核酸的結(jié)構(gòu)與功能級臨床醫(yī)學(xué)

第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能當(dāng)前第1頁\共有118頁\編于星期三\6點

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。當(dāng)前第2頁\共有118頁\編于星期三\6點核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進展1868年FridrichMiescher從膿細(xì)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基本框架當(dāng)前第3頁\共有118頁\編于星期三\6點核酸的基本分類：

1.脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleicacid，DNA）部位：細(xì)胞核、線粒體功能：是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。能攜帶遺傳信息，決定C和個體的基因型。2.核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）部位：細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核功能：參與C內(nèi)DNA遺傳信息的表達(dá)。在少數(shù)物種如某些病毒中也可作為遺傳信息的載體。當(dāng)前第4頁\共有118頁\編于星期三\6點第一節(jié)

核酸的化學(xué)組成以及一級結(jié)構(gòu)當(dāng)前第5頁\共有118頁\編于星期三\6點核酸的化學(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)當(dāng)前第6頁\共有118頁\編于星期三\6點一、

核苷酸是構(gòu)成核酸的基本組成單位當(dāng)前第7頁\共有118頁\編于星期三\6點核酸的徹底水解：磷酸嘌呤核酸核苷酸堿基

水解核苷嘧啶核糖（戊糖）糖脫氧核糖（脫氧戊糖）當(dāng)前第8頁\共有118頁\編于星期三\6點堿基（base）當(dāng)前第9頁\共有118頁\編于星期三\6點嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基當(dāng)前第10頁\共有118頁\編于星期三\6點嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)當(dāng)前第11頁\共有118頁\編于星期三\6點注意：1.由于堿基中酮基或氨基均位于雜環(huán)上氮原子的鄰位，受介質(zhì)ph的影響，可形成酮烯醇、氨基亞氨基互變異構(gòu)體。當(dāng)前第12頁\共有118頁\編于星期三\6點2.嘌呤和嘧啶中均含有共軛雙鍵，因此對260nm波長的紫外線有特異吸收峰。（問：蛋白質(zhì)是多少？）

當(dāng)前第13頁\共有118頁\編于星期三\6點戊糖

DNA：戊糖為β-D-2脫氧核糖RNA：戊糖為β-D-核糖。

當(dāng)前第14頁\共有118頁\編于星期三\6點（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)當(dāng)前第15頁\共有118頁\編于星期三\6點核苷：

由堿基和核糖或脫氧核糖通過糖苷鍵連接而成。連接部位：糖的C-1，嘌呤-9，嘧啶-1。當(dāng)前第16頁\共有118頁\編于星期三\6點核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。1′1當(dāng)前第17頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第18頁\共有118頁\編于星期三\6點核苷酸：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）。

核苷酸當(dāng)前第19頁\共有118頁\編于星期三\6點

生物體內(nèi)多為5，--核苷酸，即P基團位于糖的C-5，上。當(dāng)前第20頁\共有118頁\編于星期三\6點由于P基團可相互連結(jié)，所以：

NMP:nucleosidemonophosphateNDP：n……dip……NTP：n……trip……當(dāng)前第21頁\共有118頁\編于星期三\6點有些核酸中還含有修飾堿基(modifiedcomponent)，(或稀有堿基，unusualcomponent)，這些堿基大多是在上述嘌呤或嘧啶堿的不同部位甲基化(methylation)或進行其它的化學(xué)修飾而形成的衍生物。，當(dāng)前第22頁\共有118頁\編于星期三\6點核苷酸與脫氧核苷酸當(dāng)前第23頁\共有118頁\編于星期三\6點核苷酸還有環(huán)化的形式。它們主要是3′，5′－環(huán)化腺苷酸(cAMP,adenosine3′,5′－cyclicmonophosphate)3′，5′－環(huán)化鳥苷酸(cGMP,guanosine3′，5′－cyclicmonophosphate)環(huán)化核苷酸在細(xì)胞內(nèi)代謝的調(diào)節(jié)和跨細(xì)胞膜信號中起著十分重要的作用。當(dāng)前第24頁\共有118頁\編于星期三\6點二、DNA是脫氧核糖核苷酸通過3′，5′-磷酸二酯鍵連接形成的大分子三、RNA也是具有3′，5′-磷酸二酯鍵的線性大分子當(dāng)前第25頁\共有118頁\編于星期三\6點四、核酸的一級結(jié)構(gòu)是核苷酸的排列順序概念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。核酸的一級結(jié)構(gòu)當(dāng)前第26頁\共有118頁\編于星期三\6點連接方式：

3′，5′-磷酸二酯鍵5′端3′端CGA當(dāng)前第27頁\共有118頁\編于星期三\6點5′端3′端核苷酸的連接（DNA)

CGA酶：DNA聚合酶生物細(xì)胞內(nèi)所有催化DNA聚合酶都只能催化5’→3’延伸，因為在DNA聚合酶的催化下，只能是新加入的單核苷酸的5’-Pi與新合成的互補鏈末端的3’-OH形成3’，5’-磷酸二酯鍵。當(dāng)前第28頁\共有118頁\編于星期三\6點交替的磷酸基團和戊糖構(gòu)成了DNA的骨架(backbone)。DNA鏈的方向是5

→

3當(dāng)前第29頁\共有118頁\編于星期三\6點

生物體內(nèi)多為5,--脫氧核苷酸，即Pi基團位于糖的C-5,上。當(dāng)前第30頁\共有118頁\編于星期三\6點注意：1.由于生物體中主要為游離的5-磷酸核糖(即用于合成核酸的單核苷酸為5′核苷酸)，因此，3′，5′-磷酸二酯鍵是由一個核苷酸的5′位磷酸與另一個核苷酸的3′-OH形成的。2.DNA、RNA均構(gòu)成不分支的線性大分子，其中磷酸基和(脫氧)戊糖基構(gòu)成DNA、RNA鏈的骨架，可變部分是堿基排列順序。

5′端3′端CGA當(dāng)前第31頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第32頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第33頁\共有118頁\編于星期三\6點

第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能一、DNA的二級結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的實驗基礎(chǔ)

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出，揭示了生物界遺傳性狀得以世代相傳的分子奧秘，標(biāo)志著當(dāng)代分子生物學(xué)的誕生，是科學(xué)史上最偉大的事件之一。當(dāng)前第34頁\共有118頁\編于星期三\6點Watson和Crick將當(dāng)時人們對于DNA分子特性的認(rèn)識和獲得的各種數(shù)據(jù)在理論上綜合分析計算，經(jīng)過刻苦努力，并充分發(fā)揮出超凡想象力，終于推論出這一模型。所以，他們在1962年獲諾貝爾獎時引用了牛頓的名言“我（們）之所以看得遠(yuǎn)些，只因為站在巨人的肩膀上…”。因此，這一模型也稱為“Watson-Crick結(jié)構(gòu)模型”。他們主要的依據(jù)是什么呢？是下列三點：當(dāng)前第35頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第36頁\共有118頁\編于星期三\6點1.Chargaff規(guī)則：（1）在DNA中A=TG=C。這是Chargaff規(guī)則的主要內(nèi)容。（2）不同生物種屬的DNA堿基組成不同。（3）同一個體不同器官、不同組織的DNA具有相同的堿基組成。

2.堿基間可以形成氫鍵氫鍵仍形成如前所述。研究氫鍵，可以幫助判斷DNA的構(gòu)象，如當(dāng)時已經(jīng)了解的α-螺旋。

當(dāng)前第37頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第38頁\共有118頁\編于星期三\6點（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點：

1、DNA由兩條多聚脫氧核苷酸鏈組成DNA是一具有嚴(yán)格的方向---反向平行的互補雙鏈結(jié)構(gòu)。即一條鏈?zhǔn)?，至3，，另一條鏈必為由3，至5，。

DNA是右手螺旋結(jié)構(gòu)：螺旋直徑為2nm，螺距3.4nm，堿基平面距離0.34nm，即每個螺圈含10個螺旋。螺旋中有大溝、小溝,它們與蛋白質(zhì)和DNA間的識別有關(guān)。當(dāng)前第39頁\共有118頁\編于星期三\6點2.核酸與磷酸位于外側(cè)脫氧核糖基和P基骨架在外側(cè)，堿基對在內(nèi)側(cè)。3.DNA雙鏈之間形成互補堿基對A-T配對、形成二個氫鍵。

G-C配對、形成三個氫鍵。------這稱為“堿基互補規(guī)律”。當(dāng)前第40頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第41頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第42頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第43頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第44頁\共有118頁\編于星期三\6點DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的示意圖DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的俯視圖當(dāng)前第45頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第46頁\共有118頁\編于星期三\6點4.堿基對的現(xiàn)疏水作用力和氫鍵共同維持著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

橫向穩(wěn)定--由互補堿基間氫鍵維系縱向穩(wěn)定--堿基平面間的疏水的堿基堆積力維系（通過相鄰堿基π-π電子形成的疏水作用）。注：從總能量上說，堿基堆積力占的能量比例更大些。

當(dāng)前第47頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第48頁\共有118頁\編于星期三\6點（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性DNA的Watson-Crick結(jié)構(gòu)模型是最常見的，也是最穩(wěn)定的，稱為B-DNA。另外，還少量A-DNA及左旋的Z-DNA等。在體內(nèi)，不同構(gòu)象的DNA在功能上有所差異，可能參與基因表達(dá)的調(diào)節(jié)和控制。

當(dāng)前第49頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第50頁\共有118頁\編于星期三\6點(四)DNA的多鏈結(jié)構(gòu)三鏈結(jié)構(gòu)、四鏈結(jié)構(gòu)(例如：端粒)當(dāng)前第51頁\共有118頁\編于星期三\6點三鏈結(jié)構(gòu)當(dāng)前第52頁\共有118頁\編于星期三\6點

二、DNA的高級結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)

DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)在雙螺旋的基礎(chǔ)上再盤繞成為超螺旋結(jié)構(gòu)。盤繞方向與DNA雙螺旋相同為正超螺旋,反之為負(fù)超螺旋，自然界以后者為多。當(dāng)前第53頁\共有118頁\編于星期三\6點（一）原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)原核生物DNA為雙鏈閉環(huán)，并在此基礎(chǔ)上再次螺旋形成超螺旋。當(dāng)前第54頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第55頁\共有118頁\編于星期三\6點（二）真核生物DNA以核小體為單位形成高度有序致密結(jié)構(gòu)

真核生物DNA在細(xì)胞核內(nèi)的組裝DNA在雙螺旋的基礎(chǔ)上進一步折疊成為超螺旋結(jié)構(gòu)，并與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核小體。當(dāng)前第56頁\共有118頁\編于星期三\6點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(nucleosome)。DNA染色質(zhì)的電鏡圖像當(dāng)前第57頁\共有118頁\編于星期三\6點DNA：約200bp

組蛋白：H1H2A，H2BH3H4核小體的組成當(dāng)前第58頁\共有118頁\編于星期三\6點染色體的基本單位是核小體。核小體由DNA和組蛋白組成。組蛋白分5種：H1，H2A，H2B，H3，H4。后4種各兩分子共同構(gòu)成了核小體的核心，稱為組蛋白八聚體（核心組蛋白）。DNA雙螺旋分子纏繞在（約200個bp）這一核心上構(gòu)成核小體的核心顆粒。核心顆粒之間再由DNA（約60個bp）和H1構(gòu)成連接區(qū)形成串珠樣結(jié)構(gòu)。

當(dāng)前第59頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第60頁\共有118頁\編于星期三\6點雙鏈DNA的折疊和組裝自學(xué)當(dāng)前第61頁\共有118頁\編于星期三\6點DNA經(jīng)過多次折疊，被壓縮了8000～10000倍，組裝在直徑只有數(shù)微米的細(xì)胞核內(nèi)。自學(xué)當(dāng)前第62頁\共有118頁\編于星期三\6點真核生物的染色體兩個功能區(qū)：端粒(telomeres):染色體末端膨大的粒狀結(jié)構(gòu)，由染色體末端DNA（端粒DNA）與DNA結(jié)合蛋白構(gòu)成。與染色體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、完整性以及衰老和腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。著絲粒（centromere）:兩個染色單體的連接位點，富含A、T序列。細(xì)胞分裂時，著絲?？煞珠_使染色體均等有序地進入子代細(xì)胞。自學(xué)當(dāng)前第63頁\共有118頁\編于星期三\6點自學(xué)當(dāng)前第64頁\共有118頁\編于星期三\6點

三、DNA是遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)

基本功能：作為生物遺傳信息復(fù)制的模板和基因轉(zhuǎn)錄的模板，它是生命遺傳繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ),也是個體生命活動的基礎(chǔ)?；颍篋NA分子中的某一區(qū)段，經(jīng)復(fù)制可傳給子代，經(jīng)轉(zhuǎn)錄和翻譯往往可合成蛋白質(zhì)。基因組（genome）：一個生物體的全部基因序列。人的基因組約有30億bp。當(dāng)前第65頁\共有118頁\編于星期三\6點第三節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能與DNA相比，RNA種類繁多，分子量相對較小，一般以單股鏈存在，但可以有局部二級結(jié)構(gòu)及三級結(jié)構(gòu)。在配對時，也遵守反向、互補等規(guī)則。其堿基組成特點是含有尿嘧啶(uridin,U)而不含胸腺嘧啶，堿基配對發(fā)生于C和G與U和A之間，RNA堿基組成之間無一定的比例關(guān)系，且稀有堿基較多。

當(dāng)前第66頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第67頁\共有118頁\編于星期三\6點動物細(xì)胞內(nèi)主要的RNA種類及功能RNA種類縮寫細(xì)胞內(nèi)位置功能核糖體RNArRNA細(xì)胞質(zhì)核糖體組成成分信使RNAmRNA細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運RNAtRNA細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運氨基酸微RNAmicroRNA細(xì)胞質(zhì)翻譯調(diào)控胞質(zhì)小RNAscRNA/7SL-RNA細(xì)胞質(zhì)信號肽識別體的組成成分不均一核RNAhnRNA細(xì)胞核成熟mRNA的前體核小RNAsnRNA細(xì)胞核參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運核仁小RNAsnoRNA核仁rRNA的加工和修飾線粒體核糖體RNAmtrRNA線粒體核糖體組成成分線粒體信使RNAmtmRNA線粒體蛋白質(zhì)合成模板線粒體轉(zhuǎn)運RNAmttRNA線粒體轉(zhuǎn)運氨基酸當(dāng)前第68頁\共有118頁\編于星期三\6點

一、

mRNA是蛋白質(zhì)合成中的模板

在真核細(xì)胞中，初合成的mRNA和成熟的mRNA是不一樣的。前者稱為不均一核RNA（hnRNA），在C內(nèi)經(jīng)剪接為后者。當(dāng)前第69頁\共有118頁\編于星期三\6點mRNA與hnRNA在真核生物中，最初轉(zhuǎn)錄生成的RNA稱為不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)，然而在細(xì)胞漿中起作用，作為蛋白質(zhì)的氨基酸序列合成模板的是mRNA(messengerRNA)。hnRNA是mRNA的未成熟前體。hnRNA核苷酸鏈中的一些片段將不出現(xiàn)于相應(yīng)的mRNA中，這些片段稱為內(nèi)含子(intron)，而那些保留于mRNA中的片段稱為外顯子(exon)。也就是說，hnRNA在轉(zhuǎn)變?yōu)閙RNA的過程中經(jīng)過剪接，被去掉了一些片段，余下的片段被重新連接在一起。當(dāng)前第70頁\共有118頁\編于星期三\6點hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)目錄當(dāng)前第71頁\共有118頁\編于星期三\6點成熟的mRNA由氨基酸編碼區(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mRNA結(jié)構(gòu)特點當(dāng)前第72頁\共有118頁\編于星期三\6點帽子結(jié)構(gòu):m7GpppNm1.真核生物mRNA的5-端有特殊帽結(jié)構(gòu)

mRNA的帽結(jié)構(gòu)可以與帽結(jié)合蛋白(capbindingprotein，CBP)結(jié)合。當(dāng)前第73頁\共有118頁\編于星期三\6點嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基當(dāng)前第74頁\共有118頁\編于星期三\6點大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。當(dāng)前第75頁\共有118頁\編于星期三\6點2.真核生物mRNA的3末端有多聚腺苷酸尾大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷(polyA)結(jié)構(gòu)，長短不一,稱為多聚A尾。mRNA的多聚A尾在細(xì)胞內(nèi)與poly(A)結(jié)合蛋白（poly(A)-bindingprotein，PABP）結(jié)合存在。當(dāng)前第76頁\共有118頁\編于星期三\6點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尾的功能當(dāng)前第77頁\共有118頁\編于星期三\6點3.mRNA堿基序列決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列從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)

。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。在mRNA的開放讀框的兩側(cè)，為非翻譯序列（untranslatedregion，UTR），即5-UTR和3-UTR。當(dāng)前第78頁\共有118頁\編于星期三\6點三聯(lián)體密碼(密碼子)不同的mRNA堿基組成和排列順序都不同，但都只有A，G，C，U4種堿基。如果一個堿基就可以決定一個氨基酸，則只有四種變化方式，如果兩個堿基決定一個氨基酸，則只有16種變化方式，都不能滿足20種氨基酸的需要。1961年Crick和Brenner的實驗得出了三個核苷酸編碼一個氨基酸的結(jié)論，并將這種三位一體的核苷酸編碼稱做遺傳密碼(geneticcode)或三聯(lián)體密碼或密碼子。當(dāng)前第79頁\共有118頁\編于星期三\6點

二、tRNA是蛋白質(zhì)合成中的氨基酸載體

功能：在蛋白質(zhì)合成中，作為aa載體。

結(jié)構(gòu)特點：1.含稀有堿基較多。2.二級結(jié)構(gòu)為“三葉草”型。3.三級結(jié)構(gòu)為“倒L”型。當(dāng)前第80頁\共有118頁\編于星期三\6點1.tRNA中含有多種稀有堿基稀有堿基（rarebase）是指除A、G、C、U外的一些堿基。當(dāng)前第81頁\共有118頁\編于星期三\6點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含有莖環(huán)結(jié)構(gòu)tRNA的二級結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂，DHU環(huán)，反密碼環(huán)，TψC環(huán)，附加叉當(dāng)前第82頁\共有118頁\編于星期三\6點當(dāng)前第83頁\共有118頁\編于星期三\6點tRNA的3-末端為CCA結(jié)尾。3-末端的A與氨基酸以酯鍵相連生成氨基酰-tRNA

。不同的tRNA結(jié)合不同的氨基酸。3.tRNA的3-末端連接氨基酸當(dāng)前第84頁\共有118頁\編于星期三\6點tRNA的反密碼子環(huán)上有反密碼子(anticodon)。tRNA上的反密碼子通過堿基互補識別mRNA上的密碼子。4.tRNA的反密碼子識別mRNA的密碼子當(dāng)前第85頁\共有118頁\編于星期三\6點

三、以rRNA為組分的核糖體是蛋白質(zhì)合

成的場所

與其它RNA不同，rRNA必須與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白體（核糖體）(ribosome)才能發(fā)揮作用。

核蛋白體RNA(ribosomalRNA)是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA，約占RNA總量的80%以上，是蛋白質(zhì)合成機器--核蛋白體(核糖體)的組成成分。核糖體蛋白(ribosmalprotein,rp)有數(shù)十種，大多是分子量不大的多肽類物質(zhì)。當(dāng)前第86頁\共有118頁\編于星期三\6點核蛋白體的大、小亞基原核生物和真核生物的核蛋白體均由易于解聚的大、小亞基組成。分布在核蛋白體大亞基的蛋白稱為rpl，在小亞基的稱rps。注意：蛋白質(zhì)、核酸等的質(zhì)量單位—SS是大分子物質(zhì)在超速離心沉降中的一個物理學(xué)單位，可反映分子量的大小。當(dāng)前第87頁\共有118頁\編于星期三\6點原核生物核蛋白體以大腸桿菌為例：其核蛋白體總質(zhì)量中三分之二是rNRA，三分之一是蛋白質(zhì)。rRNA分為5S、16S、23S三種。小亞基由16SrRNA和21種rps構(gòu)成；大亞基由5S、23srRNA和31種rpl構(gòu)成。當(dāng)前第88頁\共有118頁\編于星期三\6點真核生物核蛋白體以小鼠肝細(xì)胞為例：小亞基含18SrRNA和30多種rps；大亞基含28S、5.8S、5S三種rRNA，近50種rpl。各種生物核蛋白體小亞基中的rRNA具有相似的二級結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第89頁\共有118頁\編于星期三\6點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%當(dāng)前第90頁\共有118頁\編于星期三\6點四、其他非編碼RNA參與基因表達(dá)的調(diào)控長鏈非編碼RNA（longnon-codingRNA,lncRNA）非編碼RNA（

Non-codingRNA,ncRNA）不編碼蛋白質(zhì)但具有重要生物學(xué)功能的RNA分子。短鏈（?。┓蔷幋aRNA（smallnon-codingRNA,sncRNA）當(dāng)前第91頁\共有118頁\編于星期三\6點ncRNA功能參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控、RNA的剪切和修飾、mRNA的穩(wěn)定和翻譯調(diào)控、蛋白質(zhì)的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)運、染色體的形成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等細(xì)胞重要功能lncRNA功能lncRNA在結(jié)構(gòu)上類似于mRNA，但序列中不存在開放讀框。許多已知的lncRNAs由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄并經(jīng)可變剪切形成，通常被多聚腺苷酸化。lncRNA具有復(fù)雜的生物學(xué)功能，并與一些疾病的發(fā)病機制密切相關(guān)。有的lncRNA能使基因沉默，有的則激活基因的表達(dá)。當(dāng)前第92頁\共有118頁\編于星期三\6點核內(nèi)小RNA核仁小RNA胞質(zhì)小RNA催化性小RNA小干涉RNA

微

RNA短鏈非編碼RNA亦稱為非編碼小RNA（smallnon-messengerRNA）

當(dāng)前第93頁\共有118頁\編于星期三\6點核內(nèi)小RNA（smallnuclearRNA,snRNA）位于細(xì)胞核內(nèi)。snRNA有5種，分別稱為U1、U2、U4、U5、U6，它們與多種蛋白形成復(fù)合體，參與真核細(xì)胞hnRNA的內(nèi)含子加工剪接（第十六章）。核仁小RNA（smallnucleolarRNA,snoRNA）：定位于核仁，主要參與rRNA的加工和修飾，如rRNA中核糖C-2的甲基化修飾。胞質(zhì)小RNA（smallcytoplasmicRNA,scRNA）：存在于細(xì)胞質(zhì)中，參與形成信號識別顆粒，引導(dǎo)含有信號肽的蛋白質(zhì)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成（第十七章）。當(dāng)前第94頁\共有118頁\編于星期三\6點催化性小RNA亦被稱為核酶（ribozyme）。是細(xì)胞內(nèi)具有催化功能的一類小分子RNA，具有催化特定RNA降解的活性，在RNA的剪接修飾中具有重要作用。小干擾RNA（smallinterferingRNA，siRNA）是生物宿主對于外源侵入基因表達(dá)的雙鏈RNA進行切割所產(chǎn)生的具有特定長度（21～23bp）和特定序列的小片段RNA。這些siRNA可以單鏈形式與外源基因表達(dá)的mRNA相結(jié)合，并誘導(dǎo)相應(yīng)mRNA降解。當(dāng)前第95頁\共有118頁\編于星期三\6點核酶（催化性小RNA

）概念：某些RNA分子本身具有自我催化作用，可以完成核蛋白體的組裝及rRNA的剪接等，起著類似于酶的作用，所以稱核酶。（祥見第十六章）由于這一發(fā)現(xiàn)不僅在研究基因表達(dá)中具有重大意義，而且在生命起源中有著開創(chuàng)性作用。為此TomCech和SydneyAltman榮獲1989年Nobel化學(xué)獎。當(dāng)前第96頁\共有118頁\編于星期三\6點核酶的推論與證明

無論在試管內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)，大、小亞基都易于組成核蛋白體整體或分離成兩部分。幾十種多肽是如何互相聯(lián)結(jié)，又怎樣與幾種rRNA相連的呢?用提純了的亞基中所有的肽和rRNA在試管內(nèi)混合，發(fā)現(xiàn)不需加入酶或ATP就可以自動組裝成為有活性的亞基，也即說這種自我組裝過程是以rRNA為主導(dǎo)的。另外存在于真核細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)的snRNA(smallnuclearRNA)其功能是在hnRNA成熟轉(zhuǎn)變?yōu)閙RNA的過程中，參與RNA的剪接。自學(xué)當(dāng)前第97頁\共有118頁\編于星期三\6點原核生物基因表達(dá)的特異性五、核酸在真核細(xì)胞和原核細(xì)胞中表現(xiàn)出不同的時空特性當(dāng)前第98頁\共有118頁\編于星期三\6點真核生物基因表達(dá)的特異性當(dāng)前第99頁\共有118頁\編于星期三\6點第四節(jié)

核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid當(dāng)前第100頁\共有118頁\編于星期三\6點核酸在波長260nm

處有強烈的吸收，是由堿基的共軛雙鍵所決定的。這一特性常用作核酸的定性和定量分析。蛋白質(zhì)？一、核酸分子具有強烈的紫外吸收當(dāng)前第101頁\共有118頁\編于星期三\6點二、DNA變性是雙鏈解離為單鏈的過程DNA變性概念：在某些理化因素作用下，DNA分子互補堿基對之間的氫鍵斷裂，使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)松散，變成單鏈，即為DNA變性。DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂。最常見的因素---加熱增色效應(yīng)解鏈溫度（融解溫度Tm）：DNA內(nèi)50%的雙鏈被解開時的溫度。A-T<G-C解鏈曲線當(dāng)前第102頁\共有118頁\編于星期三\6點例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：DNA變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。目錄當(dāng)前第103頁\共有118頁\編于星期三\6點DNA的解鏈曲線連續(xù)加熱DN