口七核酸結構

口七核酸結構第1頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四核酸（nucleicacid)脫氧核糖核酸DNA核糖核酸RNAdeoxyribonucleicacid

ribonucleicacid種類mRNA/rRNA/tRNA其他小分子RNA構件分子脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸第2頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

第一節(jié) 核苷酸

堿基（嘌呤、嘧啶）+核糖（脫氧核糖、核糖）

N糖苷鍵

核苷(nucleoside)+磷酸

磷酸酯鍵核苷酸(nucleotide)

3’，5’-磷酸二酯鍵核酸(nucleicacid)核酸的構件分子----核苷酸第3頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四脫氧位，無氧第4頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四嘌呤嘧啶腺嘌呤/鳥嘌呤胞嘧啶/胸腺嘧啶/尿嘧啶adenine/guaninecytosin/uracil/thymineA/GC/U/T稀有堿基DNARNAA/T/G/CA/U/G/C/（稀有堿基）一、堿基第5頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四酮式烯醇式6644445（A）（G）（T）（C）（U）第6頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四圖3-7第7頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四嘌呤、嘧啶具備共軛雙鍵，紫外260nm有強吸收第8頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四二、戊糖’’’’’1’’’’’第9頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四核苷堿基----------戊糖N-糖苷鍵舉例腺嘌呤核苷（表3-1）胞嘧啶脫氧核苷假尿嘧啶核苷三、核苷（nucleoside)第10頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四假尿苷（ψ）9151’1’1’第11頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四核苷酸堿基----------戊糖------磷酸

N-糖苷鍵種類脫氧核糖核苷核糖核苷一磷酸脫氧核糖核苷一磷酸核糖核苷二磷酸脫氧核糖核苷二磷酸核糖核苷三磷酸脫氧核糖核苷三磷酸核糖核苷四、核苷酸（nucleotide)第12頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四表3-2常見核苷酸名稱第13頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四A—P～P～P第14頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四核苷酸的生物學功能核酸構件分子---一磷酸核苷重要能量載體---ATP參與糖原合成---UTP參與磷脂合成---CTP信號分子-------cAMP，cGMP輔酶-----------FAD/FMN，

NAD/NADP3’5’第15頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四一磷酸核苷（NMP/dNMP）核酸的構件分子二磷酸核苷（NDP/dNDP）NDPdNDP能量儲存的載體（ADPATP）三磷酸核苷（NTP/dNTP）RNA/DNA合成原料參與能量代謝（ATP）參與物質(zhì)代謝（UTP，第16頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四DNARNA構件分子核苷酸脫氧核苷酸dAMP/dGMP/dCMP/dTMP核苷酸AMP/GMP/CMP/UMP核酸的一級結構DNA一級結構RNA一級結構脫氧核苷酸的排列順序核苷酸的排列順序DNA中堿基的排列順序RNA中堿基的排列順序第二節(jié)核酸的分子結構一、核酸的一級結構第17頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四3’5’第18頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四3’5’第19頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四連接鍵3’,5’

磷酸二酯鍵核酸鏈的5’末端磷酸基團核酸鏈的3’末端羥基核苷酸殘基書寫方式5’AGGCU3’寡核苷酸(oligonucleotide）<50多核苷酸（polynucleotide）>50第20頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四二、DNA的空間結構不同生物間有種族特異性（DNA堿基組成不同）同一生物無組織器官特異性（不同組織DNA堿基組成相同）某一特定生物，其DNA堿基組成恒定任何生物DNA堿基組成都符合A=T，G=C，A+G=T+C1、DNA的二級結構Chargff規(guī)則第21頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四反向平行互補雙鏈3’5’/5’3’AT

GC右手螺旋（B型）內(nèi)側：AT/

GC

堿基對平面與螺旋中心軸垂直外側：核糖和磷酸（親水）螺旋表面：大溝/小溝是DNA與蛋白質(zhì)識別、結合的部位第22頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

DNA雙螺旋結構模型

Watson-Crick雙螺旋結構學說

（doublehelixstructure）第23頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

DNA雙螺旋結構模型要點反向平行互補雙鏈3’5’/5’3’AT

GC右手螺旋（B型）內(nèi)側：AT/

GC

堿基對平面與螺旋中心軸垂直外側：核糖和磷酸（親水）螺旋表面：大溝/小溝是DNA與蛋白質(zhì)識別、結合的部位第24頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

DNA雙螺旋結構模型要點維持DNA雙螺旋結構穩(wěn)定因素堿基平面間的疏水堆積力（范德華力、疏水鍵）堿基對間的氫鍵DNA分子外側磷酸基團之間靜電斥力第25頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

DNA雙螺旋結構多樣性A型：右手螺旋/較B型粗Z型：左手螺旋/呈鋸齒狀三股螺旋DNA一條同型寡核苷酸與寡嘧啶核苷酸-寡嘌呤核苷酸雙螺旋的大溝結合三股中的第三股：分子間分子內(nèi)位于基因調(diào)控區(qū)第26頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四2、DNA超螺旋結構及其在染色質(zhì)中的組裝DNA鏈進一步盤繞形成超螺旋負超螺旋盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反自然界閉合雙鏈DNA主要以負超螺旋形式存在正超螺旋盤繞方向與DNA雙螺旋方向相同細胞內(nèi)DNA超螺旋結構始終處于動態(tài)變化中第27頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四原核生物DNA的高級結構共價閉合環(huán)狀DNA進一步盤繞形成類核結構（蛋白質(zhì)+DNA）盤繞形成負超螺旋第28頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四DNA在真核生物細胞核中的組裝線性DNA染色質(zhì)基本組成單位核小體=DNA+5種組蛋白(H1，H2A，H2B，H3，H4)串珠樣結構核心顆粒核心組蛋白(H2A，H2B，H3，H4)2DNA雙螺旋纏繞核心蛋白核心顆粒之間DNA（60bp）+H1染色體（細胞分裂期）第30頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第一次折疊核小體DNA整體體積減少6倍第二次折疊纖維狀、襻狀結構DNA致密度增加40倍第三次折疊柱狀結構DNA致密度增加1000倍1cm長的DNA分子壓縮直徑數(shù)微米的細胞核DNA在真核生物細胞核中的組裝第32頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四三、基因與基因組基因gene編碼有功能的多肽鏈或合成RNA所必需的全部核酸序列

DNA：編碼序列+非編碼調(diào)節(jié)序列+內(nèi)含子cDNA：翻譯調(diào)控序列+編碼序列第34頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四基因組genome一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因病毒：一個核酸分子的堿基序列原核生物：一條染色體的堿基序列真核生物：一個單倍體細胞內(nèi)所有的染色體人23條染色體的堿基序列第35頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四一個病毒含一種核酸DNA病毒RNA病毒重疊基因同一段核酸序列由于密碼閱讀框架的不同可翻譯出幾種不同的蛋白質(zhì)病毒基因組第36頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第37頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四DNA為環(huán)狀雙鏈調(diào)節(jié)序列+編碼序列+間隔序列操縱子操縱子=啟動序列+操縱序列+其他調(diào)節(jié)序列+結構基因原核生物基因組第38頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四DNA為線性人類基因組3×109bp分隔基因外顯子(exon)+內(nèi)含子(intron)單拷貝序列低度重復序列中度重復序列高度重復序列衛(wèi)星DNA真核生物基因組第39頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四四、各類RNA的高級結構二級結構線性單鏈局部雙螺旋（發(fā)夾結構）A=U、GC三級結構具備活性四級結構RNA+蛋白質(zhì)=RNP第40頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四功能參與蛋白質(zhì)合成識別密碼子轉(zhuǎn)運氨基酸一級結構單鏈多核苷酸含有稀有堿基二級結構三葉草型（四環(huán)四臂）反密碼環(huán)--含反密碼子氨基酸臂--攜帶氨基

3’端：-CCA-OH三級結構倒Ｌ型tRNA的結構第41頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四可變環(huán)--其大小作為tRNA分類的標志與核糖體5sRNA相互作用識別密碼子攜帶氨基酸第42頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第43頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四功能參與蛋白質(zhì)合成遺傳信息的傳遞原核生物mRNA多順反子轉(zhuǎn)錄后不需加工，直接翻譯成蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄、翻譯過程偶聯(lián)真核生物mRNA單順反子細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄后需加工成熟mRNA細胞質(zhì)翻譯成蛋白質(zhì)mRNA的結構第44頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四多順反子含有幾個功能相關的蛋白質(zhì)編碼序列可翻譯成幾種蛋白質(zhì)間隔序列：和核糖體識別、結合有關５’端：翻譯起始相關序列

SD序列３’端：翻譯終止相關序列原核生物mRNA結構特點第45頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四單順反子一個mRNA分子包含一條多肽鏈的信息初級轉(zhuǎn)錄物核內(nèi)不均一ＲＮA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA）外顯子+內(nèi)含子概念：真核生物ＤＮＡ轉(zhuǎn)錄生成mRNA時的初級轉(zhuǎn)錄物稱為核內(nèi)不均一ＲＮＡ真核生物mRNA的結構特點第46頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四成熟mRNA（無內(nèi)含子）mRNA=５’端帽子結構

+５’非翻譯區(qū)

+編碼區(qū)（外顯子)

+3’非翻譯區(qū)

+polyA５’端帽子結構:m7GpppN功能：保護mRNA不被核酸外切酶降解與翻譯起始有關３’端尾巴結構:polyA20-250個多聚腺苷酸結構功能：穩(wěn)定mRNA真核生物mRNA的結構特點第47頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四帽子結構真

成熟真第48頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四7第49頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四功能蛋白質(zhì)合成場所核糖體=rRNA+多種核糖體蛋白

(rP)rRNA的結構第50頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第51頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

原核生物真核生物rRNA種類5S16S23S5S5.8S18S28S

核糖體70S80S(rRNA+rP)

（30S小亞基）（40S小亞基）（50S大亞基）（60S大亞基）

沉降系數(shù)（S）表示大小第52頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四其他RNA分子snRNA作用于hnRNA，使其成為成熟mRNAsonRNA參與rRNA前體加工、核糖體亞基裝配scRNA7SLRNA+蛋白質(zhì)=SRP參與分泌蛋白質(zhì)的合成第53頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四反義RNA與特定mRNA互補配對，阻斷mRNA翻譯核酶具有催化活性的RNAmiRNA外源性基因入侵雙鏈RNA（mRNA）宿主產(chǎn)生特定長度（21核苷酸）/特定序列

小片段RNA（siRNA）siRNA+mRNAmRNA降解RNA干擾技術（RNAi）RNA組學—研究細胞的全部RNA基因和RNA的分子結構與功能第54頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四6、核酸的變性、復性與雜交

核酸變性

物化因素DNA雙鏈單鏈堿基氫鍵斷裂一級結構不變增色效應：核酸變性時其260nm紫外線吸收值增加熔解溫度（變性溫度，Tm

）

DNA加熱變性，其260nm紫外線吸收值達最大吸收值一半時的溫度Tm與CG含量成正比第55頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四核酸復性

適當條件變性DNA雙螺旋DNA(兩條單鏈)退火（annealing)

緩慢冷卻(Tm-25℃)熱變性DNA雙螺旋DNA雜交

不同種類DNA單鏈/RNA

堿基配對適宜條件雜化雙鏈

(DNA-DNA/DAN-RNA/RNA-RNA)研究基因的位置鑒定兩種核酸的相似性檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否：基因芯片第56頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)核酸的理化性質(zhì)大小DNA：人單倍體細胞中為2.9109bp測定方法凝膠電泳瓊脂糖凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳超速離心法DNA測序：Sanger雙脫氧DNA末端合成終止法一、核酸的大小及測定第57頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四二、核酸的水解化學法低pH：DNA/RNA

磷酸二酯鍵水解糖苷鍵水解高pH：RNA磷酸二酯鍵水解

DNA磷酸二酯鍵不水解第58頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四酶法RNA酶（RNAase）：水解RNADNA酶（DNAase）：水解DNA核酸內(nèi)切酶：作用于多核苷酸內(nèi)部的磷酸二酯鍵核酸外切酶：作用于多核苷酸3’末端磷酸二酯鍵---3’5’外切酶作用于多核苷酸5’末端磷酸二酯鍵---5’3’外切酶第59頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四5’3’5’3’5’3’外切酶3’5’外切酶第60頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四三、核酸的變性、復性與雜交

1、變性（denaturation）

DNA分子雙螺旋或RNA分子局部雙螺旋，在某些物理化學因素作用下，使互補堿基間氫鍵斷裂，雙螺旋解離成單鏈，但其一級結構仍保持完好的現(xiàn)象。第61頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四核酸變性

理化因素核酸雙鏈單鏈堿基氫鍵斷裂一級結構不變理化因素：加熱、酸、堿、尿素、甲酰胺增色效應：核酸變性時其260nm紫外線吸收值增加增色效應