核酸組成與結(jié)構(gòu)

核酸組成與結(jié)構(gòu)第1頁(yè)/共148頁(yè)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2頁(yè)/共147頁(yè)第2頁(yè)/共148頁(yè)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)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(cè)序方法1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)1990年美國(guó)啟動(dòng)人類(lèi)基因組計(jì)劃(HGP)1994年中國(guó)人類(lèi)基因組計(jì)劃啟動(dòng)2001年美、英等國(guó)完成人類(lèi)基因組計(jì)劃基本框架

核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展第3頁(yè)/共147頁(yè)第3頁(yè)/共148頁(yè)核酸的分類(lèi)及分布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。(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(gè)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。第4頁(yè)/共147頁(yè)第4頁(yè)/共148頁(yè)核酸的化學(xué)組成1.元素組成C、H、O、N、P（9~10%）2.分子組成——堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿——戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖——磷酸(phosphate)第5頁(yè)/共147頁(yè)第5頁(yè)/共148頁(yè)§1

核酸的組成單位核酸的基本組成單位——

核苷酸核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)第6頁(yè)/共147頁(yè)第6頁(yè)/共148頁(yè)核酸

水解水解水解單核苷酸（B-R-P）磷酸（P）

戊糖(R,dR）

堿基（B）核苷（B-R）

圖3-1

核酸分子的組成知識(shí)點(diǎn)1第7頁(yè)/共147頁(yè)第7頁(yè)/共148頁(yè)戊糖堿基核苷：核糖或脫氧核糖與堿基生成的糖苷核苷酸：核苷與磷酸形成的磷酸酯

核酸的基本組成單位——

核苷酸第8頁(yè)/共147頁(yè)第8頁(yè)/共148頁(yè)戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)第9頁(yè)/共147頁(yè)第9頁(yè)/共148頁(yè)嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥(niǎo)嘌呤(guanine,G)堿基NNNHN123456789知識(shí)點(diǎn)2第10頁(yè)/共147頁(yè)第10頁(yè)/共148頁(yè)嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)NNH132456知識(shí)點(diǎn)3第11頁(yè)/共147頁(yè)第11頁(yè)/共148頁(yè)

O

OH－P－OH=H3PO4OH-=-H2PO3P磷酸第12頁(yè)/共147頁(yè)第12頁(yè)/共148頁(yè)戊糖堿基核苷：核糖或脫氧核糖與堿基生成的糖苷核苷酸：核苷與磷酸形成的磷酸酯

核酸的基本組成單位——

核苷酸第13頁(yè)/共147頁(yè)第13頁(yè)/共148頁(yè)

核苷：核糖或脫氧核糖與堿基生成的糖苷1′1第14頁(yè)/共147頁(yè)第14頁(yè)/共148頁(yè)戊糖堿基核苷：核糖或脫氧核糖與堿基生成的糖苷核苷酸：核苷與磷酸形成的磷酸酯

核酸的基本組成單位——

核苷酸第15頁(yè)/共147頁(yè)第15頁(yè)/共148頁(yè)核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷酸：核苷與磷酸形成的磷酸酯知識(shí)點(diǎn)4第16頁(yè)/共147頁(yè)第16頁(yè)/共148頁(yè)體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物

多磷酸核苷酸：NMP、NDP、NTPAMPADPATP第17頁(yè)/共147頁(yè)第17頁(yè)/共148頁(yè)ATP的性質(zhì)ATP分子的最顯著特點(diǎn)是含有兩個(gè)高能磷酸鍵。ATP水解時(shí),可以釋放出大量自由能。ATP是生物體內(nèi)最重要的能量轉(zhuǎn)換中間體。ATP水解釋放出來(lái)的能量用于推動(dòng)生物體內(nèi)各種需能的生化反應(yīng)。第18頁(yè)/共147頁(yè)第18頁(yè)/共148頁(yè)體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物質(zhì)：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP

多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP

環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMPcAMPNADP+NAD+第19頁(yè)/共147頁(yè)第19頁(yè)/共148頁(yè)§1

核酸的組成單位核酸的基本組成單位——

核苷酸核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)第20頁(yè)/共147頁(yè)第20頁(yè)/共148頁(yè)核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)

1.

定義：鹼基的排列順序

⑴骨架鏈：糖-磷酸鏈（R-P)⑵連接鍵：3’,5’—磷酸二酯鍵⑶側(cè)鏈：堿基⑷方向：5’P末端→3’-OH末端

2.核苷酸的連接3.核酸分子結(jié)構(gòu)表示法

知識(shí)點(diǎn)5第21頁(yè)/共147頁(yè)第21頁(yè)/共148頁(yè)單核苷酸的連接第22頁(yè)/共147頁(yè)第22頁(yè)/共148頁(yè)5′端3′端CGA核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。第23頁(yè)/共147頁(yè)第23頁(yè)/共148頁(yè)AGP5PTPGPCPTPOH3

書(shū)寫(xiě)方法5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3第24頁(yè)/共147頁(yè)第24頁(yè)/共148頁(yè)§2DNA的空間結(jié)構(gòu)

一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)－雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)

第25頁(yè)/共147頁(yè)第25頁(yè)/共148頁(yè)

一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)－雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

1.雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)

2.結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

3.DNA結(jié)構(gòu)的多樣性

第26頁(yè)/共147頁(yè)第26頁(yè)/共148頁(yè)ErwinChargaff（1905－1995）

Chargaff規(guī)則

（20世紀(jì)40－50年代）不同物種的DNA堿基組成不同；同一生物體的不同組織的DNA的堿基組成相同；

[A]=[T]，[G]=[C]，[A]+[G]=[T]+[C]第27頁(yè)/共147頁(yè)第27頁(yè)/共148頁(yè)RosalindFranklin

第28頁(yè)/共147頁(yè)第28頁(yè)/共148頁(yè)

Wilkins和Franklin發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的DNA纖維具有相似的X-射線衍射圖譜。DNA分子X(jué)射線衍射照片

第29頁(yè)/共147頁(yè)第29頁(yè)/共148頁(yè)P(yáng)auling和Corey發(fā)現(xiàn)A與T生成2個(gè)氫鍵、C與G生成3個(gè)氫鍵。第30頁(yè)/共147頁(yè)第30頁(yè)/共148頁(yè)1953.4.25英國(guó)的《自然》雜志刊登了J.Watson(1928-).H.C.Crick(1916)在劍橋合作的成果——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型，這一成就被譽(yù)為是20世紀(jì)以來(lái)生物學(xué)方面最偉大的發(fā)現(xiàn)，是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。JamesWatson&Francisrick第31頁(yè)/共147頁(yè)第31頁(yè)/共148頁(yè)

一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)－雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

1.雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)

2.結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

3.DNA結(jié)構(gòu)的多樣性

第32頁(yè)/共147頁(yè)第32頁(yè)/共148頁(yè)先分析結(jié)構(gòu)圖第33頁(yè)/共147頁(yè)第33頁(yè)/共148頁(yè)

堿基之間形成的氫鍵及互補(bǔ)配對(duì)

第34頁(yè)/共147頁(yè)第34頁(yè)/共148頁(yè)第35頁(yè)/共147頁(yè)第35頁(yè)/共148頁(yè)要點(diǎn)小結(jié)：第36頁(yè)/共147頁(yè)第36頁(yè)/共148頁(yè)第37頁(yè)/共147頁(yè)第37頁(yè)/共148頁(yè)第38頁(yè)/共147頁(yè)第38頁(yè)/共148頁(yè)第39頁(yè)/共147頁(yè)第39頁(yè)/共148頁(yè)

一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)－雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

1.雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)

2.結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

3.DNA結(jié)構(gòu)的多樣性

第40頁(yè)/共147頁(yè)第40頁(yè)/共148頁(yè)DNA結(jié)構(gòu)的多樣性右手雙螺旋（B-DNA）：生理?xiàng)l件下最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)A-DNA：右手雙螺旋、螺旋直徑2.6nm、螺距2.5nm，11個(gè)堿基/周Z-DNA：左手螺旋、螺旋直徑1.8nm、螺距4.5nm、12堿基/周、核酸鏈骨架顯Z字型走行。第41頁(yè)/共147頁(yè)第41頁(yè)/共148頁(yè)不同類(lèi)型的DNA結(jié)構(gòu)第42頁(yè)/共147頁(yè)第42頁(yè)/共148頁(yè)某些DNA具有更復(fù)雜的螺旋結(jié)構(gòu)1.Hoogsteen堿基配對(duì)形成三股螺旋DNAH-DNA的結(jié)構(gòu)第43頁(yè)/共147頁(yè)第43頁(yè)/共148頁(yè)2．4條多聚鳥(niǎo)嘌呤核苷酸鏈形成四螺旋DNA第44頁(yè)/共147頁(yè)第44頁(yè)/共148頁(yè)§2DNA的空間結(jié)構(gòu)

一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)－雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)

第45頁(yè)/共147頁(yè)第45頁(yè)/共148頁(yè)

原核生物DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)

DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝

二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)第46頁(yè)/共147頁(yè)第46頁(yè)/共148頁(yè)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤(pán)繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)

第47頁(yè)/共147頁(yè)第47頁(yè)/共148頁(yè)環(huán)狀DNA結(jié)構(gòu)示意圖第48頁(yè)/共147頁(yè)第48頁(yè)/共148頁(yè)原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu):

在共價(jià)閉環(huán)雙螺旋基礎(chǔ)上進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)盤(pán)曲,形成超螺旋(supercoil)體積進(jìn)一步壓縮.知識(shí)點(diǎn)7第49頁(yè)/共147頁(yè)第49頁(yè)/共148頁(yè)意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程具有關(guān)鍵作用。第50頁(yè)/共147頁(yè)第50頁(yè)/共148頁(yè)原核生物DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)

DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝

二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)第51頁(yè)/共147頁(yè)第51頁(yè)/共148頁(yè)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知識(shí)點(diǎn)8第52頁(yè)/共147頁(yè)第52頁(yè)/共148頁(yè)組蛋白是小分子量的堿性蛋白質(zhì)組蛋白分子質(zhì)量在11kD到21kD之間，組蛋白中富含精氨酸和賴(lài)氨酸。各種真核細(xì)胞都有5種組蛋白，但分子質(zhì)量和氨基酸的順序有些差異。在所有真核生物中H3，H4組蛋白氨基酸序列高度保守，提示功能是相同的。但是各種生物的H1、H2A、H2B的相似性很少。第53頁(yè)/共147頁(yè)第53頁(yè)/共148頁(yè)核小體的折疊及染色體組裝—2nm11nm30nm300nm1400nm700nm逐級(jí)盤(pán)曲折疊第54頁(yè)/共147頁(yè)第54頁(yè)/共148頁(yè)DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝

（動(dòng)畫(huà)）第55頁(yè)/共147頁(yè)第55頁(yè)/共148頁(yè)§3RNA的空間結(jié)構(gòu)與分類(lèi)信使RNA(mRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)

核蛋白體RNA(rRNA)

RNA與DNA分子組成及結(jié)構(gòu)差異第56頁(yè)/共147頁(yè)第56頁(yè)/共148頁(yè)RNA與DNA分子組成及結(jié)構(gòu)差異基本成分的差異。結(jié)構(gòu)差異：?jiǎn)捂?、局部雙螺旋、堿基不嚴(yán)格配對(duì)。種類(lèi)較多。較多稀有堿基知識(shí)點(diǎn)9第57頁(yè)/共147頁(yè)第57頁(yè)/共148頁(yè)

兩類(lèi)核酸的基本成分第58頁(yè)/共147頁(yè)第58頁(yè)/共148頁(yè)RNA與DNA分子組成及結(jié)構(gòu)差異基本成分的差異。結(jié)構(gòu)差異：?jiǎn)捂?、局部雙螺旋、堿基不嚴(yán)格配對(duì)。第59頁(yè)/共147頁(yè)第59頁(yè)/共148頁(yè)RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)RNA是單鏈分子，因此，在RNA分子中，并不遵守堿基種類(lèi)的數(shù)量比例關(guān)系，即分子中的嘌呤堿基總數(shù)不一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。

RNA分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能形成雙螺旋的部分，則形成突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)可以形象地稱(chēng)為“發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)。第60頁(yè)/共147頁(yè)第60頁(yè)/共148頁(yè)RNA的發(fā)夾結(jié)構(gòu)（突環(huán)）第61頁(yè)/共147頁(yè)第61頁(yè)/共148頁(yè)第62頁(yè)/共147頁(yè)第62頁(yè)/共148頁(yè)RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)RNA是單鏈分子，因此，在RNA分子中，并不遵守堿基種類(lèi)的數(shù)量比例關(guān)系，即分子中的嘌呤堿基總數(shù)不一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。

RNA分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能形成雙螺旋的部分，則形成突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)可以形象地稱(chēng)為“發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)。第63頁(yè)/共147頁(yè)第63頁(yè)/共148頁(yè)RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在RNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基的配對(duì)情況不象DNA中嚴(yán)格。G

除了可以和C

配對(duì)外，也可以和U

配對(duì)。G-U配對(duì)形成的氫鍵較弱。第64頁(yè)/共147頁(yè)第64頁(yè)/共148頁(yè)RNA與DNA分子組成及結(jié)構(gòu)差異基本成分的差異。結(jié)構(gòu)差異：?jiǎn)捂?、局部雙螺旋、堿基配對(duì)種類(lèi)較多較多稀有堿基第65頁(yè)/共147頁(yè)第65頁(yè)/共148頁(yè)

真核細(xì)胞內(nèi)主要RNA的種類(lèi)與功能

細(xì)胞核和胞液線粒體功能核蛋白體RNArRNAmtrRNA核蛋白體的組分信使RNAmRNAmtmRNA蛋白質(zhì)合成膜板轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNAmttRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸不均一核RNAHnRNAmRNA的前體核內(nèi)小RNASnRNA參與HnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)核仁小RNASnoRNArRNA的加工,修飾小胞質(zhì)RNAscRNA/7SL-RNA蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分第66頁(yè)/共147頁(yè)第66頁(yè)/共148頁(yè)§3RNA的空間結(jié)構(gòu)與分類(lèi)信使RNA(mRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)

核蛋白體RNA(rRNA)

RNA與DNA分子組成及結(jié)構(gòu)差異第67頁(yè)/共147頁(yè)第67頁(yè)/共148頁(yè)mRNA(信使RNA)

MessengerRNA約占總RNA的3%。不同細(xì)胞的mRNA的鏈長(zhǎng)和分子量差異很大。半衰期最短知識(shí)點(diǎn)10第68頁(yè)/共147頁(yè)第68頁(yè)/共148頁(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：原核生物的mRNA是多順?lè)醋?，真核生物的mRNA是單順?lè)醋樱╤nRNAmRNA）

真核細(xì)胞mRNA的3‘-末端有一段長(zhǎng)達(dá)200個(gè)核苷酸左右的聚腺苷酸(polyA)，稱(chēng)為“尾結(jié)構(gòu)”，5’-末端有一個(gè)甲基化的鳥(niǎo)苷酸，稱(chēng)為“帽結(jié)構(gòu)”。第69頁(yè)/共147頁(yè)第69頁(yè)/共148頁(yè)真核生物

mRNA的結(jié)構(gòu)AAAA……Anm7GpppAUGGUGUAA………………5′3′5′帽子結(jié)構(gòu)密碼子3′多聚A尾

5′非編碼區(qū)編碼區(qū)

3′非編碼區(qū)：第70頁(yè)/共147頁(yè)第70頁(yè)/共148頁(yè)帽子結(jié)構(gòu)動(dòng)畫(huà)第71頁(yè)/共147頁(yè)第71頁(yè)/共148頁(yè)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72頁(yè)/共147頁(yè)第72頁(yè)/共148頁(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：原核生物的mRNA是多順?lè)醋?，真核生物的mRNA是單順?lè)醋樱╤nRNAmRNA）

真核細(xì)胞mRNA的3‘-末端有一段長(zhǎng)達(dá)200個(gè)核苷酸左右的聚腺苷酸(polyA)，稱(chēng)為“尾結(jié)構(gòu)”，5’-末端有一個(gè)甲基化的鳥(niǎo)苷酸，稱(chēng)為“帽結(jié)構(gòu)”。它的功能是將DNA的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地–核糖核蛋白體。第73頁(yè)/共147頁(yè)第73頁(yè)/共148頁(yè)

mRNA的功能把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)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翻譯蛋白知識(shí)點(diǎn)11真核細(xì)胞第74頁(yè)/共147頁(yè)第74頁(yè)/共148頁(yè)§3RNA的空間結(jié)構(gòu)與分類(lèi)信使RNA(mRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)

核蛋白體RNA(rRNA)

RNA與DNA分子組成及結(jié)構(gòu)差異第75頁(yè)/共147頁(yè)第75頁(yè)/共148頁(yè)

tRNA(轉(zhuǎn)移RNA)

TransferRNA

約占總RNA的10-15%。是細(xì)胞里分子量較小的一類(lèi)核酸，鏈長(zhǎng)一般在70-90個(gè)核苷酸之間。含有較多的稀有堿基和稀有核苷，DHU、T、、mG和mA、次黃嘌呤等。知識(shí)點(diǎn)12第76頁(yè)/共147頁(yè)第76頁(yè)/共148頁(yè)N,N二甲基鳥(niǎo)嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶

稀有堿基

第77頁(yè)/共147頁(yè)第77頁(yè)/共148頁(yè)

tRNA(轉(zhuǎn)移RNA)

TransferRNA

它們的3，末端都是－CCA-OH序列，已知每一個(gè)氨基酸至少有一個(gè)相應(yīng)的tRNA。它們的二級(jí)結(jié)構(gòu)總是三葉草型，三級(jí)結(jié)構(gòu)是到“L”型。知識(shí)點(diǎn)13第78頁(yè)/共147頁(yè)第78頁(yè)/共148頁(yè)tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)都呈”三葉草”形狀，在結(jié)構(gòu)上具有某些共同之處，一般可將其分為五臂四環(huán)：包括氨基酸接受區(qū)、反密碼區(qū)、二氫尿嘧啶區(qū)、TC區(qū)和可變區(qū)。

在三葉草型二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，突環(huán)上未配對(duì)的堿基由于整個(gè)分子的扭曲而配成對(duì)，目前已知的tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)均為倒L型。第79頁(yè)/共147頁(yè)第79頁(yè)/共148頁(yè)tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)第80頁(yè)/共147頁(yè)第80頁(yè)/共148頁(yè)

ＴψＣ環(huán)氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)反密碼子tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)及氫鍵的位置第81頁(yè)/共147頁(yè)第81頁(yè)/共148頁(yè)動(dòng)畫(huà)第82頁(yè)/共147頁(yè)第82頁(yè)/共148頁(yè)

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。知識(shí)點(diǎn)14第83頁(yè)/共147頁(yè)第83頁(yè)/共148頁(yè)§3RNA的空間結(jié)構(gòu)與分類(lèi)信使RNA(mRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)

核蛋白體RNA(rRNA)

RNA與DNA分子組成及結(jié)構(gòu)差異第84頁(yè)/共147頁(yè)第84頁(yè)/共148頁(yè)rRNA(核糖體RNA)

RibosomeRNA約占全部RNA的80%是核糖核蛋白體的主要組成部分。rRNA

和蛋白質(zhì)結(jié)合形成的核蛋白體是蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所。知識(shí)點(diǎn)15第85頁(yè)/共147頁(yè)第85頁(yè)/共148頁(yè)

核糖體RNA的結(jié)構(gòu)第86頁(yè)/共147頁(yè)第86頁(yè)/共148頁(yè)

70S

80S50S30S60S40S31proteins23SRNA5SRNA21proteins16SRNA49proteins28SRNA5.8SRNA33proteins18SRNA原核生物核蛋白體真核生物核蛋白體第87頁(yè)/共147頁(yè)第87頁(yè)/共148頁(yè)核蛋白體構(gòu)象第88頁(yè)/共147頁(yè)第88頁(yè)/共148頁(yè)局部雙鏈tRNArRNAmRNA三葉草形、倒L形含稀有堿基多反密碼子CCA-OH3'呈花狀5'

-m7GpppNm3'-polyA編碼序列單鏈局部雙鏈結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成的模板搬運(yùn)活化的aa到核糖體組成核蛋白體分子大小不一量<10%,代謝快分子量小120堿基穩(wěn)定分子大120堿基量>80%,穩(wěn)定

三種RNA內(nèi)容小結(jié)功能第89頁(yè)/共147頁(yè)第89頁(yè)/共148頁(yè)§4核酸的理化性質(zhì)一、核酸的一般理化性質(zhì)

二、DNA的變性(denaturation)三、DNA的復(fù)性與分子雜交第90頁(yè)/共147頁(yè)第90頁(yè)/共148頁(yè)核酸是酸性較強(qiáng)的多元酸DNA分子的長(zhǎng)度與直徑之比達(dá)到107，極易在機(jī)械力的作用下發(fā)生斷裂紫外吸收特性----260nm特征性吸收峰核酸的一般理化性質(zhì)第91頁(yè)/共147頁(yè)第91頁(yè)/共148頁(yè)核酸的紫外吸收

嘌呤和嘧啶堿基具有共軛雙鍵，這使核苷、核苷酸及核酸可以吸收紫外光，最大吸收峰位于波長(zhǎng)260nm附近，因此經(jīng)常用A260（在260nm處的吸光度）或OD260（260nm處的光密度值）表示核酸的濃度。利用核酸的紫外吸收特性，可以用紫外分光光度法對(duì)DNA和RNA進(jìn)行定性和定量分析。第92頁(yè)/共147頁(yè)第92頁(yè)/共148頁(yè)481216消光系數(shù)8×10－3AGTCU220240260280300320nm波長(zhǎng)各種堿基的紫外吸收光譜第93頁(yè)/共147頁(yè)第93頁(yè)/共148頁(yè)§4核酸的理化性質(zhì)一、核酸的一般理化性質(zhì)

二、DNA的變性(denaturation)三、DNA的復(fù)性與分子雜交第94頁(yè)/共147頁(yè)第94頁(yè)/共148頁(yè)DNA的變性(denaturation)定義：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。方法：過(guò)量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮、甲醛等。變性后其它理化性質(zhì)變化：OD260增高 ，生物活性喪失知識(shí)點(diǎn)18第95頁(yè)/共147頁(yè)第95頁(yè)/共148頁(yè)DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵斷裂,變成單鏈。加熱變性氫鍵斷裂緩慢冷卻復(fù)性天然雙鏈DNA變性DNADNA的變性和復(fù)性第96頁(yè)/共147頁(yè)第96頁(yè)/共148頁(yè)

DNA熱變性：特點(diǎn)—驟然、突發(fā)式融解溫度Tm(meltingtemperature)Tm與G+C含量成正比第97頁(yè)/共147頁(yè)第97頁(yè)/共148頁(yè)DNA解鏈曲線8084889296100℃0.700.650.600.550.50A260Tm第98頁(yè)/共147頁(yè)第98頁(yè)/共148頁(yè)Tm：變性是在一個(gè)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(shí)的溫度稱(chēng)為DNA的解鏈溫度，又稱(chēng)融解溫度(meltingtemperature,Tm)。其大小與G+C含量成正比。用途：粗略推算DNA的堿基組成及長(zhǎng)度。第99頁(yè)/共147頁(yè)第99頁(yè)/共148頁(yè)DNA的解鏈曲線和Tm值第100頁(yè)/共147頁(yè)第100頁(yè)/共148頁(yè)

DNA熱變性：增（高）色效應(yīng)：

DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象知識(shí)點(diǎn)17第101頁(yè)/共147頁(yè)第101頁(yè)/共148頁(yè)

變性引起紫外吸收值的改變第102頁(yè)/共147頁(yè)第102頁(yè)/共148頁(yè)§4核酸的理化性質(zhì)一、核酸的一般理化性質(zhì)

二、DNA的變性(denaturation)三、DNA的復(fù)性與分子雜交第103頁(yè)/共147頁(yè)第103頁(yè)/共148頁(yè)三、DNA的復(fù)性與分子雜交DNA復(fù)性(renaturation)

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(chēng)為復(fù)性。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(chēng)為退火(annealing)。知識(shí)點(diǎn)18第104頁(yè)/共147頁(yè)第104頁(yè)/共148頁(yè)DNA復(fù)性(renaturation)復(fù)性的條件：只有溫度緩慢下降才可以復(fù)性一般認(rèn)為，比Tm低25℃是復(fù)性的最佳條件。第105頁(yè)/共147頁(yè)第105頁(yè)/共148頁(yè)在DNA變性后的復(fù)性過(guò)程中，如果將不同種類(lèi)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，在適宜的條件下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈(heteroduplex)。核酸分子雜交(hybridization)第106頁(yè)/共147頁(yè)第106頁(yè)/共148頁(yè)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(chēng)為核酸分子雜交。第107頁(yè)/共147頁(yè)第107頁(yè)/共148頁(yè)第108頁(yè)/共147頁(yè)第108頁(yè)/共148頁(yè)第109頁(yè)/共147頁(yè)第109頁(yè)/共148頁(yè)研究DNA分子中某一種基因的位置定兩種核酸分子間的序列相似性檢測(cè)某些專(zhuān)一序列在待檢樣品中存在與否是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)核酸分子雜交的應(yīng)用：第110頁(yè)/共147頁(yè)第110頁(yè)/共148頁(yè)將不同種生物的DNA分子進(jìn)行雜交，可以說(shuō)明生物之間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近把人、黑猩猩和長(zhǎng)臂猿的某些DNA進(jìn)行雜交，發(fā)現(xiàn)人的DNA和黑猩猩的DNA雜交后形成的雜交DNA雜合雙鏈區(qū)多于人的DNA與長(zhǎng)臂猿雜交形成的雜合雙鏈區(qū)，即人與黑猩猩的DNA更相似，這就說(shuō)明人與黑猩猩的親緣關(guān)系要近于人與長(zhǎng)臂猿的親緣關(guān)系。DNA雜交技術(shù)是人們從分子生物學(xué)角度為生物進(jìn)化提供的一個(gè)非常可靠的證據(jù)。DNA分子雜交的應(yīng)用第111頁(yè)/共147頁(yè)第111頁(yè)/共148頁(yè)將同種生物的DNA雜交，可用于親子鑒定

人與人之間的99.99％的遺傳密碼都相同，但又存在萬(wàn)分之一的差別，使每個(gè)人都具備區(qū)別于他人的堿基序列。這就是DNA的遺傳多態(tài)性。每個(gè)人多態(tài)性位點(diǎn)的差別就成為個(gè)人識(shí)別的標(biāo)志。盡管遺傳多態(tài)性的存在，但每一個(gè)人的染色體也必然來(lái)自父母，這就是DNA親子鑒定的理論基礎(chǔ)。第112頁(yè)/共147頁(yè)第112頁(yè)/共148頁(yè)

在醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，能準(zhǔn)確進(jìn)行親子鑒定的是DNA檢測(cè)，檢測(cè)方法并非檢測(cè)出全部堿基順序，而是進(jìn)行DNA雜交，即把所要檢測(cè)的兩人的DNA進(jìn)行雜交，再比較差異大小，從而說(shuō)明兩人的血緣關(guān)系，如父子、母女等。第113頁(yè)/共147頁(yè)第113頁(yè)/共148頁(yè)另外，在公安機(jī)關(guān)的刑事偵察中，也常用DNA雜交技術(shù)進(jìn)行痕跡檢驗(yàn)。犯罪分子只要留下一絲一毫的身體細(xì)胞遺留物，如血液、皮屑、毛發(fā)等，技術(shù)人員就可以把犯罪嫌疑人的DNA樣本和現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的遺留物中提取的DNA樣本通過(guò)DNA雜交，比較它們是否相同，從而確定現(xiàn)場(chǎng)留下的痕跡是否為犯罪嫌疑人的。這在司法實(shí)踐中可作為科學(xué)的舉證。

將同種生物的DNA雜交，可用于痕跡檢驗(yàn)等第114頁(yè)/共147頁(yè)第114頁(yè)/共148頁(yè)

分子探針（probe）:

是指用放射性核素、生物素或其他活性物質(zhì)標(biāo)記的，能與特定的核酸序列發(fā)生特異性互補(bǔ)的已知DNA或RNA片段。第115頁(yè)/共147頁(yè)第115頁(yè)/共148頁(yè)第116頁(yè)/共147頁(yè)第116頁(yè)/共148頁(yè)探針的種類(lèi)cDNA探針、基因組DNA探針、寡核苷酸探針、RNA探針標(biāo)記物核素標(biāo)記物（同位素標(biāo)記）：32P、35S、3H、14C、125I、131I等非核素標(biāo)記物（非同位素標(biāo)記）：生物素、地高辛、熒光素等第117頁(yè)/共147頁(yè)第117頁(yè)/共148頁(yè)黛瑪尋人啟示今登報(bào)尋找失散多年的妻子瑪黛女士及我們的孩子！百萬(wàn)富翁——馬可尼滴血認(rèn)親第118頁(yè)/共147頁(yè)第118頁(yè)/共148頁(yè)滴血認(rèn)親我是您的女兒，我來(lái)自曼徹斯特！尋人啟示今登報(bào)尋找失散多年的妻子瑪黛女士及我們的孩子！黛瑪我是您的女兒，我來(lái)自都柏林！第119頁(yè)/共147頁(yè)第119頁(yè)/共148頁(yè)滴血認(rèn)親尋人啟示今登報(bào)尋找失散多年的妻子瑪黛女士及我們的孩子！黛瑪我是您的女兒，我來(lái)自利物浦！第120頁(yè)/共147頁(yè)第120頁(yè)/共148頁(yè)告示如有人能為本案提供確鑿證據(jù)，判明是非，本院將酬謝兩萬(wàn)英鎊！英國(guó)生物化學(xué)研究所第121頁(yè)/共147頁(yè)第121頁(yè)/共148頁(yè)利物浦都柏林曼徹斯特第122頁(yè)/共147頁(yè)第122頁(yè)/共148頁(yè)

核酸酶（Nuclease）

核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依據(jù)底物不同分類(lèi)DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專(zhuān)一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：專(zhuān)一降解RNA。第123頁(yè)/共147頁(yè)第123頁(yè)/共148頁(yè)依據(jù)切割部位不同核酸內(nèi)切酶：分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特異性限制性核酸內(nèi)切酶。核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶。第124頁(yè)/共147頁(yè)第124頁(yè)/共148頁(yè)參與DNA的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過(guò)程負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時(shí)也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸在消化液中降解食物中的核酸以利吸收體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解

核酸酶的功能第125頁(yè)/共147頁(yè)第125頁(yè)/共148頁(yè)核酸的催化性質(zhì)

長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們認(rèn)為酶都是蛋白質(zhì)。1981年，美國(guó)兩位生物化學(xué)家T.Cech和S.A.Altman發(fā)現(xiàn)了某些核糖核酸(RNA)的催化作用，并提出了核酶（Ribozyme)的概念。第126頁(yè)/共147頁(yè)第126頁(yè)/共148頁(yè)核酸的催化性質(zhì)催化性RNA(ribozyme)

作為序列特異性的核酸內(nèi)切酶降解mRNA。催化性DNA(DNAzyme)

人工合成的寡聚脫氧核苷酸片段，也能序列特異性降解RNA。第127頁(yè)/共147頁(yè)第127頁(yè)/共148頁(yè)第128頁(yè)/共147頁(yè)第128頁(yè)/共148頁(yè)典型試題分析A型題

1.核苷酸中堿基（N）、戊糖（R）和磷酸（P）之間的連接關(guān)系是：A.N-R-PB.N-P-RC.R-N-PD.P-N-RE.R-P-P-N第129頁(yè)/共147頁(yè)第129頁(yè)/共148頁(yè)2.某DNA分子中腺嘌呤的含量為20%，則胞嘧啶的含量為：A.10%B.15%C.20％D.25%E.30%第130頁(yè)/共147頁(yè)第130頁(yè)/共148頁(yè)3.核酸的各基本組成單位之間的主要連接鍵是：A.二硫鍵B.糖苷鍵C.磷酸二酯鍵D.肽鍵E.氫鍵第131頁(yè)/共147頁(yè)第131頁(yè)/共148頁(yè)4.下列關(guān)于B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的敘述中，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？

A.兩條鏈方向相反

B.兩股鏈通過(guò)堿基之間的氫鍵相連

C.為右手螺旋，每個(gè)螺旋包含了10對(duì)堿基

D.堿基位于螺旋外側(cè)

E.螺旋的直徑為2nm第132頁(yè)/共147頁(yè)第132頁(yè)/共148頁(yè)5.下列關(guān)于tRNA的敘述，錯(cuò)誤的是：含有密碼子環(huán)通常由70~90個(gè)核苷酸組成參與蛋白質(zhì)生物合成三級(jí)結(jié)構(gòu)呈倒“L”形含有大量的稀有堿基第133頁(yè)/共147頁(yè)第133頁(yè)/共148頁(yè)6.下列幾種DNA分子的堿基組成比例不同，哪一種DNA的Tm值最高？A.DNA中A-T占15%B.DNA中G-C占25%C.DNA中G-C占40%D.DNA中A-T占80%E.DNA中G-C占55%第134頁(yè)/共147頁(yè)第134頁(yè)/共148頁(yè)7.下列關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是：磷酸核糖在雙螺旋外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)堿基對(duì)平面與螺旋軸平行遵循堿基配對(duì)原則，但有擺動(dòng)現(xiàn)象核糖平面與螺旋軸垂直兩條鏈的方向是相同的第135頁(yè)/共147頁(yè)第135頁(yè)/共148頁(yè)8.人們通常用寡聚dT從總RNA中分離出mRNA，這是利用mRNA分子的哪一種特點(diǎn)？A.5'-端帽子結(jié)構(gòu)B.沉降系數(shù)為6～25SC.分子大小不均一D.3'-端有多聚AE.分子中有發(fā)夾樣結(jié)構(gòu)第136頁(yè)/共147頁(yè)第136頁(yè)/共148頁(yè)9.關(guān)于RNA的敘述，錯(cuò)誤的是：A．主要有mRNA、tRNA、rRNA三大類(lèi)B．胞質(zhì)中只有一種RNA，即mRNAC．最小的一種RNA是tRNAD．原核生物沒(méi)有hnRNAE．原核生物沒(méi)有snRNA

第137頁(yè)/共147頁(yè)第137頁(yè)/共148頁(yè)10.DNA變性時(shí)：溶液粘度增加浮力密度降低

260nm處光吸收增強(qiáng)易被蛋白酶降解分子量降低第138頁(yè)/共147頁(yè)第138頁(yè)/共148頁(yè)11.關(guān)于核酸分子雜交的敘述，下列那項(xiàng)是錯(cuò)誤的？不同來(lái)源的兩條單鏈DNA，只要有部分堿基互補(bǔ)，就可雜交

DNA單鏈可與有幾乎相同互補(bǔ)堿基的RNA鏈雜交以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下，可合成RNA-DNA雜交鏈

RNA可與編碼的多肽鏈結(jié)合成為雜交分子通過(guò)分子雜交技術(shù)，可從基因文庫(kù)中篩選出目的基因第139頁(yè)/共147頁(yè)第139頁(yè)/共148頁(yè)12.下列關(guān)于ribozyme的敘述，哪一個(gè)是正確的？即核酸酶本質(zhì)是蛋白質(zhì)本質(zhì)是核糖核酸最早發(fā)現(xiàn)的一種酶其輔酶是輔酶A第140頁(yè)/共147頁(yè)第140頁(yè)/共148頁(yè)13.下列關(guān)于rRNA的敘述，正確的是：

原核生物的核糖體中有四種rRNA，即23S、16S、5S和5.8S原核生物的核糖體中有三種rRNA，即23S、18S、和5S真核生物的核糖體中有三種rRNA，即28S、18S、和5S真核生物的核糖體中有四種rRNA，即28S、18S、5S和5.8S真核與原核生物的核糖體具有完全相同的rRNA第141頁(yè)/共147頁(yè)第141