第11章核酸的結構、功能

1、目目 錄錄 第第11 11章章核酸的結構和功能核酸的結構和功能目目 錄錄目目 錄錄Friedrich Miescher (1844-1895) In 1869, Friedrich Miescher, a surgeon discovered the nucleic acid that exis in pus cell. The work was done in the laboratory of Felix Hoppe-Seyler. He died in Davos on the August 26th, 1895. 目目 錄錄目目 錄錄Oswald Avery（18771955）roug

2、h pneumococcussmooth pneumococcus目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖堿基堿基水水解解目目 錄錄目目 錄錄嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)目目 錄錄NNH132456胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3目目 錄錄l嘌呤嘌呤次黃嘌呤、次黃嘌呤、1-1-

3、甲基次黃嘌呤、甲基次黃嘌呤、N N2 2、N N2 2- -二甲基鳥嘌呤。二甲基鳥嘌呤。l嘧啶嘧啶5-5-甲基胞嘧啶、甲基胞嘧啶、5-5-羥甲基胞嘧啶、羥甲基胞嘧啶、二氫尿嘧啶、二氫尿嘧啶、4-4-巰尿嘧啶巰尿嘧啶l都是基本堿基的都是基本堿基的化學修飾型化學修飾型( (甲基化甲基化) )。目目 錄錄NNNNONH2H鳥嘌呤鳥嘌呤NNNNOH次黃嘌呤次黃嘌呤CH31-甲基次黃嘌呤甲基次黃嘌呤目目 錄錄 胞嘧啶（胞嘧啶（C）CH35-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶目目 錄錄戊戊 糖糖1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)OHOCH2OHOH 脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribo

4、se)目目 錄錄NONO尿苷尿苷11OHOCH2H HHHOH OH23451脫氧腺苷脫氧腺苷9NNNNNH2OH HOHOCH2H HHH2345核苷核苷 戊糖與嘧啶或嘌呤堿以戊糖與嘧啶或嘌呤堿以C-NC-N糖苷鍵連接而形成的糖苷鍵連接而形成的糖苷就稱為核苷，通常是戊糖的糖苷就稱為核苷，通常是戊糖的C C1 1與嘧啶堿的與嘧啶堿的N N1 1或或嘌呤堿的嘌呤堿的N N9 9相連接。相連接。目目 錄錄胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHO

5、HHHOCH2目目 錄錄POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧脫氧核苷酸：核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷酸核苷酸核苷（脫氧核苷）和磷酸以核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。 目目 錄錄磷酸堿基戊糖目目 錄錄OOHOHOHHOCH2NNNNNHHNHNHOOPOHOOO目目 錄錄酯酯 鍵鍵（對（對DNA為為H）堿基連接（糖苷鍵）堿基連接（糖苷鍵）目目 錄錄5 端端3 端端三、核苷酸的連三、核苷酸的連接接方式方式 核苷酸之間以核苷酸之間以3 3 ,5

6、 5 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸連接形成多核苷酸鏈，即核酸。鏈，即核酸。CGA目目 錄錄5533目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄55端端33端端C CG GA A目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄5 3 目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄lDNA的二級結構的二級結構-雙螺旋結構雙螺旋結構DNA雙螺旋結構的研究背景和歷史意義雙螺旋結構的研究背景和歷史意義DNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點lDNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝的超螺旋結構及其在染色質中的組裝DNA的超螺旋結構的超螺旋結構原核生物原核生物DNA的高級結構的高級結構DNA在真核生物細胞

7、核內的組裝在真核生物細胞核內的組裝lDNA的功能的功能目目 錄錄 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)則：規(guī)則：A = TG C 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以氫鍵以氫鍵配對較合理配對較合理 DNA纖維的纖維的X-線衍射圖譜分析線衍射圖譜分析 目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄堿基互補配對堿基互補配對 目目 錄錄 目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄1.原核生物原核生物DNA的高級結構的高級結構目目 錄錄2.DNA在真核生物細胞核內的組裝在真核生物細胞核內的組裝真核生物染色體

8、由真核生物染色體由DNA和蛋白質構成，和蛋白質構成，其基本單位是其基本單位是 核小體核小體(nucleosome)。目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄Structure and Function of RNA目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄RNA的種類、分布、功能的種類、分布、功能核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉運轉運RNA核內不均一核內不均一RNA核內小核內小RNA胞漿小胞漿小RNA 細胞核和胞液細胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscR

9、NA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質合成模板蛋白質合成模板轉運氨基酸轉運氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉運的剪接、轉運rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質內質網(wǎng)定位合成蛋白質內質網(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RNA轉運轉運RNA核內不均一核內不均一RNA核內小核內小RNA胞漿小胞漿小RNA 細胞核和胞液細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

10、蛋白質合成模板蛋白質合成模板轉運氨基酸轉運氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉運的剪接、轉運rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質內質網(wǎng)定位合成蛋白質內質網(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目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄hnRNA 內含子內含子( (intron) )mRNA * mRNA成熟過程成熟過程 外顯外顯子子( (exon) )目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄帽子結構帽子結構目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄ExonIntron目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄NNHNHNNOCH3CH3NNNHNN

11、HCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,N二甲基鳥嘌呤二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶巰尿嘧啶 稀有堿基稀有堿基 目目 錄錄* tRNA的二級結構的二級結構三葉草形三葉草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU環(huán)環(huán) 反密碼環(huán)反密碼環(huán) 額外環(huán)額外環(huán) TC環(huán)環(huán)氨基酸氨基酸臂臂額外環(huán)額外環(huán)目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄* tRNA的三級結構的三級結構 倒倒L形形目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄顆粒在單位離心力場中粒子移動的速度。 目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄snmRNAs的種類的種類核內小核內小RNARNA核仁小核仁小

12、RNARNA胞質小胞質小RNARNA催化性小催化性小RNA（核酶：（核酶：ribozyme）小片段干擾小片段干擾RNA（SiRNA） snmRNAs的功能的功能參與參與hnRNA和和rRNA的加工和轉運以及基因的加工和轉運以及基因的表達調控。的表達調控。目目 錄錄RNARNA組學研究細胞中組學研究細胞中snmRNAs的種類、的種類、結構和功能。同一生物體內不同種類的細胞、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。的表達具有時間和空間特異性。 RNARNA組學組學目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄00

13、.10.20.30.4220240260280300波長 / nm光吸收目目 錄錄目目 錄錄DNADNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂目目 錄錄例：變性引起紫外吸收值的改變例：變性引起紫外吸收值的改變目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄某些某些DNADNA的的Tm值值目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄DNA-DNA雜交雙鏈分子雜交雙鏈分子變性變性 復性復性 不同來源的不同來源的DNA分子分子目目 錄錄目目 錄錄核酸分子雜交的應用核酸分子雜交的應用定兩種核酸分子間的序列相似性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檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否否(探針探針)是基因芯片技術的基礎是基因芯片技術的基礎 目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄分離分離poly(Apoly(A) mRNA) mRNA通常采用寡聚胸腺嘧啶核苷酸通常采用寡聚胸腺嘧啶核苷酸(oligo(dT(oligo(dT) )親和層析法親和層析法. .用寡聚用寡聚(dT(dT) )纖維素柱或寡聚纖維素柱或寡聚(dT(dT) )瓊脂糖凝膠柱吸附瓊脂糖凝膠柱吸附mRNAmRNA。低聚低聚dTdT纖維素纖