核酸的結(jié)構(gòu)功能

關(guān)于核酸的結(jié)構(gòu)功能第一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日

一.核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展1868年FridrichMiescher從膿細(xì)胞中提取“核素”

1944年

Avery等人證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)1952年赫爾希噬菌體實(shí)驗(yàn)證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)，1969諾貝爾獎1953年

Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶1981年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)1990年美國啟動人類基因組計(jì)劃(HGP)1994年中國人類基因組計(jì)劃啟動2001年美、英等國完成人類基因組計(jì)劃基本框架第二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日FriedrichMiescher(1844-1895)In1869,FriedrichMiescher,asurgeondiscoveredthenucleicacidthatexisinpuscell.TheworkwasdoneinthelaboratoryofFelixHoppe-Seyler.HediedinDavosontheAugust26th,1895.第三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日英國微生物學(xué)家格里菲斯肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn)第四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日OswaldAvery（1877~1955）非致病肺炎球菌致病肺炎球菌roughpneumococcussmoothpneumococcus第五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日1952年，赫爾希證明了進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞的是噬菌體的核酸第六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸(nucleicacid)是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。第七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸的分類及分布(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸

核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個體的基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。分布于胞核、胞液。第八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)核酸的組成及一級結(jié)構(gòu)TheComponentandStructureofNucleicAcid第九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日一、核酸的元素組成C、H、O、N、P（9-10%）核酸的元素組成有兩個特點(diǎn)：

1).一般不含S2).P含量較多，并且恒定（9%-10%）

因此，實(shí)驗(yàn)室中用定磷法進(jìn)行核酸的定量分析。（DNA9.9%、RNA9.5%）第十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸核苷酸磷酸核苷戊糖堿基水解二、核苷酸第十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸代表戊糖，對DNA而言為脫氧核糖，對RNA而言為核糖；

代表堿基

代表磷酸基核苷酸第十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基第十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)第十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日稀有堿基嘌呤——次黃嘌呤、1-甲基次黃嘌呤、N2、N2-二甲基鳥嘌呤。嘧啶——5-甲基胞嘧啶、5-羥甲基胞嘧啶、二氫尿嘧啶、4-巰尿嘧啶都是基本堿基的化學(xué)修飾型(甲基化)。第十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日鳥嘌呤次黃嘌呤1-甲基次黃嘌呤第十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日

胞嘧啶（C）CH35-甲基胞嘧啶第十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日戊糖1′2′3′4′5′核糖(ribose)

脫氧核糖(deoxyribose)第十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日NONO尿苷11’OHOCH2HHHHOHOH2’3’4’5’1’脫氧腺苷9NNNNNH2OHHOHOCH2HHHH2’3’4’5’核苷

戊糖與嘧啶或嘌呤堿以C-N糖苷鍵連接而形成的糖苷就稱為核苷，通常是戊糖的C1′與嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9相連接。第十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核苷：A,G,U,C脫氧核苷：dA,dG,dT,dC第二十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷酸核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

第二十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核苷酸磷酸堿基戊糖第二十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日OOHOHOHHOCH2H2OH2O堿基磷酸戊糖糖苷鍵酯鍵第二十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日1`2`3`4`5`酯鍵（對DNA為H）堿基連接（糖苷鍵）第二十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日5′端3′端三、核苷酸的連接方式核苷酸之間以3′,5′磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGA第二十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日多聚核苷酸是通過一個核苷酸的C3’-OH與另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成3’,5’-磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。5’5’3’3’第二十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第二十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第二十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個多聚核苷酸鏈時，必須注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羥基端（常用3’-OH表示）第二十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日三、核酸的一級結(jié)構(gòu)定義核酸中核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。5′端3′端CGA第三十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸一級結(jié)構(gòu)的表示方法——結(jié)構(gòu)式/線條式/字母式（1）結(jié)構(gòu)式（堿基用單字母表示）第三十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日戊糖3`-OH5`-磷酸PA核苷酸5`3`首端末端PPPPPP

AGCTGCOH（2）線條式（堿基用單字母表示磷酸基團(tuán)用P表示）第三十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日（3）字母式（單字母ATGC在式中表示脫氧核苷，省略d）5

TGCAC3第三十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日四、真核細(xì)胞染色質(zhì)DNA與原核生物DNA的一級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第三十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日真核細(xì)胞DNA特點(diǎn)：（1）重復(fù)順序：

1）高度重復(fù)序列

2）中度重復(fù)序列

3）單一序列（單順反子）一條mRNA鏈上有一個編碼區(qū)（2）間隔順序與插入順序（3）回文結(jié)構(gòu)第三十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第三十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日原核生物DNA特點(diǎn)（1）基因重疊（2）多順反子，一條mRNA鏈上有多個編碼區(qū)（3）基因連續(xù)第三十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA第三十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA的二級結(jié)構(gòu)-雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景和歷史意義DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝DNA的功能第三十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA的堿基組成特點(diǎn)——Chargaff定律1.所有DNA中,A=T,C=G(摩爾數(shù));即A+G=C+T2.不同生物種屬的堿基組成不同(即具有種屬特異性)3.同一個體,不同器官不同組織的DNA具有相同的堿基組成(沒有組織器官的特異性)4.DNA的堿基組成不隨年齡,營養(yǎng)狀況及環(huán)境的改變而改變.(一)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景第四十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日

堿基組成分析Chargaff規(guī)則：[A]=

[T][G]

[C]

堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理DNA纖維的X-線衍射圖譜分析目錄第四十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)第四十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA的二級結(jié)構(gòu)（雙螺旋）DNA的二級結(jié)構(gòu)指DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。第四十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第四十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日MauriceWilkinsRosalindFranklinX衍射DNA照片x-raydiffrationofwetDNAshowingtheBformdoublehelixtakenbyRosalindFranklin第四十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（Watson,Crick,1953）DNA分子由兩條相互平行但走向相反的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以-脫氧核糖-磷酸-為骨架，以右手螺旋方式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為2nm，形成大溝(majorgroove)及小溝(minorgroove)相間。目錄第四十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第四十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)模擬DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（藍(lán)色）大溝中結(jié)合著肽（紅色）

雙螺旋中的大溝對于DNA和蛋白質(zhì)結(jié)合時的相互識別很重要，在溝內(nèi)可以辨認(rèn)堿基的順序。第四十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)

（Watson,Crick,1953）堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成氫鍵配對（互補(bǔ)配對形式：A=T;GC）。相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對堿基。目錄第四十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日堿基互補(bǔ)配對TAGC第五十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日

第五十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)

（Watson,Crick,1953）氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。目錄第五十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素DNA雙螺旋在生理狀態(tài)下十分穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。穩(wěn)定DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要作用力1、堿基堆積力（主要因素）是雙螺旋中垂直方向的作用力

2、氫鍵為雙螺旋中水平方向的作用力3、離子鍵

磷酸基團(tuán)上的負(fù)電荷與介質(zhì)中的陽離子或陽離子化合物之間所形成的鹽鍵。第五十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性目錄第五十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第五十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù)

類型旋轉(zhuǎn)方向螺旋直徑（nm）螺距（nm）每轉(zhuǎn)堿基對數(shù)目堿基對間垂直距離（nm）堿基對與水平面傾角A－DNAB－DNAC－DNA右右右2.02.31.82.83.44.511109.30.2550.340.33220o0o7o很多研究證明，DNA不僅可以是雙螺旋，也可以是三螺旋，還可以是各種各樣甚至千奇百怪的折疊彎曲。第五十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：DNA，雙螺旋，正反向，互補(bǔ)鏈。AT2，GC3，配對時，靠氫鍵，十堿基，轉(zhuǎn)一圈，螺距34點(diǎn)中間。堿基力和氫鍵，維持螺旋結(jié)構(gòu)堅(jiān)。第五十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA的多螺旋結(jié)構(gòu)---H-DNA第五十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA的三級結(jié)構(gòu)定義:DNA雙螺旋的進(jìn)一步扭曲或再次螺旋構(gòu)成三級結(jié)構(gòu)，超螺旋是三級結(jié)構(gòu)的一種形式.

原核雙鏈環(huán)狀DNA（dcDNA）病毒單鏈環(huán)狀DNA（scDNA）單鏈線性DNA（ssDNA）

第五十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日1.原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)第六十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日2.DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4第六十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第六十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日真核細(xì)胞染色體的DNA念珠狀（線形）三級結(jié)構(gòu)第六十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日2A組蛋白H1

＋DNA60bp-----連接區(qū)組蛋白H2B34×2＝8聚體DNA145bp核小體串珠樣結(jié)構(gòu)（7倍）空心螺線管（6倍）超級螺線管（40倍）進(jìn)一步螺旋盤旋染色單體（5倍）×6×1201.7米長的DNA雙螺旋經(jīng)8400倍壓縮，生成46個染色單體（長約200nm的超螺旋結(jié)構(gòu)）儲存于細(xì)胞核中。真核生物－核小體－染色單體第六十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第六十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第六十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第六十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)。又具有調(diào)控其他基因表達(dá)活性的功能?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。第六十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日基因座等位基因復(fù)等位基因純合雜合基因組第六十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日

第三節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA第七十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA和RNA的異同點(diǎn)相同點(diǎn):1.都是由許多單核苷酸組成的多核苷酸鏈;2.核苷酸之間也是以3’,5’磷酸二酯鍵相連接,也具有方向性;第七十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日不同點(diǎn):

1.RNA分子中的戊糖是核糖,DNA是脫氧核糖;2.RNA分子中的堿基組成是A,G,C,U;而DNA分子中是A,G,C,T3.RNA分子常常以單鏈形式存在,而DNA分子一般以雙鏈形式存在;4.RNA分子要比DNA要小的多第七十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日RNA的種類、分布、功能第七十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日1、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能

概況：

1)是合成蛋白質(zhì)的模板,它種類多,含量少,僅占RNA總量的3-5%。mRNA的組成單位A，G，C，U4種堿基構(gòu)成的4種單核苷酸，即AMP，GMP，CMP和UMP。它們按照一定的順序通過磷酸二酯鍵相連形成的一條多核苷酸鏈。第七十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日2).真核生物的mRNA是由它的前體不均一核RNA(hnRNA)在細(xì)胞核內(nèi)經(jīng)過剪切而成并移位到細(xì)胞質(zhì)中。成熟的mRNA由編碼區(qū)和非編碼區(qū)組成的。(編碼區(qū)是指能夠指導(dǎo)Pro生物合成的有用序列，而非編碼區(qū)是指不能指導(dǎo)Pro生物合成的無用序列)第七十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日真核生物基因是斷裂基因(splitegene)CABDIntron內(nèi)含子ABCD為外顯子,exon真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。人類基因組計(jì)劃(HGP)第七十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)目錄第七十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端有一個特殊的結(jié)構(gòu)--帽子結(jié)構(gòu)：7-甲基鳥苷三磷酸（m7GpppN）。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。(長度多為40-200個左右)第七十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日帽子結(jié)構(gòu)第七十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日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尾的功能第八十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日3.真核生物mRNA的二級結(jié)構(gòu)沒有共同規(guī)律性,它本身可以多處折疊,形成局部雙螺旋區(qū)或發(fā)夾結(jié)構(gòu);第八十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日

這種由單鏈自身折疊形成的結(jié)構(gòu)稱為莖環(huán)結(jié)構(gòu)。莖環(huán)結(jié)構(gòu)是各種RNA的共同的二級結(jié)構(gòu)特征。第八十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日4.真核生物核內(nèi)mRNA的初級轉(zhuǎn)錄本含有內(nèi)含子,要經(jīng)過一系列的加工,修飾及剪切,去除內(nèi)含子,拼接外顯子,變?yōu)槌墒斓膍RNA.第八十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日Pop-upquestionin10seconds··真核生物mRNA加工過程中被剪切的片段是ExonIntron第八十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日*mRNA的功能把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細(xì)胞第八十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日mRNA分子中每三個相鄰的核苷酸組成一組，在Pr翻譯合成時代表一個特定的AA，這種核苷酸三聯(lián)體稱為密碼，又叫三聯(lián)體密碼或遺傳密碼。密碼（coden）：64個密碼①代表20種編碼氨基酸（61個）②起始密碼1個（AUG)③終止密碼3個（UAA、UAG、UGA）6個密碼的有：Leu、Arg、Ser4個密碼的有：Val、Pro、Thr、Ala、Gly3個密碼的有：Ile、Tyr2個密碼的有：Phe、His、Cys、Lys、Glu、Gln、Asp、Asn1個密碼的有：AUG（Met）、Trp第八十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第八十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日tRNA的一級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.tRNA是分子最(70～90個核苷酸）2.含10~20%稀有堿基，如DHU,TΨ(假尿嘧啶)3.3′末端為—CCA-OH4.5′末端大多數(shù)為G2、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能第八十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶

稀有堿基第八十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日*tRNA的二級結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂

DHU環(huán)反密碼環(huán)額外環(huán)

TΨC環(huán)氨基酸臂額外環(huán)第九十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日1)氨基酸接受莖:由3’端5-11位核苷酸與5’端1-7位核苷酸形成一個螺旋區(qū)2)DHU環(huán):由8-12個核苷酸組成3)TΨ環(huán):由7個核苷酸組成4)反密碼環(huán):由7個核苷酸組成,處于中間的3個堿基稱為反密碼子,與三聯(lián)體密碼相配對5)可變環(huán)(額外環(huán)):堿基種類和數(shù)量都高度可變,3~18個不等,富含稀有堿基.是RNA分類的重要指標(biāo)第九十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日反密碼環(huán)上有由三個堿基組成的反密碼子，與mRNA上某個三聯(lián)體密碼反向作堿基互補(bǔ)，是準(zhǔn)確合成多肽鏈的重要因素5’3’5’3’UACAUGTyrmRNA第九十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日*tRNA的三級結(jié)構(gòu)——倒L形第九十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日tRNA的“倒L”型三級結(jié)構(gòu)第九十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日

tRNA的功能活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。tRNATyr:可以和Tyr結(jié)合的tRNATyr-tRNATyr:結(jié)合了Tyr的tRNA第九十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日3、核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能核糖體RNA（ribosomalRNA，rRNA），是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA，約占RNA總量的80%以上。rRNA與核蛋白體蛋白共同構(gòu)成核糖體（ribosome）rRNA的功能rRNA不能單獨(dú)發(fā)揮作用，而必須先與多種蛋白質(zhì)（核蛋白體蛋白）組裝成核蛋白體（又稱核糖體），才能成為多肽鏈合成的場所第九十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日rRNA的分子結(jié)構(gòu)基本上都是由部分雙螺旋與部分突環(huán)相間排列而成。16SrRNA二級結(jié)構(gòu)第九十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日*rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)S）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA顆粒在單位離心力場中粒子移動的速度。第九十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第九十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個核苷酸18S1874個核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個核苷酸120個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸160個核苷酸120個核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%第一百頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日4、其他小分子RNA及RNA組學(xué)除了上述三種RNA外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。

snmRNAs第一百零一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日snmRNAs的種類核內(nèi)小RNA核仁小RNA胞質(zhì)小RNA催化性小RNA（核酶：ribozyme）小片段干擾RNA（SiRNA）

snmRNAs的功能參與hnRNA和rRNA的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)以及基因的表達(dá)調(diào)控。第一百零二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日RNA組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時間和空間特異性。RNA組學(xué)第一百零三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸的理化性質(zhì)、變性和復(fù)性及其應(yīng)用ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)目錄第一百零四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日一、核酸的一般理化性質(zhì)1、為兩性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為酸性(P)。2、DNA粘度大，RNA粘度?。ǚ肿哟笮〔煌?。3、DNA和RNA均微溶于水，不溶于有機(jī)溶劑。4、紫外吸收:核酸在紫外波260nm有一最大吸收峰(是由堿基的共軛雙鍵決定的)。這一特性常被用于對核酸進(jìn)行定性定量分析.

第一百零五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第一百零六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸的紫外吸收峰天然DNA變性DNA純DNA為1.8純RNA為2.0所以用這一方法可以檢測樣品是否是純品OD260OD280第一百零七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日Absorptionspectraofthecommonnucleotides.第一百零八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失目錄第一百零九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂第一百一十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第一百一十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日例：變性引起紫外吸收值的改變增色效應(yīng)(hyperchromiceffect)：DNA變性時其溶液e(p)值增高的現(xiàn)象。目錄DNA的紫外吸收光譜第一百一十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日機(jī)理

DNA變性時，雙鏈分開，堿基暴露，故對紫外光吸收增加；DNA變性程度越大，A260升高越顯著，故A260可作為DNA變性程度的指標(biāo)。A260有以下情形：單核苷酸>單鏈DNA>雙鏈DNA第一百一十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日熱變性解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度對A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm處的吸光率）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。目錄第一百一十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日Tm：變性是在一個相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達(dá)到最大值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(meltingtemperature,Tm)。其大小與G+C含量成正比。目錄第一百一十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日爆發(fā)式：熱變性是在變性溫度范圍內(nèi)突發(fā)的躍變過程，很像結(jié)晶達(dá)到熔點(diǎn)時的熔化現(xiàn)象，故名熔解溫度狹窄性：變性溫度范圍很小變性溫度的特點(diǎn)第一百一十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日某些DNA的Tm值第一百一十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA的Tm值大小與下列因素有關(guān)：（１）DNA的均一性

均一性愈高的樣品，熔解過程愈是發(fā)生在一個很小的溫度范圍內(nèi)。（２）G—C之含量

G—C含量越高，Tm值越高，成正比關(guān)系，這是G—C對比A—-T對更為穩(wěn)定的緣故。所以測定Tm值可推算出G—C對的含量。其經(jīng)驗(yàn)公式為：G—C（％）＝（Tm－69.3）×2.44第一百一十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日（３）介質(zhì)中的離子強(qiáng)度

一般說來，在離子強(qiáng)度較低的介質(zhì)中，DNA的熔解溫度較低，熔解溫度的范圍也較窄。而在較高的離子強(qiáng)度的介質(zhì)中，情況則相反。所以DNA制品應(yīng)保存在較高濃度的緩沖液中或溶液中，故常在1mol／L的NaCl中保存。

RNA分子中有局部的雙螺旋區(qū)，所以RNA也可發(fā)生變性，但Tm值較低，變性曲線也不那么陡。第一百一十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日三、DNA的復(fù)性與分子雜交

DNA復(fù)性(renaturation)的定義在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性(不能驟降)，這一過程稱為退火(annealing)

。目錄第一百二十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第一百二十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第一百二十二頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第一百二十三頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的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關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就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。核酸分子雜交(hybridization)第一百二十四頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸分子雜交第一百二十五頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日DNA-DNA雜交雙鏈分子變性復(fù)性不同來源的DNA分子第一百二十六頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第一百二十七頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日核酸分子雜交的應(yīng)用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否(探針)是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)第一百二十八頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)核酸的分離與含量測定一.核酸的提取、分離和純化核酸制備的原則核酸制備中共同需要注意的問題是防止核酸的降解和變性，要制備天然狀態(tài)的核酸，必須采用溫和的條件，防止過酸、過堿、避免劇烈攪拌，尤其重要的是防止核酸酶的作用。第一百二十九頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日一、DNA的分離

1.濃鹽法：SDS-濃鹽buffer破碎細(xì)胞離心，取上清加水，使DNP沉淀酚/氯仿去蛋白，純化第一百三十頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日一、DNA的分離

2. STMT法：基本原理:

首先用STMT處理血液樣品,導(dǎo)致白細(xì)胞和紅細(xì)胞膜破裂,收集白細(xì)胞的細(xì)胞核,加入SDS使核膜破裂后,用蛋白酶K使核蛋白降解下來,經(jīng)苯酚去除蛋白質(zhì),無水乙醇沉淀DNA,溶解于TE即可得到高分子量的DNA.第一百三十一頁，共一百三十七頁，2022年，8月28日二