第九章核酸的化學(xué)

1、2.0 nm小小溝溝大大溝溝第九章第九章 核酸的化學(xué)核酸的化學(xué)教學(xué)目的與要求：教學(xué)目的與要求：1.掌握核酸的基本組成單位及其連接方掌握核酸的基本組成單位及其連接方式。式。2.掌握掌握DNA與與RNA的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)。的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)。3.熟悉熟悉DNA及及RNA的功能，基因組。的功能，基因組。4.了解了解DNA變性及其應(yīng)用。變性及其應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容：1. 核酸的分類及其在細(xì)胞內(nèi)的分布核酸的分類及其在細(xì)胞內(nèi)的分布 2. 核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成 3. DNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu) 4. RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu) 5. 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)l本章重點(diǎn)：核酸的化學(xué)組成本章重點(diǎn)：核

2、酸的化學(xué)組成 DNA與與RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)l本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)：DNA結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、RNA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 核酸（核酸（Nucleic acid）同蛋白質(zhì)一樣，也是重要的生物大分子，）同蛋白質(zhì)一樣，也是重要的生物大分子，是生物體的基本組成物質(zhì)。與蛋白質(zhì)不同的是，核酸是生命遺傳是生物體的基本組成物質(zhì)。與蛋白質(zhì)不同的是，核酸是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，是遺傳信息的載體，而蛋白質(zhì)是生命的體現(xiàn)形式。的物質(zhì)基礎(chǔ)，是遺傳信息的載體，而蛋白質(zhì)是生命的體現(xiàn)形式。 在所有的生物大分子聚合物中，核酸占據(jù)了一個(gè)非常獨(dú)特的在所有的生物大分子聚合物中，核酸占據(jù)了一個(gè)非常獨(dú)特的地位：地位：核酸本身參與了生物體內(nèi)的許多重要反應(yīng)核酸

3、本身參與了生物體內(nèi)的許多重要反應(yīng)在核酸分子中以遺傳密碼的形式含有生物體內(nèi)所有的遺傳信息：在核酸分子中以遺傳密碼的形式含有生物體內(nèi)所有的遺傳信息： 忠實(shí)的實(shí)現(xiàn)從母代細(xì)胞向子代細(xì)胞中的傳遞忠實(shí)的實(shí)現(xiàn)從母代細(xì)胞向子代細(xì)胞中的傳遞 指導(dǎo)生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成指導(dǎo)生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成 有能力為適應(yīng)遺傳的進(jìn)化而發(fā)生適當(dāng)?shù)耐蛔冇心芰檫m應(yīng)遺傳的進(jìn)化而發(fā)生適當(dāng)?shù)耐蛔兠仔獱柮仔獱?Friedrich Miescher，18441895 )瑞士科學(xué)家瑞士科學(xué)家,1868發(fā)現(xiàn)核素發(fā)現(xiàn)核素(Nuclein)：脫氧：脫氧核糖核蛋白核糖核蛋白l英國(guó)細(xì)菌學(xué)家英國(guó)細(xì)菌學(xué)家FGriffith（18771941）于）于1928 年

4、年發(fā)現(xiàn)當(dāng)他對(duì)老鼠同時(shí)注射活的發(fā)現(xiàn)當(dāng)他對(duì)老鼠同時(shí)注射活的R（粗糙）型無(wú)毒肺炎（粗糙）型無(wú)毒肺炎球菌以及加熱殺死的球菌以及加熱殺死的S（光滑）型（光滑）型 有毒肺炎球菌時(shí)，有毒肺炎球菌時(shí)，很多老鼠不久即死亡，它們的血液中含有活的很多老鼠不久即死亡，它們的血液中含有活的S型細(xì)型細(xì)菌。這一發(fā)現(xiàn)表菌。這一發(fā)現(xiàn)表 明活的無(wú)毒明活的無(wú)毒R型細(xì)菌從死去的有毒型細(xì)菌從死去的有毒S型菌得到了一些什么東西從而使無(wú)毒的型菌得到了一些什么東西從而使無(wú)毒的R型轉(zhuǎn)化成有型轉(zhuǎn)化成有 毒的毒的S型肺炎球菌。后來(lái)認(rèn)為某些遺傳信息被型肺炎球菌。后來(lái)認(rèn)為某些遺傳信息被“轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化因子因子”轉(zhuǎn)移了。轉(zhuǎn)移了。 l艾弗里艾弗里(Osward

5、 Avery)等人等人(1944)從從S型細(xì)菌中分別型細(xì)菌中分別抽提出抽提出DNA、蛋白質(zhì)和莢膜物質(zhì)，并把每一種成分同、蛋白質(zhì)和莢膜物質(zhì)，并把每一種成分同活的活的R型細(xì)菌混合，懸浮在合成培養(yǎng)液中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)型細(xì)菌混合，懸浮在合成培養(yǎng)液中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有只有DNA組分能夠把組分能夠把R型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成S型細(xì)菌。而且型細(xì)菌。而且DNA的純度越高，這種轉(zhuǎn)化的效率也越高。這說(shuō)明，的純度越高，這種轉(zhuǎn)化的效率也越高。這說(shuō)明，一種基因型細(xì)胞的一種基因型細(xì)胞的DNA進(jìn)入另一種基因型的細(xì)胞后，進(jìn)入另一種基因型的細(xì)胞后，可引起穩(wěn)定的遺傳變異?？梢鸱€(wěn)定的遺傳變異。 大量的實(shí)驗(yàn)證明：大量的實(shí)驗(yàn)證明： 任何有機(jī)體

6、，包括病毒、細(xì)菌、動(dòng)植物等，都無(wú)一任何有機(jī)體，包括病毒、細(xì)菌、動(dòng)植物等，都無(wú)一例外的含有核酸。例外的含有核酸。 核酸在生物體的個(gè)體發(fā)育、生長(zhǎng)、繁殖、遺傳和核酸在生物體的個(gè)體發(fā)育、生長(zhǎng)、繁殖、遺傳和變異等生物過(guò)程中起著極為重要的作用。變異等生物過(guò)程中起著極為重要的作用。概括而言概括而言核酸是生物的遺傳物質(zhì)，它是控制生物性狀的最根本核酸是生物的遺傳物質(zhì)，它是控制生物性狀的最根本原因所在，在核酸中存儲(chǔ)著大量的遺傳信息。原因所在，在核酸中存儲(chǔ)著大量的遺傳信息。核酸的分類和分布核酸的分類和分布 核酸分為兩大類：核酸分為兩大類：l 脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid （D

7、NA）l 核糖核酸核糖核酸 Ribonucleic Acid（RNA） 98 98核中（染色體中）核中（染色體中） 真核真核 線粒體（線粒體（mDNAmDNA） 核外核外 葉綠體（葉綠體（ctDNActDNA）DNA DNA 擬核擬核 原核原核 核外：質(zhì)粒（核外：質(zhì)粒（plasmidplasmid） 病毒：病毒：DNADNA病毒病毒 RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中主要存在于細(xì)胞質(zhì)中 l tRNA (轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸Transfer RNA)l rRNA (核蛋白體核糖核酸核蛋白體核糖核酸Ribosomal RNA)l mRNA (信使核糖核酸信使核糖核酸Messenger RNA)l 其它其

8、它 核內(nèi)異質(zhì)核內(nèi)異質(zhì)RNA（heterogeneous nuclear RNA，hnRNA） 核內(nèi)小核內(nèi)小RNA（small nuclear RNA，snRNA）l RNA病毒：病毒：SARS遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)核酸的功能核酸的功能DNARNAmRNAtRNArRNA是遺傳信息的載體是遺傳信息的載體是構(gòu)成細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)（體）的重要組成部分是構(gòu)成細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)（體）的重要組成部分蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成能同游離在細(xì)胞中的對(duì)應(yīng)氨基酸結(jié)合，并將這種活化的能同游離在細(xì)胞中的對(duì)應(yīng)氨基酸結(jié)合，并將這種活化的氨基酸運(yùn)載到蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所氨基酸運(yùn)載到蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所核蛋白體核蛋白體連同一些蛋白質(zhì)共同構(gòu)成了

9、核蛋白體的大小兩個(gè)亞基連同一些蛋白質(zhì)共同構(gòu)成了核蛋白體的大小兩個(gè)亞基能夠?qū)⒋嬖谟谀軌驅(qū)⒋嬖谟贒NA上的遺傳信息忠實(shí)的從細(xì)胞核中上的遺傳信息忠實(shí)的從細(xì)胞核中帶到細(xì)胞質(zhì)中，并以帶到細(xì)胞質(zhì)中，并以mRNA為模板來(lái)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的為模板來(lái)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的生物合成生物合成hnRNA：某些：某些mRNA的前體分子的前體分子snRNA：可參與：可參與RNA分子的拼接等過(guò)程分子的拼接等過(guò)程第二節(jié) 核酸的化學(xué)組成一、組成核酸的基本化學(xué)成分元素組成：元素組成： C H O N C H O N P P 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) N 16%核核 酸酸 P 9%，不含不含S 核酸完全水解產(chǎn)生嘌呤和嘧啶等堿性物質(zhì)、戊糖（核糖或脫氧核糖）和磷

10、酸的混合物。核酸部分水解則產(chǎn)生核苷酸。一分子核苷酸部分水解后除產(chǎn)生核苷外，還有一分子磷酸。每個(gè)核苷分子含一分子堿基和一分子戊糖，核酸的各種水解產(chǎn)物可用層析或電泳等方法分離鑒定。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堿嘌呤堿嘧啶堿嘧啶堿核糖核糖脫氧核糖脫氧核糖（一）戊糖（一）戊糖 組成核酸的戊糖有兩種。組成核酸的戊糖有兩種。DNA所含的糖為所含的糖為 -D-2-脫氧核糖；脫氧核糖；RNA所含的糖則為所含的糖則為-D-核糖。核糖。OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脫氧核糖二、組成核酸的基本單位-核苷酸（戊糖、堿基、磷酸）NNNHNNH2

11、lA 腺嘌呤腺嘌呤AdenineNHNNHNONH2lG 鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤guanine嘌呤堿和嘧啶堿嘌呤堿和嘧啶堿尿嘧啶尿嘧啶uracilNHNHOONNHNH2O胞嘧啶胞嘧啶cytosineH3C植物植物DNA中有相當(dāng)量的中有相當(dāng)量的5-甲基胞嘧啶。甲基胞嘧啶。一些大腸桿菌噬菌體核酸中，一些大腸桿菌噬菌體核酸中，5-羥甲基胞嘧啶代替了胞嘧啶。羥甲基胞嘧啶代替了胞嘧啶。DNA:A T G CRNA:A U G C稀有堿基：種類極多，大多數(shù)是甲基化堿基。大多存在于稀有堿基：種類極多，大多數(shù)是甲基化堿基。大多存在于RNA分子中，分子中，特別是特別是tRNA分子中。雖然數(shù)量極少，但在遺傳信息的傳遞過(guò)程

12、中起著重分子中。雖然數(shù)量極少，但在遺傳信息的傳遞過(guò)程中起著重要的作用。要的作用。（三）核苷核苷核苷 戊糖戊糖+ +堿基堿基 糖與堿基之間的糖與堿基之間的C-NC-N鍵，稱為鍵，稱為C-NC-N糖苷鍵糖苷鍵胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥(niǎo)嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2Adenosine Guanosine Cytidine Uridine（四）堿基-戊糖-磷酸間的化學(xué)鍵核苷酸 戊糖+堿基+磷酸（五）核苷酸衍生物（五）核苷酸衍生物 1. 繼續(xù)磷酸化繼續(xù)

13、磷酸化O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)AMPADPATP三磷酸腺苷三磷酸腺苷 2.2.環(huán)化磷酸化環(huán)化磷酸化l cAMPl cGMP3 ，5 5 - -環(huán)化腺苷酸環(huán)化腺苷酸3 ，5 5 - -環(huán)化鳥(niǎo)苷酸環(huán)化鳥(niǎo)苷酸3. 3. 肌苷酸及鳥(niǎo)苷酸肌苷酸及鳥(niǎo)苷酸( (強(qiáng)力味精強(qiáng)力味精) )IMP GMP三、核酸中核苷酸的連接方式三、核酸中核苷酸的連接方式 核苷酸核苷酸的連接方式的連接方式是通過(guò)一個(gè)核苷酸的是通過(guò)一個(gè)核苷酸的C3-OH 與與另一分子核苷酸的另一分子核苷酸的5-磷酸基形成磷酸基形成3,5-磷酸二酯磷酸二酯鍵鍵相連而成的鏈狀聚合物

14、。相連而成的鏈狀聚合物。5533第三節(jié)第三節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)3,53,5- -磷酸二酯鍵相連磷酸二酯鍵相連 書寫方式：書寫方式： 55末端置于左邊，末端置于左邊， 33末端置于右邊，從左向右方向書末端置于右邊，從左向右方向書寫。有線條式、文字式、省略式和結(jié)構(gòu)式寫。有線條式、文字式、省略式和結(jié)構(gòu)式T53OH U53OH OH OH OH OH DNA RNApApCpTpGpG pACTGGdACTGG 5ACTGG3通過(guò)對(duì)通過(guò)對(duì)DNADNA的堿基組成的定量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律的堿基組成的定量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律： A=T G=C A+G=T+C DNA的堿基組成具有種的特異

15、性，即不同生的堿基組成具有種的特異性，即不同生物種的物種的DNA具有自己獨(dú)特的堿基組成。具有自己獨(dú)特的堿基組成。 DNA的堿基組成沒(méi)有組織器官的特異性，即的堿基組成沒(méi)有組織器官的特異性，即同一生物的各種組織器官的同一生物的各種組織器官的DNA具有基本相具有基本相同的堿基組成。同的堿基組成。 年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、環(huán)境的改變不影響年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、環(huán)境的改變不影響DNA的的堿基組成。堿基組成。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)建立的實(shí)驗(yàn)依據(jù)雙螺旋結(jié)構(gòu)建立的實(shí)驗(yàn)依據(jù)人類基因組計(jì)劃（人類基因組計(jì)劃（Human genome project）：）： 由美國(guó)于由美國(guó)于1987年啟動(dòng)，中國(guó)于年啟動(dòng)，中國(guó)于1999年年9月積極參加到

16、這項(xiàng)研究計(jì)劃中月積極參加到這項(xiàng)研究計(jì)劃中的，承擔(dān)其中的，承擔(dān)其中1%的任務(wù)，即人類的任務(wù)，即人類3號(hào)染色體短臂上約號(hào)染色體短臂上約3000萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)的的測(cè)序測(cè)序任務(wù)。中國(guó)因此成為參加這項(xiàng)研究計(jì)劃的唯一的發(fā)展中國(guó)家。任務(wù)。中國(guó)因此成為參加這項(xiàng)研究計(jì)劃的唯一的發(fā)展中國(guó)家。2000年年6月月26日人類基因組工作草圖完成。日人類基因組工作草圖完成。 20 20世紀(jì)世紀(jì)5050年代初，英國(guó)科學(xué)家威爾金斯等用年代初，英國(guó)科學(xué)家威爾金斯等用X X射線衍射技術(shù)對(duì)射線衍射技術(shù)對(duì)DNADNA結(jié)構(gòu)潛心研究了結(jié)構(gòu)潛心研究了3 3年，意年，意識(shí)到識(shí)到DNADNA是一種螺旋結(jié)構(gòu)。女物理學(xué)家富蘭克林在是一種螺旋結(jié)

17、構(gòu)。女物理學(xué)家富蘭克林在19511951年底拍到了一張十分清晰的年底拍到了一張十分清晰的DNADNA的的X X射射線衍射照片。線衍射照片。19521952年，美國(guó)化學(xué)家鮑林發(fā)表了關(guān)于年，美國(guó)化學(xué)家鮑林發(fā)表了關(guān)于DNADNA三鏈模型的研究報(bào)告，這種模型被稱為三鏈模型的研究報(bào)告，這種模型被稱為螺旋。螺旋。沃森與威爾金斯、富蘭克林等討論了鮑林的模型。威爾金斯出示了富蘭克林在一年前拍下的沃森與威爾金斯、富蘭克林等討論了鮑林的模型。威爾金斯出示了富蘭克林在一年前拍下的DNAXDNAX射線衍射照片，沃森看出了射線衍射照片，沃森看出了DNADNA的內(nèi)部是一種螺旋形的結(jié)構(gòu)，他立即產(chǎn)生了一種新概念：的內(nèi)部是一種

18、螺旋形的結(jié)構(gòu)，他立即產(chǎn)生了一種新概念：DNADNA不是三鏈結(jié)構(gòu)而應(yīng)該是雙鏈結(jié)構(gòu)。他們繼續(xù)循著這個(gè)思路深入探討，極力將有關(guān)這方面的不是三鏈結(jié)構(gòu)而應(yīng)該是雙鏈結(jié)構(gòu)。他們繼續(xù)循著這個(gè)思路深入探討，極力將有關(guān)這方面的研究成果集中起來(lái)。根據(jù)各方面對(duì)研究成果集中起來(lái)。根據(jù)各方面對(duì)DNADNA研究的信息和自己的研究和分析，沃森和克里克得出一研究的信息和自己的研究和分析，沃森和克里克得出一個(gè)共識(shí)：個(gè)共識(shí)：DNADNA是一種雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)。這真是一個(gè)激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)！沃森和克里克立即行動(dòng)，馬是一種雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)。這真是一個(gè)激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)！沃森和克里克立即行動(dòng)，馬上在實(shí)驗(yàn)室中聯(lián)手開(kāi)始搭建上在實(shí)驗(yàn)室中聯(lián)手開(kāi)始搭建DNADN

19、A雙螺旋模型。雙螺旋模型。從從19531953年年2 2月月2222日起開(kāi)始奮戰(zhàn)，他們夜以繼日，日起開(kāi)始奮戰(zhàn)，他們夜以繼日，廢寢忘食，終于在廢寢忘食，終于在3 3月月7 7日，將他們想像中的美麗無(wú)比的日，將他們想像中的美麗無(wú)比的DNADNA模型搭建成功了。模型搭建成功了。沃森、克里克的這個(gè)模型正確地反映出沃森、克里克的這個(gè)模型正確地反映出DNADNA的分子結(jié)構(gòu)。此后，遺傳學(xué)的歷史和生物學(xué)的的分子結(jié)構(gòu)。此后，遺傳學(xué)的歷史和生物學(xué)的歷史都從細(xì)胞階段進(jìn)入了分子階段。歷史都從細(xì)胞階段進(jìn)入了分子階段。由于沃森、克里克和威爾金斯在由于沃森、克里克和威爾金斯在DNADNA分子研究方面的卓越貢獻(xiàn)，他們分享分子

20、研究方面的卓越貢獻(xiàn)，他們分享19621962年的諾貝爾年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 沃森沃森 Watson, James Dewey 美國(guó)生物學(xué)家美國(guó)生物學(xué)家 克里克克里克 Crick, Francis Harry Compton 英國(guó)生物物理學(xué)家英國(guó)生物物理學(xué)家二、二、DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（一）提出（一）提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)：1. 同一種屬，不同組織的同一種屬，不同組織的DNA分子具有相同的堿基組成；分子具有相同的堿基組成；2. 不同種屬間的不同種屬間的DNA分子具有不同的堿基組成；分子具有不同的堿基組成；3. 對(duì)于給定種屬的對(duì)于給定種

21、屬的DNA分子，其堿基組成不隨年齡、營(yíng)分子，其堿基組成不隨年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)或環(huán)境的變化而改變；養(yǎng)狀態(tài)或環(huán)境的變化而改變；4. 無(wú)論何種無(wú)論何種DNA分子，其堿基組成都存在這樣的關(guān)系：分子，其堿基組成都存在這樣的關(guān)系：A=T，G=C，也可以寫為，也可以寫為A+G=T+C；5. DNA晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)的X-射線衍射照片表明，沿射線衍射照片表明，沿DNA纖維的纖維的長(zhǎng)軸存在著長(zhǎng)軸存在著0.34nm和和3.4nm兩個(gè)周期性的變化兩個(gè)周期性的變化 由于當(dāng)時(shí)還不可能獲得由于當(dāng)時(shí)還不可能獲得DNA分子結(jié)晶，分子結(jié)晶，Watson和和Crick所用的資料來(lái)自在濕度為所用的資料來(lái)自在濕度為92%時(shí)所得到的時(shí)所得

22、到的DNA鈉鈉鹽纖維。這種鹽纖維。這種DNA被稱為被稱為B型型DNA。（二）（二）B-DNA雙螺旋模型要點(diǎn)雙螺旋模型要點(diǎn)1 1、雙螺旋是由兩條反向平行的多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條、雙螺旋是由兩條反向平行的多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條鏈繞同一鏈繞同一“中心軸中心軸”旋轉(zhuǎn)成右手雙螺旋。旋轉(zhuǎn)成右手雙螺旋。2 2、兩條主鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)脫氧核糖與磷酸基相間連接構(gòu)成的，、兩條主鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)脫氧核糖與磷酸基相間連接構(gòu)成的，位于雙螺旋的外側(cè)。沿螺旋軸間觀察，雙螺旋表面形成位于雙螺旋的外側(cè)。沿螺旋軸間觀察，雙螺旋表面形成一大、一小兩個(gè)凹下去的槽，稱為大溝一大、一小兩個(gè)凹下去的槽，稱為大溝( (Major groove) ) 和小溝和小

23、溝( (Minor groove) )。3 3、位于雙螺旋內(nèi)側(cè)的堿基可以與對(duì)側(cè)的堿基形成氫鍵，、位于雙螺旋內(nèi)側(cè)的堿基可以與對(duì)側(cè)的堿基形成氫鍵，與配對(duì)，形成兩個(gè)氫鍵，與配對(duì)，形成兩個(gè)氫鍵，與與配對(duì)，形成三個(gè)氫配對(duì)，形成三個(gè)氫鍵（鍵（堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則）。）。、DNA雙螺旋的直徑是雙螺旋的直徑是nm ，每個(gè)堿基對(duì)形成一個(gè)，每個(gè)堿基對(duì)形成一個(gè)平面，兩個(gè)堿基對(duì)平面之間的距離為平面，兩個(gè)堿基對(duì)平面之間的距離為0.340.34nm。螺旋每旋。螺旋每旋轉(zhuǎn)一周為轉(zhuǎn)一周為1010個(gè)堿基對(duì)，距離為個(gè)堿基對(duì)，距離為3.43.4nm. .5 5、穩(wěn)定、穩(wěn)定DNA結(jié)構(gòu)的主要因素是堿基堆積力。由于堿基結(jié)構(gòu)的

24、主要因素是堿基堆積力。由于堿基是疏水性的，這種非極性堿基縱向堆積成有次序的螺旋是疏水性的，這種非極性堿基縱向堆積成有次序的螺旋時(shí)，在堿基原子之間發(fā)生相互吸引產(chǎn)生靜電引力或范德時(shí)，在堿基原子之間發(fā)生相互吸引產(chǎn)生靜電引力或范德華力等，從而使螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。華力等，從而使螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。2.0 nm小小溝溝大大溝溝交替出現(xiàn)的脫氧核糖與帶負(fù)電的磷酸彼此通過(guò)交替出現(xiàn)的脫氧核糖與帶負(fù)電的磷酸彼此通過(guò)3,5-磷酸磷酸二酯鍵相連接，位于雙螺旋的外側(cè)，構(gòu)成二酯鍵相連接，位于雙螺旋的外側(cè)，構(gòu)成DNA分子的骨分子的骨架，形成較深的大溝（寬度為架，形成較深的大溝（寬度為1.2nm，深度為，深度為0.85nm）；）；而疏水

25、的堿基，嘌呤與嘧啶則堆積在雙螺旋鏈的內(nèi)側(cè)，而疏水的堿基，嘌呤與嘧啶則堆積在雙螺旋鏈的內(nèi)側(cè)，形成小溝（寬度為形成小溝（寬度為0.6nm，深度為，深度為0.75nm）；）；堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)的平面則與縱軸平行；堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)的平面則與縱軸平行；(三三) DNA結(jié)構(gòu)的多態(tài)性結(jié)構(gòu)的多態(tài)性B- DNA雙螺旋雙螺旋A- DNA雙螺旋雙螺旋Z- DNA雙螺旋雙螺旋C-DNA雙螺旋雙螺旋A- DNA雙螺旋雙螺旋 - -B- DNA雙螺旋雙螺旋 - -B- DNA雙螺旋雙螺旋C-DNA雙螺旋雙螺旋D- DNA雙螺旋雙螺旋E- DNA雙螺旋雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)的的結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)的：B型雙螺旋型雙螺

26、旋：以在生理鹽溶液中抽出的：以在生理鹽溶液中抽出的DNA 纖維在纖維在92%相對(duì)濕度相對(duì)濕度下進(jìn)行下進(jìn)行X-射線衍射圖譜為依據(jù)進(jìn)行推測(cè)的；射線衍射圖譜為依據(jù)進(jìn)行推測(cè)的；A型雙螺旋型雙螺旋：以鉀或銫作為離子，相對(duì)濕度為：以鉀或銫作為離子，相對(duì)濕度為75%時(shí)，時(shí)，DNA分子分子的的X-射線衍射圖給出的是射線衍射圖給出的是A構(gòu)象。構(gòu)象。A-DNA每個(gè)螺旋含每個(gè)螺旋含11個(gè)堿基對(duì)，而且變成個(gè)堿基對(duì)，而且變成A-DNA后，大溝變窄、后，大溝變窄、變深，小溝變寬、變淺。變深，小溝變寬、變淺。大溝小溝是大溝小溝是DNA行駛功能時(shí)蛋白質(zhì)的識(shí)別位點(diǎn)，所以由行駛功能時(shí)蛋白質(zhì)的識(shí)別位點(diǎn)，所以由B-DNA變?yōu)樽優(yōu)锳-

27、DNA后，蛋白質(zhì)對(duì)后，蛋白質(zhì)對(duì)DNA分子的識(shí)別也發(fā)生了相應(yīng)變化。分子的識(shí)別也發(fā)生了相應(yīng)變化。雙螺旋雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)類型類型旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向螺旋直徑螺旋直徑（nm）螺距螺距（nm）每轉(zhuǎn)堿基每轉(zhuǎn)堿基對(duì)數(shù)目對(duì)數(shù)目堿基對(duì)間垂直堿基對(duì)間垂直距離（距離（nm）堿基對(duì)與水堿基對(duì)與水平面傾角平面傾角ADNABDNAZDNA右右右右左左2.02.31.82.83.44.51110120.2550.340.272007一般來(lái)說(shuō)，一般來(lái)說(shuō)，AT豐富的豐富的DNA片段常呈片段常呈B-DNA。采用乙醇沉淀法純化采用乙醇沉淀法純化DNA時(shí)，整個(gè)過(guò)程中，大部分時(shí)，整個(gè)過(guò)程中，大部分DNA由由B-DNA經(jīng)過(guò)經(jīng)

28、過(guò)C-DNA，最終變構(gòu)為，最終變構(gòu)為A-DNA。三、三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋的進(jìn)一步扭曲構(gòu)成三級(jí)結(jié)構(gòu)，即雙螺旋的進(jìn)一步扭曲構(gòu)成三級(jí)結(jié)構(gòu)，即超螺旋（正、負(fù)超螺旋超螺旋（正、負(fù)超螺旋）結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。線粒體線粒體DNA，病毒，病毒DNA和細(xì)菌質(zhì)粒和細(xì)菌質(zhì)粒DNA都是環(huán)形都是環(huán)形DNA，天然的環(huán)形，天然的環(huán)形可以進(jìn)一步扭曲稱麻花狀超螺旋結(jié)構(gòu)?？梢赃M(jìn)一步扭曲稱麻花狀超螺旋結(jié)構(gòu)。 原核原核 雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀DNA（dcDNA） 病毒病毒 單鏈環(huán)狀單鏈環(huán)狀DNA（scDNA） 單鏈線性單鏈線性DNA（ssDNA） 真核真核 雙鏈線性雙鏈線性DNA（dsDNA）DNA的存在形式的存在形式真核生

29、物中，真核生物中，DNA與組蛋白八聚體形成核小體結(jié)構(gòu)時(shí)，存在著負(fù)超螺旋。研究發(fā)現(xiàn)，與組蛋白八聚體形成核小體結(jié)構(gòu)時(shí)，存在著負(fù)超螺旋。研究發(fā)現(xiàn)，所有的所有的DNA超螺旋都是由超螺旋都是由DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶產(chǎn)生的。真核生物拓?fù)洚悩?gòu)酶產(chǎn)生的。真核生物DNA分子較大，由于分子較大，由于DNA分子形成有層次的超螺旋而以一種高度壓縮的核酸組蛋白形式，即染色體形式存分子形成有層次的超螺旋而以一種高度壓縮的核酸組蛋白形式，即染色體形式存在，所以一個(gè)十分小的核便可容納一個(gè)或多個(gè)相當(dāng)大的在，所以一個(gè)十分小的核便可容納一個(gè)或多個(gè)相當(dāng)大的DNA分子。分子。DNA超螺旋結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系還不是很清楚，可能與復(fù)制及轉(zhuǎn)錄有關(guān)。超

30、螺旋結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系還不是很清楚，可能與復(fù)制及轉(zhuǎn)錄有關(guān)。四、四、DNA與基因組與基因組 基因（基因（gene）：一段有功能的）：一段有功能的DNA片段，生物細(xì)片段，生物細(xì)胞中胞中DNA分子的最小功能單位（交換單位）。分子的最小功能單位（交換單位）。 蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)（mRNA mRNA 蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)）產(chǎn)物產(chǎn)物 tRNAtRNA RNA RNA rRNA rRNA 調(diào)節(jié)功能：調(diào)節(jié)功能：調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因無(wú)產(chǎn)物無(wú)產(chǎn)物 作用未知作用未知結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因基因組（基因組（genome）：某生物體（完整單倍體）所含全部遺傳物）：某生物體（完整單倍體）所含全部遺傳物質(zhì)的總和。質(zhì)的總和。包括：核基因組（擬核包括

31、：核基因組（擬核/核核DNA）及核外（質(zhì)粒）及核外（質(zhì)粒/質(zhì)體質(zhì)體DNA） （( (堿基對(duì)堿基對(duì)bpbp） 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012人人兩棲兩棲類類魚類魚類藻類藻類酵母酵母細(xì)菌細(xì)菌E.ColE.Coli i病毒病毒質(zhì)粒質(zhì)粒各種細(xì)胞、病毒和細(xì)菌質(zhì)粒中基因組的大小各種細(xì)胞、病毒和細(xì)菌質(zhì)粒中基因組的大小(一一)真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.真核生物基因組真核生物基因組DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體,儲(chǔ)存于細(xì)胞核內(nèi)儲(chǔ)存于細(xì)胞核內(nèi),體細(xì)胞體細(xì)胞內(nèi)的基因組是雙份的（除配子細(xì)胞外）內(nèi)的基因組是雙份的（除配子細(xì)胞

32、外）,即有兩份同源的基因組即有兩份同源的基因組2.真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順?lè)醋诱婧思?xì)胞基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順?lè)醋?即一個(gè)結(jié)構(gòu)基因即一個(gè)結(jié)構(gòu)基因 轉(zhuǎn)錄生成一個(gè)轉(zhuǎn)錄生成一個(gè)mRNA分子分子.3.基因組中存在著大量的重復(fù)序列基因組中存在著大量的重復(fù)序列,即在整個(gè)即在整個(gè)DNA中有許多重復(fù)出現(xiàn)的核中有許多重復(fù)出現(xiàn)的核苷酸順序苷酸順序,重復(fù)序列可長(zhǎng)可短。重復(fù)序列可長(zhǎng)可短。 衛(wèi)星衛(wèi)星DNA(satellite DNA)是一類是一類高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列 DNA在介質(zhì)氯化銫中在介質(zhì)氯化銫中作密度梯度離心，離心速度可以高達(dá)每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)；此時(shí)作密度梯度離心，離心速度可以高達(dá)每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)；此時(shí)DNA分子將按分子將

33、按其大小分布在離心管內(nèi)不同密度的氯化銫介質(zhì)中，小的分子處于上層，其大小分布在離心管內(nèi)不同密度的氯化銫介質(zhì)中，小的分子處于上層，大的分子處于下層；從離心管外看，不同層面的大的分子處于下層；從離心管外看，不同層面的DNA形成了不同的條帶。形成了不同的條帶。根據(jù)熒光強(qiáng)度的分析，可以看到在一條主帶以外還有一個(gè)或多個(gè)小的衛(wèi)根據(jù)熒光強(qiáng)度的分析，可以看到在一條主帶以外還有一個(gè)或多個(gè)小的衛(wèi)星帶。這些在衛(wèi)星帶中的星帶。這些在衛(wèi)星帶中的DNA即被稱為衛(wèi)星即被稱為衛(wèi)星DNA，這種，這種DNA的的GC含量含量一般少于主帶中的一般少于主帶中的DNA，浮力密度也低。，浮力密度也低。 衛(wèi)星DNA按其重復(fù)單元的核苷酸的多少，

34、可以分為兩類。一類是小衛(wèi)星DNA(minisatellite DNA)，由幾百個(gè)核苷酸對(duì)的單元重復(fù)組成。另一類是微衛(wèi)星DNA(microsatellite DNA)，由2個(gè)到20個(gè)左右的核苷酸對(duì)的單元重復(fù)成百上千次所組成 Alu序列是靈長(zhǎng)類基因組內(nèi)的特有的含量豐富的中度重復(fù)序列,由300bp的短序列所組成,在單倍體基因組中有30萬(wàn)50萬(wàn)份拷貝,其間隔平均為5kb.到目前為止,對(duì)于Alu序列的功能了解的還不多,據(jù)推測(cè)可能與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié),hnRNA的加工以及DNA復(fù)制的啟動(dòng)有關(guān).目前已發(fā)現(xiàn)眾多的疾病與Alu序列在基因組內(nèi)的插入和不等同源重組有關(guān)。 4、基因組中不編碼的區(qū)域多于編碼區(qū)域。、基因組中

35、不編碼的區(qū)域多于編碼區(qū)域。5、基因是不連續(xù)的，即以斷裂基因的形式、基因是不連續(xù)的，即以斷裂基因的形式存在。在真核生物結(jié)構(gòu)基因的內(nèi)部存在許多存在。在真核生物結(jié)構(gòu)基因的內(nèi)部存在許多不編碼蛋白質(zhì)的間隔序列，稱內(nèi)含子不編碼蛋白質(zhì)的間隔序列，稱內(nèi)含子（intron）,編碼區(qū)則稱為外顯子（編碼區(qū)則稱為外顯子（exon）.6、基因組遠(yuǎn)大于原核生物的基因組，具有、基因組遠(yuǎn)大于原核生物的基因組，具有許多復(fù)制起始點(diǎn)，而每個(gè)復(fù)制子的長(zhǎng)度較小。許多復(fù)制起始點(diǎn)，而每個(gè)復(fù)制子的長(zhǎng)度較小。（二）原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（二）原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 基因組較小，沒(méi)有核膜，且形式多樣?；蚪M較小，沒(méi)有核膜，且形式多樣。2.

36、功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因 常常串連在一起，并轉(zhuǎn)常常串連在一起，并轉(zhuǎn)錄在同一個(gè)錄在同一個(gè)mRNA分子中，稱為多順?lè)醋印７肿又?，稱為多順?lè)醋印?. DNA分子絕大部分用于編碼蛋白質(zhì)，不編碼分子絕大部分用于編碼蛋白質(zhì)，不編碼部分（間隔區(qū)）通常包含控制基因表達(dá)的核部分（間隔區(qū)）通常包含控制基因表達(dá)的核苷酸序列。苷酸序列。4. 基因重疊是病毒基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即一段基因重疊是病毒基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即一段DNA片段能夠編碼兩種甚至三種蛋白質(zhì)分子。片段能夠編碼兩種甚至三種蛋白質(zhì)分子。5. 除真核細(xì)胞病毒外，基因是連續(xù)的，即不含除真核細(xì)胞病毒外，基因是連續(xù)的，即不含內(nèi)含子。內(nèi)含子。第四節(jié)第四節(jié) R

37、NA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)一、一、RNA的類型的類型mRNA（hnRNA 核不均一核不均一RNA）tRNA rRNA snRNARNA：遺傳信息的傳遞者：遺傳信息的傳遞者(一一)信使信使RNA信使信使RNA1.占細(xì)胞占細(xì)胞RNA 總量總量5%2.以以DNA模板合成模板合成RNA3.以以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)為模板合成蛋白質(zhì)4.原核生物中原核生物中mRNA壽命很短壽命很短,真核細(xì)胞真核細(xì)胞mRNA壽命較長(zhǎng)壽命較長(zhǎng) 5.真核生物有真核生物有5-帽子結(jié)構(gòu)和帽子結(jié)構(gòu)和3端多聚端多聚A尾巴尾巴6. mRNA從從5末端到末端到3 末端結(jié)構(gòu)依次末端結(jié)構(gòu)依次5-帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu), 5末端非編碼區(qū)末端非編碼區(qū),

38、編碼區(qū)編碼區(qū),3-末端非編碼區(qū)末端非編碼區(qū), 多聚多聚A尾巴尾巴polyA尾一般由數(shù)十個(gè)至一百幾十個(gè)腺苷酸連接而成。隨著尾一般由數(shù)十個(gè)至一百幾十個(gè)腺苷酸連接而成。隨著mRNA存在時(shí)間的延續(xù)，這段存在時(shí)間的延續(xù)，這段polyA尾巴慢慢變短。尾巴慢慢變短。原核生物的原核生物的mRNA沒(méi)有這種首尾結(jié)構(gòu)。沒(méi)有這種首尾結(jié)構(gòu)。帽子結(jié)構(gòu)常分三種類型帽子結(jié)構(gòu)常分三種類型:m7G5ppp5N(帽子帽子0) m7G5ppp5Nm(帽子帽子1)m7G5ppp5N1mpN2m(帽子帽子2)核糖體核糖體RNA1.占細(xì)胞占細(xì)胞RNA總量總量80%，是細(xì)胞質(zhì)中核蛋白，是細(xì)胞質(zhì)中核蛋白體的組成成分。體的組成成分。2.核蛋白體

39、：直徑核蛋白體：直徑1020m顆粒顆粒3.rRNA占核糖體的占核糖體的60%，其余為蛋白質(zhì)。，其余為蛋白質(zhì)。4.在細(xì)胞核內(nèi)合成，分泌到核外在細(xì)胞核內(nèi)合成，分泌到核外 5.是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，mRNA只有結(jié)合到核蛋白體上后，只有結(jié)合到核蛋白體上后，才能起到模板作用。多個(gè)核蛋白體結(jié)合在才能起到模板作用。多個(gè)核蛋白體結(jié)合在mRNA鏈上，就鏈上，就成為多聚核蛋白體的復(fù)合物。成為多聚核蛋白體的復(fù)合物。轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA1.占細(xì)胞占細(xì)胞RNA總量的總量的15%，游離狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中，游離狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中，分子量低分子量低2.特異攜帶氨基酸和特異識(shí)別特

40、異攜帶氨基酸和特異識(shí)別mRNA三聯(lián)密碼子，在蛋三聯(lián)密碼子，在蛋白質(zhì)合成時(shí)攜帶一定的氨基酸，把氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核蛋白白質(zhì)合成時(shí)攜帶一定的氨基酸，把氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核蛋白體的體的mRNA上。上。3.tRNA 3 末端三個(gè)堿基為末端三個(gè)堿基為CCA序列，與其所特異的氨基酸序列，與其所特異的氨基酸結(jié)合的部位結(jié)合的部位發(fā)揮功能必不可少的發(fā)揮功能必不可少的4.核糖分子上的核糖分子上的2 -或或 3 -上的羥基與氨基酸羧基脫水形成酯上的羥基與氨基酸羧基脫水形成酯鍵而實(shí)現(xiàn)鍵而實(shí)現(xiàn)tRNA與氨基酸分子的相連接，形成與氨基酸分子的相連接，形成氨基酰氨基酰-tRNA，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)。實(shí)現(xiàn)對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)。二、二、RNA的

41、一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)RNA與與DNA相似，也是無(wú)分支的大分子。相似，也是無(wú)分支的大分子。RNA是由許多的核糖核苷酸按照一定的方式、數(shù)量和順序排是由許多的核糖核苷酸按照一定的方式、數(shù)量和順序排列，通過(guò)列，通過(guò)3 ，5 5 - -磷酸二酯鍵相互連接而形成的多聚核苷酸鏈。磷酸二酯鍵相互連接而形成的多聚核苷酸鏈。盡管盡管RNARNA分子中核糖環(huán)上分子中核糖環(huán)上2 2號(hào)碳原子上存在著游離的羥基，號(hào)碳原子上存在著游離的羥基，但它并不與磷酸形成酯鍵（但它并不與磷酸形成酯鍵（P24P24）。）。 用牛脾磷酸二酯酶降解天然用牛脾磷酸二酯酶降解天然RNARNA時(shí)，降解產(chǎn)物中只有時(shí)，降解產(chǎn)物中只有3 3 - -核核苷

42、酸而無(wú)苷酸而無(wú)2 2 -核苷酸就支持了上述結(jié)論。核苷酸就支持了上述結(jié)論。同同DNA相比，相比，RNA結(jié)構(gòu)有以下不同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)有以下不同點(diǎn)：天然天然RNA分子都是單鏈分子。分子都是單鏈分子。戊糖是戊糖是 -D-D-核糖，而核糖，而DNA是是-D-2-脫氧核糖脫氧核糖RNA四種堿基是四種堿基是A、U、G、C ，另個(gè)含較多稀有堿基，另個(gè)含較多稀有堿基，而而DNA中主要含有中主要含有A、G、T、C原核生物原核生物5端沒(méi)有帽子結(jié)構(gòu)和端沒(méi)有帽子結(jié)構(gòu)和3端端polyA尾巴（此結(jié)構(gòu)尾巴（此結(jié)構(gòu)與與mRNA的半壽期及其由細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移有的半壽期及其由細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移有關(guān)）關(guān)）所有的所有的tRNA其其3端的三

43、個(gè)堿基都是端的三個(gè)堿基都是-CCA-OH序列序列三、三、RNARNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)1 一種氨基酸對(duì)應(yīng)最少一種一種氨基酸對(duì)應(yīng)最少一種tRNAtRNA, ,2 2 與氨基酸結(jié)合后，稱某氨基酰與氨基酸結(jié)合后，稱某氨基酰tRNA（丙氨酰丙氨酰tRNA Ala）3 分子量分子量25000左右，大約由左右，大約由7393個(gè)核個(gè)核苷酸組成，沉降系數(shù)為苷酸組成，沉降系數(shù)為4S左右。左右。4 分子中含有較多的修飾成分。分子中含有較多的修飾成分。5 3-末端都具有末端都具有CpCpAOH的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。 RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu) 1. 氨基酸臂氨基酸臂氨基酸臂是結(jié)合氨基酸的部位，由氨基

44、酸臂是結(jié)合氨基酸的部位，由3 端和端和5 端附近的端附近的7個(gè)堿基對(duì)形成的個(gè)堿基對(duì)形成的雙螺旋區(qū)，其雙螺旋區(qū)，其3 端的端的-CCA-OH不參與堿基互補(bǔ)配對(duì)，以游離的單鏈形式存在。與該不參與堿基互補(bǔ)配對(duì)，以游離的單鏈形式存在。與該tRNA對(duì)應(yīng)的氨基酸的羥基通過(guò)與對(duì)應(yīng)的氨基酸的羥基通過(guò)與3 端腺苷酸中端腺苷酸中2 -或或3 -羥基間脫水形成酯鍵而結(jié)合羥基間脫水形成酯鍵而結(jié)合在在tRNA上；上；2. 2. 反密碼子環(huán)反密碼子環(huán) 反密碼子環(huán)由反密碼子環(huán)由7 7個(gè)核苷酸組成，環(huán)的中間是由三個(gè)核苷酸組成的反密個(gè)核苷酸組成，環(huán)的中間是由三個(gè)核苷酸組成的反密碼子，不同的碼子，不同的tRNAtRNA該環(huán)上的反

45、密碼子不同。這個(gè)特殊的三聯(lián)體核酸恰好能與該環(huán)上的反密碼子不同。這個(gè)特殊的三聯(lián)體核酸恰好能與mRNAmRNA上其所對(duì)應(yīng)的密碼子反向互補(bǔ)配對(duì)；上其所對(duì)應(yīng)的密碼子反向互補(bǔ)配對(duì)；3. 3. 二氫尿嘧啶環(huán)二氫尿嘧啶環(huán) D D環(huán)由環(huán)由812812個(gè)核苷酸組成，其中含有稀有堿基二氫尿嘧啶，故得個(gè)核苷酸組成，其中含有稀有堿基二氫尿嘧啶，故得名，有人認(rèn)為此環(huán)可能和識(shí)別氨基酰名，有人認(rèn)為此環(huán)可能和識(shí)別氨基酰-tRNA-tRNA合成酶有關(guān)，但尚無(wú)確切的證據(jù)；合成酶有關(guān)，但尚無(wú)確切的證據(jù)；4. 4. 胸腺假尿苷胞苷環(huán)胸腺假尿苷胞苷環(huán) TTCC環(huán)環(huán) 是由是由7 7個(gè)不形成堿基對(duì)的核苷酸組成的小環(huán)，接在由個(gè)不形成堿基對(duì)的

46、核苷酸組成的小環(huán)，接在由5 5個(gè)堿基對(duì)組成的螺旋區(qū)的一端，其間含有個(gè)堿基對(duì)組成的螺旋區(qū)的一端，其間含有RNARNA中很少見(jiàn)的堿基胸腺嘧啶（中很少見(jiàn)的堿基胸腺嘧啶（T T），另），另外還含有稀有堿基假尿嘧啶，此環(huán)可能為外還含有稀有堿基假尿嘧啶，此環(huán)可能為tRNAtRNA與核蛋白體結(jié)合所必需；與核蛋白體結(jié)合所必需；5. 5. 額外環(huán)額外環(huán) 由由318318個(gè)核苷酸組成，此環(huán)并不是所有個(gè)核苷酸組成，此環(huán)并不是所有tRNAtRNA中都有的部分，而且，不同中都有的部分，而且，不同的的tRNAtRNA中的這部分大小差異很大，此環(huán)中含有的稀有堿基較多。中的這部分大小差異很大，此環(huán)中含有的稀有堿基較多。所有的

47、所有的RNARNA分子中都存在著或多或少的雙螺旋結(jié)構(gòu)和突環(huán)結(jié)構(gòu)，只是不向分子中都存在著或多或少的雙螺旋結(jié)構(gòu)和突環(huán)結(jié)構(gòu)，只是不向tRNAtRNA分分子二級(jí)結(jié)構(gòu)這樣具有典型代表性。子二級(jí)結(jié)構(gòu)這樣具有典型代表性。tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)四、四、RNARNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)酵母苯丙氨酸酵母苯丙氨酸-tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)模型的三級(jí)結(jié)構(gòu)模型第五節(jié) 核酸的理化性質(zhì)一、一般的理化性質(zhì)一、一般的理化性質(zhì)l 兩性解離兩性解離 / 一般呈酸性（在中性溶液中帶負(fù)電荷），微一般呈酸性（在中性溶液中帶負(fù)電荷），微 溶于水，不溶于有機(jī)溶劑溶于水，不溶于有機(jī)溶劑l線性大分子（粘度高?？辜羟辛Σ睿┚€性大分子（粘度高?？辜?/p>

48、切力差）l可用電泳或離子交換（色譜）進(jìn)行分離可用電泳或離子交換（色譜）進(jìn)行分離l室溫條件下，室溫條件下，DNA在堿中變性，但不水解，在堿中變性，但不水解，RNA水解水解l加熱條件下，加熱條件下，D核糖濃鹽酸苔黑酚核糖濃鹽酸苔黑酚 綠色綠色 D2脫氧核糖酸二苯胺脫氧核糖酸二苯胺 藍(lán)紫色藍(lán)紫色二、核酸的紫外吸收特性二、核酸的紫外吸收特性 在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，因而具有獨(dú)特的紫外線吸收光譜，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組份定性和定量測(cè)定的依據(jù)。 以A260/A280進(jìn)行定性、定量（1.45 OD2800.74OD260=蛋白濃度(mg/ml)） DN

49、A和RNA溶液中加入溴化乙錠（EB），在紫外下發(fā)出熒光三、核酸的變性、復(fù)性與分子雜交三、核酸的變性、復(fù)性與分子雜交1. 變性變性穩(wěn)定核酸雙螺旋次級(jí)鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過(guò)程。穩(wěn)定核酸雙螺旋次級(jí)鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過(guò)程。核酸的的一級(jí)結(jié)構(gòu)核酸的的一級(jí)結(jié)構(gòu)(堿基順序堿基順序)保持不變。保持不變。變性表征變性表征 生物活性部分喪失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收增加生物活性部分喪失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收增加（增色效應(yīng)）（增色效應(yīng)）變性因素變性因素 pH（11.3或或5.0） 變性劑（脲、甲酰胺、甲醛）變性劑（脲、甲酰胺、甲醛） 低離子強(qiáng)度低離子強(qiáng)度 加熱加熱2. 熱變性和熱變性和Tm DNADNA的變性過(guò)程的變性過(guò)程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，通常將紫外吸收的增加量達(dá)最大量一半時(shí)成。因此，通常將紫外吸收的增加量達(dá)最大量一半時(shí)的溫度稱熔解溫度，用的溫度稱熔解溫度，用T Tm m表示表示。 一般一般DNADNA的的T Tm m值在值在70-8570-85 C C之間。之間。DNADNA的的T Tm m值與分子中的值與分子中的G G和和C C的含量有關(guān)。的含量有關(guān)。 G G和和C C的