第02章核酸化學2

1、目目 錄錄第 二 章核酸的結構和功能核酸的結構和功能目目 錄錄核核 酸酸(nucleic acid) 是以核苷酸為基本組成單位的生物大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。分子，攜帶和傳遞遺傳信息。目目 錄錄一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進展一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進展 1868年年 Fridrich Miescher從膿細胞中提取從膿細胞中提取“核素核素” 1944年年 Avery等人等人證實證實DNA是遺傳物質是遺傳物質 1953年年 Watson和和Crick發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結構的雙螺旋結構 1968年年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)遺傳密碼遺傳密碼 1975年年 Te

2、min和和Baltimore發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)逆轉錄酶逆轉錄酶 1981年年 Gilbert和和Sanger建建立立DNA 測序方法測序方法 1985年年 Mullis發(fā)明發(fā)明PCR 技術技術 1990年年 美國啟動美國啟動人類基因組計劃人類基因組計劃(HGP) 1994年年 中國人類基因組計劃啟動中國人類基因組計劃啟動 2001年年 美、英等國美、英等國完成人類基因組計劃基本框架完成人類基因組計劃基本框架目目 錄錄二、核酸的分類及分布二、核酸的分類及分布 (deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸攜帶

3、遺傳信息，決定細胞和個攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的基因型體的基因型(genotype)。參與細胞內參與細胞內DNA遺傳信息的表遺傳信息的表達。某些病毒達。某些病毒RNA也可作為遺也可作為遺傳信息的載體。傳信息的載體。目目 錄錄核糖核酸核糖核酸 （RNA）：）：按功能不同分為三大類按功能不同分為三大類tRNA 轉運轉運RNA（15%）rRNA 核糖體核糖體RNA （80%）mRNA 信使信使RNA （5%）小分子細胞核小分子細胞核RNA（snRNA）染色質染色質RNA（chRNA）原核細胞內原核細胞內DNA集中在核質區(qū)RNA分散在細胞質中真核細胞內真核細胞內DNA95%細胞核中5%線粒體及葉綠

4、體中RNA75%細胞質中15%線粒體及葉綠體中10%細胞核中目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié)核酸的化學組成及其一級結構核酸的化學組成及其一級結構The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid目目 錄錄核酸的化學組成核酸的化學組成 1. 元素組成元素組成C、H、O、N、P（910%）2. 分子組成分子組成 堿基堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿：嘌呤堿，嘧啶堿 戊糖戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖：核糖，脫氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)目目 錄錄 基本元素：基本元素：C H O N P核酸的元素組成有兩個特點：核酸的元素組

5、成有兩個特點： 1. 一般不含一般不含S 2. P含量較多，并且恒定（含量較多，并且恒定（9%-10%）。）。 因此，實驗室中用因此，實驗室中用定磷法定磷法進行核酸的定量進行核酸的定量分析。（分析。（DNA9.9% 、RNA9.5%）目目 錄錄核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖堿基堿基水水解解核酸的分子組成目目 錄錄核核 酸酸代表代表，對，對DNA而言為而言為，對，對RNA而言為而言為； 代表代表 代表代表目目 錄錄嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)堿堿 基

6、基目目 錄錄NNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3目目 錄錄目目 錄錄稀有堿基稀有堿基 嘌呤嘌呤次黃嘌呤、次黃嘌呤、1-1-甲基次黃嘌呤、甲基次黃嘌呤、N N2 2、N N2 2- -二甲基鳥嘌呤。二甲基鳥嘌呤。 嘧啶嘧啶5-5-甲基胞嘧啶、甲基胞嘧啶、5-5-羥甲基胞嘧啶、羥甲基胞嘧啶、二氫尿嘧啶、二氫尿嘧啶、4-4-巰尿嘧啶巰尿嘧啶 都是基本堿基的都是基本堿基的化學修飾型化學修飾型。目目 錄錄NNNNONH2H鳥嘌呤鳥嘌呤N

7、NNNOH次黃嘌呤次黃嘌呤CH31-甲基次黃嘌呤甲基次黃嘌呤目目 錄錄 胞嘧啶（胞嘧啶（C）CH35-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶目目 錄錄戊戊 糖糖（構成（構成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（構成（構成DNA）OHOCH2OHOH脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribose)目目 錄錄核苷：核苷：AR, GR, UR, CR脫氧核苷：脫氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR一、核苷酸的結構一、核苷酸的結構1. 核苷核苷(ribonucleoside)的形成的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖糖苷鍵苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。連

8、接形成核苷（脫氧核苷）。OHOCH2OHOHNNNH2O1 1目目 錄錄POOOHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 2. 核苷酸核苷酸(ribonucleotide)的結構與命名的結構與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。 目目 錄錄核苷酸磷酸堿基戊糖目目 錄錄OOHOHOHHOCH2NNNNNHHNHNHOOPOHOOO目目 錄錄酯酯 鍵鍵（對（對DN

9、A為為H）堿基連接（糖苷鍵）堿基連接（糖苷鍵）l含核苷酸的生物活性物質：含核苷酸的生物活性物質： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有等都含有 AMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPl 環(huán)化核苷酸環(huán)化核苷酸: : cAMP，cGMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+NAD+目目 錄錄（四）核苷酸的生物學作用（1）參與DNA、RNA的合成、蛋白質的合成、糖與磷脂的合成。（2）在能量轉化

10、中起重要作用，ATP是生物體內能量的通用貨幣。（3）是構成多種輔酶的成分：NAD、NADP、FAD、FMN和CoA。（4）參與細胞中的代謝與調節(jié)（cAMP、cGMP）。目目 錄錄5 端端3 端端3. 3. 核苷酸的連接核苷酸的連接 核苷酸之間以核苷酸之間以磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵連接形連接形成多核苷酸鏈，即成多核苷酸鏈，即核酸。核酸。CGA目目 錄錄二、核酸的一級結構二、核酸的一級結構定義定義核酸中核苷酸的排核酸中核苷酸的排列順序。列順序。由于核苷酸間的差由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所異主要是堿基不同，所以也稱為以也稱為堿基序列堿基序列。55端端3端端CGAA G P5 P T PG PC

11、PT P OH 3 書寫方法書寫方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 目目 錄錄目目 錄錄第二節(jié)第二節(jié)DNA的空間結構與功能的空間結構與功能Dimensional Structure and Function of DNA目目 錄錄 DNA的二級結構的二級結構-雙螺旋結構雙螺旋結構 DNA雙螺旋結構的研究背景和歷史意義雙螺旋結構的研究背景和歷史意義 DNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點 DNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝的超螺旋結構及其在染色質中的組裝 DNA的超螺旋結構的超螺旋結構 原核生物原核生物DNA的高級結構的高級結構 DNA在真核生物細

12、胞核內的組裝在真核生物細胞核內的組裝 DNA的功能的功能目目 錄錄一、一、 DNA的二級結構的二級結構雙螺旋結構雙螺旋結構（一）（一）DNA雙螺旋結構的研究背景雙螺旋結構的研究背景 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)則：規(guī)則：A = TG C 堿基的理化數(shù)據(jù)分析堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以以氫鍵氫鍵配對較合理配對較合理 DNA纖維的纖維的X-線衍射圖譜分析線衍射圖譜分析 目目 錄錄目目 錄錄w（1）所有所有DNA中腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾中腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾含量相等，（含量相等，（即即A=T）;鳥嘌呤與胞嘌呤的摩鳥嘌呤與胞嘌呤的摩爾含量相等，（爾含量相等，（即即G=C）。）。

13、堿基當量定律：堿基當量定律：嘌呤堿總量嘌呤堿總量=嘧啶堿總量。（即嘧啶堿總量。（即A+G=T+C）w（2）不同生物不同生物DNA的堿基組成有很大差異，的堿基組成有很大差異，可用可用不對稱比率不對稱比率：A+T/G+C表示。親緣相近表示。親緣相近的生物，其的生物，其DNA的堿基組成相近，即不對稱的堿基組成相近，即不對稱比率相近。比率相近。w（3）同一種生物所有體細胞同一種生物所有體細胞DNA的堿基組的堿基組成相同，可作為該物種的特征。成相同，可作為該物種的特征。目目 錄錄l1、沒有器官或組織特異性l2、不隨生物體的年齡、 營養(yǎng)狀態(tài)或者環(huán)境的變化而改變l3、A=T，G=C; A+G=C+Tl4、具

14、有種的特異性（二）（二） DNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點 （Watson, Crick, 1953）uDNADNA分子由兩條分子由兩條相互平行但相互平行但走向相反走向相反的脫氧多核苷酸鏈的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以組成，兩鏈以- -脫氧核糖脫氧核糖- -磷磷酸酸- -為骨架，以為骨架，以右手螺旋右手螺旋方方式繞同一公共軸盤。螺旋直式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為徑為2 2nm，形成大溝，形成大溝(major g ro o v e ) 及 小 溝及 小 溝 ( m i n o r groove)相間。相間。目目 錄錄（二）（二） DNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點 （Watson

15、, Crick, 1953）u堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內側，與對側堿基形成側，與對側堿基形成氫鍵配氫鍵配對對（互補配對形式：（互補配對形式：A=T; G C） 。u相鄰堿基平面距離相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10對堿基。對堿基。目目 錄錄目目 錄錄腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶鳥嘌呤鳥嘌呤胞嘧啶胞嘧啶目目 錄錄A-T配對G-C配對（二）（二） DNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點 （Watson, Crick, 1953）u氫鍵氫鍵維持雙鏈維持雙鏈橫向穩(wěn)定橫向穩(wěn)定性性，堿基堆積力堿基堆積力維持雙維持雙鏈鏈縱向穩(wěn)定性縱向穩(wěn)

16、定性。目目 錄錄 離子鍵離子鍵磷酸基團上的負電荷磷酸基團上的負電荷 與介質中的陽離子或陽離子與介質中的陽離子或陽離子 化合物之間所形成的鹽鍵化合物之間所形成的鹽鍵目目 錄錄計算機模擬計算機模擬DNA雙雙螺旋結構（螺旋結構（藍色藍色）大溝中結合著蛋白大溝中結合著蛋白質（質（紅色紅色） 雙螺旋中的大溝對于DNA和蛋白質結合時的相互識別很重要 ，在溝內可以辨認堿基的順序。目目 錄錄(1)B-DNA(1)B-DNA螺旋螺旋： DNADNA在在92%92%相對濕度的鈉鹽中相對濕度的鈉鹽中的構型。標準的的構型。標準的 右手雙螺旋，細胞正常狀態(tài)右手雙螺旋，細胞正常狀態(tài)下下DNADNA存在的構型。存在的構型。

17、(2)A-DNA(2)A-DNA螺旋螺旋：DNADNA在在75%75%相對濕度的鈉鹽中相對濕度的鈉鹽中的構型。的構型。(3)Z-DNA(3)Z-DNA螺旋螺旋：左手的左手的DNADNA螺旋螺旋，這種螺旋可，這種螺旋可能在基因表達的調控中起作用。能在基因表達的調控中起作用。(4)(4)H-DNAH-DNA螺旋螺旋：三螺旋結構，又稱三鏈：三螺旋結構，又稱三鏈DNA(tsDNA)DNA(tsDNA)（三）（三）DNA雙螺旋結構的多樣性雙螺旋結構的多樣性目目 錄錄目目 錄錄 B-DNA & Z-DNA目目 錄錄（1）核酸分子中的回文序列）核酸分子中的回文序列 回文序列中的單回文序列中的單鏈可形

18、成發(fā)卡結構鏈可形成發(fā)卡結構目目 錄錄雙鏈回文序列可雙鏈回文序列可形成十字架結構形成十字架結構（1）核酸分子中的回文序列）核酸分子中的回文序列目目 錄錄（2 2） 鏡象結構鏡象結構 所謂鏡象結構就是指所謂鏡象結構就是指DNADNA某一片段在一條某一片段在一條鏈上出現(xiàn)鏈上出現(xiàn)顛倒重復顛倒重復的序列。的序列。目目 錄錄（3）三股螺旋）三股螺旋 多嘌呤多嘌呤- -多嘧啶的鏡象序列多嘧啶的鏡象序列可形成可形成三股三股螺旋螺旋結構結構(H-(H-螺旋或螺旋或HoogsteenHoogsteen螺旋螺旋): ): 該該螺旋常處在許多真核細胞基因的表達調節(jié)螺旋常處在許多真核細胞基因的表達調節(jié)區(qū)?？赡芘c區(qū)?？赡?/p>

19、與基因表達的調節(jié)基因表達的調節(jié)有關有關. .目目 錄錄三股螺旋目目 錄錄目目 錄錄(4)(4)四鏈四鏈DNADNA：可能存在于真核細胞染色體的端粒中。：可能存在于真核細胞染色體的端粒中。目目 錄錄DNA的三級結構的三級結構定義：是指雙螺旋進一步扭曲形成的更高層次的空間結構，也就是比雙螺旋更為復雜的構象。線狀DNA形成的紐結、超螺旋和多重螺旋環(huán)狀DNA形成的結、超螺旋和連環(huán)類型DNA的三級結構主要是指雙螺旋進一步扭曲形成的超螺旋。超螺旋即DNA雙螺旋的螺旋。目目 錄錄（一）（一）DNA的超螺旋結構的超螺旋結構超螺旋結構超螺旋結構(superhelix 或或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞

20、即形成超螺旋結構。雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結構。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同雙螺旋方同相同 負超螺旋負超螺旋(negative supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反雙螺旋方向相反 目目 錄錄意義意義DNA超螺旋結構整體或局部的拓撲學超螺旋結構整體或局部的拓撲學變化及其調控對于變化及其調控對于DNA復制和復制和RNA轉錄過轉錄過程具有關鍵作用。程具有關鍵作用。 目目 錄錄（二）原核生物（二）原核生物DNA的高級結構的高級結構目目 錄錄（三）（三）DNA在真核生物細胞核內的組裝在真核生物細胞核內的組裝真

21、核生物染色體由真核生物染色體由DNA和蛋白質構成，和蛋白質構成，其基本單位是其基本單位是 核小體核小體(nucleosome)。核小體的組成核小體的組成DNA：約約200bp 組蛋白：組蛋白：H1H2A，H2BH3H4目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄DNA的功能的功能DNA的基本功能是以的基本功能是以基因基因的形式荷載遺的形式荷載遺傳信息，并作為基因復制和轉錄的模板。它傳信息，并作為基因復制和轉錄的模板。它是生命遺傳的物質基礎，也是個體生命活動是生命遺傳的物質基礎，也是個體生命活動的信息基礎。的信息基礎?；驈慕Y構上定義，基因從結構上定義，是指是指DNA分子中的分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列

22、順序決定了基特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。因的功能。 目目 錄錄第三節(jié)第三節(jié) RNA的結構與功能的結構與功能Structure and Function of RNA目目 錄錄RNA的種類、分布、功能的種類、分布、功能核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉運轉運RNA核內不均一核內不均一RNA核內小核內小RNA胞漿小胞漿小RNA 細胞核和胞液細胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質合成模板蛋白質合成模板轉運氨基酸轉運氨基酸成熟成

23、熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉運的剪接、轉運rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質內質網(wǎng)定位合成蛋白質內質網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分的信號識別體的組分核仁小核仁小RNA核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉運轉運RNA核內不均一核內不均一RNA核內小核內小RNA胞漿小胞漿小RNA 細胞核和胞液細胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質合成模板蛋白質合成模板轉運氨基酸轉運氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接

24、、轉運的剪接、轉運rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質內質網(wǎng)定位合成蛋白質內質網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分的信號識別體的組分核仁小核仁小RNA目目 錄錄 RNA的一級結構是由數(shù)量極其龐大的四種核糖核酸（AMP、GMP、CMP、UMP）按一定順序，通過3,5磷酸二酯鍵連成的線形分子，其表示方法與DNA相同。 RNA的二級結構是短的，不完全螺旋的多核苷酸鏈。（天然RNA并不像DNA一樣都是雙螺旋結構，而是單鏈線形分子。只有局部區(qū)域為雙螺旋結構。雙螺旋區(qū)約占RNA分子的50%） RNA的三級結構是在莖環(huán)結構基礎上進一步扭曲折疊而成的復雜結構。RNA的結構的結構目目 錄錄信使RNA（messenge

25、r RNA，mRNA）不均一核RNA（heterogeneou nuclear RNA，hnRNA）： 在細胞核內合成的mRNA的初級產物，經過剪接成為成熟的mRNA并移到細胞質。mRNA的功能：是把核內DNA的堿基順序按照堿基互補的原則，抄錄并轉送至胞質，指導蛋白質的合成。一一 、信使、信使RNA的結構與功能的結構與功能目目 錄錄mRNA的成熟過程目目 錄錄z真核生物成熟mRNA的結構特點及與原核生物的區(qū)別：1、5端帽子結構（cap sequence): m7G5ppp5Nm- 5-末端的G的N7被甲基化。鳥嘌呤核苷酸焦磷酸與相鄰的一個核苷酸相連，形成5,5-磷酸二酯鍵。 帽子結構能促進核蛋

26、白體與mRNA的結合加速翻譯起始速度，同時可以增強mRNA的穩(wěn)定性。 原核生物無此結構目目 錄錄mRNA的帽子結構目目 錄錄2、3末端多聚A的尾巴。 極大多數(shù)真核細胞mRNA在3-末端有一段長約20200個多聚腺苷酸的polyA。 polyA是在轉錄后經polyA聚合酶的作用而添加上去的。 原核生物無些結構polyA的功能：1、與mRNA從細胞核轉移到細胞質有關；2、與mRNA的半壽期有關，新合成的mRNA， polyA鏈較長，而衰老的mRNA ，polyA鏈縮短。 目目 錄錄3、真核生物mRNA是單順反子的，而原核生物的mRNA是多順反子的。順反子：是由順反試驗所規(guī)定的遺傳單位相當于一個基因

27、，含有決定一種蛋白質氨基酸序列的全部核苷酸序列。多順反子：是指攜帶一種以上蛋白質合成信息的mRNA也就是說：原核生物mRNA可編碼幾條不同的多肽鏈。單順反子：只編碼一條多肽鏈。目目 錄錄* mRNA的功能的功能 把把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互所攜帶的遺傳信息，按堿基互補配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以補配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質的氨基酸排列順序。決定其合成蛋白質的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白蛋白轉錄轉錄翻譯翻譯原核細胞原核細胞 細胞質細胞質細胞核細胞核DNA內含子內含子外顯子外顯子轉錄轉錄轉錄后剪接轉錄后剪接轉運轉運mRNAhnRNA翻譯翻譯蛋白蛋白真核細

28、胞真核細胞 目目 錄錄* tRNA的一級結構特點的一級結構特點 含含 1020% 稀有堿基，如稀有堿基，如 DHU 3 末端為末端為 CCA-OH 5 末端大多數(shù)為末端大多數(shù)為G 具有具有 T C 二、轉運二、轉運RNA的結構與功能的結構與功能目目 錄錄NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,N二甲基鳥嘌呤二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶巰尿嘧啶 稀有堿基稀有堿基 目目 錄錄* tRNA的二級結構的二級結構三葉草形三葉草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU環(huán)環(huán) 反密碼環(huán)反密碼環(huán) 額外環(huán)額外環(huán) TC環(huán)

29、環(huán)氨基酸氨基酸臂臂額外環(huán)額外環(huán)目目 錄錄tRNAtRNA的三葉草型二級結構的三葉草型二級結構1 12 24 4反密碼子環(huán)反密碼子環(huán) 反密碼子反密碼子RNA中的堿基配對原則 3 3額外環(huán)額外環(huán)二氫尿嘧二氫尿嘧啶環(huán)啶環(huán)識別氨酰識別氨酰tRNA合合成酶成酶次黃嘌呤次黃嘌呤不同的不同的tRNA具有不同的具有不同的額外環(huán)額外環(huán)，所，所以額外環(huán)是以額外環(huán)是tRNA分類的分類的重要指標重要指標TC環(huán)，識別核糖體目目 錄錄* tRNA的三級結構的三級結構 倒倒L形形* tRNA的功能的功能活化、搬運氨基活化、搬運氨基酸到核糖體，參與蛋酸到核糖體，參與蛋白質的翻譯。白質的翻譯。目目 錄錄* rRNA的結構的結構

30、三、核蛋白體三、核蛋白體RNA的結構與功能的結構與功能* rRNA的功能的功能參與組成核蛋白參與組成核蛋白體，作為蛋白質生物體，作為蛋白質生物合成的場所。合成的場所。目目 錄錄* rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物真核生物5S rRNA28S rRNA5.8S rRNA18S rRNA原核生物原核生物5S rRNA23S rRNA16S rRNA目目 錄錄核蛋白體的組成核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基小亞基30S40SrRNA16S1542個核苷酸個核苷酸18S1874個核苷酸個核

31、苷酸蛋白質蛋白質21種種占總重量的占總重量的40%33種種占總重量的占總重量的50%大亞基大亞基50S60SrRNA23S5S2940個核苷酸個核苷酸120個核苷酸個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸個核苷酸160個核苷酸個核苷酸120個核苷酸個核苷酸蛋白質蛋白質31種種占總重量的占總重量的30%49種種占總重量的占總重量的35%目目 錄錄四四 、其他小分子、其他小分子RNA及及RNA組學組學除了上述三種除了上述三種RNA外，細胞的不同部位外，細胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為非非mRNA小小RNA(small non-messen

32、ger RNAs, snmRNAs)。 snmRNAs目目 錄錄snmRNAs的種類的種類核內小核內小RNARNA核仁小核仁小RNARNA胞質小胞質小RNARNA催化性小催化性小RNARNA小片段干涉小片段干涉 RNARNA snmRNAs的功能的功能參與參與hnRNA和和rRNA的加工和轉運。的加工和轉運。目目 錄錄RNARNA組學研究細胞中組學研究細胞中snmRNAs的種類、的種類、結構和功能。同一生物體內不同種類的細胞、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。的表達具有時間和空間特異性。

33、 RNARNA組學組學核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 質質The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid第第 四四 節(jié)節(jié)目目 錄錄目目 錄錄核酸的水解 (一) 酸水解 糖苷鍵比磷酸酯鍵更易水解，特別是嘌呤與脫氧核糖之間的糖苷鍵很容易水解。 (二) 堿水解 通常用于RNA水解，DNA的堿水解比較困難。DNA易被酸水解RNA易被堿水解目目 錄錄食食物物核核蛋蛋白白胃酸蛋白質核核酸酸（R RN NA A, ,D DN NA A) )胰核酸酶核糖核酸酶脫氧核糖核酸酶（磷酸二酯酶）單單核核苷苷酸酸胰腸核苷酸酶（磷酸單酯酶）磷磷酸酸核核苷苷堿堿

34、基基戊戊糖糖核苷酶氨基酸（磷酸戊糖）n nu uc cl le ei ic c a ac ci id dn nu uc cl le eo ot ti id de ep ph ho os sp ph ha at te eb ba as se ep pu ur ri in ne ep py yr ri im mi id di in ne es su ug ga ar rr ri ib bo os se ed de eo ox xy yr ri ib bo os se e目目 錄錄核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶是指所有可以水解核酸的酶依據(jù)底物不同分類依據(jù)底物不同分類lDNA酶酶(deoxyri

35、bonuclease, DNase)：專一降解專一降解DNA。lRNA酶酶 (ribonuclease, RNase)：專一降解專一降解RNA。依據(jù)切割部位不同依據(jù)切割部位不同l核酸內切酶：核酸內切酶：分為限制性核酸內切酶和非分為限制性核酸內切酶和非特異性限制性核酸內切酶。特異性限制性核酸內切酶。l核酸外切酶：核酸外切酶：5 3 或或3 5 核酸外切酶。核酸外切酶。目目 錄錄l(三) 酶水解lSnake venom phosphodiesterase and spleen phosphodiesterase are exonucleases that degrade polynucleotid

36、es from opposite ends.Snake venom phosphodiesterase and spleen phosphodiesterase are exonucleases that degrade polynucleotides from opposite ends.蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶目目 錄錄目目 錄錄l具有識別雙鏈DNA分子中特定核苷酸序列，并由此切割DNA雙鏈的核酸內切酶統(tǒng)稱為限制性核酸內切酶l發(fā)現(xiàn)：l 1952， Smith Human 用T4 phage 感染E.coli. 提出了限制與修飾現(xiàn)象。目目 錄錄Type IType IIType III功

37、能功能內切酶內切酶 & 甲基化酶甲基化酶內切酶內切酶內切酶內切酶反應條件反應條件ATP, Mg2+Mg2+ATP, Mg2+識別序列識別序列EcoK: AACN6GTGCEcoB: TGAN8TGCTPalindromic(回文回文序列）序列）EcoP1: AGACCEcoP15: CAGCAG切點切點至少至少 1000bp 遠遠識別序列的附近識別序列的附近識別序列識別序列24-26 bp 左右左右分類分類目目 錄錄目目 錄錄5 突出端突出端3 突出端突出端5-CCCGGG-33-GGGCCC-55-CCC-OH3-GGG- pp -GGG-3OH-CCC-5+SmaI齊末端、平端齊末

38、端、平端粘性末端粘性末端目目 錄錄u參與參與DNA的合成與修復及的合成與修復及RNA合成后的剪合成后的剪接等重要基因復制和基因表達過程接等重要基因復制和基因表達過程 u負責清除多余的、結構和功能異常的核酸，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同時也可以清除侵入細胞的外源性核酸 u在消化液中降解食物中的核酸以利吸收在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 u體外重組體外重組DNA技術中的重要工具酶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 核酸酶的功能核酸酶的功能 目目 錄錄1. DNA或或RNA的定量的

39、定量OD260=1.0相當于相當于50 g/ml雙鏈雙鏈DNA40g/ml單鏈單鏈DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度DNA純品純品: OD260/OD280 = 1.8RNA純品純品: OD260/OD280 = 2.0OD260的應用的應用目目 錄錄二、二、DNA的變性的變性(denaturation)定義定義：在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開雙鏈解開成兩條單鏈的過程。成兩條單鏈的過程。方法：方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、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。酰胺以及

40、某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質變化：變性后其它理化性質變化：OD260增高增高粘度下降粘度下降比旋度下降比旋度下降浮力密度升高浮力密度升高酸堿滴定曲線改變酸堿滴定曲線改變生物活性喪失生物活性喪失目目 錄錄目目 錄錄DNADNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂例：變性引起紫外吸收值的改變例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜的紫外吸收光譜增色效應：增色效應：DNA變性時其溶液變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。增高的現(xiàn)象。目目 錄錄解鏈曲線：解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱如果在連續(xù)加熱DNADNA的過程中以的過程中以溫度對溫度對A260A260（absorbanceabsorbance，A A，A260A260代表溶