核酸結(jié)構(gòu)與功能

1、核酸結(jié)構(gòu)與功能第1頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四二、化學(xué)組成與基本單位核酸(DNA和RNA)核苷酸(基本組成單位）核苷和脫氧核苷磷酸戊糖堿基嘌呤嘧啶核糖脫氧核糖核酸組成 第2頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四構(gòu)成RNA 構(gòu)成 DNA戊糖(ribose)(deoxyribose)第3頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 由dAMP、dGMP、dCMP、dTMP四種脫氧核苷酸通過(guò)3，5-磷酸二酯鍵按一定順序排列而成的高分子化合物。即：DNA分子中脫氧核苷酸殘基的排列順序（簡(jiǎn)稱堿基序列。第4頁(yè)，共

2、25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四5-末端3-末端CGA磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵第5頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四A G P5 P T PG PC PT P OH 3 核酸分子結(jié)構(gòu)表示方法：5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3第6頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四兩條多聚核苷酸鏈在空間的走向呈反向平行(anti-parallel)。兩條鏈圍繞著同一個(gè)螺旋軸形成右手螺旋(right-handed)的結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)的直徑為2.37nm，螺距為3.54nm。脫氧核糖和磷酸基團(tuán)組成的親水性骨架位于雙螺旋結(jié)構(gòu)

3、的外側(cè)，疏水的堿基位于內(nèi)側(cè)。雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面形成了一個(gè)大溝(major groove)和一個(gè)小溝(minor groove)。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型主要內(nèi)容1.DNA是反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)第7頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四堿基互補(bǔ)配對(duì): 鳥(niǎo)嘌呤/胞嘧啶第8頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四堿基互補(bǔ)配對(duì): 腺嘌呤/胸腺嘧啶第9頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四相鄰兩個(gè)堿基對(duì)會(huì)有重疊，產(chǎn)生了疏水性的堿基堆積力(base stacking interaction)。堿基堆積力和互補(bǔ)堿基對(duì)的氫鍵共同維系著DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。3

4、.疏水作用力和氫鍵共同維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。第10頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)與功能超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。 正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同。 負(fù)超螺旋(negative supercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反。 （一）DNA超螺旋第11頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四（二）染色質(zhì)和核小體真核生物DNA以非常有序的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)。在細(xì)胞周期的大部分時(shí)間里，DNA以松散的染色質(zhì)(chr

5、omatin)形式存在，在細(xì)胞分裂期，則形成高度致密的染色體(chromosome)。 第12頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四四、DNA的變性、復(fù)性與分子雜交核酸的酸堿及溶解度性質(zhì)核酸為多元酸，具有較強(qiáng)的酸性。核酸的高分子性質(zhì)粘度：DNARNA dsDNA ssDNA沉降行為:不同構(gòu)象的核酸分子的沉降的速率有很大差異，這是超速離心法提取和純化核酸的理論基礎(chǔ)。核酸的紫外吸收性質(zhì)：A260第13頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四（一）DNA變性（denaturation)在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開(kāi)成兩條單鏈的過(guò)程。定義DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間

6、氫鍵的斷裂。第14頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四增色效應(yīng)(hyperchromic effect)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。DNA解鏈時(shí)的紫外吸收變化第15頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四（二）DNA的復(fù)性（renaturation）當(dāng)變性條件緩慢地除去后，兩條解離的互補(bǔ)鏈可重新配對(duì)，恢復(fù)原來(lái)的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)象稱為DNA復(fù)性(renaturation) 。減色效應(yīng)：DNA復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過(guò)程稱為退火(annealing) 。第16頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)

7、30分，星期四（三）分子雜交（hybridization）不同種類的DNA單鏈分子或RNA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(duì)關(guān)系，在適宜的條件可以在不同的分子間形成雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。第17頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四研究DNA分子中某一種基因的位置。監(jiān)定兩種核酸分子間的序列相似性。檢測(cè)某些專一序列在待檢樣品中存在與否。核酸分子雜交的應(yīng)用第18頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30

8、分，星期四RNA的種類、分布、功能第19頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四帽子結(jié)構(gòu):m7GpppNm 大部分真核細(xì)胞mRNA的5末端都以7-甲基鳥(niǎo)嘌呤-三磷酸核苷為起始結(jié)構(gòu)，3末端有多聚腺苷酸結(jié)構(gòu)。第20頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能第21頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四tRNA具有局部的莖環(huán)(stem-loop)結(jié)構(gòu)或發(fā)卡(hairpin)結(jié)構(gòu)。2、tRNA具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草形氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)TC環(huán)附加叉第22頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四tRNA的倒L三級(jí)結(jié)構(gòu)第23頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)30分，星期四核蛋白體RNA(ribosomal RNA，rRNA)是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA(80)。rRNA與核蛋白體蛋白結(jié)合組成核蛋白體(ribosome，又稱核糖體)，為蛋白質(zhì)的合成提供場(chǎng)所。三、核蛋白體RNA（rRNA）第24頁(yè)，