nèi)主要存在5 5- -核苷酸。核苷酸。組成組成DNADNA、RNARNA的核苷酸特點(diǎn)的核苷酸特點(diǎn)核酸核酸核苷酸核苷酸簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱RNARNA( (核糖核酸核糖核酸) )腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺苷酸（腺苷酸（AMPAMP）鳥嘌呤核苷酸鳥嘌呤核苷酸鳥苷酸（鳥苷酸（GMPGMP）胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸胞苷酸（胞苷酸（CMPCMP）尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸尿苷酸（尿苷酸（UMPUMP）DNADNA( (脫氧核糖脫氧核糖核酸核酸) )脫氧腺嘌呤核苷酸脫氧腺嘌呤核

13、苷酸脫氧腺苷酸（脫氧腺苷酸（d dAMPAMP）脫氧鳥嘌呤核苷酸脫氧鳥嘌呤核苷酸脫氧鳥苷酸（脫氧鳥苷酸（d dGMPGMP）脫氧胞嘧啶核苷酸脫氧胞嘧啶核苷酸脫氧胞苷酸（脫氧胞苷酸（d dCMPCMP）脫氧胸腺嘧啶核苷酸脫氧胸腺嘧啶核苷酸脫氧胸苷酸脫氧胸苷酸 (d(dTMPTMP) )二、體內(nèi)重要的游離核苷酸二、體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物及其衍生物l一磷酸或多磷酸核苷酸：一磷酸或多磷酸核苷酸：l NMP，NDP，NTPl3,5環(huán)狀核苷酸環(huán)狀核苷酸: l cAMP，cGMP AMP、ADP、ATP構(gòu)造構(gòu)造 pp.481ADPO-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-P

14、OO-三磷酸腺苷 (ATP)AMPADPATP3,5-cAMP含有核苷酸的生物活性物質(zhì)含有核苷酸的生物活性物質(zhì)NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等中均含等中均含AMPNADP+NAD+AMPAMP 第二節(jié)第二節(jié) 核酸的一級(jí)構(gòu)造核酸的一級(jí)構(gòu)造 pp.482 核酸分子中核苷核酸分子中核苷酸的陳列順序。酸的陳列順序。 核苷酸區(qū)別在于堿基核苷酸區(qū)別在于堿基 也稱堿基序列也稱堿基序列5 5端端3端端CGAv3 3,5,5- -磷酸二酯磷酸二酯鍵銜接而成的鍵銜接而成的多核苷酸鏈；多核苷酸鏈；v無分支。無分支。pp.483pp.4833 3端端5 5端端DNADNA、RNARNA的一級(jí)構(gòu)造的一級(jí)構(gòu)

15、造 pp.483- pp.483-484484RNADNA核酸鏈要點(diǎn)：核酸鏈要點(diǎn)：v核酸骨架：磷酸核酸骨架：磷酸- -核糖，核糖，v 堿基為側(cè)鏈；堿基為側(cè)鏈；vDNADNA、RNARNA區(qū)別：區(qū)別：v DNA DNA組成：脫氧核糖、堿基、磷酸組成：脫氧核糖、堿基、磷酸v DNA DNA堿基：堿基：A A、G G、C C、T T；v RNA RNA組成：核糖、堿基、磷酸組成：核糖、堿基、磷酸v RNA RNA堿基：堿基：A A、G G、C C、U U；v具方向性具方向性( (極性極性) )：5 5- -磷酸、磷酸、3 3-OH-OHv 閱讀方向：閱讀方向：3 3端端55端端簡(jiǎn)簡(jiǎn)便便書書寫寫法法5

16、 pApCpTpGpCpT-OH 3 5A C T G C T 3 書寫規(guī)那么：從左到右書寫規(guī)那么：從左到右 5 5在左側(cè)，含磷酸基；在左側(cè)，含磷酸基； 3 3在右側(cè)，含在右側(cè)，含OHOH。 強(qiáng)調(diào)堿基順序。強(qiáng)調(diào)堿基順序。pp.482A G P5 P T PG PC PT P OH 3 3333355555第三節(jié)第三節(jié) DNADNA的高級(jí)構(gòu)造與功能的高級(jí)構(gòu)造與功能Dimensional Structure and Function of DNA pp.485 pp.485 一、一、 DNA DNA的二的二級(jí)構(gòu)造級(jí)構(gòu)造右右手雙螺旋構(gòu)造手雙螺旋構(gòu)造 pp.486pp.486一研討背景和歷史意義一研討

17、背景和歷史意義 背景和根據(jù)：背景和根據(jù)： X- X-衍射結(jié)果顯示：衍射結(jié)果顯示： DNA DNA呈規(guī)律性螺旋構(gòu)造；呈規(guī)律性螺旋構(gòu)造； 核酸分子組成的定量關(guān)系核酸分子組成的定量關(guān)系A(chǔ)=TA=T，G=C)G=C)； DNA DNA具有種屬特異性，不具有組織特異性；具有種屬特異性，不具有組織特異性；不同種類生物體不同種類生物體DNADNA堿基組成不同，同種來源堿基組成不同，同種來源不同組織的不同組織的DNADNA分子堿基組成一樣；分子堿基組成一樣；* *意義：意義：DNADNA雙螺旋構(gòu)造提示了基因構(gòu)造、遺傳雙螺旋構(gòu)造提示了基因構(gòu)造、遺傳信息和功能之間的關(guān)系。使構(gòu)造學(xué)派、信息信息和功能之間的關(guān)系。使構(gòu)

18、造學(xué)派、信息學(xué)派和生化遺傳學(xué)派得到了高度的一致，開學(xué)派和生化遺傳學(xué)派得到了高度的一致，開創(chuàng)了生命科學(xué)研討的新時(shí)期，推進(jìn)了分子生創(chuàng)了生命科學(xué)研討的新時(shí)期，推進(jìn)了分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的迅速開展。物學(xué)和遺傳學(xué)的迅速開展。v堿基組成特點(diǎn)：堿基組成特點(diǎn)： v A=T A=T；G=CG=Cv A+G=C+T A+G=C+T嘌呤嘌呤= =嘧啶嘧啶vA+C=G+TA+C=G+T氨基堿基氨基堿基= =酮基堿酮基堿基基 v堿基配對(duì)原那么：堿基配對(duì)原那么： v (Chargaff (Chargaff規(guī)那么規(guī)那么) pp.486) pp.486v 堿基以氫鍵配對(duì)堿基以氫鍵配對(duì) v A = T A = T兩個(gè)氫鍵；兩個(gè)氫

19、鍵； v G G C C三個(gè)氫鍵三個(gè)氫鍵 v 此特點(diǎn)對(duì)此特點(diǎn)對(duì)DNADNA雙螺旋構(gòu)造模型的雙螺旋構(gòu)造模型的提出起到了重要作用。提出起到了重要作用。u兩條反向平行的多聚脫氧核苷兩條反向平行的多聚脫氧核苷酸鏈，以右手螺旋方式繞同一酸鏈，以右手螺旋方式繞同一中心軸環(huán)繞；中心軸環(huán)繞；u脫氧核糖脫氧核糖- -磷酸鏈骨架在雙螺磷酸鏈骨架在雙螺旋外側(cè)；旋外側(cè)；u堿基居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿堿基居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基經(jīng)過氫鍵互補(bǔ)，構(gòu)成堿基平基經(jīng)過氫鍵互補(bǔ)，構(gòu)成堿基平面。垂直螺旋軸，即：面。垂直螺旋軸，即：u A=T; G A=T; GC Cu ( (稱堿基對(duì)稱堿基對(duì),base pair,bp),base pa

20、ir,bp)二二DNADNA雙螺旋構(gòu)造模型特征雙螺旋構(gòu)造模型特征( (要點(diǎn)要點(diǎn) Watson-CrickWatson-Crick模型模型,1953,1953 pp.486pp.4865533u多聚核苷酸鏈的正方向?yàn)槎嗑酆塑账徭湹恼较驗(yàn)镃3C5；u螺旋平均直徑為螺旋平均直徑為2nm，構(gòu)，構(gòu)成大溝和小溝相間；成大溝和小溝相間； u相鄰堿基平面間間隔：相鄰堿基平面間間隔：0.34nm；螺距：；螺距：3.4nmu 近期測(cè)定：近期測(cè)定：3.6nm)；u每每10(10.5)bp構(gòu)成一個(gè)螺構(gòu)成一個(gè)螺旋，每個(gè)旋，每個(gè)bp旋轉(zhuǎn)約旋轉(zhuǎn)約36o角角。55333.4nm3.4nmDNA堿基對(duì)的氫鍵和鍵長(zhǎng)堿基對(duì)的氫鍵

21、和鍵長(zhǎng)TACG三個(gè)氫鍵銜接，兩三個(gè)氫鍵銜接，兩鏈間間隔較狹窄鏈間間隔較狹窄兩條氫鍵銜接，兩條氫鍵銜接，兩鏈間間隔較寬松兩鏈間間隔較寬松pp.487 圖圖4-5u氫鍵：維持雙鏈橫向穩(wěn)定性；氫鍵：維持雙鏈橫向穩(wěn)定性；u堿基堆積力：維持縱向穩(wěn)定性，堿基堆積力：維持縱向穩(wěn)定性，疏水力和范德華力；疏水力和范德華力；u磷酸上負(fù)電荷與介質(zhì)中陽離子磷酸上負(fù)電荷與介質(zhì)中陽離子間構(gòu)成鹽?。婚g構(gòu)成鹽??；u前面兩種力均為：前面兩種力均為：u GC GCATATu GC GC含量多的含量多的DNADNA片段橫向縱片段橫向縱向均穩(wěn)定。向均穩(wěn)定。維持維持DNADNA雙螺旋構(gòu)造穩(wěn)雙螺旋構(gòu)造穩(wěn)定的三種力定的三種力 C CC C

22、T TT TGGA AGGA A三三DNADNA構(gòu)造的多樣性構(gòu)造的多樣性 pp.488pp.4881.1.雙螺旋的多樣性雙螺旋的多樣性A-A-型：雙連反向右手，型：雙連反向右手，較嚴(yán)密，較嚴(yán)密，11bp/11bp/周；周；B-B-型：型：Watson-CrickWatson-Crick模型，常見，模型，常見，10.5bp/10.5bp/周；周；Z-Z-型：左手雙螺旋，型：左手雙螺旋，鋸齒形；以鋸齒形；以(GC)n(GC)n含量多，嚴(yán)密；含量多，嚴(yán)密；12bp/12bp/周；真核和周；真核和原核原核DNADNA中均有存中均有存在；在；Z-DNA B-DNA A-DNA二、二、DNADNA三級(jí)構(gòu)造

23、三級(jí)構(gòu)造 pp.490pp.490vDNADNA攜帶遺傳信息大分子攜帶遺傳信息大分子v不同的生物體不同的生物體DNADNA分子不同，復(fù)雜程度也不分子不同，復(fù)雜程度也不同。進(jìn)化程度越高，同。進(jìn)化程度越高，DNADNA越復(fù)雜，分子量也越復(fù)雜，分子量也會(huì)越大。會(huì)越大。v真核線狀真核線狀DNADNA分子構(gòu)成雙螺旋后，雖然發(fā)生分子構(gòu)成雙螺旋后，雖然發(fā)生緊縮，但仍無法進(jìn)入細(xì)胞核，因此必需進(jìn)緊縮，但仍無法進(jìn)入細(xì)胞核，因此必需進(jìn)一步緊縮。一步緊縮。7PrDNA （縮縮短短 倍倍）原原核核真真核核超超螺螺旋旋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 雙雙螺螺旋旋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)核核小小體體再再壓壓縮縮染染色色體體一一DNADNA的超螺旋構(gòu)造的超螺旋構(gòu)

24、造 pp.490-pp.490-v DNA來源不同，分子大小也不一樣。來源不同，分子大小也不一樣。v病毒病毒DNA進(jìn)入病毒外殼、細(xì)菌染色體進(jìn)入病毒外殼、細(xì)菌染色體DNA進(jìn)入胞內(nèi)核區(qū)、人類進(jìn)入胞內(nèi)核區(qū)、人類46條染色體條染色體DNA進(jìn)入細(xì)胞核，這些長(zhǎng)度極大的進(jìn)入細(xì)胞核，這些長(zhǎng)度極大的DNA分子必需經(jīng)過多層次扭曲、環(huán)繞，分子必需經(jīng)過多層次扭曲、環(huán)繞，緊縮成嚴(yán)密構(gòu)造緊縮成嚴(yán)密構(gòu)造(超螺旋超螺旋)，才干完成，才干完成安裝義務(wù)。安裝義務(wù)。1 1DNADNA超螺旋構(gòu)造超螺旋構(gòu)造 pp.491pp.491v DNA DNA雙螺旋鏈的再環(huán)繞，即螺旋軸本身扭曲。雙螺旋鏈的再環(huán)繞，即螺旋軸本身扭曲。v是是DNAD

25、NA構(gòu)造張力的一種表現(xiàn)。構(gòu)造張力的一種表現(xiàn)。v正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)(positive supercoil)v 張力過度，環(huán)繞方向與張力過度，環(huán)繞方向與DNADNA雙螺旋方同一樣雙螺旋方同一樣v負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋(negative supercoil)(negative supercoil)v 張力缺乏，環(huán)繞方向與張力缺乏，環(huán)繞方向與DNADNA雙螺旋方向相反雙螺旋方向相反 v 圖圖13-12 13-12 2 2DNADNA拓?fù)鋵W(xué)性質(zhì)拓?fù)鋵W(xué)性質(zhì) pp.491pp.491v拓?fù)鋵W(xué)拓?fù)鋵W(xué)研討相互繞在一同的環(huán)在幾何形狀研討相互繞在一同的環(huán)在幾何形狀上的相互關(guān)系的學(xué)說。

26、上的相互關(guān)系的學(xué)說。v用三個(gè)參數(shù)表示：用三個(gè)參數(shù)表示：vL(L(總連環(huán)數(shù)總連環(huán)數(shù))共價(jià)閉合環(huán)狀共價(jià)閉合環(huán)狀DNADNA兩鏈纏繞次兩鏈纏繞次數(shù)；數(shù)；vT(T(環(huán)繞數(shù)環(huán)繞數(shù)) )：螺旋輪數(shù)；：螺旋輪數(shù)；vW(W(超螺旋數(shù)超螺旋數(shù)) )：雙螺旋繞超螺旋軸旋轉(zhuǎn)次數(shù)。：雙螺旋繞超螺旋軸旋轉(zhuǎn)次數(shù)。vDNADNA拓?fù)鋵W(xué)關(guān)系式：拓?fù)鋵W(xué)關(guān)系式： v L=T+W L=T+Wv 在在DNADNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄過程起重要復(fù)制、轉(zhuǎn)錄過程起重要作用作用DNADNA超螺旋構(gòu)造意義超螺旋構(gòu)造意義超螺旋的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于超螺旋的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于DNA復(fù)制和復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄具有重要意義。轉(zhuǎn)錄具有重要意義。 例如：拓?fù)洚悩?gòu)

27、酶能經(jīng)過引入或解除例如：拓?fù)洚悩?gòu)酶能經(jīng)過引入或解除超螺旋來調(diào)理超螺旋程度，從而影超螺旋來調(diào)理超螺旋程度，從而影響響DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄時(shí)的解鏈過程。的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄時(shí)的解鏈過程。二二DNADNA在細(xì)胞內(nèi)的組裝在細(xì)胞內(nèi)的組裝1 1原核生物原核生物DNADNA高級(jí)構(gòu)造高級(jí)構(gòu)造 原核原核DNADNA多為閉環(huán)雙螺旋構(gòu)造，在此多為閉環(huán)雙螺旋構(gòu)造，在此根底上再次螺旋化，構(gòu)成超螺旋構(gòu)造。根底上再次螺旋化，構(gòu)成超螺旋構(gòu)造。2 2真核生物細(xì)胞核內(nèi)真核生物細(xì)胞核內(nèi)DNADNA方式方式真核生物核染色體：真核生物核染色體：DNA+DNA+蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) pp.494 pp.494 分裂期分裂期棒狀染色體棒狀染色體染色體染色體

28、DNA + Pr(DNA + Pr(組蛋白組蛋白) DNA) DNA超級(jí)構(gòu)造，超級(jí)構(gòu)造，根本單位根本單位核小體。核小體。核小體的組成：核小體的組成： DNA DNA： 約約200bp 200bp 組蛋白：組蛋白：H1H1；H2AH2A，H2BH2B；H3H3；H4H4H1H1蛋白質(zhì)數(shù)量：蛋白質(zhì)數(shù)量：2(H2A,H2B,H3.H42(H2A,H2B,H3.H4) ) 構(gòu)成八面體構(gòu)成八面體 兩個(gè)中心顆粒之間再由兩個(gè)中心顆粒之間再由6060個(gè)個(gè)bp(bp(堿基對(duì)和堿基對(duì)和H1H1構(gòu)成銜接區(qū)，構(gòu)成銜接區(qū)，將中心顆粒和將中心顆粒和H1H1連成串珠構(gòu)造連成串珠構(gòu)造。中心顆粒中心顆粒中心顆粒中心顆粒pp.4

29、95pp.495pp.495 真核生物染色體真核生物染色體DNA組裝不同層次的構(gòu)造與圖組裝不同層次的構(gòu)造與圖13-17類似類似三、三、DNADNA構(gòu)造與功能的關(guān)系構(gòu)造與功能的關(guān)系1 1、確定、確定DNADNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)( (肺炎球菌肺炎球菌 pp.475pp.475破碎細(xì)胞破碎細(xì)胞+R型細(xì)胞型細(xì)胞(非致病非致病)R(粗糙粗糙)只需只需R型型RDNase降解后的降解后的DNAR型細(xì)胞型細(xì)胞接受接受S型型DNAS型細(xì)胞型細(xì)胞(致病致病)S(光滑光滑)少數(shù)少數(shù)R型細(xì)胞型細(xì)胞被轉(zhuǎn)化為含被轉(zhuǎn)化為含S型基因的莢膜型基因的莢膜光滑致病型光滑致病型S大多數(shù)仍為大多數(shù)仍為R型型+T2T2噬

30、菌體感染大腸桿菌噬菌體感染大腸桿菌同位素實(shí)驗(yàn)同位素實(shí)驗(yàn)標(biāo)志的標(biāo)志的T2與與大腸桿菌混大腸桿菌混合感染合感染充分?jǐn)嚢枋咕浞謹(jǐn)嚢枋咕w外表體外表T2與與菌體分別菌體分別離心，檢測(cè)上離心，檢測(cè)上清和沉淀中放清和沉淀中放射性元素情況射性元素情況T2在侵染細(xì)菌時(shí)僅在侵染細(xì)菌時(shí)僅DNA進(jìn)進(jìn)入菌體，入菌體，Pr外殼沒進(jìn)入。外殼沒進(jìn)入。新病毒中僅有新病毒中僅有32P,沒有沒有35S存存在。在。35S標(biāo)志標(biāo)志T2蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)35S在懸浮液中在懸浮液中32P標(biāo)志標(biāo)志T2DNA32P在沉淀菌體在沉淀菌體內(nèi)內(nèi)證明證明pp.476DNA是以基因的方式運(yùn)載遺傳信息，作為復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的模板是以基因的方式運(yùn)載遺傳信息，作為復(fù)

31、制、轉(zhuǎn)錄的模板 2.基因DNA分子上的一段序列v構(gòu)造基因構(gòu)造基因能編碼多肽鏈或能編碼多肽鏈或RNARNA的的DNADNA片段。片段。DNADNA分子中還含有其他序列，它們不編碼蛋白分子中還含有其他序列，它們不編碼蛋白質(zhì)，是純粹的調(diào)理序列。質(zhì)，是純粹的調(diào)理序列。v調(diào)理基因調(diào)理基因( (調(diào)理序列調(diào)理序列)可提供以下信號(hào)，發(fā)可提供以下信號(hào)，發(fā)揚(yáng)調(diào)理功能：揚(yáng)調(diào)理功能：v 指示構(gòu)造基因的開端和結(jié)尾；指示構(gòu)造基因的開端和結(jié)尾；v 參與構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)和封鎖；參與構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)和封鎖；v 具有復(fù)制、重組起點(diǎn)的作用。具有復(fù)制、重組起點(diǎn)的作用。v基因基因由由DNADNA上一段編碼肽鏈或轉(zhuǎn)錄上一段編碼肽鏈或

32、轉(zhuǎn)錄RNARNA的序的序列列( (構(gòu)造基因構(gòu)造基因) )，和調(diào)理序列共同組成。，和調(diào)理序列共同組成。3.3.雙螺旋提供了遺雙螺旋提供了遺傳信息傳送根底傳信息傳送根底vDNADNA雙螺旋性質(zhì)為半雙螺旋性質(zhì)為半保管復(fù)制提供了構(gòu)保管復(fù)制提供了構(gòu)造根底。造根底。v細(xì)胞分裂時(shí)，按照細(xì)胞分裂時(shí)，按照堿基互補(bǔ)原那么，堿基互補(bǔ)原那么，以親代以親代DNADNA每條單鏈每條單鏈為模板合成與其互為模板合成與其互補(bǔ)的子鏈補(bǔ)的子鏈DNADNA如如圖。圖。 4. 4.基因指點(diǎn)蛋白質(zhì)合成基因指點(diǎn)蛋白質(zhì)合成v反向平行的雙螺旋也可以在反向平行的雙螺旋也可以在DNADNA和和RNARNA鏈之間構(gòu)成，鏈之間構(gòu)成，叫做叫做DNA-R

33、NADNA-RNA雜交鏈。在雜交分子中基因?qū)⑿畔㈦s交鏈。在雜交分子中基因?qū)⑿畔?zhǔn)確地傳送給準(zhǔn)確地傳送給RNARNA，并可指點(diǎn)蛋白質(zhì)合成。雜交，并可指點(diǎn)蛋白質(zhì)合成。雜交鏈的堿基配對(duì)規(guī)那么：鏈的堿基配對(duì)規(guī)那么：v DA-RU DA-RU、DG-RCDG-RC、DC-RGDC-RG、DT-RADT-RAv堿基配對(duì)的運(yùn)用：出如今復(fù)制中，產(chǎn)物為堿基配對(duì)的運(yùn)用：出如今復(fù)制中，產(chǎn)物為DNADNA；v 出如今轉(zhuǎn)錄中，產(chǎn)物為出如今轉(zhuǎn)錄中，產(chǎn)物為RNARNAv細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)RNA(mRNARNA(mRNA、tRNAtRNA和和rRNA)rRNA)都是以都是以DNADNA為模板為模板轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。vDNADNA

34、和蛋白質(zhì)之間的聯(lián)絡(luò)物是和蛋白質(zhì)之間的聯(lián)絡(luò)物是RNARNA。v 以親代以親代DNA為模板，經(jīng)過為模板，經(jīng)過v 堿基配對(duì)原那么，復(fù)制生成子堿基配對(duì)原那么，復(fù)制生成子v 代代DNADNA復(fù)制；復(fù)制；v以以DNA單鏈某一基因片段為模單鏈某一基因片段為模v 板，經(jīng)過堿基配對(duì)原那么合成板，經(jīng)過堿基配對(duì)原那么合成v RNARNA轉(zhuǎn)錄；轉(zhuǎn)錄；v以以mRNA為模板，以過多種為模板，以過多種RNA配合，經(jīng)過密碼配合，經(jīng)過密碼子的翻譯，指點(diǎn)合成蛋白質(zhì)子的翻譯，指點(diǎn)合成蛋白質(zhì)翻譯。翻譯。vRNA病毒在宿主細(xì)胞中繁衍時(shí)，以其病毒在宿主細(xì)胞中繁衍時(shí)，以其RNA為模板，為模板，經(jīng)過堿基配對(duì)原那么，在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下，合成經(jīng)過

35、堿基配對(duì)原那么，在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下，合成DNA，稱為逆轉(zhuǎn)錄過程。，稱為逆轉(zhuǎn)錄過程。DNADNA不僅可以指點(diǎn)復(fù)不僅可以指點(diǎn)復(fù)制制DNADNA，也指點(diǎn)轉(zhuǎn)錄，也指點(diǎn)轉(zhuǎn)錄合成能與合成能與DNADNA鏈互補(bǔ)鏈互補(bǔ)的的RNARNA鏈。鏈。按照按照CrickCrick中心法那中心法那么，在信息表達(dá)時(shí)，么，在信息表達(dá)時(shí)，編碼蛋白質(zhì)的基因編碼蛋白質(zhì)的基因可將信息轉(zhuǎn)錄給可將信息轉(zhuǎn)錄給mRNAmRNA。再以。再以mRNAmRNA為為模板指點(diǎn)合成蛋白模板指點(diǎn)合成蛋白質(zhì)。質(zhì)。DNA 5-A-G-A-G-G-T-G-C-T-3 3-T-C-T-C-C-A-C-G-A-5轉(zhuǎn)錄mRNA 5-A-G-A-G-G-T-G-C-T-

36、3tRNA U-C-U C-CA C-G-AArgGlyAla翻譯蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) -ArgGlyAla 轉(zhuǎn)錄和翻譯轉(zhuǎn)錄和翻譯模板鏈在在mRNAmRNA線性序列上每三個(gè)核苷酸為一個(gè)遺傳線性序列上每三個(gè)核苷酸為一個(gè)遺傳密碼，編碼一個(gè)氨基酸。因此，密碼，編碼一個(gè)氨基酸。因此，mRNAmRNA的核苷的核苷酸序列確定了蛋白質(zhì)的氨基酸序列。酸序列確定了蛋白質(zhì)的氨基酸序列。基因的遺傳信息經(jīng)過基因的遺傳信息經(jīng)過RNARNA的中間傳送，最終的中間傳送，最終以蛋白質(zhì)的方式表達(dá)出來。發(fā)揚(yáng)蛋白質(zhì)生物以蛋白質(zhì)的方式表達(dá)出來。發(fā)揚(yáng)蛋白質(zhì)生物學(xué)功能和特性。學(xué)功能和特性。 即：基因表達(dá)即：基因表達(dá)四、四、DNADNA的序列分析

37、的序列分析v測(cè)定測(cè)定DNADNA核苷酸序列的根本原那么：核苷酸序列的根本原那么：v 獲得高純度、均一完好的獲得高純度、均一完好的DNADNA基因片段；基因片段；v 用用DNADNA限制性內(nèi)切酶降解，獲得一套大小不限制性內(nèi)切酶降解，獲得一套大小不同片段；同片段；v 測(cè)定每個(gè)片段的核苷酸序列；測(cè)定每個(gè)片段的核苷酸序列；v 完好完好DNADNA分子的拼接。分子的拼接。v核酸的測(cè)序，是測(cè)定堿基序列過程。核酸的測(cè)序，是測(cè)定堿基序列過程。v與蛋白質(zhì)的氨基酸測(cè)序原那么類似。與蛋白質(zhì)的氨基酸測(cè)序原那么類似。五、五、DNADNA限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶v 催化外源催化外源DNADNA中某特定部位水解的酶類。中某

38、特定部位水解的酶類。v一細(xì)菌一細(xì)菌DNADNA的限制、修飾系統(tǒng)：的限制、修飾系統(tǒng)：v降解外源降解外源DNADNA特異部位，修飾內(nèi)源特異部位，修飾內(nèi)源DNADNA一樣部位。一樣部位。v即：菌體除含有降解外源即：菌體除含有降解外源DNADNA分子的酶外，還分子的酶外，還含有對(duì)內(nèi)源含有對(duì)內(nèi)源DNADNA分子中限制性內(nèi)切酶識(shí)別部位分子中限制性內(nèi)切酶識(shí)別部位修飾維護(hù)作用的酶類。修飾維護(hù)作用的酶類。v限制：破壞外源限制：破壞外源DNADNAv修飾：維護(hù)內(nèi)源修飾：維護(hù)內(nèi)源DNADNAAAGCGATTGGCTT.TTCGCTAACCGAA外源性外源性DNA.GCATTAAGCGATTGGAGCTTA.CGTA

39、ATTCGCTAACCTCGAAT.內(nèi)源性內(nèi)源性DNA限制性內(nèi)切酶修飾酶v修飾：多由專注性甲基化酶完成修飾：多由專注性甲基化酶完成v甲基化酶對(duì)內(nèi)源甲基化酶對(duì)內(nèi)源DNADNA維護(hù)與限制性內(nèi)切酶維護(hù)與限制性內(nèi)切酶對(duì)外源對(duì)外源DNADNA降解作用于同一部位。降解作用于同一部位。v宿主甲基化酶和限制性內(nèi)切酶往往成對(duì)存在。宿主甲基化酶和限制性內(nèi)切酶往往成對(duì)存在。v二限制性內(nèi)切酶二限制性內(nèi)切酶v 兩種類型：兩種類型：v 類型類型具有降解酶、修飾酶、具有降解酶、修飾酶、ATPATP酶功能；酶功能；v 類型類型僅具有降解酶功能。僅具有降解酶功能。 限制性內(nèi)切酶類型限制性內(nèi)切酶類型切割部位特點(diǎn)：切割部位特點(diǎn)：v

40、4-6bp4-6bp特定序列，呈雙重對(duì)稱特定序列，呈雙重對(duì)稱v例如：例如：EcoREcoR識(shí)別降解部位可產(chǎn)生黏性末端識(shí)別降解部位可產(chǎn)生黏性末端v EcoR EcoR識(shí)別降解部位可產(chǎn)生平齊末端識(shí)別降解部位可產(chǎn)生平齊末端 E：大腸桿菌：大腸桿菌E coli；co：種名的字頭；：種名的字頭；R：Ecoli的株系；羅馬字母：酶的編號(hào)的株系；羅馬字母：酶的編號(hào)采用采用DNADNA復(fù)制原理復(fù)制原理在在DNADNA模板、引物、模板、引物、4 4種種5 5-dNTP-dNTP及酶促合及酶促合成所需求的其他一切條件下：成所需求的其他一切條件下：DNADNA聚合酶在模板指點(diǎn)下，以聚合酶在模板指點(diǎn)下，以3 3,5,

41、5- -磷酸二磷酸二酯鍵結(jié)合的方式依次將單個(gè)酯鍵結(jié)合的方式依次將單個(gè)5 5-dNTP-dNTP銜接銜接到引物或新合成鏈的到引物或新合成鏈的3 3-OH-OH上，依次合成，上，依次合成，從而得到與模板互補(bǔ)的從而得到與模板互補(bǔ)的DNADNA新鏈。新鏈。當(dāng)向當(dāng)向3 3-OH-OH端參與的端參與的5 5-dNTP-dNTP時(shí)，假設(shè)同時(shí)時(shí)，假設(shè)同時(shí)參與參與3 3-OH-OH被被H H取代物，那么部分取代物，那么部分DNADNA新鏈新鏈合成便被終止。合成便被終止。v由于終止部位是隨機(jī)的，所以可以獲得任何一由于終止部位是隨機(jī)的，所以可以獲得任何一種長(zhǎng)度的種長(zhǎng)度的DNADNA片段。片段。v經(jīng)過電泳分別，再經(jīng)放

42、射自顯影，從膠片上直經(jīng)過電泳分別，再經(jīng)放射自顯影，從膠片上直接可讀出核苷酸順序接可讀出核苷酸順序( (如圖如圖) )。v此法簡(jiǎn)便、快速且準(zhǔn)確。此法簡(jiǎn)便、快速且準(zhǔn)確。v鏈終止法關(guān)鍵：鏈終止法關(guān)鍵： 2 2,3,3-ddNTP-ddNTP與與dNTPdNTP的含量比。的含量比。 ddNTP/dNTPddNTP/dNTP比值恰當(dāng)，可保證合成終止在所需比值恰當(dāng)，可保證合成終止在所需位置。位置。 GGCCATCGTTGA2134鏈終止法測(cè)定鏈終止法測(cè)定DNADNA序列序列- -電泳圖譜電泳圖譜與膜板與膜板DNADNA互補(bǔ)序列互補(bǔ)序列pp.519pp.5191234567981010 GGCCATCGTT

43、GA10 GGCCATCGTTGA10 GGCCATCGTTGA七、七、DNADNA分子大小特點(diǎn)和分析分子大小特點(diǎn)和分析vDNADNA生物大分子生物大分子v病毒病毒DNADNA：幾千：幾千bpbpv細(xì)菌細(xì)菌DNADNA：幾百萬：幾百萬bpbpv真核染色體真核染色體DNADNA：幾千萬：幾千萬bpbp核酸的研討方法核酸的研討方法v分子雜交法分子雜交法v電子顯微鏡察看法電子顯微鏡察看法v核酸復(fù)性動(dòng)力學(xué)研討法核酸復(fù)性動(dòng)力學(xué)研討法vDNADNA、RNARNA核酸測(cè)序法核酸測(cè)序法v研討提示了許多核酸的組織構(gòu)造特點(diǎn)。研討提示了許多核酸的組織構(gòu)造特點(diǎn)。Structure and Function of RN

44、Av除上列除上列RNARNA外，還有多種外，還有多種RNARNA存在于細(xì)胞中，如：存在于細(xì)胞中，如：v 核內(nèi)小核內(nèi)小RNA(SnRNA)RNA(SnRNA)，主要參與，主要參與HnRNAHnRNA的剪切與轉(zhuǎn)運(yùn)；的剪切與轉(zhuǎn)運(yùn)；v 核仁小核仁小RNA(SnoRNA)RNA(SnoRNA)，主要參與，主要參與rRNArRNA的加工與修飾。的加工與修飾。RNARNA的構(gòu)造與功能的構(gòu)造與功能vRNARNA構(gòu)造：構(gòu)造：v 多以單鏈方式存在，多以單鏈方式存在，v 有部分二、三級(jí)構(gòu)造；有部分二、三級(jí)構(gòu)造；v相對(duì)分子量相對(duì)分子量Mr.Mr.：v 幾十幾千個(gè)核苷酸殘基幾十幾千個(gè)核苷酸殘基vRNARNA功能：功能：

45、v幾種幾種RNARNA共同完成基因表達(dá)共同完成基因表達(dá)( (蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成) )義務(wù)義務(wù) 一、信使核糖核酸一、信使核糖核酸mRNAmRNA 的構(gòu)造與功能的構(gòu)造與功能 1.mRNA1.mRNA的特證：的特證：mRNAmRNA基因的攜帶者，含編碼區(qū)和非編碼區(qū)基因的攜帶者，含編碼區(qū)和非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)( (構(gòu)造基因構(gòu)造基因)指點(diǎn)蛋白質(zhì)合成；指點(diǎn)蛋白質(zhì)合成；非編碼區(qū)非編碼區(qū)調(diào)控蛋白質(zhì)合成的起始與終止；調(diào)控蛋白質(zhì)合成的起始與終止；mRNAmRNA量：約占細(xì)胞總量：約占細(xì)胞總RNARNA量的量的5%5%；不穩(wěn)定，細(xì)菌不穩(wěn)定，細(xì)菌mRNAmRNA半衰期僅幾分鐘；半衰期僅幾分鐘；mRNAmRNA多以一

46、級(jí)構(gòu)造方式存在。多以一級(jí)構(gòu)造方式存在。2. 2. 原核生物原核生物mRNAmRNA特征特征含非編碼區(qū)；含非編碼區(qū)；含多順反子含多順反子 非編碼區(qū)非編碼區(qū)不為蛋白質(zhì)編碼的核苷酸序不為蛋白質(zhì)編碼的核苷酸序列列單順反子單順反子一個(gè)基因僅攜帶為一條肽鏈一個(gè)基因僅攜帶為一條肽鏈編碼編碼 的核苷酸序列的核苷酸序列( (信息。信息。多順反子多順反子一個(gè)基因攜帶為多條肽鏈編一個(gè)基因攜帶為多條肽鏈編碼的全部核苷酸序列。每個(gè)順反子編碼一碼的全部核苷酸序列。每個(gè)順反子編碼一條肽鏈條肽鏈非編碼區(qū)，多為核非編碼區(qū)，多為核糖體識(shí)別位點(diǎn)糖體識(shí)別位點(diǎn) mRNA mRNA的的3 3端和端和5 5端均存在一段非編碼區(qū)。端均存在一

47、段非編碼區(qū)。 非編碼區(qū)功能非編碼區(qū)功能調(diào)理基因的開放與封鎖；調(diào)理基因的開放與封鎖； 原核生物原核生物mRNAmRNA含多順反子，每?jī)蓚€(gè)順反子含多順反子，每?jī)蓚€(gè)順反子間被非編碼區(qū)隔開；間被非編碼區(qū)隔開；單順反子單順反子單順反子單順反子 原核生物原核生物mRNAmRNA的的SDSD序列序列v原核原核mRNAmRNA起始密碼起始密碼AUGAUG上游上游( (左側(cè)左側(cè)) )約約1010核核苷酸處，有一段富含嘌呤的核苷酸序列，苷酸處，有一段富含嘌呤的核苷酸序列，稱為前導(dǎo)序列。稱為前導(dǎo)序列。 v (Shine-Dalgarno (Shine-Dalgarno發(fā)現(xiàn)，因此命發(fā)現(xiàn)，因此命名，并稱其為名，并稱其為

48、SDSD序列序列 ) )vSDSD序列功能：與翻譯的起始親密相關(guān)，序列功能：與翻譯的起始親密相關(guān)，是是mRNAmRNA與核與核v 糖體小亞基中糖體小亞基中16S rRNA 16S rRNA 結(jié)合的部位。結(jié)合的部位。 3. 3.真核細(xì)胞真核細(xì)胞mRNAmRNA特征特征 pp.484 pp.484 真核生物真核生物mRNAmRNA中只需單順反子，但在其兩端中只需單順反子，但在其兩端也存在非編碼區(qū)。如以下圖。也存在非編碼區(qū)。如以下圖。5 5 非編碼區(qū)非編碼區(qū)3 3 非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū) 真核生物真核生物mRNAmRNA的內(nèi)含子和外顯子的內(nèi)含子和外顯子 真核真核mRNAmRNA合成初期的合成初

49、期的HnRNAHnRNA中存在不編碼蛋白中存在不編碼蛋白的內(nèi)含子和編碼蛋白的外顯子。在成熟加工過的內(nèi)含子和編碼蛋白的外顯子。在成熟加工過程中，需將內(nèi)含子切掉，將外顯子銜接起來，程中，需將內(nèi)含子切掉，將外顯子銜接起來，構(gòu)成成熟的構(gòu)成成熟的mRNAmRNA分子分子( (如圖如圖):):內(nèi)含子內(nèi)含子(intro(intron)n) 外顯子(exon)HnRNA 加工加工mRNA 真核生物真核生物mRNAmRNA的成熟與轉(zhuǎn)移的成熟與轉(zhuǎn)移細(xì)胞核細(xì)胞核DNA HnRNA mRNA mRNA Pr 胞質(zhì)胞質(zhì)DNA HnRNA mRNA mRNA Pr 核核糖糖體體核核糖糖體體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄加加工工翻翻譯譯真核真核

50、mRNAmRNA構(gòu)造特點(diǎn)構(gòu)造特點(diǎn) pp.484pp.484a.5a.5末端帽子構(gòu)造：末端帽子構(gòu)造：m7G5m7G5ppp5ppp5Nm-Nm- 轉(zhuǎn)錄后加工上去的：轉(zhuǎn)錄后加工上去的：7-7-甲基鳥苷二磷酸甲基鳥苷二磷酸 有些第一個(gè)核苷酸殘基的有些第一個(gè)核苷酸殘基的G G2 2也被甲基化。也被甲基化。b.b.多數(shù)真核多數(shù)真核mRNAmRNA的的3 3末端有多聚末端有多聚A A尾：尾：polyAnpolyAn 轉(zhuǎn)錄后加工上去的：轉(zhuǎn)錄后加工上去的：-AAAAAA-An -AAAAAA-An 5 5非編碼區(qū)非編碼區(qū)3 3非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)5 5帽子構(gòu)造帽子構(gòu)造3 3多聚多聚A A尾構(gòu)造尾構(gòu)造

51、帽子構(gòu)造：m7GpppNm- pp.484帽子構(gòu)造的功能：帽子構(gòu)造的功能：協(xié)助協(xié)助mRNA與核糖體識(shí)別，為與核糖體識(shí)別，為mRNA翻譯的起始翻譯的起始提供識(shí)別標(biāo)志，防止提供識(shí)別標(biāo)志，防止5末端降解起維護(hù)作用。末端降解起維護(hù)作用。75531CH3O4.mRNA4.mRNA的功能的功能 DNA攜帶的遺傳信息，經(jīng)過堿基配對(duì)攜帶的遺傳信息，經(jīng)過堿基配對(duì)原那么轉(zhuǎn)錄到原那么轉(zhuǎn)錄到mRNA分子上，然后，再分子上，然后，再以以mRNA為模板，在核糖體上指點(diǎn)合成為模板，在核糖體上指點(diǎn)合成蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。mRNA原核細(xì)胞原核細(xì)胞DNA蛋白合成蛋白合成轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯細(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

52、外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接內(nèi)含子，添轉(zhuǎn)錄后剪接內(nèi)含子，添加加5帽子、帽子、3尾構(gòu)造尾構(gòu)造翻譯翻譯蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成真核細(xì)胞真核細(xì)胞 m7GpppAAAAA二、轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸二、轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸t(yī)RNAtRNA 的構(gòu)造與功能的構(gòu)造與功能NNHNHNNOCH3CH3N,NN,N二甲基鳥嘌呤二甲基鳥嘌呤2 2稀有堿基二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶DHUNHNHOOHHHH6 65 5假尿嘧啶假尿嘧啶()NHOOHNv氨基酸臂富含氨基酸臂富含GCGC，且，且有有-CCA-OH3-CCA-OH3););v二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶DHUDHU環(huán)；環(huán)；v反密碼子環(huán)反密碼子環(huán)7 7個(gè)堿基，個(gè)堿基，中部的中部的3 3個(gè)核苷酸殘基構(gòu)

53、個(gè)核苷酸殘基構(gòu)成反密碼子與密碼子反成反密碼子與密碼子反向識(shí)別；向識(shí)別；v額外環(huán)額外環(huán)( (不同的不同的tRNAtRNA，此，此環(huán)大小不同，有一定的環(huán)大小不同，有一定的種屬特異性；種屬特異性；v假尿嘧啶假尿嘧啶- -胸腺嘧啶胸腺嘧啶TCTC環(huán)環(huán)7 7個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸殘基，含殘基，含TCTC成分。成分。2.tRNA2.tRNA的二級(jí)構(gòu)造的二級(jí)構(gòu)造三葉草型三葉草型 pp.496pp.49653 tRNAtRNA的功能的功能活化、轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸；活化、轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸；經(jīng)過反密碼子識(shí)別密碼子；經(jīng)過反密碼子識(shí)別密碼子；并將并將AAAA運(yùn)輸?shù)胶颂求w中，參與運(yùn)輸?shù)胶颂求w中，參與蛋白質(zhì)合成。蛋白質(zhì)合成。pp.177反密

54、碼子氨基酸臂5端端3端端三、核糖核蛋白體核糖核酸三、核糖核蛋白體核糖核酸(rRNA)(rRNA) 的構(gòu)造與功能的構(gòu)造與功能rRNArRNA細(xì)胞中含量最多的細(xì)胞中含量最多的RNA,RNA,約占約占80%80%vrRNArRNA的構(gòu)造的構(gòu)造( (如圖如圖v功能：功能：v rRNA rRNA可與蛋白質(zhì)可與蛋白質(zhì)結(jié)合，構(gòu)成核糖體；結(jié)合，構(gòu)成核糖體；為蛋白質(zhì)生物合成提為蛋白質(zhì)生物合成提供場(chǎng)所。供場(chǎng)所。 ( (如下表如下表) )pp.498 核糖核蛋白體的組成核糖核蛋白體的組成 pp.498占總分量的占總分量的35%49種種占總分量的占總分量的30%31種種蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)4718個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸160個(gè)核苷

55、酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸28S5.85S5S2940個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸23S5SrRNA60S50S大亞基大亞基占總分量的占總分量的50%33種種占總分量的占總分量的40%21種種蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)1874個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸18S1542個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸16SrRNA40S30S小亞基小亞基真核生物以小鼠肝真核生物以小鼠肝為例為例原核生物以大腸桿菌原核生物以大腸桿菌為例為例第第 五五 節(jié)節(jié)核酸的理化性質(zhì)與運(yùn)用核酸的理化性質(zhì)與運(yùn)用The Physical and Chemical Charactersof Nucleic Acid and its applicationpp.

56、502 一、核酸的溶解性一、核酸的溶解性1.1.有機(jī)溶劑分別：有機(jī)溶劑分別： 核酸分子中因含有許多極性基團(tuán)，核酸分子中因含有許多極性基團(tuán)， 例如：例如：-OH-OH、-NH2-NH2、-PO43- -PO43- 等；等； 易溶于水，不溶于乙醇、氯仿易溶于水，不溶于乙醇、氯仿等有機(jī)溶劑。等有機(jī)溶劑。 用用70%70%乙醇可將核酸從水溶液中乙醇可將核酸從水溶液中沉淀分別沉淀分別2.2.低鹽溶液分別核酸低鹽溶液分別核酸- -蛋白復(fù)合物：蛋白復(fù)合物： 胞內(nèi)胞內(nèi)DNADNA、RNARNA常以蛋白質(zhì)復(fù)合物方式存在：常以蛋白質(zhì)復(fù)合物方式存在： 如：如：DNA-DNA-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(DNP)(DNP)、RNA

57、-RNA-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(RNP)(RNP) DNP DNP在低鹽溶液中溶解度很低，在低鹽溶液中溶解度很低，RNPRNP溶解度較高。溶解度較高。 例如：例如：DNPDNP在在0.14molL-10.14molL-1的的NaClNaCl中的溶解度僅為水中的溶解度僅為水中的中的1%1%，但，但RNPRNP卻極易溶解。所以可用于分別。卻極易溶解。所以可用于分別。RNPDNP0.14mol/LNaCl+DNP和和RNP混合樣混合樣DNP沉淀沉淀1mol/LNaCl參與參與DNP沉淀沉淀飽和苯酚飽和苯酚除蛋白除蛋白 二、核酸的紫外吸收特點(diǎn)二、核酸的紫外吸收特點(diǎn) pp.507v核酸在紫外光區(qū)具有劇烈的吸收，

58、其最大吸收核酸在紫外光區(qū)具有劇烈的吸收，其最大吸收值在值在260nm260nm附近；因此，經(jīng)過附近；因此，經(jīng)過A260A260可初步測(cè)出可初步測(cè)出核酸含量。核酸含量。v原理：堿基含有共軛雙鍵；原理：堿基含有共軛雙鍵；v蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)在280nm280nm附近具有特征吸收，由于含有附近具有特征吸收，由于含有TyrTyr和和TryTry殘基殘基( (含共軛雙鍵的芳香烴側(cè)鏈含共軛雙鍵的芳香烴側(cè)鏈) )；v用紫外光對(duì)核酸定量時(shí)應(yīng)留意固定用紫外光對(duì)核酸定量時(shí)應(yīng)留意固定pHpH：v固定固定pHpH穩(wěn)定解離形狀穩(wěn)定解離形狀穩(wěn)定空間構(gòu)造穩(wěn)定空間構(gòu)造得到得到穩(wěn)定的穩(wěn)定的A260A260值。值。 判別核酸純度判別

59、核酸純度 pp.507v較純的較純的DNADNA：A260/A280=1.8A260/A280=1.8v較純的較純的RNARNA： A260/A280=2.0 A260/A280=2.0v當(dāng)樣品中含有雜蛋白質(zhì)時(shí)：當(dāng)樣品中含有雜蛋白質(zhì)時(shí)：A260/A280A260/A280v當(dāng)樣品中含有當(dāng)樣品中含有RNARNA時(shí)：時(shí)：A260/A280A260/A280v純品可用純品可用A260A260定量測(cè)定其含量：定量測(cè)定其含量：v通常：通常：A260=1 A260=1 時(shí)：時(shí)： v雙鏈雙鏈DNA=50g/mLDNA=50g/mL；單鏈；單鏈DNA(DNA(或或RNA)=40g/mLRNA)=40g/mLv

60、或寡聚核苷酸或寡聚核苷酸20g/mL20g/mL各種堿基的紫外吸收光譜各種堿基的紫外吸收光譜pH7.5A AC CGGT TUU消光系數(shù)波長(zhǎng)波長(zhǎng)A26A260 0vDNADNA變性變性在某些理化要素作用下，在某些理化要素作用下，DNADNA雙鏈雙鏈間間H H鍵斷裂，構(gòu)成兩條單鏈的過程。鍵斷裂，構(gòu)成兩條單鏈的過程。v條件：過酸、過堿，加熱，變性劑條件：過酸、過堿，加熱，變性劑( (如尿素、如尿素、 酰胺等酰胺等) )以及某些有機(jī)溶劑等。以及某些有機(jī)溶劑等。v增色效應(yīng)：增色效應(yīng)：v DNADNA變性時(shí)，使溶液變性時(shí)，使溶液A260A260增高的景增高的景象。象。200 260 300波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm