第六章 核酸化學(xué)yu代謝1課件

第六章核酸化學(xué)與代謝第六章核酸化學(xué)與代謝第一節(jié)概述核酸(nucleicacid)

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。

DNA（Deoxyribonucleicacid)

脫氧核糖核酸

RNA（Ribonucleicacid)核糖核酸第一節(jié)概述核酸(nucleicacid)一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展1868年FridrichMiescher從外科繃帶的膿細(xì)胞核中提取“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)人類基因組計(jì)劃(HGP)

1994年中國(guó)人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)2001年美、英等國(guó)完成人類基因組計(jì)劃基本框架含磷量極高的酸性物質(zhì)一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展1868年Fridrich肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)圖解IIIS型細(xì)胞（有毒）IIR型細(xì)胞（無(wú)毒）破碎細(xì)胞DNAase降解后的DNAIIR型細(xì)胞接受IIIS型DNA只有IIR型大多數(shù)仍為IIR型少數(shù)IIR型細(xì)胞被轉(zhuǎn)化產(chǎn)生IIIS型莢膜S（光滑）SRRR（粗糙）+DNA肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)圖解IIIS型細(xì)胞（有毒）IIR型細(xì)胞（二、核酸的分類及分布、功能脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)

核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)

98%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。攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型(genotype)。分布于胞核、胞液（90%）。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。二、核酸的分類及分布、功能脫氧核糖核酸(deoxyribon第二節(jié)核酸的分子組成第二節(jié)核酸的分子組成一、化學(xué)元素組成主要元素組成：C、H、O、N、P(9~11%)與蛋白質(zhì)比較，核酸一般不含S，而P的含量較為穩(wěn)定，占9-11%。

一、化學(xué)元素組成主要元素組成：C、H、O、N、P(9~11二、基本構(gòu)成單位：核苷酸(nucleotide)核苷酸由戊糖、磷酸和含氮堿基三部分構(gòu)成P8二、基本構(gòu)成單位：核苷酸(nucleotide)核苷酸由戊糖戊糖

為了區(qū)別于堿基上的原子編號(hào)，核糖上的碳原子編號(hào)的右上方加上“‘”,如1’，3‘，5’等?！?D-2-脫氧核糖β-D-核糖戊糖為了區(qū)別于堿基上的原子編號(hào)，核糖上的碳原子編號(hào)堿基嘌呤腺嘌呤6-氨基嘌呤

鳥嘌呤

2-氨基-6-氧嘌呤嘧啶胞嘧啶2-氧-4-氨基嘧啶尿嘧啶2,4-二氧嘧啶胸腺嘧啶5-甲基-2,4-二氧嘧啶堿基嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤嘧啶胞嘧啶尿嘧啶堿基的結(jié)構(gòu)特征嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有共軛雙鍵體系，在紫外區(qū)有吸收（260nm左右）。堿基的結(jié)構(gòu)特征嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有共軛雙鍵體系，在紫外第六章核酸化學(xué)yu代謝1課件核苷

nucleoside戊糖與堿基脫水形成C-N糖苷鍵。P1191’1核苷nucleoside戊糖與堿基脫水形成C-N糖苷鍵。P腺嘌呤核苷酸（AMP）Adenosinemonophosphate脫氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）Deoxyadenosinemonophosphate鳥嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（UMP）脫氧鳥嘌呤核苷酸（dGMP）脫氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）HOH核苷酸的結(jié)構(gòu)和命名核苷和磷酸以磷酸酯鍵連接腺嘌呤核苷酸（AMP）AdenosinemonophoPPPPPPPP腺嘌呤核苷酸（AMP）鳥嘌呤核苷酸（GMP）尿嘧啶核苷酸（UMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）脫氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）脫氧鳥嘌呤核苷酸（dGMP）脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）脫氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）常見（脫氧）核苷酸的結(jié)構(gòu)和命名PPPPPPPP腺嘌呤核苷酸（AMP）鳥嘌呤核苷酸（GMP）稀有核苷酸修飾成分核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類很多，大部分是上述堿基的甲基化產(chǎn)物。稀有核苷酸修飾成分核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基tRNAtRNA細(xì)胞內(nèi)游離核苷酸及其衍生物

多磷酸核苷酸輔酶類核苷酸--AMP輔酶或輔基（NAD+、NADP+、FAD、CoA等，均含有AMP）環(huán)核苷酸細(xì)胞內(nèi)游離核苷酸及其衍生物多磷酸核苷酸

5′-NMP5′-NDP5′-NTPN=A、G、C、U

5′-dNMP5′-dNDP5′-dNTPN=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物

AMPAdenosinemonophosphate

ADPAdenosinediphosphate

ATPAdenosinetriphosphate5′-NMP5′-dNMP腺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水解釋放出來的能量用于推動(dòng)生物體內(nèi)各種需能的生化反應(yīng)。ATP也是一種很好的磷?；瘎Ａ柞；磻?yīng)的底物可以是普通的有機(jī)分子，也可以是酶。磷?；牡孜锓肿泳哂休^高的能量（活化分子），是許多生物化學(xué)反應(yīng)的激活步驟。ATP的性質(zhì)cAMP和cGMPcAMP(3’,5’-環(huán)化腺苷酸)和cGMP(3’,5’-環(huán)化鳥苷酸)的主要功能是作為細(xì)胞的第二信使。cAMP和cGMP的環(huán)狀磷酯鍵是一個(gè)高能鍵。在pH7.4,cAMP和cGMP的水解能約為43.9KJ/mol，比ATP水解能高得多。環(huán)核苷酸cAMP和cGMP環(huán)核苷酸煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(脫氫酶輔酶,輔酶I)(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸)P96煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(脫氫酶輔酶,輔酶I)P96三、核苷酸的生物學(xué)功能

作為核酸的單體

細(xì)胞中的攜能物質(zhì)（如ATP、GTP、CTP、UTP）

酶的輔助因子的結(jié)構(gòu)成分（如NAD+、NADP+、FAD、CoA等，均含有AMP）

細(xì)胞通訊的媒介（如cAMP、cGMP）

活性代謝物（UDPG等）P127合成蛋白質(zhì),活化糖分子磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺以及纖維素三、核苷酸的生物學(xué)功能作為核酸的單體P127合成蛋白質(zhì),2、稀有核苷酸：稀有堿基/核苷/核苷酸3、核苷酸的其他形式多磷酸核苷（NDP、NTP)環(huán)化核苷酸（cAMP、cGMP等）輔酶或輔基（NAD、NADP、FAD、CoA等，均含有AMP），活性代謝物（UDPG、CDP-膽堿，等）

1、核苷酸的組成：含氮堿基、戊糖和磷酸。小結(jié)：2、稀有核苷酸：稀有堿基/核苷/核苷酸3、核苷酸的其第三節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)RNA結(jié)構(gòu)圖第三節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)RNA結(jié)構(gòu)圖一、一級(jí)結(jié)構(gòu)（primarystructure）一級(jí)結(jié)構(gòu)是指核酸分子中核苷酸的排列順序及連接方式。核苷酸的排列順序代表了遺傳信息。1、核苷酸的連接方式：3

,5

磷酸二酯鍵2、核酸的基本結(jié)構(gòu)形式：多核苷酸鏈信息量：4n末端：5

端、3

端多核苷酸鏈的方向：5ˊ端→3ˊ端(由左至右)3、表示方法：結(jié)構(gòu)式、線條式、文字縮寫一、一級(jí)結(jié)構(gòu)（primarystructure）一級(jí)結(jié)構(gòu)是5533核酸分子中核苷酸之間的共價(jià)鍵3

-5

磷酸二酯鍵5533核酸分子中核苷酸之間的共價(jià)鍵3-5DNA、RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)5′3′OHOHOH5′3′RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)P15DNA、RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)5′3′OHOHOH線條式文字式P15線條式文字式P15DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景

堿基組成分析——Chargaff規(guī)則[A]=

[T]；[G]

[C]

堿基的理化數(shù)據(jù)分析：A-T、G-C以氫鍵配對(duì)較合理

DNA纖維的X-線衍射圖譜分析Wilkins和Franklin發(fā)現(xiàn)不同來源DNA纖維具有相似X-線衍射圖譜;DNA含有兩條或兩條以上具有螺旋結(jié)構(gòu)的多核苷酸鏈,且有沿纖維長(zhǎng)軸0.34和3.4nm兩個(gè)重要周期性變化,說明DNA可能有共同的分子模型.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景堿基組成分析——Chargaf

二、DNA的空間結(jié)構(gòu)（一）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondarystructure）1、堿基組成規(guī)則(Chargaff規(guī)則)[A]=[T]，[G]=[C]；

[A]+[G]=[T]+[C](嘌呤與嘧啶的總數(shù)相等)有種屬特異性無(wú)組織、器官特異性不受年齡、營(yíng)養(yǎng)、性別及其他環(huán)境等影響

P15二、DNA的空間結(jié)構(gòu)（一）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)（second1953年Watson（美國(guó)印第安納洲立大學(xué)的生物化學(xué)博士）和Crick（英國(guó)物理學(xué)家）在英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室

提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明了DNA半保留復(fù)制模式，從而開辟了分子生物學(xué)研究的新紀(jì)元。

獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)1953年Watson（美國(guó)印第安納洲立大學(xué)的生物化學(xué)博士）DNA分子由兩條DNA單鏈組成。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子中兩條DNA單鏈之間基團(tuán)相互識(shí)別和作用的結(jié)果。雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的最基本形式。不朽的旋轉(zhuǎn)樓梯DNA分子由兩條DNA單鏈組成。不朽的旋轉(zhuǎn)樓梯DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)（1）DNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈(簡(jiǎn)稱DNA單鏈)組成。兩條鏈沿著同一根軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向?yàn)?′端→3′端，而另一條鏈的方向?yàn)?′端→5′端。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)（1）DNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷（2）嘌呤和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)。堿基環(huán)平面與螺旋軸垂直，糖基環(huán)平面與堿基環(huán)平面成90°角。（2）嘌呤和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋（3）螺旋橫截面的直徑約為2nm，每條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距離為0.34nm，每10個(gè)核苷酸形成一個(gè)螺旋，其螺矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈的高度）為3.4nm。（3）螺旋橫截面的直徑約為2nm，每條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間（4）維持兩條DNA鏈相互結(jié)合的力是鏈間堿基對(duì)形成的氫鍵。

堿基結(jié)合具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)律:A與T結(jié)合，G與C結(jié)合，這種配對(duì)關(guān)系，稱為堿基互補(bǔ)。

A和T之間形成兩個(gè)氫鍵，G與C之間形成三個(gè)氫鍵。在DNA分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等。（4）維持兩條DNA鏈相互結(jié)合的力是鏈間堿基對(duì)形成的氫鍵。P16P16（5）螺旋表面形成大溝(majorgroove)及小溝(minorgroove)，彼此相間排列。小溝較淺；大溝較深，是蛋白質(zhì)識(shí)別DNA堿基序列的基礎(chǔ)。（6）氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。（5）螺旋表面形成大溝(majorgroove)及小溝(mDNA雙螺旋的穩(wěn)定性DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理?xiàng)l件下很穩(wěn)定。維持這種穩(wěn)定性的因素包括：兩條DNA鏈之間形成的氫鍵，堿基堆積力。雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的疏水區(qū)，消除了介質(zhì)中水分子對(duì)堿基之間氫鍵的影響；介質(zhì)中的陽(yáng)離子（如Na+、K+和Mg2+）中和了磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷，降低了DNA鏈之間的排斥力等。改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。DNA雙螺旋的穩(wěn)定性DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理?xiàng)l件下很穩(wěn)定。

天然存在的DNA分子最顯著的特點(diǎn)是很長(zhǎng)，分子質(zhì)量很大，一般在106～1010。大腸桿菌染色體由400萬(wàn)堿基對(duì)(basepair，bp)組成的雙螺旋DNA單分子。其長(zhǎng)度為1.4×106nm，相當(dāng)于1.4mm，而直徑為20nm，相當(dāng)原子的大小。黑腹果蠅最大染色體由6.2×107bp組成，長(zhǎng)2.1cm多瘤病毒的DNA由5100bp組成，長(zhǎng)1.7mm天然存在的DNA分子最顯著的特點(diǎn)是很長(zhǎng)，分子質(zhì)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義

該模型揭示了DNA作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了堿基配對(duì)原則，這是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提出是20世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)飛速發(fā)展的基石。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義

該模型揭示了DNADNA雙螺旋的多樣性P17DNA雙螺旋的多樣性P17三種DNA雙螺旋構(gòu)象比較A-DNAZ-DNAB-DNAABZ外型粗短適中細(xì)長(zhǎng)螺旋方向右手右手左手螺旋直徑2.3nm2.0nm1.8nm堿基夾角32.7034.6060.00糖苷鍵構(gòu)象反式反式C、T反式，G順式大溝很窄很深很寬較深平坦小溝很寬、淺窄、深較窄很深每對(duì)堿基對(duì)之間的距離

0.25nm0.34nm0.37nm每圈堿基數(shù)111012螺距2.8nm3.4nm4.5nm堿基對(duì)與水平傾角

2000090三種DNA雙螺旋構(gòu)象比較A-DNAZ-DNAB-DNAA多聚嘌呤多聚嘧啶DNA三鏈間的堿基配對(duì)T-A-TC-G-CP17DNA分子間的三鏈結(jié)構(gòu)DNA分子內(nèi)的三鏈結(jié)構(gòu)DNA的三鏈結(jié)構(gòu)可能與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)，第三股鏈的存在阻礙了一些調(diào)控蛋白或RNA聚合酶與DNA的結(jié)合。多聚嘌呤多聚嘧啶DNA三鏈間的堿基配對(duì)T-A-TC-G-CP（二）DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)

雙螺旋進(jìn)一步扭曲,形成一種比雙螺旋更高層次的空間構(gòu)象。包括：線狀DNA形成的紐結(jié)、超螺旋和多重螺旋，環(huán)狀DNA形成的結(jié)、超螺旋和連環(huán)等。（二）DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋進(jìn)一步扭曲,形成一種比雙螺大多數(shù)原核生物：1）只含有一個(gè)共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋分子2）超螺旋結(jié)構(gòu)：雙螺旋基礎(chǔ)上的螺旋化正超螺旋(positivesupercoil):盤繞方向與雙螺旋方同相同負(fù)超螺旋(negativesupercoil):盤繞方向與雙螺旋方向相反原核細(xì)胞的DNA存在類核結(jié)構(gòu)中不含組蛋白，與精胺（spermine）和亞精胺(spermidine)結(jié)合,呈環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)大多數(shù)原核生物：正超螺旋(positivesuperco螺旋和超螺旋電話線螺旋超螺旋螺旋和超螺旋電話線螺旋超螺旋（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝核小體(nucleosome)：由DNA和組蛋白構(gòu)成。組蛋白核心：H2B,H2A,H3,H4DNA：以負(fù)超螺旋纏繞在組蛋白（堿性蛋白:組氨酸和精氨酸較多）上H1組蛋白在核小體之間P19（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝核小體(nucleoso真核生物染色體DNA組裝不同層次的結(jié)構(gòu)

DNA

（2nm）核小體鏈（11nm，每個(gè)核小體200bp）纖絲（30nm，每圈6個(gè)核小體）突環(huán)（150nm，每個(gè)突環(huán)大約75000bp）玫瑰花結(jié)（300nm，6個(gè)突環(huán)）螺旋圈（700nm，每圈30個(gè)玫瑰花）染色體（1400nm，每個(gè)染色體含10個(gè)玫瑰花200bp）真核生物染色體DNA組裝不同層次的結(jié)構(gòu)

DNA核小體鏈（1第六章核酸化學(xué)yu代謝1課件（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(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)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。結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系遺傳上穩(wěn)定是相對(duì)的；變異是絕對(duì)的。（三）DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息三、RNA的分子結(jié)構(gòu)三、RNA的分子結(jié)構(gòu)RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)RNA是單鏈分子，因此在RNA分子中，嘌呤（A、G）的總數(shù)不一定等于嘧啶（U、C）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，則形成單鏈突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)稱為“發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)。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。不同類型的RNA,其二級(jí)結(jié)構(gòu)有明顯的差異。tRNA中除了常見的堿基外，還存在一些稀有堿基，這類堿基大部分位于突環(huán)部分.P20RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)RNA是單鏈分子，因此在RNA分子中，嘌呤（莖環(huán)發(fā)卡三級(jí)結(jié)構(gòu)莖環(huán)發(fā)卡三級(jí)結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

先導(dǎo)區(qū)+翻譯區(qū)（多順反子）+末端序列5′3′順反子順反子順反子插入順序插入順序先導(dǎo)區(qū)末端順序（一）信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

先導(dǎo)區(qū)+翻譯區(qū)（多順反子）+末*真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。P225′帽子結(jié)構(gòu)3′多聚A尾5′非編碼區(qū)3′非編碼區(qū)編碼區(qū)*真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

“帽子”（m7G-5′ppp5′-N-3′p）+單順反子+“尾巴”（PolyA）AAAAAAA-OH5′

“帽子”PolyA

3′

順反子m7G-5′ppp-N-3′pN原有第一個(gè)堿基真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

“帽子”（m7G-5′ppp帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能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7帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位7*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翻譯蛋白真核細(xì)胞*mRNA的功能DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細(xì)胞*真核生物mRNA成熟過程內(nèi)含子(intron)hnRNA

外顯子(exon)mRNA*真核生物mRNA成熟過程內(nèi)含子hnRNA外顯子m（二）tRNA的結(jié)構(gòu)與功能(原核生物60種tRNA

，真核生物100-120種)*

tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)含10~20%稀有堿基，如DHU3′末端為-CCA-OH5′末端大多數(shù)為G

具有T

C雙氫尿嘧啶(DHU)次黃嘌呤(I)假尿嘧啶()P20（二）tRNA的結(jié)構(gòu)與功能*tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙氫尿嘧*tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——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)3′末端5′末端*tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸臂額外環(huán)3′末端5′末端*tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)—倒“L”型反密碼子環(huán)*tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)—倒“L”型反密碼子環(huán)*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。*tRNA的功能：活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻tRNA小結(jié)1、分子較小，含較多的稀有堿基和非標(biāo)準(zhǔn)堿基配對(duì)2、5’端一般為鳥嘌呤核苷酸，3’端為CCA-OH3’。3、二級(jí)結(jié)構(gòu)為“三葉草”型（cloverleafpattern）反密碼環(huán)：反密碼環(huán)中部的三個(gè)堿基可以與mRNA的三聯(lián)體密碼形成堿基互補(bǔ)配對(duì)，解讀遺傳密碼，稱為反密碼子（anticodon）。次黃嘌呤I常出現(xiàn)于反密碼子中。tRNA小結(jié)1、分子較小，含較多的稀有堿基和非標(biāo)準(zhǔn)堿基配對(duì)2氨基酸臂：3`末端的CCA-OH3`單鏈用于連接該tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸。

二氫尿嘧啶環(huán)（DHU）：識(shí)別氨酰-tRNA合成酶TΨC環(huán)：識(shí)別核蛋白體（核糖體）4、“倒L”型三級(jí)結(jié)構(gòu)ACCDHU環(huán)T

環(huán)反密碼環(huán)5’額外環(huán)氨基酸臂：3`末端的CCA-OH3`單鏈用于連接該tRNA轉(zhuǎn)（三）rRNA的結(jié)構(gòu)與功能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(gè)核苷酸18S1874個(gè)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(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%（三）rRNA的結(jié)構(gòu)與功能核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌16SrRNA5SrRNA23SrRNA30Ssubunit50Ssubunit70Sprokaryoticribosome18SrRNA5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA40Ssubunit60Ssubunit80SeukaryoticribosomeProkaryoticEukaryoticL2L3L32S1S2S3S21L132proteinsoflargesubunit(L1~L32)21proteinsofsmallsubunit(S1~S21)L2L3L50S1S2S3S33L150proteinsoflargesubunit(L1~L50)33proteinsofsmallsubunit(S1~S33)16SrRNA5SrRNA23SrRNA30SsubrRNA的分子結(jié)構(gòu)特征：

單鏈，螺旋化程度較tRNA低

與蛋白質(zhì)組成核糖體后方能發(fā)揮其功能，作為蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所5sRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)rRNA的分子結(jié)構(gòu)特征：?jiǎn)捂湥菪潭容^tRNA低5sR核糖核酸（RNA）：脫氧核糖核酸（DNA）：

mRNA

tRNA

rRNA（信使RNA）（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）（核蛋白體RNA）細(xì)胞質(zhì)，參與蛋白質(zhì)的生物合成5%，Pr合成的直接模板15%，活化與轉(zhuǎn)運(yùn)AA80%，充當(dāng)裝配機(jī)，提供場(chǎng)所核內(nèi)染色質(zhì)，遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

基因

——DNA分子中的功能片段（決定遺傳特性）（特定的堿基序列）小結(jié)核糖核酸（RNA）：脫氧核糖核酸（DNA）：mRN第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)

一、酸性化合物

兩性解離，但酸性強(qiáng)電泳行為——泳向正極（pH7-8）

二、高分子性質(zhì)

粘度DNA>RNA

超離心沉降凝膠過濾分子大小單位：分子量（道爾頓，D）、堿基對(duì)數(shù)目（bp）、離心沉降常數(shù)（S）

沉淀行為——加鹽（中和電荷）；乙醇一、酸性化合物兩性解離，但酸性強(qiáng)二、高分子性質(zhì)紫外吸收紫外吸收1.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA40μg/ml單鏈DNA（或RNA）20μg/ml寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度DNA純品:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0OD260的應(yīng)用1.DNA或RNA的定量OD260的應(yīng)用

三、紫外吸收

最大吸收波長(zhǎng)：260nm

核酸定量分析核酸定性分析

四、變性、復(fù)性、分子雜交1、DNA變性（DNAdenaturation）：DNA變性是指在理化因素作用下，DNA分子中的氫鍵斷裂，堿基堆積力遭到破壞，雙螺旋結(jié)構(gòu)解體，雙鏈分開形成單鏈的過程。

三、紫外吸收最大吸收波長(zhǎng)：260nm四、變性、DNA的變性(denaturation)方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：OD260增高；粘度下降；比旋度下降；浮力密度升高；酸堿滴定曲線改變；生物活性改變DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂DNA的變性(denaturation)方法：過量酸，堿，加DNA變性DNA變性增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。當(dāng)DNA的稀鹽溶液加熱到80-100℃時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生解體，兩條鏈彼此分開，形成無(wú)規(guī)線團(tuán)。8090100100%50%OD260（254）

Tm

變性溫度范圍①②③℃融解溫度（meltingtemperature,Tm）：DNA熱變性過程中，紫外吸收達(dá)到最大值的一半時(shí)溶液的溫度稱為融解溫度（Tm）或解鏈溫度、變性溫度。實(shí)驗(yàn)室常用的方法——熱變性當(dāng)DNA的稀鹽溶液加熱到80-100℃時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生解影響Tm值的因素(1)溶液的性質(zhì)(2)DNA的性質(zhì)和組成大腸桿菌DNA在不同濃度KCl溶液下的熔融溫度曲線影響Tm值的因素(1)溶液的性質(zhì)(2)DNA的性質(zhì)和組成大腸GC含量越高，Tm越大GC含量越高，Tm越大

（1）變性后理化性質(zhì)改變DNA溶液的粘度降低浮力密度增加旋光偏振光改變紫外吸收增加（高色效應(yīng)）高色效應(yīng)（hyperochromiceffect）：DNA變性后，在260nm處的紫外吸收增高，稱為高色效應(yīng)或增色效應(yīng)。

（2）變性后的DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)（3’-5’磷酸二酯鍵）沒有改變。（1）變性后理化性質(zhì)改變（2）變性后的DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)（3（3）融解溫度（meltingtemperature,Tm）：DNA熱變性過程中，紫外吸收達(dá)到最大值的一半時(shí)溶液的溫度稱為融解溫度（Tm）GC含量越高，Tm越大DNA越長(zhǎng)，Tm越大溶液離子強(qiáng)度增高，Tm值增加DNA越純，相變范圍越小

（3）融解溫度（meltingtemperature,Tm2、DNA復(fù)性DNA復(fù)性(renaturation)的定義: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)象稱為復(fù)性。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(annealing)

。減色效應(yīng)（hypochromiceffect）:DNA復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。2、DNA復(fù)性DNA復(fù)性(renaturation)的定義:DNA復(fù)性DNA復(fù)性在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的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（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈(heteroduplex)。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)象稱為核酸分子雜交。核酸分子雜交(hybridization)在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或核酸的雜交核酸的雜交第六章核酸化學(xué)yu代謝1課件DNA-DNA雜交雙鏈分子變性復(fù)性不同來源的DNA分子核酸分子雜交的應(yīng)用:研究基因的位置確定兩種核酸序列的相似性檢測(cè)樣品中的特異序列基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)DNA-DNA變性復(fù)性不同來源的DNA分子核核酸探針（nucleicacidprobe）:能特異性的探測(cè)帶某一特定序列的DNA或RNA分子的標(biāo)記核酸分子。核酸探針（nucleicacidprobe）:能特異性的3、核酸分子雜交(hybridizatio