生物化學(xué)與分子生物學(xué)：02章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能

第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofNucleicAcid戊糖堿基核苷核苷酸DNA的功能DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)核酸的化學(xué)組成核酸的一級結(jié)構(gòu)（定義、連接方式、書寫方式）DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能（mRNA、tRNA、rRNA、其他RNA、核

酶）核酸的理化性質(zhì)核酸酶1、核酸的化學(xué)組成及一級結(jié)構(gòu)：掌握DNA和RNA分子組成的區(qū)別，核苷酸基本組成成分及其相互間的連接方式，熟悉核苷酸的命名；掌握核酸一級結(jié)構(gòu)的定義及熟悉書寫方法和方向。2、DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能：掌握DNA的二級結(jié)構(gòu)—雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點及DNA的功能；熟悉DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)，了解DNA在染色質(zhì)中的組裝。3、RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能：掌握RNA的分類；真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點及功能；熟悉tRNA的二、三級結(jié)構(gòu)特點并掌握其功能；了解rRNA的組成特點并掌握功能；了解snmRNA的功能。4、核酸的理化性質(zhì)：掌握核酸的紫外吸收性質(zhì)；掌握DNA變性、復(fù)性、Tm、增色效應(yīng)及核酸分子雜交的概念；了解減色效應(yīng)的概念。5、核酸酶：了解核酸酶的定義、分類及應(yīng)用。教學(xué)大綱核酸(nucleicacid)

:

是以核苷酸為基本結(jié)構(gòu)單位連接而成的多聚體,是一類儲存遺傳信息和指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的生物大分子。攜帶和傳遞遺傳信息。1869年Fridrich

Miescher

從膿細胞中提取核素。1944年

Avery等人證實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劃(HGP)。1994年中國人類基因組計劃啟動。2001年美英等國完成人類基因組計劃。核酸研究的發(fā)展簡史Miescher,himself,believedthatproteinswerethemoleculesofheredity.1944年，Avery生物體的遺傳物質(zhì)是DNA的證明： 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗O.Avery

對于受過生命科學(xué)教育的人來說，脫氧核糖核酸（DNA）是生物遺傳信息的載體，這似乎已是一種常識。然而就在五十多年前，當(dāng)Avery（1877～1955）及其同事于1944年發(fā)表這一理論時，卻引起了遺傳學(xué)界的極大驚訝和懷疑。直到50年代中期，這一理論才為遺傳學(xué)界普遍接受。這樣，年邁的Avery也沒能等到這一天便溘然長逝而失去了榮獲諾貝爾獎的機會。20世紀(jì)科學(xué)史上的一大憾事themolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial.FrancisHarryComptonCrickJamesDeweyWatson

MauriceHughFrederickWilkinsMarshallNirenberg

1961到1966年完成全部密碼子的鑒定?？偣玻ㄈ齻€核苷酸組成一個氨基酸的密碼子，每一個核苷酸都有四種可能性）64種密碼子對應(yīng)著20種編碼氨基酸。（1961—1966）核酸的分類、分布

脫氧核糖核酸

(deoxyribonucleicacid,DNA):核糖核酸

(ribonucleicacid,RNA):

98%分布于細胞核，其余分布于動物線粒體、植物葉綠體內(nèi)。儲存和攜帶遺傳信息。分布于胞漿（90％），細胞核量少。參與遺傳信息的表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。思路：化學(xué)組成分子結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)DNARNA基本結(jié)構(gòu)單位鏈狀結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)元素組成功能基本單位紫外吸收變性復(fù)性第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid元素組成：

C、H、O、N、P（9~10%）通過測定磷元素含量來推算核酸含量。定磷法

核苷酸是構(gòu)成核酸的基本組成單位核苷酸由堿基、戊糖、磷酸組成基本組成（掌握）核酸核苷酸脫氧核苷酸磷酸核苷脫氧核苷核糖脫氧核糖堿基水解（DNA、RNA）一、核苷酸是構(gòu)成核酸的基本組成單位堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖磷酸(phosphate)（一）分子組成核酸的分子組成包括哪些？堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物。堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）尿嘧啶（U）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）存在于DNA和RNA中僅存在于RNA中僅存在于DNA中1.堿基DNA:A,G,C,TRNA:A,G,C,U（1）嘌呤堿(purine，Pu)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)嘧啶環(huán)咪唑環(huán)（2）嘧啶堿(pyrimidine，Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)稀有堿基:如甲基化堿基嘌呤堿基衍生物：如：次黃嘌呤、黃嘌呤、尿酸、茶堿（１，３－二甲基黃嘌呤）可可堿（３，７－二甲基黃嘌呤）咖啡因（１，３，７－二甲基黃嘌呤）（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)2.戊糖H

嘌呤N-9或嘧啶N-1與核糖C-1通過β-N-糖苷鍵相連形成核苷。核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵（二）核酸的基本組成單位核糖核苷1.核苷與脫氧核苷腺苷（腺嘌呤核苷）脫氧核苷嘌呤N-9

或嘧啶N-1與脫氧核糖C-1通過β-N-糖苷鍵相連形成脫氧核苷。脫氧核糖核苷脫氧腺苷糖苷鍵核苷或脫氧核苷與磷酸通過酯鍵結(jié)合構(gòu)成核苷酸或脫氧核苷酸。2.核苷酸(ribonucleotide)NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷鍵酯鍵5’-核苷酸腺苷一磷酸（AMP）H脫氧腺苷一磷酸（dAMP）

多磷酸核苷酸：

NMP、NDP、NTP多磷酸核苷酸3.體內(nèi)重要的核苷酸1）NDP、NTP是高能磷酸化合物。2）參與物質(zhì)合成UTP：參與糖原合成CTP：參與磷脂合成GTP：參與蛋白質(zhì)合成環(huán)化核苷酸：cAMP、cGMP，是細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的第二信使cAMP3）核苷酸衍生物黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）等是重要的輔酶成分兩類核酸的化學(xué)組成及基本組成單位核酸堿基戊糖磷酸核苷酸DNA

RNAA,G,C,T脫氧核糖磷酸dAMP,dGMP,dCMP,dTMPA,G,C,U核糖磷酸AMP，GMP，CMP，UMP總結(jié)核酸的基本組成單位是核苷酸核苷酸由堿基、戊糖、磷酸組成（掌握）NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷鍵酯鍵二、DNA是脫氧核苷酸通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接形成的大分子一個脫氧核苷酸3的羥基與另一個核苷酸5的α-磷酸基團縮合形成磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)。多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有方向性的線性分子，稱為多聚脫氧核苷酸(polydeoxynucleotide)，即DNA鏈。脫氧核苷酸如何形成DNA？5′-末端3′-末端CGA3’，5’磷酸二酯鍵3’，5’磷酸二酯鍵（一）3’,5’-磷酸二酯鍵和多核苷酸鏈多核苷酸鏈（頭）（尾）交替的磷酸基團和戊糖構(gòu)成了多核苷酸鏈的骨架。骨架分布較多親水基團，堿基具疏水性。核苷酸之間通過3,5-磷酸二酯鍵相連形成沒有分支的線性大分子。DNA或RNA方向：

5

→3（掌握）（二）核酸的一級結(jié)構(gòu)核酸的一級結(jié)構(gòu)：（掌握）指多核苷酸鏈中核苷酸的組成和排列順序，又稱為核苷酸序列。5′端3′端CGA核酸的一級結(jié)構(gòu)也就是它的堿基序列。DNA的一級結(jié)構(gòu)：指兩條鏈中脫氧核苷酸的組成和排列順序，又稱為DNA序列。具方向性：一條鏈循5’→3’排列，另一條鏈循3’→5’排列。三、RNA也是具有3’,5’-磷酸二酯鍵的線性大分子RNA也是多個核苷酸分子通過酯化反應(yīng)形成的線性大分子，并且具有方向性；RNA的戊糖是核糖；RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。RNA的一級結(jié)構(gòu)：

組成RNA的核糖核苷酸從5’端至3’端的排列順序。A

G

P5PT

PG

PCPT

POH3表示方法：（熟悉）5

pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3結(jié)構(gòu)式文字式線條式5′端3′端CGA核酸分子的大小常用堿基(base或kilobase)數(shù)目來表示。小的核酸片段(<50bp)常被稱為寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的長度可以高達幾十萬個堿基。DNA和RNA的區(qū)別核糖G、C、A、URNA脫氧核糖G、C、A、TDNA堿基核糖核酸第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNADNA的空間結(jié)構(gòu)與功能二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)高級結(jié)構(gòu)不同生物種屬的DNA的堿基組成不同同一個體的不同器官或組織的DNA堿基組成相同。[A]=[T]，[G]=[C]Chargaff規(guī)則DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景獲得了高質(zhì)量的DNA分子的X射線衍射照片。提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)(doublehelix)模型。一、DNA二級結(jié)構(gòu)—雙螺旋結(jié)構(gòu)AGCTA/TG/CG+C嘌呤/嘧啶大腸桿菌26.024.925.223.91.090.9950.11.04結(jié)核桿菌15.134.935.414.61.030.9970.31.00酵母31.718.317.432.60.971.0535.71.00牛29.021.221.228.71.011.0042.41.01豬29.820.720.729.11.021.0041.41.01人30.419.919.930.11.011.0039.81.01不同生物來源DNA堿基組分和相對比例Franklin,RosalindElsie(1920-58),Britishbiophysicist.BorninLondon,shewaseducatedinphysicalchemistryatNewnhamCollege,Cambridge.FranklinconductedX-raydiffractionstudiesonthestructureoftheDNAmolecule,thecarrierofhereditaryinformation,whileworkinginthelaboratoryofBritishbiophysicistMauriceWilkins.ThisworkenabledAmericanbiochemistJamesDeweyWatsonandtheBritishFrancisCricktodeterminethehelicalstructureoftheDNAmolecule.用X射線衍射法研究DNA的晶體結(jié)構(gòu)

1953年，Watson和Crick以Chargaff規(guī)則為基礎(chǔ)，經(jīng)過對DNA晶體的X射線衍射分析，提出了DNA雙螺旋模型。

B型DNA，是DNA在生理條件下的最穩(wěn)定、最主要的空間結(jié)構(gòu)。（一）DNA二級結(jié)構(gòu)—雙螺旋結(jié)構(gòu)FrancisHarryComptonCrickJamesDeweyWatsonMauriceHughFrederickWilkinsGreatBritainUSAGreatBritainInstituteofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritainHarvardUniversity

Cambridge,MA,USAUniversityofLondon

London,GreatBritain1916-20041928-1916-2004"fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial"TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962兩條多核苷酸鏈在空間的走向呈反向平行。兩條鏈圍繞著同一個螺旋軸形成右手螺旋的結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)的直徑為2.37nm，螺距為3.4nm。脫氧核糖和磷酸基團組成的親水性骨架位于雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)，疏水的堿基位于內(nèi)側(cè)。雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面形成了一個大溝和一個小溝。①DNA是反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)1.B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)要點（掌握）2.37nm3.4nm親水性的骨架位于雙鏈的外側(cè)。疏水性的堿基位于雙鏈的內(nèi)側(cè)。骨架與堿基俯視圖②DNA雙鏈之間形成了互補堿基對（堿基配對關(guān)系稱為互補堿基對，DNA的兩條鏈則互為互補鏈）相鄰兩個堿基對平面之間的垂直距離為0.34nm。堿基對平面與螺旋中心軸垂直。堿基互補配對:C與G

形成3個氫鍵堿基互補配對:T與A

形成2個氫鍵鄰近堿基對的疏水性基團堆積，使DNA雙螺旋內(nèi)部形成一個疏水區(qū)，產(chǎn)生疏水作用力，加上堿基對之間存在的范德華力，形成疏水性的堿基堆積力。堿基堆積力和互補堿基對的氫鍵共同維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。③

堿基堆積力和氫鍵共同維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。2.其他類型的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)右手，空間結(jié)構(gòu)參數(shù)改變左手螺旋相對濕度92%生理條件旋向螺距(nm)堿基數(shù)（每圈）螺旋直徑（nm）骨架走行存在條件A型右手2.3112.5平滑體外脫水B型右手3.4102.3平滑DNA生理條件Z型左手4.5121.8鋸齒型CG序列三種DNA構(gòu)型的比較三鏈螺旋結(jié)構(gòu)3746鳥嘌呤之間通過Hoogsteen氫鍵形成特殊的四鏈結(jié)構(gòu)(tetraplex)。四鏈結(jié)構(gòu)真核生物DNA3-末端是富含GT的多次重復(fù)序列，因而自身形成了折疊的四鏈結(jié)構(gòu)。二、DNA的高級結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)指在雙螺旋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，DNA主要與蛋白質(zhì)結(jié)合，進一步扭曲形成的高級結(jié)構(gòu)，主要形式是超螺旋。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)。盤繞方向與DNA雙螺旋方向相同

盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反正超螺旋負超螺旋自然界DNA存在的主要形式超螺旋的意義：壓縮DNA分子、將其包裝到細胞內(nèi)；與復(fù)制、轉(zhuǎn)錄有關(guān)。原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物DNA多為環(huán)狀雙螺旋分子，進一步盤旋，形成超螺旋結(jié)構(gòu)。DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的電鏡圖象2.真核生物染色體DNA在細胞周期的大部分時間里，DNA以松散的染色質(zhì)(chromatin)形式存在。在細胞分裂期，則形成高度致密的染色體(chromosome)。為線性DNA雙螺旋DNA染色質(zhì)呈現(xiàn)出的串珠樣結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)的基本單位是核小體。DNA染色質(zhì)的電鏡圖像真核生物染色體主由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：H1H2AH2BH3H4DNA：約200bp

組蛋白：H1H2A，H2BH3H4核小體的組成核小體的結(jié)構(gòu)：

H2A、H2B、H3、H4各兩分子組成組蛋白八聚體

DNA盤繞八聚體1.75圈，約140bp，共同構(gòu)成核心顆粒核心顆粒間通過1分子H1和約60bpDNA組成的連接區(qū)進行連接每個核小體重復(fù)單位約占DNA200bp第一次超螺旋長度壓縮6-7倍雙鏈DNA的折疊和組裝長度壓縮6-7倍長度又壓縮6倍螺線管DNA經(jīng)過多次折疊，被壓縮了8000～10000倍，組裝在直徑只有為數(shù)微米的細胞核內(nèi)。體積又壓縮40倍超螺線管DNA

核小體鏈

纖絲

突環(huán)

螺旋圈

染色體真核生物的染色體DNA的功能：(掌握）

1.是生物遺傳信息的載體；2.為基因信息的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄提供模板；3.DNA突變會引起疾病或物種變異（進化）。三、DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA分子中的A、T、C、G的排列順序中蘊藏著遺傳信息。基因--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。基因組--一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。第三節(jié)

RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA1.RNA分子比DNA分子小得多。2.RNA通常以單鏈的形式存在，但有復(fù)雜的局部二級結(jié)構(gòu)或三級結(jié)構(gòu)。3.RNA的種類、大小和結(jié)構(gòu)遠比DNA表現(xiàn)出多樣性。RNA特點：RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能RNA的種類、分布、功能DNAtRNA、rRNA、hnRNA、snmRNAmRNA蛋白質(zhì)RNA的二級結(jié)構(gòu):莖環(huán)結(jié)構(gòu)，發(fā)夾結(jié)構(gòu)RNA的三級結(jié)構(gòu):假結(jié)樣結(jié)構(gòu)RNA分類：（掌握）信使RNA(mRNA)轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)核糖體RNA(rRNA)非編碼小分子RNA核內(nèi)小RNA(snRNA),核仁小RNA(snoRNA),胞質(zhì)小RNA(scRNA),催化性小RNA,小片段干擾RNA(siRNA)等是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板即依照自身的堿基順序指導(dǎo)蛋白質(zhì)氨基酸的合成。

mRNA的功能：（掌握）（一）信使RNA（mRNA）1.mRNA的一般特點

含量少，占細胞內(nèi)RNA總量的2-5%；

種類最豐富，約有105種；是壽命最短的RNA分子；分子大小不一，核苷酸數(shù):500-6000Nt真核生物轉(zhuǎn)錄的初級產(chǎn)物:不均一核RNA（hnRNA）剪接加帽加尾成熟mRNA2.真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點（掌握）hnRNA

內(nèi)含子(intron)mRNAmRNA成熟過程

外顯子(exon)成熟的mRNA由編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成。5-末端的帽子(cap)結(jié)構(gòu)和3-末端的多聚A尾(poly-Atail)結(jié)構(gòu)。成熟的真核生物mRNA5非編碼區(qū)3非編碼區(qū)（1）5’端帽子結(jié)構(gòu):m7Gppp-5’mRNA真核生物的mRNA的3-末端轉(zhuǎn)錄后加上一段約200個連續(xù)的腺苷酸組成的片段。（2）3’端多聚A尾:作用: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)控長短與mRNA的壽命有關(guān)(多聚腺苷酸尾）mRNA依照自身的堿基順序指導(dǎo)蛋白質(zhì)氨基酸順序的合成從mRNA分子5'末端起的第一個AUG開始，每3個核苷酸為一組稱為密碼子(codon)或三聯(lián)體密碼(tripletcode)。AUG被稱為起始密碼子；決定肽鏈終止的密碼子則稱為終止密碼子。位于起始密碼子和終止密碼子之間的核苷酸序列稱為開放閱讀框(openreadingframe,ORF)，決定了多肽鏈的氨基酸序列。*mRNA的功能DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細胞細胞質(zhì)細胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細胞----蛋白質(zhì)合成的模板tRNA的功能（掌握）蛋白質(zhì)合成中具讀碼器的作用。作為氨基酸的載體，并通過反密碼與mRNA上的遺傳密碼識別，將結(jié)合的氨基酸帶到mRNA相應(yīng)位置。（二）轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）1.tRNA的一般特點

分子較小，一般含74-95個核苷酸；分子含有較多稀有堿基；約有100多種；占細胞內(nèi)RNA總量15%;具有很好的穩(wěn)定性。tRNA中含有多種稀有堿基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

tRNA的二級結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂（結(jié)合氨基酸）反密碼環(huán)（識別密碼子）DHU環(huán)（識別結(jié)合氨基酰tRNA合成酶）TψC環(huán)（識別結(jié)合核糖體）附加叉2.tRNA的結(jié)構(gòu)特點四臂三環(huán)tRNA的反密碼環(huán)上有一個由三個核苷酸構(gòu)成的反密碼子。tRNA上的反密碼子依照堿基互補的原則識別mRNA上的密碼子。

CAU

CUU

GGU5'mRNA組氨酸GUA亮氨酸GAG甘氨酸CCItRNA的三級結(jié)構(gòu)——倒L型結(jié)構(gòu)

1.tRNA中含有多種稀有堿基，為小分子2.tRNA具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)（二級結(jié)構(gòu)為三葉草結(jié)構(gòu)）3.tRNA的3-末端連接氨基酸4.tRNA的反密碼子識別mRNA的密碼子5.tRNA的三級結(jié)構(gòu)為倒L型tRNA結(jié)構(gòu)特點小結(jié)：tRNA的3-末端都是以CCA結(jié)尾。3-末端的A與氨基酸共價連結(jié)，tRNA成為了氨基酸的載體。不同的tRNA可以結(jié)合不同的氨基酸。tRNA的3-末端連接氨基酸t(yī)RNA的功能：在蛋白質(zhì)合成中作為氨基酸的運載體。

與蛋白質(zhì)結(jié)合組成核糖體，核糖體是 蛋白質(zhì)合成的場所。

rRNA的功能（掌握）（三）核糖體RNA（rRNA）含量最多(占總RNA80%).

rRNA與核糖體蛋白共同構(gòu)成核糖體,與蛋白質(zhì)組成核糖體后方能發(fā)揮其功能.核糖體由大、小兩個亞基組成.1.rRNA的一般特點小亞基大亞基核糖體的組成原核生物（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%大腸桿菌的核糖體蛋白質(zhì)合成時形成的復(fù)合體2.rRNA的結(jié)構(gòu)特點rRNA的二級結(jié)構(gòu)由眾多莖環(huán)結(jié)構(gòu)組成花環(huán)狀

rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)S）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA

23SrRNA16SrRNAmRNAtRNArRNA含量3%15%80%分子量大小各異最小（60~95個）差異大其他種類最豐富，壽命最短含稀有堿基與蛋白質(zhì)組成核糖體才具功能二級結(jié)構(gòu)單鏈三葉草型花環(huán)狀結(jié)構(gòu)特點由編碼區(qū)和非編碼區(qū)組成(中間區(qū)段為編碼區(qū))；5′末端有帽子結(jié)構(gòu)；3′末端有多聚A尾3環(huán)4臂、反密碼環(huán)上有反密碼子、3′末端為-CCA-OH，連接氨基酸結(jié)構(gòu)復(fù)雜（單鏈、大量莖環(huán)結(jié)構(gòu)）功能蛋白質(zhì)合成的直接模板轉(zhuǎn)運氨基酸，識別密碼子形成核糖體，作為蛋白質(zhì)合成場所三種RNA的區(qū)別編碼RNA：mRNA

tRNA非編碼RNA：rRNA

非編碼小分子RNA（sncRNA）

（四）非編碼小分子RNA（sncRNA）ncRNA(non-codingRNA)非編碼小分子RNA(sncRNA)分子小，長度多為20-25bp。包括:核內(nèi)小RNA(snRNA),核仁小RNA(snoRNA),胞質(zhì)小RNA(scRNA),催化性小RNA,小片段干擾RNA(siRNA)等功能:不翻譯為蛋白質(zhì)，主要參與轉(zhuǎn)錄后加工及基因表達調(diào)控等過程。核酶某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，這種具有催化作用的小RNA亦被稱為核酶(ribozyme)或催化性RNA(catalyticRNA)。siRNA是生物宿主對外源侵入的基因表達的雙鏈RNA進行切割所產(chǎn)生的特定長度和特定核酸序列的小片段RNA。siRNA可以與外源基因表達的mRNA相結(jié)合，并誘發(fā)這些mRNA的降解?；诖藱C理，人們發(fā)明了RNA干擾(RNAinterference，RNAi)技術(shù)。小片段干擾RNAsiDNA-PKcs原核生物基因表達的特異性五、核酸在真核細胞和原核細胞中表現(xiàn)了不同的時空特性真核生物基因表達的特異性核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)核酸的酸堿及溶解度性質(zhì)核酸為多元酸，具有較強的酸性。核酸的高分子性質(zhì)粘度：DNA>RNAdsDNA>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)。堿基環(huán)上存在共軛雙鍵，具紫外吸收性質(zhì)。在260nm波長有最大紫外吸收峰。這一特性常用作核酸的定量分析，還可作為DNA變性、復(fù)性的指標(biāo)。一、核酸的紫外吸收（熟悉）嘧啶環(huán)堿基的紫外吸收光譜DNA或RNA的定量A260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA(dsDNA)40μg/ml單鏈DNA(ssDNAorRNA)20μg/ml寡核苷酸確定樣品中核酸的純度

純

DNA:A260/A280=1.8

純

RNA:A260/A280=2.0紫外吸收的應(yīng)用細胞總RNA提取純度及完整性鑒定結(jié)果

核酸分析儀測RNA的OD值在1.8-2.0之間，說明RNA純度較好。瓊脂糖凝膠電泳鑒定結(jié)果顯示：可見三條清晰明顯的亮帶，28S條帶亮于18S帶，說明RNA較完性好，無降解，可以進行后續(xù)實驗。二、DNA變性復(fù)性及應(yīng)用在某些理化因素影響下，DNA分子雙鏈間的氫鍵發(fā)生斷裂，使雙螺旋結(jié)構(gòu)松散變成單鏈的過程稱為DNA變性。定義：（掌握）變性因素：加熱、強酸、強堿等（一）DNA的變性DNA變性的本質(zhì)：雙鏈間氫鍵的斷裂。協(xié)同性的DNA解鏈高溫或極端的pHDNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂部分變性DNA的電鏡圖像DNA的增色效應(yīng)：在DNA解鏈過程中，由于有更多的共軛雙鍵得以暴露，溶液OD260隨之增加的現(xiàn)象。DNA解鏈時的紫外吸收變化（熟悉）

解鏈溫度(Tm)：

DNA的熱變性解鏈過程中，紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫度。Tm值與DNA分子中的G+C含量及分子大小呈正比。Tm時，DNA分子中50%的雙鏈結(jié)構(gòu)被解開。（二）DNA的復(fù)性定義：（掌握）緩慢去除變性條件，變性DNA鏈會自發(fā)互補配對，恢復(fù)原來的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過程稱為復(fù)性。減色效應(yīng)DNA復(fù)性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為退火。Thedenaturationandrenaturationofdouble-strandedDNAmolecules三、核酸分子雜交原理：DNA變性、復(fù)性不同來源的單鏈核酸，通過互補序列，結(jié)合形成雙鏈結(jié)構(gòu)的雜交體，此過程稱為核酸分子雜交。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。核酸分子雜交研究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PCR技術(shù)模板DNA擴增1次擴增2次擴增3次擴增4次

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

(PolymeraseChainReaction)，簡稱PCR，是一種分子生物學(xué)技術(shù)，用于放大特定的DNA片段?？煽醋魃矬w外的特殊DNA復(fù)制。第五節(jié)

核酸酶（自學(xué)）

Nuclease依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA。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。核酸酶是指所有可以水解核酸的酶。5’5’3’3’外切位點外切位點內(nèi)切位點內(nèi)切位點參與DNA的合成、修復(fù)以及RNA的剪接。清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，以及侵入細胞的外源性核酸。降解食物中的核酸。體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶。核酸酶的功能兩種最重要的生物大分子比較組成單位氨基酸核苷酸種類

20種

A、C、G、T(DNA)A、C、G、U(RNA)連接方式肽鍵3′,5′磷酸二酯鍵一級結(jié)構(gòu)

AA排列順序堿基序列空間結(jié)構(gòu)二、三、四螺旋、超螺旋、蛋白級結(jié)構(gòu)-核酸非共價結(jié)合

功能生命活動遺傳信息貯存、傳代、直接執(zhí)行者表達,決定蛋白結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)核酸ClassificationofnucleicacidRibonucleicacid(RNA)iscomposedofribonucleotides.innuclei

andcytoplasmparticipateinthegeneexpression

Deoxyribonucleicacid(DNA)

iscomposedofdeoxyribonucleotides.90%innucleiandtherestinmitochondriastoreandcarrygeneticinformation;determinethegenotypeofcells

nucleicacidnucleotidesphosphatenucleosidespentosebasesMolecularConstituentsNucleicacidcanbehydrolyzedintonucleotidesbynucleases.Thehydrolyzednucleicacidhasequalquantityofbase,pentoseandphosphate.PrimaryStructure

TheprimarystructureofDNAandRNAisdefinedasthenucleotide

sequenceinthe5’–3’direction.Sincethedifferenceamongnucleotidesisthebases,theprimarystructureofDNAandRNAisactuallythebasesequence.Thenucleotidechaincanbeaslongasthousandsandevenmore,sothatthebasesequencevariationscreatephenomenalgeneticinformation.SecondarystructureThesecondarystructureisdefinedastherelativespatialpositionofalltheatomsofnucleotideresidues.FunctionsofDNA

DNAisfundamentaltoindividuallifeintermsofTheyarethematerialbasisoflifeinheritance,providingthetemplateforRNAsynthesis.Theyaretheinformationbasisforbiologicalactions,carryingthegeneticinformation.RNAissinglestranded,ingeneral.RNAhasself-complementaryintrachain

baseparing.ThedoublehelicalregionsofRNAareoftheA-