生化第二章核酸的結構和功能

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。本文檔共137頁；當前第1頁；編輯于星期日\19點17分1868年FridrichMiescher從膿細胞中提取核素。1944年Avery等人證實DNA是遺傳物質。1953年Watson和Crick發(fā)現DNA的雙螺旋結構。1968年Nirenberg發(fā)現遺傳密碼。1975年Temin和Baltimore發(fā)現逆轉錄酶。1981年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法。1985年Mullis發(fā)明PCR技術。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)展簡史本文檔共137頁；當前第2頁；編輯于星期日\19點17分核酸的分類及分布90%以上分布于細胞核，其余分布于線粒體、葉綠體、質粒等。分布于胞核、胞液。deoxyribonucleicacid,DNAribonucleicacid,RNA脫氧核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的基因型(genotype)。參與細胞內DNA遺傳信息的表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。本文檔共137頁；當前第3頁；編輯于星期日\19點17分第一節(jié)核酸的化學組成以及一級結構TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid本文檔共137頁；當前第4頁；編輯于星期日\19點17分一、核酸的化學組成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)本文檔共137頁；當前第5頁；編輯于星期日\19點17分核酸組成DNA的組成單位是脫氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide）RNA的組成單位是核糖核苷酸（ribonucleotide）。本文檔共137頁；當前第6頁；編輯于星期日\19點17分堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物。堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中僅存在于RNA中僅存在于DNA中堿基本文檔共137頁；當前第7頁；編輯于星期日\19點17分嘌呤(purine，Pu)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)本文檔共137頁；當前第8頁；編輯于星期日\19點17分嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)本文檔共137頁；當前第9頁；編輯于星期日\19點17分堿基的互變異構體

決定于環(huán)境PH值與雜環(huán)的質子解離常數G,T,UA,C本文檔共137頁；當前第10頁；編輯于星期日\19點17分戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)脫氧核糖的化學穩(wěn)定性比核糖好本文檔共137頁；當前第11頁；編輯于星期日\19點17分核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR核苷(ribonucleoside)的形成戊糖與含氮堿基脫水縮合而生成C-N鍵-N-糖苷鍵本文檔共137頁；當前第12頁；編輯于星期日\19點17分脫氧核苷嘌呤N-9

與脫氧核糖C-1通過-N-糖苷鍵相連形成脫氧核苷(deoxyribonucleoside)。NNNN9NH2OOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵天然條件下，由于空間位阻效應，核糖和堿基處于反式構象本文檔共137頁；當前第13頁；編輯于星期日\19點17分

嘧啶N-1與核糖C-1通過-N-糖苷鍵相連形成核苷(ribonucleoside)。核苷糖苷鍵1′1本文檔共137頁；當前第14頁；編輯于星期日\19點17分假尿嘧啶（Ψ）核苷的糖苷鍵不是C-N鍵，而是C-C鍵糖苷鍵本文檔共137頁；當前第15頁；編輯于星期日\19點17分核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

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(ribonucleotide)本文檔共137頁；當前第16頁；編輯于星期日\19點17分多磷酸核苷酸酸酐鍵(高能磷酸鍵)本文檔共137頁；當前第17頁；編輯于星期日\19點17分體內重要的游離核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物質：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP多磷酸核苷酸：ATP，GTP，UTP-Glc環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMPAMPADPATPcAMPNADP+NAD+能量分子第二信使輔酶的結構成分本文檔共137頁；當前第18頁；編輯于星期日\19點17分體內重要的游離核苷酸及其衍生物結合到人類某種神經細胞表面的受體，引發(fā)一連串信號傳遞，主要是cAMP及其下游的磷酸化及去磷酸化反應，最后導致該神經元細胞反應遲鈍。Nature(2002)418:734腺苷本文檔共137頁；當前第19頁；編輯于星期日\19點17分Nature(2002)418:734腺苷酸環(huán)化酶本文檔共137頁；當前第20頁；編輯于星期日\19點17分體內重要的游離核苷酸及其衍生物Why?本文檔共137頁；當前第21頁；編輯于星期日\19點17分5′端3′端核苷酸的連接

CGA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。核苷酸的連接

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。交替的磷酸基團和戊糖構成了DNA的骨架(backbone)。本文檔共137頁；當前第22頁；編輯于星期日\19點17分本文檔共137頁；當前第23頁；編輯于星期日\19點17分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3,5-磷酸二酯鍵連接形成的線性大分子，也具有5→3方向性;RNA的戊糖是核糖；RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。構成RNA的四種基本核苷酸是AMP、GMP、CMP和UMP。本文檔共137頁；當前第24頁；編輯于星期日\19點17分二、核酸的一級結構定義: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本文檔共137頁；當前第25頁；編輯于星期日\19點17分A

G

P5PT

PG

PC

PT

POH3書寫方法5pApCpTpGpCpT-OH

3ACTGCT核酸具有方向性，一端稱為5’-端，另一端稱為3’-端本文檔共137頁；當前第26頁；編輯于星期日\19點17分單鏈DNA和RNA分子的大小常用核苷酸數目（nucleotide，nt）表示；雙鏈核酸分子的大小常用堿基(base或kilobase)數目來表示。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。本文檔共137頁；當前第27頁；編輯于星期日\19點17分第二節(jié)DNA的空間結構與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA本文檔共137頁；當前第28頁；編輯于星期日\19點17分DNA的空間結構又分為二級結構(secondarystructure)和高級結構。DNA的空間結構(spatialstructure)構成DNA的所有原子在三維空間的相對位置關系。本文檔共137頁；當前第29頁；編輯于星期日\19點17分一、DNA的二級結構——雙螺旋結構本文檔共137頁；當前第30頁；編輯于星期日\19點17分（一）DNA雙螺旋結構的研究背景

Chargaff規(guī)則堿基的理化數據分析

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堿基組成相同對于一特定組織的DNA，其堿基組分不隨年齡、營養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境而變化[A]=[T]，[G][C]R.Franklin&M.Wilkins（層析和紫外吸收光譜）本文檔共137頁；當前第31頁；編輯于星期日\19點17分（二）DNA雙螺旋結構模型要點（Watson,Crick,1953）DNA分子是反向平行的互補雙鏈結構；DNA分子為右手螺旋結構螺旋直徑為2.37nm，相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.54nm，一圈10對堿基1.DNA由兩條多聚脫氧核苷酸鏈組成本文檔共137頁；當前第32頁；編輯于星期日\19點17分2.核糖與磷酸位于外側骨架：-脫氧核糖-磷酸-堿基：“掛”在主鏈骨架上脫氧核糖和磷酸基團組成的親水性骨架位于雙螺旋結構的外側，疏水的堿基位于內側。雙螺旋結構的表面形成了一個大溝(majorgroove)和一個小溝(minorgroove)。

本文檔共137頁；當前第33頁；編輯于星期日\19點17分為什么DNA要保存在TE溶液中？磷酸骨架在中性pH下，會帶有許多負電荷，導致兩股DNA相互排斥分離而變性，要加入鎂離子穩(wěn)定之，因此DNA不能溶在純水中。真核細胞核中含帶有強正電性的組蛋白(histone)，與DNA結合成復雜的結構，并中和掉核酸的負電荷。TE是含陽離子弱堿性緩沖液,對DNA的堿基有保護性(DNA在TE中保存的穩(wěn)定性較好,不易破壞其完整性或產生開環(huán)及斷裂)本文檔共137頁；當前第34頁；編輯于星期日\19點17分DNA雙螺旋結構的示意圖DNA雙螺旋結構的俯視圖本文檔共137頁；當前第35頁；編輯于星期日\19點17分大溝與小溝C-1ˊC-1ˊC-1ˊC-1ˊ本文檔共137頁；當前第36頁；編輯于星期日\19點17分堿基互補配對:

A=T;GCDNA的兩條鏈則互為互補鏈(complementarystrand)。堿基對平面與螺旋軸垂直。AGC3.DNA雙鏈之間形成了互補堿基對本文檔共137頁；當前第37頁；編輯于星期日\19點17分堿基互補配對是半保留復制的基礎本文檔共137頁；當前第38頁；編輯于星期日\19點17分堿基堆積力：堿基平面之間的疏水作用力氫鍵：垂直螺旋軸居雙螺旋內側，與對側堿基形成氫鍵配對

4.堿基對的疏水作用力和氫鍵共同維持著DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定相鄰兩個堿基對會有重疊，產生了疏水性的堿基堆積力(basestackinginteraction)。本文檔共137頁；當前第39頁；編輯于星期日\19點17分（三）DNA雙螺旋結構的多樣性DNA雙螺旋結構受環(huán)境的離子強度和相對濕度的影響本文檔共137頁；當前第40頁；編輯于星期日\19點17分（四）DNA的多鏈結構Hoogsteen氫鍵在酸性的溶液中，胞嘧啶的N-3原子被質子化，可與鳥嘌呤的N-7原子形成氫鍵；同時，胞嘧啶的N-4的氫原子也可與鳥嘌呤的O-6形成氫鍵，這種氫鍵被稱為Hoogsteen氫鍵。Hoogsteen氫鍵，不破壞Watson-Crick氫鍵，由此形成了C＋GC的三鏈結構(triplex)。本文檔共137頁；當前第41頁；編輯于星期日\19點17分三鏈結構7634本文檔共137頁；當前第42頁；編輯于星期日\19點17分鳥嘌呤之間通過8個Hoogsteen氫鍵形成特殊的四鏈結構(tetraplex)。四鏈結構本文檔共137頁；當前第43頁；編輯于星期日\19點17分真核生物DNA3-末端是富含GT的多次重復序列，因而自身形成了折疊的四鏈結構。本文檔共137頁；當前第44頁；編輯于星期日\19點17分二、DNA的高級結構是超螺旋結構超螺旋結構(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結構。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同。

負超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反。本文檔共137頁；當前第45頁；編輯于星期日\19點17分意義DNA超螺旋結構整體或局部的拓撲學變化及其調控對于DNA復制和RNA轉錄過程具有關鍵作用。

本文檔共137頁；當前第46頁；編輯于星期日\19點17分原核生物DNA多為環(huán)狀的雙螺旋分子

，以負超螺旋的形式存在，平均每200堿基就有一個超螺旋形成。本文檔共137頁；當前第47頁；編輯于星期日\19點17分（二）DNA在真核生物細胞核內的組裝真核生物染色體由DNA和蛋白質構成，其基本單位是核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4本文檔共137頁；當前第48頁；編輯于星期日\19點17分DNA染色質呈現出的串珠樣結構。染色質的基本單位是核小體(nucleosome)。DNA染色質的電鏡圖像本文檔共137頁；當前第49頁；編輯于星期日\19點17分真核生物中的核小體結構：DNA雙螺旋形成超螺旋結構，再與核內的蛋白質結合，形成核小體的結構DNA纏繞八聚體1.75圈，然后與H1連接，形成串珠狀結構本文檔共137頁；當前第50頁；編輯于星期日\19點17分核小體串珠樣的結構本文檔共137頁；當前第51頁；編輯于星期日\19點17分雙鏈DNA的折疊和組裝本文檔共137頁；當前第52頁；編輯于星期日\19點17分DNA經過多次折疊，被壓縮了8000～10000倍，組裝在直徑只有數微米的細胞核內。本文檔共137頁；當前第53頁；編輯于星期日\19點17分意義：有規(guī)律壓縮體積，減少占用的空間本文檔共137頁；當前第54頁；編輯于星期日\19點17分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構，由染色體末端DNA（端粒DNA）與DNA結合蛋白構成。與染色體結構的穩(wěn)定性、完整性以及衰老和腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關。著絲粒（centromere）:兩個染色單體的連接位點，富含A、T序列。細胞分裂時，著絲?？煞珠_使染色體均等有序地進入子代細胞。本文檔共137頁；當前第55頁；編輯于星期日\19點17分三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復制和轉錄的模板。它是生命遺傳的物質基礎，也是個體生命活動的信息基礎?；驈慕Y構上定義，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。本文檔共137頁；當前第56頁；編輯于星期日\19點17分基因（gene）:DNA分子中具有特定生物學功能的片段基因組（genome）：一個生物體的全部DNA序列稱。基因組的大小與生物的復雜性有關，如病毒SV40的基因組大小為5.1×103bp，大腸桿菌為5.7×106bp，人為3×109bp。本文檔共137頁；當前第57頁；編輯于星期日\19點17分第三節(jié)

RNA的結構與功能StructureandFunctionofRNA本文檔共137頁；當前第58頁；編輯于星期日\19點17分RNA通常以單鏈形式存在，但也可形成局部的雙螺旋結構。RNA分子的種類較多，分子大小變化較大，功能多樣化。RNA與蛋白質共同負責基因的表達和表達過程的調控。本文檔共137頁；當前第59頁；編輯于星期日\19點17分為什么RNA在堿性條件下容易被水解而斷裂？本文檔共137頁；當前第60頁；編輯于星期日\19點17分RNA的種類、分布、功能RNA種類縮寫細胞內位置功能核糖體RNArRNA細胞質核糖體組成成分信使RNAmRNA細胞質蛋白質合成模板轉運RNAtRNA細胞質轉運氨基酸微RNAmicroRNA細胞質翻譯調控胞質小RNAscRNA/7SL-RNA細胞質信號肽識別體的組成成分不均一核RNAhnRNA細胞核成熟mRNA的前體核小RNAsnRNA細胞核參與hnRNA的剪接、轉運核仁小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線粒體蛋白質合成模板線粒體轉運RNAmttRNA線粒體轉運氨基酸本文檔共137頁；當前第61頁；編輯于星期日\19點17分一、信使RNA(messengerRNA)信使RNA(messengerRNA,mRNA)是細胞內合成蛋白質的模板。生物體內mRNA的豐度最小（2-5%）、種類最多、大小也各不相同、壽命最短。mRNA的初級產物為不均一核RNA(hnRNA)，含有內含子(intron)和外顯子(exon)。hnRNA經過剪切后成為成熟的mRNA。本文檔共137頁；當前第62頁；編輯于星期日\19點17分本文檔共137頁；當前第63頁；編輯于星期日\19點17分本文檔共137頁；當前第64頁；編輯于星期日\19點17分*mRNA結構特點1.大多數真核mRNA的5′末端均在轉錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C′2的羥基也是甲基化，形成帽子結構：m7GpppN-。2.大多數真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結構，稱為多聚A尾。本文檔共137頁；當前第65頁；編輯于星期日\19點17分帽子結構:m7GpppNmmRNA的帽結構可以與帽結合蛋白(capbindingprotein，CBP)結合。使mRNA免遭核酸酶的攻擊與帽結合蛋白復合體結合，參與mRNA和核糖體的結合，啟動蛋白質的生物合成本文檔共137頁；當前第66頁；編輯于星期日\19點17分5pppGp…5GpppGp…pppGPPi鳥苷酸轉移酶5

m7GpppGp…甲基轉移酶SAM帽子結構的生成5ppGp…磷酸酶Pi

5,5-三磷酸結構本文檔共137頁；當前第67頁；編輯于星期日\19點17分加尾(addingtail)尾部修飾是和轉錄終止同時進行的過程。polyA的有無與長短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身穩(wěn)定性的因素。一般真核生物在胞漿內出現的mRNA，其polyA長度為100至200個核苷酸之間，也有少數例外。mRNA的多聚A尾在細胞內與poly(A)結合蛋白（poly(A)-bindingprotein，PABP）結合本文檔共137頁；當前第68頁；編輯于星期日\19點17分編碼區(qū)：mRNA分子中每三個相鄰的核苷酸組成一組，在蛋白質翻譯合成時代表一個特定的氨基酸，這種核苷酸三聯體稱為遺傳密碼（coden）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。功能:為蛋白質的合成提供模板本文檔共137頁；當前第69頁；編輯于星期日\19點17分原核生物基因表達的特異性基因表達在真核細胞和原核細胞中表現出不同的時空特性本文檔共137頁；當前第70頁；編輯于星期日\19點17分真核生物基因表達的特異性本文檔共137頁；當前第71頁；編輯于星期日\19點17分二、轉運RNA(transferRNA)轉運RNA(transferRNA,tRNA)在蛋白質合成過程中作為各種氨基酸的載體,將氨基酸轉呈給mRNA。由74～95核苷酸組成；占細胞總RNA的15%；具有很好的穩(wěn)定性。本文檔共137頁；當前第72頁；編輯于星期日\19點17分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（rarebase）是指除A、G、C、U外的一些堿基1.tRNA中含有多種稀有堿基tRNA分子中的稀有堿基均是轉錄后修飾而成的本文檔共137頁；當前第73頁；編輯于星期日\19點17分雙氫尿嘧啶假尿嘧啶核苷7-甲基鳥嘌呤tRNA分子中的幾種重要的稀有堿基本文檔共137頁；當前第74頁；編輯于星期日\19點17分*tRNA的二級結構——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)2.tRNA含有莖環(huán)結構本文檔共137頁；當前第75頁；編輯于星期日\19點17分*tRNA的三級結構——倒L形本文檔共137頁；當前第76頁；編輯于星期日\19點17分tRNA的3-末端為CCA結尾。3-末端的A與氨基酸以酯鍵相連生成氨基酰-tRNA

。不同的tRNA結合不同的氨基酸。3.tRNA的3-末端連接氨基酸本文檔共137頁；當前第77頁；編輯于星期日\19點17分反密碼環(huán)可以與mRNA上的密碼子互補配對，將合適的氨基酸攜帶到合適的位置tRNA的功能：作為各種氨基酸的轉運載體在蛋白質合成中轉運氨基酸原料4.tRNA的反密碼子識別mRNA的密碼子本文檔共137頁；當前第78頁；編輯于星期日\19點17分tRNATyr:可以和Tyr結合的tRNA

Tyr-tRNATyr:結合了Tyr的tRNA命名原則：本文檔共137頁；當前第79頁；編輯于星期日\19點17分三、核蛋白體RNA(ribosomalRNA)*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質生物合成的場所。rRNA是細胞中含量最多的RNA，占總量的80%。本文檔共137頁；當前第80頁；編輯于星期日\19點17分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31種占總重量的30%49種占總重量的35%S:沉降系數本文檔共137頁；當前第81頁；編輯于星期日\19點17分

核糖體及rRNA的結構

Euk中大多與細胞骨架和內質網膜結合在一起(游離、多聚)●是翻譯進行的場所，含大小亞基●Prok.protein約占細胞的10％，RNA占總RNA的

80％，Euk中相對比例小些●細菌中常以多聚核糖體的形式本文檔共137頁；當前第82頁；編輯于星期日\19點17分本文檔共137頁；當前第83頁；編輯于星期日\19點17分3、核糖體的活性位點

30S小亞基

頭部基底部中間有一豁口

50S大亞基

三個突起

本文檔共137頁；當前第84頁；編輯于星期日\19點17分長鏈非編碼RNA（longnon-codingRNA,lncRNA）非編碼RNA（

Non-codingRNA,ncRNA）不編碼蛋白質但具有重要生物學功能的RNA分子。短鏈（?。┓蔷幋aRNA（smallnon-codingRNA,sncRNA）四、其他非編碼RNA參與基因表達的調控參與轉錄調控、RNA的剪切和修飾、mRNA的穩(wěn)定和翻譯調控、蛋白質的穩(wěn)定和轉運、染色體的形成和結構穩(wěn)定等細胞重要功能本文檔共137頁；當前第85頁；編輯于星期日\19點17分lncRNA功能lncRNA在結構上類似于mRNA，但序列中不存在開放讀框。許多已知的lncRNAs由RNA聚合酶Ⅱ轉錄并經可變剪切形成，通常被多聚腺苷酸化。lncRNA起初被認為是基因組轉錄的“噪音”，是RNA聚合酶II轉錄的副產物，不具有生物學功能。然而，近年來的研究表明，lncRNA參與了X染色體沉默，基因組印記以及染色質修飾，轉錄激活，轉錄干擾，核內運輸等多種重要的調控過程。哺乳動物基因組序列中4%~9%的序列產生的轉錄本是lncRNA本文檔共137頁；當前第86頁；編輯于星期日\19點17分核內小RNA核仁小RNA胞質小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）

本文檔共137頁；當前第87頁；編輯于星期日\19點17分核內小RNA（smallnuclearRNA,snRNA）位于細胞核內。snRNA有5種，分別稱為U1、U2、U4、U5、U6，它們與多種蛋白形成復合體，參與真核細胞hnRNA的內含子加工剪接（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。胞質小RNA（smallcytoplasmicRNA,scRNA）：存在于細胞質中，參與形成信號識別顆粒，引導含有信號肽的蛋白質進入內質網定位合成（第十七章）。催化性小RNA亦被稱為核酶（ribozyme）。是細胞內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。本文檔共137頁；當前第88頁；編輯于星期日\19點17分小干擾RNA（smallinterferingRNA，siRNA）是生物宿主對于外源侵入基因表達的雙鏈RNA進行切割所產生的具有特定長度（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的mRNA相結合，并誘導相應mRNA降解。AndrewZacharyFire諾貝爾生理學或醫(yī)學獎（2006年）CraigCameronMello本文檔共137頁；當前第89頁；編輯于星期日\19點17分微RNA（microRNAs,miRNAs）miRNA是真核生物中廣泛存在的一種長約21到23個核苷酸的RNA分子，可調節(jié)其他基因的表達。miRNA來自一些從DNA轉錄而來，但無法進一步轉譯成蛋白質的RNA。miRNA通過與靶mRNA特異結合，從而抑制轉錄后基因表達,在調控基因表達、細胞周期、生物體發(fā)育時序等方面起重要作用本文檔共137頁；當前第90頁；編輯于星期日\19點17分微RNA（microRNAs,miRNAs）本文檔共137頁；當前第91頁；編輯于星期日\19點17分RNA組學研究細胞中snmRNAs的種類、結構和功能。同一生物體內不同種類的細胞、同一細胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達具有時間和空間特異性。RNA組學本文檔共137頁；當前第92頁；編輯于星期日\19點17分核酸的理化性質ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)本文檔共137頁；當前第93頁；編輯于星期日\19點17分一、核酸的一般理化性質核酸具有酸性；DNA分子粘度大；RNA分子粘度小能吸收紫外光，最大吸收峰為260nm?？捎糜诤怂岬亩ㄐ院投繙y定本文檔共137頁；當前第94頁；編輯于星期日\19點17分各種堿基的紫外吸收光譜（pH7.0）本文檔共137頁；當前第95頁；編輯于星期日\19點17分DNA或RNA的定量A260=1.0相當于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紫外吸收的應用本文檔共137頁；當前第96頁；編輯于星期日\19點17分二、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、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質變化：增色效應 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失本文檔共137頁；當前第97頁；編輯于星期日\19點17分DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂部分解鏈雙鏈DNA本文檔共137頁；當前第98頁；編輯于星期日\19點17分部分變性DNA的電鏡圖像本文檔共137頁；當前第99頁；編輯于星期日\19點17分增色效應(hyperchromiceffect)：DNA變性時其溶液OD260增高的現象。DNA解鏈時的紫外吸收變化Single-strandedDouble-helical本文檔共137頁；當前第100頁；編輯于星期日\19點17分熱變性解鏈曲線：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。解鏈溫度(meltingtemperature，Tm)解鏈過程中，紫外吸光度的變化達到最大變化值的一半時所對應的溫度。本文檔共137頁；當前第101頁；編輯于星期日\19點17分Tm的高低與DNA分子中G+C的含量有關，G+C的含量越高，則Tm越高。本文檔共137頁；當前第102頁；編輯于星期日\19點17分Tm的高低還與溶液的離子濃度有關本文檔共137頁；當前第103頁；編輯于星期日\19點17分核酸復性的速度與其基因復雜度有關本文檔共137頁；當前第104頁；編輯于星期日\19點17分三、DNA的復性

DNA復性(renaturation)的定義在適當條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復天然的雙螺旋構象，這一現象稱為復性。減色效應DNA復性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復性，這一過程稱為退火(annealing)。本文檔共137頁；當前第105頁；編輯于星期日\19點17分兩條來源不同的單鏈核酸（DNA或RNA），只要它們有大致相同的互補堿基順序，在適宜的條件（溫度及離子強度）下，經退火處理即可復性，形成新的雜種雙螺旋，這一現象稱為核酸的分子雜交。四、分子雜交與探針技術本文檔共137頁；當前第106頁；編輯于星期日\19點17分本文檔共137頁；當前第107頁；編輯于星期日\19點17分利用核酸的分子雜交，可以確定或尋找不同物種中具有同源順序的DNA或RNA片段。在核酸雜交分析過程中，常將已知順序的核酸片段用放射性同位素或生物素進行標記。這種帶有一定標記的已知順序的核酸片段稱為探針。本文檔共137頁；當前第108頁；編輯于星期日\19點17分研究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。檢測靶基因在待檢樣品中存在與否。核酸分子雜交的應用本文檔共137頁；當前第109頁；編輯于星期日\19點17分第五節(jié)

核酸酶

Nuclease本文檔共137頁；當前第110頁；編輯于星期日\19點17分依據底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA。依據對底物作用方式不同核酸內切酶：在DNA或RNA分子內部切斷磷酸二酯鍵

。核酸外切酶：水解核酸分子鏈末端的磷酸二酯鍵。有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。本文檔共137頁；當前第111頁；編輯于星期日\19點17分本文檔共137頁；當前第112頁；編輯于星期日\19點17分參與DNA的合成與修復及RNA合成后的剪接等重要基因復制和基因表達過程負責清除多余的、結構和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細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技術中的重要工具酶生物體內的核酸酶負責細胞內外催化核酸的降解

核酸酶的功能

本文檔共137頁；當前第113頁；編輯于星期日\19點17分催化性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。催化性RNA(ribozyme):作為序列特異性的核酸內切酶降解RNA。核酶T.Cech1988年諾貝爾化學獎

大多數核酶通過催化轉磷酸酯和磷酸二酯鍵水解反應參與RNA自身剪切、加工過程本文檔共137頁；當前第114頁；編輯于星期日\19點17分應用核酶的RNA修復功能治療遺傳疾病利用核酶(ribozyme)定點切割RNA分子的特性,設計核酶進行抗病毒、抗腫瘤和針對某些疾病的研究,取得了不少進展.目前,針對乙肝病毒(HBV)和丙肝病毒(HCV)的核酶治療進入了預臨床,而針對人免疫缺損病毒(HIV)的核酶治療正在進行I期/II期臨床試驗.此外,核酶抗病毒研究的對象有:A型流感病毒、人乳頭狀瘤病毒(HPV)、人T細胞白血病病毒(HTLV)、昆蟲核多角體病毒(NPV)等.依據同樣原理,在了解腫瘤發(fā)病的分子機制的基礎上,可設計核酶進行抗腫瘤研究,如切割BCR/ABL融合mRNA治療慢性骨髓型白血病,針對PML/RARα治療抗維甲酸早幼粒細胞白血病,切割bcl-2mRNA治療前列腺癌,針對突變p53mRNA抑制肺癌細胞,等等。本文檔共137頁；當前第115頁；編輯于星期日\19點17分選擇題練習核酸化學本文檔共137頁；當前第116頁；編輯于星期日\19點17分1.Theelementthatcouldbeusedinnucleicacidquantitationis()A.CB.OC.ND.HE.P本文檔共137頁；當前第117頁；編輯于星期日\19點17分2.Thebasicunitcompositionofnucleicacidis()A.RiboseanddeoxyriboseB.phosphoricacidandpentaglucoseC.PentaglucoseandbasicgroupD.mononucleotideE.phosphoricacid，pentoseandbasicgroup本文檔共137頁；當前第118頁；編輯于星期日\19點17分3．脫氧核糖核苷酸徹底水解，生成的產物的產物是()A核糖和磷酸B脫氧核糖和堿基C脫氧核糖和磷酸D磷酸，核糖和堿基E脫氧核糖，磷酸和堿基本文檔共137頁；當前第119頁；編輯于星期日\19點17分4．在核酸分子中核苷酸之間的連接方式是()A.3’,3’－磷酸二酯鍵B.糖苷鍵C.2’,5’－磷酸二酯鍵D.肽鍵E.3’,5’－磷酸二酯鍵本文檔共137頁；當前第120頁；編輯于星期日\19點17分5.Theultravioletabsorptionmaximumofnucleicacidisabout()A.220nmB.240nmC.260nmD.280nmE.300nm本文檔共137頁；當前第121頁；編輯于星期日\19點17分6.含有稀有堿基比例較多的核酸是()A.mRNAB.DNAC.tRNAD.rRNAE.hnRNA本文檔共137頁；當前第122頁；編輯于星期日\19點17分7.核酸分子中儲存、傳遞遺傳信息的關鍵部分是()A.核苷B.戊糖C.磷酸D.堿基序列E.戊糖磷酸骨架本文檔共137頁；當前第123頁；編輯于星期日\19點17分8．DNA分子堿基含量關系哪種是錯誤的？A.A+T=C+G