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文檔簡介
1、 教學(xué)重點教學(xué)重點 本章重點介紹核苷酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),進一步了解核酸的一級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu),重點掌握DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和tRNA的三葉草結(jié)構(gòu)。分析比較核酸分子的組成和結(jié)構(gòu)上的特點,進而聯(lián)系它們的性質(zhì)和功能。 教學(xué)目標教學(xué)目標 1掌握核酸的化學(xué)本質(zhì)及DNA和RNA的結(jié)構(gòu)和功能;2熟悉嘌呤、嘧啶、核苷、核苷酸在分子結(jié)構(gòu)上的關(guān)系, 認識核酸在生物科學(xué)上的重要性及其實踐意義;3了解核酸結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)、功能的相互關(guān)系。 教學(xué)難點教學(xué)難點 核酸分子和各核苷酸分子內(nèi)的連接方式, DNA和RNA結(jié)構(gòu)及與功能的關(guān)系。前言前言3.1 3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.33.3 DNADNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)3
2、.2 3.2 核酸的一級結(jié)構(gòu)核酸的一級結(jié)構(gòu)3.73.7核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)3.6 RNA3.6 RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能思考與練習(xí)思考與練習(xí) 教學(xué)綱要教學(xué)綱要 3.4 3.4 DNADNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu)3.5 DNADNA與基因組與基因組3.8核酸的序列測定前言前言1869年,年,Miescher從細胞核中分離出從細胞核中分離出“核素核素”193040年,年,Kossel 和和 Levene等確定核酸的組分后,等確定核酸的組分后, 明確核酸的類別:明確核酸的類別:核核酸酸脫氧核糖核酸(脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(核糖核酸(RNA)核酸核酸19441944年,年,Avery Av
3、ery 的的“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化”實驗:實驗:DNA無莢膜,無莢膜,不致病不致病溫育溫育有莢膜,致病有莢膜,致病傳代傳代傳代傳代有莢膜,致病有莢膜,致病有莢膜,致病有莢膜,致病有莢膜,致病有莢膜,致病DNADNA是有機體的遺傳物質(zhì)是有機體的遺傳物質(zhì)前言前言除少數(shù)病毒(除少數(shù)病毒(RNA病毒)以病毒)以RNA作作為遺傳物質(zhì)外,為遺傳物質(zhì)外,多數(shù)有機體的遺多數(shù)有機體的遺傳物質(zhì)是傳物質(zhì)是DNA。不同有機體遺傳物質(zhì)(信息分子)不同有機體遺傳物質(zhì)(信息分子)的結(jié)構(gòu)差別,使得其所含蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)差別,使得其所含蛋白質(zhì)(表現(xiàn)分子)的種類和數(shù)量有所差(表現(xiàn)分子)的種類和數(shù)量有所差別,有機體表現(xiàn)出不同的
4、形態(tài)結(jié)構(gòu)別,有機體表現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝類型。和代謝類型。RNA的主要作用是從的主要作用是從DNA轉(zhuǎn)錄遺轉(zhuǎn)錄遺傳信息,并傳信息,并指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。19531953年,年,WatsonWatson和和CrickCrick提出提出DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。DNA是大分子,其中蘊藏有大量的遺傳信息前言前言 9898核中(染色體)核中(染色體) 真核真核 線粒體線粒體 核外核外 質(zhì)粒質(zhì)粒 葉綠體葉綠體 DNADNA 擬核擬核 原核原核 核外:質(zhì)粒核外:質(zhì)粒 病毒:病毒:DNADNA病毒病毒 前言前言 mRNA (5%) mRNA (5%) 真核真核 tRNA
5、(10-15%)tRNA (10-15%) rRNA rRNA(80%80%) hnRNAhnRNA和和snRNAsnRNA RNARNA mRNA mRNA 原核原核 tRNAtRNA rRNA rRNA 病毒:病毒:RNARNA病毒病毒前言前言什么是核酸?什么是核酸? 核酸是主要存在于核酸是主要存在于 細胞核細胞核 中含中含 磷豐富磷豐富呈呈 酸性的酸性的 物質(zhì),是物質(zhì),是 核蛋白核蛋白 的成分之一,的成分之一,是由核苷酸聚合而成的高聚物,是具有是由核苷酸聚合而成的高聚物,是具有 遺傳功能遺傳功能 的生物大分子。依其所含的的生物大分子。依其所含的 組成成分組成成分 的不同分為的不同分為 D
6、NA DNA 和和 RNARNA 兩大類,兩大類,RNARNA主要包括主要包括mRNAmRNA、rRNArRNA和和tRNAtRNA三小類。三小類。 核酸有何重要生物學(xué)功能?核酸有何重要生物學(xué)功能? 核酸是具有遺傳功能的生物大分子,有核酸是具有遺傳功能的生物大分子,有 遺傳大分子或信息大分子遺傳大分子或信息大分子 之稱,其中之稱,其中 DNA DNA 是遺傳信息的載體,是生物體是遺傳信息的載體,是生物體 主要的主要的 遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì); RNA RNA 參與參與蛋白質(zhì)的生物合成、蛋白質(zhì)的生物合成、RNARNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾、基因表達的調(diào)節(jié)及催化等。轉(zhuǎn)錄后的加工修飾、基因表達的調(diào)節(jié)及催化等。前
7、言前言元素組成元素組成: C H O N C H O N P P (9%-9.9%) (9%-9.9%) 核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸堿基堿基戊糖戊糖嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核糖核糖脫氧脫氧核糖核糖核酸酶核酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷酶核苷酶核酸的核酸的組成成分組成成分遺傳大分子遺傳大分子核酸的核酸的組成單位組成單位RNA:P-9.5%,DNA:P-9.84%3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分組成核酸的戊糖有兩種:組成核酸的戊糖有兩種:RNA-D-核糖核糖 DNA-D-2-脫氧核糖脫氧核糖OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脫氧核糖54321123453
8、.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.1.1 3.1.1 戊糖戊糖嘧啶環(huán)嘧啶環(huán)咪唑環(huán)咪唑環(huán)NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(Adenine)(6-氨基氨基NHNNHNONH2鳥嘌呤鳥嘌呤(Guanine)(2-氨基氨基-6-氧嘌呤)氧嘌呤)(DNA,RNA)3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.1.2 3.1.2 含氮堿含氮堿尿嘧啶尿嘧啶UracilNHNHOONNHNH2ONHNHOOCH3胞胞嘧啶嘧啶Cyt胸胸腺嘧啶腺嘧啶ThyRNADNA3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.1.2 3.1.2 含氮堿含氮堿3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.1.2 3.1.2 含氮堿含氮堿NNOOH
9、HH烯醇式酮式ONHNOHHHH烯醇式與酮式互變稀有堿基:核苷的定義:核苷的定義:戊糖戊糖+ +堿基堿基 核苷的連接:核苷的連接:C-NC-N鍵,稱為鍵,稱為C-NC-N糖苷鍵糖苷鍵(OH)C1-N1(OH)C1-N93.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.1.3 3.1.3 核苷核苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2次黃苷(肌苷)次黃苷(肌苷)I黃嘌呤核苷黃嘌呤核苷 X二氫尿嘧啶核苷二氫尿嘧啶核苷 D(hu)取代核苷的
10、表示方式:取代核苷的表示方式:7-7-甲基鳥苷甲基鳥苷m m7 7G GOHAdenosine-A Guanosine-G Cytidine C Uridine-U核苷包括核苷包括核糖核苷核糖核苷 脫氧核糖核苷脫氧核糖核苷l核苷的種類核苷的種類胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2脫氧核糖核苷脫氧核糖核苷有有 種?是哪種?是哪 種?與核糖核苷有何區(qū)別?種?與核糖核苷有何區(qū)別?脫氧核糖核苷脫氧核糖核苷與與核糖核苷核糖核苷的的區(qū)
11、別區(qū)別:1、戊糖有區(qū)別:核糖、戊糖有區(qū)別:核糖 脫氧核糖脫氧核糖;2、堿基有區(qū)別:、堿基有區(qū)別: U T 脫氧核糖核苷脫氧核糖核苷種類:種類:同樣是同樣是 4 種:種: dA、dG、dC、dT(T)CH3 核苷酸核苷酸 核苷核苷-磷酸磷酸 ( (堿基戊糖磷酸堿基戊糖磷酸) )HHHHHHH H H酯鍵酯鍵糖苷鍵糖苷鍵核糖核苷酸(核糖核苷酸(AMP)脫氧核糖核苷酸(脫氧核糖核苷酸(dAMP) 定義?定義?連接方式?連接方式? 種類?種類?3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.1.4 3.1.4 核苷酸核苷酸繼續(xù)磷酸化繼續(xù)磷酸化O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-
12、POO-三磷酸腺苷 (ATP)AMPADPATP核酸組成單位核酸組成單位游離核苷酸游離核苷酸(含兩個(含兩個“”)3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.1.4 3.1.4 核苷酸核苷酸核苷酸衍生物核苷酸衍生物l cAMPl cGMP環(huán)化核苷酸3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分3.1.4 3.1.4 核苷酸核苷酸核苷酸衍生物核苷酸衍生物 核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類很多,大部分是上述堿基的很多,大部分是上述堿基的甲基化甲基化產(chǎn)物。產(chǎn)物。3.1 核酸的組成成分核酸的組成成分核苷酸衍生物核苷酸衍生物3.1.4 3.1.4 核苷酸
13、核苷酸5533H2O3,5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵兩個單核苷酸兩個單核苷酸一個二核苷酸一個二核苷酸(某堿基某堿基二核苷酸)(某堿基某堿基二核苷酸)3.2 核酸的一級結(jié)構(gòu)核酸的一級結(jié)構(gòu)5-末端(末端(P) 多核苷酸鏈多核苷酸鏈 多脫氧核苷酸鏈多脫氧核苷酸鏈 3-末端(末端(OH)3.2 核酸的一級結(jié)構(gòu)核酸的一級結(jié)構(gòu)5-5-磷酸端(常用磷酸端(常用 P P表示)表示)-3-3-羥基端(常用羥基端(常用OHOH表示)表示)-多聚核苷酸的表示方式多聚核苷酸的表示方式DNA RNA5PdAPdCPdGPdTOH 3 5PAPCPGPUOH 5ACGT 3 5ACGU3 ACGT ACGU3.2 核酸的一級
14、結(jié)構(gòu)核酸的一級結(jié)構(gòu)T53OH U53 13OH OH T53OH U53 13OH DNA RNAT53OH U53 13OH 2.0 nm小小溝溝大大溝溝19531953年,年,Watson Watson 和和Crick Crick 提出提出3.3 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)(1)X射線衍射數(shù)據(jù)射線衍射數(shù)據(jù) Wilkins和和Franklin發(fā)現(xiàn)不同來源的發(fā)現(xiàn)不同來源的DNA纖維具有相似的纖維具有相似的X射線衍射圖射線衍射圖 譜,而且沿長軸有周期性變化。譜,而且沿長軸有周期性變化。(2)堿基配對證據(jù))堿基配對證據(jù) Chargaff發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNA中中A與與T、C與與G的數(shù)目相等。后來的數(shù)目相等
15、。后來 Pauling 和和Corey發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A與與T生成生成2個氫鍵、個氫鍵、C與與G生成生成3個氫鍵。個氫鍵。(3)DNA滴定曲線滴定曲線 3.3.1 3.3.1 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的實驗依據(jù)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的實驗依據(jù)3.3 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)(1 1)兩條多核苷酸鏈反向平行螺旋前)兩條多核苷酸鏈反向平行螺旋前進。表面有一大溝和一小溝進。表面有一大溝和一小溝(2 2)雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有)雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有1010個個bpbp,螺距,螺距3.4nm3.4nm,直徑,直徑2.0nm2.0nm(3 3)主鏈(磷酸)主鏈(磷酸- -脫氧核糖)在外側(cè),脫氧核糖)在外側(cè),側(cè)鏈(堿基)在內(nèi)側(cè)。內(nèi)側(cè)鏈間堿基
16、配側(cè)鏈(堿基)在內(nèi)側(cè)。內(nèi)側(cè)鏈間堿基配對相連。對相連。2.0 nm小小溝溝大大溝溝3.3 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)3.3.2 3.3.2 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(4)(4)堿基配對有一定規(guī)律:堿基配對有一定規(guī)律:A A與與T T、形成、形成2 2個氫鍵;個氫鍵;G G與與C C,形成,形成3 3個氫鍵。個氫鍵。(5)(5)兩條鏈互為互補鏈兩條鏈互為互補鏈堿基配對堿基配對2.0 nm小小溝溝大大溝溝(1)(1)氫鍵氫鍵(比較弱)(比較弱)橫向力橫向力(2)(2)堿基堆積力堿基堆積力(由芳香族堿基(由芳香族堿基電電子間的相互作用引起的,能形成疏水子間的相互作用引起的,能形成疏水核
17、心,是穩(wěn)定核心,是穩(wěn)定DNADNA最重要的因素)最重要的因素)縱向力縱向力另外還有:另外還有:(3)(3)離子鍵離子鍵(減少雙鏈間的靜電斥(減少雙鏈間的靜電斥力)。力)。3.3 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)3.3.3 3.3.3 雙螺旋的穩(wěn)定因素雙螺旋的穩(wěn)定因素2.0 nm小小溝溝大大溝溝B-DNA:92%92%相對濕度,接近細胞內(nèi)的相對濕度,接近細胞內(nèi)的DNADNA構(gòu)象,與構(gòu)象,與Watson Watson 和和CrickCrick提出的模型相似。提出的模型相似。A-DNA:75%75%相對濕度,與溶液中相對濕度,與溶液中DNA-RNADNA-RNA雜交分子的構(gòu)象相似,推雜交分子的構(gòu)象相似,推
18、測轉(zhuǎn)錄時發(fā)生測轉(zhuǎn)錄時發(fā)生BABA。其堿基平面傾斜。其堿基平面傾斜2020,螺距與每一轉(zhuǎn)堿基對數(shù),螺距與每一轉(zhuǎn)堿基對數(shù)目都有變化。目都有變化。Z-DNA:主鏈呈鋸齒型左向盤繞,直徑約主鏈呈鋸齒型左向盤繞,直徑約1.8nm1.8nm,螺距,螺距4.5nm4.5nm,每一轉(zhuǎn),每一轉(zhuǎn)含含1212個個bpbp,只有小溝。,只有小溝。B-DNAB-DNA與與Z-DNAZ-DNA的相互轉(zhuǎn)換可能和基因的調(diào)控有的相互轉(zhuǎn)換可能和基因的調(diào)控有關(guān)。關(guān)。C-DNAC-DNA:44-46%44-46%相對濕度,螺距相對濕度,螺距3.09nm3.09nm,每轉(zhuǎn)螺旋,每轉(zhuǎn)螺旋9.339.33個堿基對,堿個堿基對,堿基對傾斜基
19、對傾斜6 6。可能是特定條件下??赡苁翘囟l件下B-DNAB-DNA和和A-DNAA-DNA的轉(zhuǎn)化中間物。的轉(zhuǎn)化中間物。3.3 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)3.3.4 DNA3.3.4 DNA二級結(jié)構(gòu)的其他類型二級結(jié)構(gòu)的其他類型3.3 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)3.3.4 DNA3.3.4 DNA二級結(jié)構(gòu)的其他類型二級結(jié)構(gòu)的其他類型DNADNA的不同結(jié)構(gòu)類型的各項參數(shù)的不同結(jié)構(gòu)類型的各項參數(shù)類型類型旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向結(jié)晶狀態(tài)結(jié)晶狀態(tài)螺旋直徑螺旋直徑(nmnm)螺距螺距(nmnm)每轉(zhuǎn)堿基每轉(zhuǎn)堿基對數(shù)目對數(shù)目堿基對間堿基對間垂直距離垂直距離(nmnm)堿基旋堿基旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)角度A-DNAA-DNAB-
20、DNAB-DNAC-DNAC-DNAZ-DNAZ-DNA右右 75%Na75%Na+ +右右 92%Na 92%Na + +右右 46%Li 46%Li + +左左 人工合成人工合成2.32.32.02.01.921.921.81.82.82.83.43.43.13.14.54.5111110109.39.312120.2550.2550.340.340.330.330.370.3732.732.736363838-60-603.3 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)3.3.4 DNA3.3.4 DNA二級結(jié)構(gòu)的其他類型二級結(jié)構(gòu)的其他類型3.4 DNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu)3.4.1 3.4.1 環(huán)狀環(huán)
21、狀DNADNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋的進一步扭曲構(gòu)成三級結(jié)構(gòu)超螺旋旋(染色體包裝)染色體包裝)3.4 DNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu)3.4.2 3.4.2 真核生物染色體的結(jié)構(gòu)真核生物染色體的結(jié)構(gòu)多級螺旋模型多級螺旋模型DNA DNA 核小體核小體 螺線管螺線管 超螺線管超螺線管 染色單體染色單體2nm 11nm 30nm 400nm 2-10m2nm 11nm 30nm 400nm 2-10m雙螺旋雙螺旋 一級包裝一級包裝 二級包裝二級包裝 三級包裝三級包裝 四級包裝四級包裝 壓縮倍數(shù)壓縮倍數(shù) 7 6 40 5 7 6 40 5 (共(共84008400)染色體包裝示意圖染色體包裝
22、示意圖包裝包裝包裝包裝包裝包裝包裝包裝3.5 DNA和基因組和基因組3.5.1 3.5.1 基因與基因組的慨念基因與基因組的慨念基因-DNA分子中最小的功能單位?;蚪M-生物體所含的全套遺傳物質(zhì)。基因組學(xué)-研究基因組的結(jié)構(gòu)、功能及表達產(chǎn)物的學(xué)科。 3.5.2 3.5.2 基因和細菌基因組的特點基因和細菌基因組的特點3.5.3 3.5.3 真核生物基因組的特點真核生物基因組的特點(1)基因組較大(2)不存在操縱子結(jié)構(gòu)(3)存在大量重復(fù)序列(4)有斷裂基因(1)基因組較?。?)大部分用于編碼蛋白質(zhì)(3)存在操縱子結(jié)構(gòu)RNA是單鏈分子,因此,在是單鏈分子,因此,在RNA分子中,并不遵守堿基種類的數(shù)量
23、比分子中,并不遵守堿基種類的數(shù)量比例關(guān)系,即分子中的嘌呤堿基總數(shù)不一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。例關(guān)系,即分子中的嘌呤堿基總數(shù)不一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。RNA分子中,部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu),不能形成雙螺旋的部分,分子中,部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu),不能形成雙螺旋的部分,則形成突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)可以形象地稱為則形成突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)可以形象地稱為“發(fā)夾型發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。在在RNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中,堿基的配對情況不象的雙螺旋結(jié)構(gòu)中,堿基的配對情況不象DNA中嚴格。中嚴格。G 除了可除了可以和以和C 配對外,也可以和配對外,也可以和U 配對。配對。G-U 配對形成的氫鍵較弱。不同類配對形成的氫鍵較弱。不同類
24、型的型的RNA, 其二級結(jié)構(gòu)有明顯的差異。其二級結(jié)構(gòu)有明顯的差異。tRNA中除了常見的堿基外,還存在一些稀有堿基,這類堿基大部分位中除了常見的堿基外,還存在一些稀有堿基,這類堿基大部分位于突環(huán)部分。于突環(huán)部分。3.6 RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能RNA的一級結(jié)構(gòu)-RNA的高級結(jié)構(gòu)-RNA分子是含短的不完全螺旋區(qū)的多核苷酸鏈。分子是含短的不完全螺旋區(qū)的多核苷酸鏈。3.6.1 tRNA3.6.1 tRNAtRNA約占約占RNA總量的總量的15%,主要作用是轉(zhuǎn)運氨基酸用于,主要作用是轉(zhuǎn)運氨基酸用于合成蛋白質(zhì)。合成蛋白質(zhì)。tRNA分子量為分子量為4S,1965年年Holley 測定測定AlatRNA
25、一級結(jié)構(gòu),提出三葉草二級結(jié)構(gòu)模型。一級結(jié)構(gòu),提出三葉草二級結(jié)構(gòu)模型。tRNA分子具有以下特點:分子具有以下特點:分子量分子量25000左右,大約由左右,大約由7090個核苷酸組成,沉降系數(shù)為個核苷酸組成,沉降系數(shù)為4S左右。左右。分子中含有較多的修飾成分。分子中含有較多的修飾成分。3 -末端都具有末端都具有CpCpAOH的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。主要特征:主要特征:1. 1.四臂四環(huán):氨基酸臂:四臂四環(huán):氨基酸臂:33端有端有CCACCAOHOH的共的共有結(jié)構(gòu);有結(jié)構(gòu);反密碼子環(huán):反密碼子環(huán):環(huán)上的反密碼子與環(huán)上的反密碼子與mRNAmRNA相互作用;相互作用; 二氫尿嘧啶(二氫尿嘧啶(D D)環(huán):其上)
26、環(huán):其上有二氫尿嘧啶(有二氫尿嘧啶(D D),與識別酶有關(guān);),與識別酶有關(guān); T TC C環(huán):含有環(huán):含有T T和和,與識別核糖體有關(guān);與識別核糖體有關(guān); 可變環(huán):可變環(huán):其上的核苷酸數(shù)目可以變動;其上的核苷酸數(shù)目可以變動;2.2.含有含有修飾堿基和可變核苷酸,修飾堿基和可變核苷酸,修飾堿基約為修飾堿基約為10%10%。tRNAtRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)三葉草型三葉草型3.6 RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能 在三葉草型在三葉草型二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,突基礎(chǔ)上,突環(huán)上未配對環(huán)上未配對的堿基由于的堿基由于整個分子的整個分子的扭曲而配成扭曲而配成對,目前已對,目前已知的知的tRNAtRNA
27、的的三級結(jié)構(gòu)均三級結(jié)構(gòu)均為為倒倒L L型型tRNA的三級結(jié)構(gòu)倒 L型倒倒“L”型型核糖體核糖體RNARNA( rRNArRNA)占細胞占細胞RNA總量的總量的80%,與蛋白質(zhì)(,與蛋白質(zhì)(40%)共同組成核糖體。)共同組成核糖體。原原 核核 生生 物物 真真 核核 生生 物物核糖體核糖體rRNA核糖體核糖體rRNA 70S(30S+50S)16S、5S、23S 80S(40S+60S)18S、5S、5.8S、28S 3.6 RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能3.6.2 rRNA3.6.2 rRNAmRNA約占細胞約占細胞RNA總量的總量的35%,是蛋白質(zhì)合成的模板。,是蛋白質(zhì)合成的模板。真核生物真
28、核生物mRNA的前體在核內(nèi)合成,包括整個基因的內(nèi)含的前體在核內(nèi)合成,包括整個基因的內(nèi)含子和外顯子的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,形成分子大小極不均勻的子和外顯子的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,形成分子大小極不均勻的hnRNA。3.6 RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能3.6.3 mRNA3.6.3 mRNA和和hnRNAhnRNA3.6.4 snRNA(3.6.4 snRNA(小分子小分子RNA)和和snoRNA(snoRNA(核仁小核仁小RNA)3.6.5 asRNA3.6.5 asRNA(反義反義RNA)和和RNAiRNAi(RNA干擾干擾)3.6.6 3.6.6 非編碼非編碼RNARNA的多樣性的多樣性真核細胞真核細胞mRNA的的
29、3 -末端有一段長達末端有一段長達200個核苷酸左右的個核苷酸左右的多多聚腺苷酸聚腺苷酸(polyA),稱為稱為 “尾結(jié)構(gòu)尾結(jié)構(gòu)” ,5 -末端有一個甲基化的鳥苷酸,稱為末端有一個甲基化的鳥苷酸,稱為 “帽結(jié)構(gòu)帽結(jié)構(gòu)” 。是兩性電解質(zhì),呈酸性;是兩性電解質(zhì),呈酸性;DNADNA白色纖維狀固體,白色纖維狀固體,RNARNA白色粉末;白色粉末;微溶于水,不溶于有機溶劑;微溶于水,不溶于有機溶劑;DNA-DNA-蛋白,溶于蛋白,溶于1mol/L Nacl 1mol/L Nacl ,低鹽不溶;,低鹽不溶;RNA-RNA-蛋白,蛋白,溶于溶于0.14mol/L Nacl 0.14mol/L Nacl ,
30、高鹽不溶。,高鹽不溶。DNADNA在在PH4.2PH4.2時;時;RNARNA在在PH2-2.5PH2-2.5時溶解度最低。時溶解度最低。D-D-核糖核糖+ +苔黒酚(甲基間苯二酚)苔黒酚(甲基間苯二酚) 綠色化合物綠色化合物 D-D-脫氧核糖脫氧核糖+ +二苯胺二苯胺 藍紫色化合物藍紫色化合物3.7 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)3.7.1 3.7.1 一般理化性質(zhì)一般理化性質(zhì)原因:原因:核酸的堿基具有共扼雙鍵,核酸的堿基具有共扼雙鍵,因而有紫外吸收性質(zhì),吸收峰在因而有紫外吸收性質(zhì),吸收峰在260nm(蛋白質(zhì)的紫外吸收峰是(蛋白質(zhì)的紫外吸收峰是280nm)。吸收值:吸收值:核酸的光吸收值比各核核酸的光
31、吸收值比各核苷酸光吸收值之和少苷酸光吸收值之和少3040%。 當核酸變性或降解時光吸收當核酸變性或降解時光吸收值顯著增加值顯著增加(增色效應(yīng))(增色效應(yīng)) 核酸復(fù)性后,光吸收值又回核酸復(fù)性后,光吸收值又回復(fù)到原有水平復(fù)到原有水平(減色效應(yīng))(減色效應(yīng))3.7.2 3.7.2 紫外吸收性質(zhì)紫外吸收性質(zhì)3.7 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)(1) 1) 變性的慨念和變性的慨念和TmTm:核酸變性核酸變性-雙螺旋區(qū)氫鍵斷裂,空間結(jié)構(gòu)破壞,形成單鏈無規(guī)線團狀,只涉雙螺旋區(qū)氫鍵斷裂,空間結(jié)構(gòu)破壞,形成單鏈無規(guī)線團狀,只涉及次級鍵的破壞。及次級鍵的破壞。Tm-紫外吸收的增加量達到最大增量一半時的溫度稱熔解溫度紫外吸
32、收的增加量達到最大增量一半時的溫度稱熔解溫度(Tm)(增色效應(yīng)達到(增色效應(yīng)達到50%時的溫度)。時的溫度)。一般一般DNA的的Tm值在值在70-85 C之間。之間。7075808590T /A /260nmTmTm3.7.3 3.7.3 核酸的變性核酸的變性3.7 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)(2)(2)影響因素影響因素G-C的相對含量的相對含量:G和和C的含量高,的含量高,Tm值高。因而測定值高。因而測定Tm值,可反映值,可反映DNA分子中分子中G, C含量,可通過經(jīng)驗公式計算:含量,可通過經(jīng)驗公式計算:(G+C)%=(Tm-69.3)*2.44溶液離子強度溶液離子強度:溶液離子強度低,:溶液離子
33、強度低,Tm低。低。溶液中溶液中PH:高:高pH下堿基廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的能下堿基廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的能力。力。變性劑變性劑:如甲酰胺、尿素、甲醛等破壞氫鍵,妨礙堿基堆:如甲酰胺、尿素、甲醛等破壞氫鍵,妨礙堿基堆積,使積,使Tm下降。下降。3.7 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)3.7.3 3.7.3 核酸的變性核酸的變性(1 1)定義:)定義:變性核酸的互補鏈在變性核酸的互補鏈在適當條件下重新締合成適當條件下重新締合成雙螺旋的過程。雙螺旋的過程。(4)影響復(fù)性速度的因素:)影響復(fù)性速度的因素:單鏈片段濃度單鏈片段濃度/單鏈片段的大小單鏈片段的大小/片段內(nèi)重復(fù)序列的多少片段內(nèi)重復(fù)序列的多少/溶
34、液溶液離子強度的大小離子強度的大小/溶液溫度的高低溶液溫度的高低 (T 25) (2 2)特性:)特性:DNADNA復(fù)性后,一系列性質(zhì)將得到恢復(fù),但復(fù)性后,一系列性質(zhì)將得到恢復(fù),但是生物活性一般只能得到部分的恢復(fù),具有是生物活性一般只能得到部分的恢復(fù),具有減色效應(yīng)減色效應(yīng)。3.7.4 3.7.4 核酸的復(fù)性核酸的復(fù)性3.7 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)(3 3)條件:)條件:將熱變性的將熱變性的DNADNA驟然冷卻至低溫時,驟然冷卻至低溫時,DNADNA不不可能復(fù)性。變性的可能復(fù)性。變性的DNADNA緩慢冷卻緩慢冷卻時可復(fù)性,因此又稱為時可復(fù)性,因此又稱為“退火退火”。定義:定義:在退火條件下,不同來
35、源的在退火條件下,不同來源的DNA互補區(qū)形成氫鍵或互補區(qū)形成氫鍵或DNA單鏈和單鏈和RNA鏈的互補區(qū)形成鏈的互補區(qū)形成DNA-RNA雜合雙鏈的過程。雜合雙鏈的過程。探針:探針:用放射性同位素或熒光標記的用放射性同位素或熒光標記的DNA或或RNA片段。片段。原位雜交技術(shù):原位雜交技術(shù):直接用探針與菌落或組織細胞中的核酸雜交,直接用探針與菌落或組織細胞中的核酸雜交,能準確反映出核酸所在的位置在組織細胞中的功能狀態(tài)能準確反映出核酸所在的位置在組織細胞中的功能狀態(tài)點雜交:點雜交:將核酸直接點在膜上,再與核酸雜交。將核酸直接點在膜上,再與核酸雜交。Southern印跡法:印跡法:將電泳分離后的將電泳分離
36、后的DNA片段從凝膠轉(zhuǎn)移到片段從凝膠轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上,再進行雜交。硝酸纖維素膜上,再進行雜交。Northern印跡法:印跡法:將電泳分離后的將電泳分離后的RNA吸印到纖維素膜上吸印到纖維素膜上再進行分子雜交。再進行分子雜交。3.7 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)3.7.5 3.7.5 核酸的分子雜交核酸的分子雜交雜交測序法雜交測序法質(zhì)譜法質(zhì)譜法單分子測序法單分子測序法原子探針顯微鏡測序法原子探針顯微鏡測序法流式細胞儀測序法流式細胞儀測序法大規(guī)模平行實測法、大規(guī)模平行實測法、DNA 芯片法芯片法 經(jīng)典方法經(jīng)典方法新技術(shù)方法新技術(shù)方法Sanger酶法(雙脫氧鏈終止法)酶法(雙脫氧鏈終止法) Gilbert DNA化學(xué)降解法化學(xué)降解法3.8 核酸的序列測定核酸的序列測定Sanger酶法酶法(Sanger雙脫氧終止法)的原理 在模板指導(dǎo)下,聚合酶不斷將在模板指導(dǎo)下,聚合酶不斷將dNTPdNTP加到引物的加到引物的3 3
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