第3章-核酸的結(jié)構(gòu)與功能2017級

1、1第第3章章 核酸結(jié)構(gòu)與功能核酸結(jié)構(gòu)與功能 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求掌握掌握：1. 1. 各種堿基、核苷酸、戊糖的結(jié)構(gòu)特點及各種堿基、核苷酸、戊糖的結(jié)構(gòu)特點及DNADNA、RNARNA化學(xué)組成的異同化學(xué)組成的異同2. DNA2. DNA、RNARNA一級結(jié)構(gòu)的概念及其連接鍵一級結(jié)構(gòu)的概念及其連接鍵3. DNA3. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點4. 4. 掌握核小體的結(jié)構(gòu)特點掌握核小體的結(jié)構(gòu)特點5. tRNA5. tRNA、mRNAmRNA、rRNArRNA的結(jié)構(gòu)特點與功能的結(jié)構(gòu)特點與功能6. 6. 溶解溫度、增色效應(yīng)、溶解溫度、增色效應(yīng)、DNADNA變性與復(fù)性、核酸分變性與復(fù)性、核酸

2、分子雜交的概念子雜交的概念熟悉：熟悉：DNADNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)了解：了解：DNADNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝；在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝； 其它小分子其它小分子RNARNA2第第3章章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能核酸的結(jié)構(gòu)與功能Structure and Function of Nucleic Acid3核核 酸酸(nucleic acid) 是一類是一類含磷含磷的生物的生物大分子化合物，攜帶和大分子化合物，攜帶和傳遞傳遞遺傳信息遺傳信息，為生命，為生命的最基本物質(zhì)之一的最基本物質(zhì)之一基本基本組成單位組成單位： 核苷酸核苷酸4n核酸的分類及分布核酸的分類及分布存在存在于細(xì)胞核和于細(xì)胞核和線粒

3、體線粒體 分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體線粒體(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遺傳信息，并通過復(fù)制攜帶遺傳信息，并通過復(fù)制傳遞給下一代。傳遞給下一代。是是DNA轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物，參與遺轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物，參與遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)。某些傳信息的復(fù)制與表達(dá)。某些病毒病毒RNA也可作為遺傳信息也可作為遺傳信息的載體的載體5第一節(jié)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及一級結(jié)構(gòu)核酸的化學(xué)組成及一級結(jié)構(gòu)The Chemical Component and Primary Structure of Nu

4、cleic Acid6核酸核酸（DNA or RNA） 核苷酸核苷酸 磷酸磷酸 核苷或脫氧核苷核苷或脫氧核苷戊糖戊糖 堿基堿基（核糖或脫氧核糖）（核糖或脫氧核糖） （嘌呤、嘧啶）（嘌呤、嘧啶） 7核苷酸的化學(xué)組成核苷酸的化學(xué)組成 1. 元素組成元素組成C、H、O、N、P2. 分子組成分子組成 堿基堿基(base)：嘌呤，嘧啶：嘌呤，嘧啶戊糖戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖：核糖，脫氧核糖磷酸磷酸(phosphate)一、核苷酸一、核苷酸8堿基堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物是含氮的雜環(huán)化合物堿基堿基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)鳥嘌呤鳥嘌呤(G)(G)尿嘧啶尿嘧啶(U)(U)胸

5、腺嘧啶胸腺嘧啶(T)(T)胞嘧啶胞嘧啶(C)(C)存在于存在于DNA和和RNA中中僅存在于僅存在于RNA中中存在于存在于DNA中和中和tRNAtRNA中中（一）堿基（一）堿基9嘌呤嘌呤 (purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)10NNH132456 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)NHNHOOCH311（二）戊糖（二）戊糖（構(gòu)成（構(gòu)成RNA）1

6、2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（構(gòu)成（構(gòu)成DNA）OHOCH2OHOH脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribose)12（三）核苷（或脫氧核苷）（三）核苷（或脫氧核苷）核苷（或脫氧核苷）的形成核苷（或脫氧核苷）的形成堿基和核糖（脫堿基和核糖（脫氧核糖）通過氧核糖）通過糖糖苷鍵苷鍵連接形成核連接形成核苷（脫氧核苷）苷（脫氧核苷）N-糖苷鍵糖苷鍵13n脫氧核苷脫氧核苷嘌呤嘌呤N-9 或或嘧啶嘧啶N-1與脫氧核糖與脫氧核糖C-1 通過通過N-糖糖苷鍵苷鍵相連形成相連形成脫氧核苷脫氧核苷(deoxyribonucleoside)914 n核苷核苷嘌呤嘌呤N-9 -9或或嘧

7、啶嘧啶N-1 -1與核糖與核糖C-1C-1 通過通過N- -糖苷糖苷鍵鍵相連形成相連形成核苷核苷(ribonucleoside)NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH12糖苷鍵糖苷鍵15（四）核苷酸（四）核苷酸(ribonucleotide)核苷或脫氧核苷核苷或脫氧核苷C-5C-5原子的羥基與磷酸脫原子的羥基與磷酸脫水生成水生成磷酸酯鍵磷酸酯鍵，構(gòu)成構(gòu)成核苷酸核苷酸或或脫氧核苷酸脫氧核苷酸NNNN9NH2OO HO HHHHCH2H1 2OPO- -HOO糖苷鍵糖苷鍵酯鍵酯鍵16 核苷酸的命名核苷酸的命名含一個磷酸基團：核苷一磷酸（含一個磷酸基團：核苷一磷酸（NMP）含兩個磷酸基團：核苷

8、二磷酸（含兩個磷酸基團：核苷二磷酸（NDP）含三個磷酸基團：核苷三磷酸（含三個磷酸基團：核苷三磷酸（NTP）N 代表各種堿基的名稱代表各種堿基的名稱環(huán)化核苷酸：環(huán)化核苷酸：cNMP17O3,5 - -18重要的核苷酸衍生物重要的核苷酸衍生物 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHADP、ATP：生物體內(nèi)生物體內(nèi)能量能量的儲存者的儲存者 和供體和供體19NOCH2OOHONNNNH2POOHcAMP（3，5-環(huán)腺苷酸）環(huán)腺苷酸）環(huán)化核苷酸環(huán)化核苷酸：cAMP、cGMP，是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)，是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的導(dǎo)中的第二信使第二信使20DN

9、A是是脫氧核苷酸脫氧核苷酸通過通過3,5-磷酸二酯磷酸二酯鍵鍵連接形成的大分子連接形成的大分子一個脫氧核苷酸一個脫氧核苷酸C-3 的的羥基羥基與另一個核苷與另一個核苷酸酸C-5 的的-磷酸磷酸基團縮合形成基團縮合形成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵215-末末端端3-末末端端CGA磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵DNA鏈的方向是鏈的方向是5 5 3 3 22RNA也是具有也是具有3,5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵的的線性大分子線性大分子RNA也是多個核苷酸分子通過酯化反應(yīng)也是多個核苷酸分子通過酯化反應(yīng)形成的形成的線性大分子線性大分子，并且具有，并且具有方向性方向性2355端端3端端CGA二、核酸的一級結(jié)

10、構(gòu)二、核酸的一級結(jié)構(gòu)n定義定義核酸中核酸中核苷酸的排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在于堿基的不同，所異在于堿基的不同，所以也稱為以也稱為堿基序列堿基序列24A C P5 P T PG PC PT P OH 3 書寫方法書寫方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 A C T G C T13525兩類核酸的基本化學(xué)組成比較兩類核酸的基本化學(xué)組成比較 DNA RNA 嘌呤堿嘌呤堿 腺嘌呤腺嘌呤 (A ) 腺嘌呤腺嘌呤 (A) （Purine bases ） 鳥嘌呤鳥嘌呤 (G) 鳥嘌呤鳥嘌呤 (G) 堿堿基基(Base) 嘧啶堿嘧啶堿 胞

11、嘧啶胞嘧啶 (C) 胞嘧啶胞嘧啶(C) （Pyrimidine bases） 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶尿嘧啶 (U)戊糖戊糖 脫氧脫氧核糖核糖 核糖核糖(Pentose) 酸酸 磷酸磷酸 磷酸磷酸(Acid)26第第2節(jié)節(jié) DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能的空間結(jié)構(gòu)與功能Dimensional Structure and Function of DNA27DNADNA的空間結(jié)構(gòu)又分為的空間結(jié)構(gòu)又分為二級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)nDNA的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)(spatial structure)定義：構(gòu)成定義：構(gòu)成DNA的所有原子在三維的所有原子在三維空間具有確定的相對位置關(guān)系空間具有確定的相

12、對位置關(guān)系28一、一、 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu) 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型29l不同生物種屬的不同生物種屬的DNA的堿基組成不同的堿基組成不同l同一個體的不同器官或組織的同一個體的不同器官或組織的DNA堿堿基組成相同基組成相同lA = T，G = CChargaff 規(guī)則規(guī)則（一）（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景獲得了高質(zhì)量的獲得了高質(zhì)量的DNA分子的分子的X射線衍射射線衍射照片照片提出了提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)分子雙螺旋結(jié)構(gòu)(double helix)模型模型30兩條多聚核苷酸鏈在空間兩條多聚核苷酸鏈在空間的走向呈的走向呈反向平行反向平行。兩條兩條鏈圍繞著同一個螺

13、旋軸形鏈圍繞著同一個螺旋軸形成成右手螺旋右手螺旋的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點1.1.DNA是是反向平行、右手螺旋反向平行、右手螺旋的的雙鏈結(jié)構(gòu)雙鏈結(jié)構(gòu)2.37nm31脫氧核糖和磷酸基團組脫氧核糖和磷酸基團組成的親水性成的親水性骨架骨架位于雙位于雙螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)外側(cè)，疏水，疏水的的堿基位于內(nèi)側(cè)堿基位于內(nèi)側(cè)雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面形成了一個了一個大溝大溝和一個和一個小溝小溝（二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點雙螺旋結(jié)構(gòu)特點1.1.DNA是是反向平行、右手螺旋反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)的雙鏈結(jié)構(gòu)2.37nm32互補配對形式互補配對形式 A=T

14、; G C 相鄰堿基平面距相鄰堿基平面距0.34nm，螺距，螺距3.54nm，一圈一圈10對堿基對堿基2. DNA雙鏈之間形成了雙鏈之間形成了互補堿基對互補堿基對（二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點雙螺旋結(jié)構(gòu)特點3.54nm2.37nm33堿基互補配對堿基互補配對 34氫鍵氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，性，疏水性的堿基堆積疏水性的堿基堆積力力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性維持雙鏈縱向穩(wěn)定性（二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點雙螺旋結(jié)構(gòu)特點3. 氫鍵氫鍵和和堿基堆積力堿基堆積力共同維系著共同維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定堿基堆積力：堿基堆積力：同一條鏈中相鄰?fù)粭l鏈中相鄰堿基之間的疏水作

15、用力堿基之間的疏水作用力2.37nm35（三）（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性A-DNAB-DNAZ-DNA36A-DNAB-DNAZ-DNA37超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)二、二、DNA的高級結(jié)構(gòu)：超螺旋結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu)：超螺旋結(jié)構(gòu)38（一）原核生物（一）原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物原核生物DNA多為多為共價閉合環(huán)狀雙螺旋分子共價閉合環(huán)狀雙螺旋分子39（二）真核生物（二）真核生物DNA的的高度有序和高度致密高度有序和高度致密的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)在細(xì)胞周期的

16、在細(xì)胞周期的大部分時間大部分時間里，里，DNA以以松松散的染色質(zhì)散的染色質(zhì)形式存在，在形式存在，在細(xì)胞分裂期細(xì)胞分裂期，則形成高度致密的則形成高度致密的染色體染色體40染色質(zhì)染色質(zhì)DNA呈現(xiàn)出的串珠樣結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出的串珠樣結(jié)構(gòu)染色質(zhì)的基本單位是染色質(zhì)的基本單位是核小體核小體(nucleosome)nDNA染色質(zhì)的電鏡圖像染色質(zhì)的電鏡圖像41核小體的組成核小體的組成DNA：146bp 組蛋白：組蛋白：H1， H2A，H2B， H3，H4核小體核小體真核生物染色體的基本單位真核生物染色體的基本單位42H2A、H2B、H3和和H4各兩分子組成組蛋白八聚各兩分子組成組蛋白八聚體，構(gòu)成體，構(gòu)成組蛋白核心組蛋

17、白核心雙螺旋雙螺旋DNA以左手螺旋的方式繞八聚體以左手螺旋的方式繞八聚體1.8圈圈，纏繞在組蛋白核心表面，構(gòu)成纏繞在組蛋白核心表面，構(gòu)成核心顆粒核心顆粒核心顆粒核心顆粒和和 連接區(qū)連接區(qū)DNA及附著在連接區(qū)及附著在連接區(qū)DNA上上的的組蛋白組蛋白H1構(gòu)成構(gòu)成核小體核小體核心顆粒核心顆粒連接部位連接部位DNA43串珠樣結(jié)構(gòu)串珠樣結(jié)構(gòu)44螺旋管結(jié)構(gòu)螺旋管結(jié)構(gòu)45暈環(huán)結(jié)構(gòu)暈環(huán)結(jié)構(gòu)輻射環(huán)結(jié)構(gòu)輻射環(huán)結(jié)構(gòu)46真核生物染色體真核生物染色體DNA組裝組裝不同層次的結(jié)構(gòu)不同層次的結(jié)構(gòu) 染色體是由染色體是由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的和蛋白質(zhì)構(gòu)成的不不同層次纏繞線和螺同層次纏繞線和螺線管結(jié)構(gòu)線管結(jié)構(gòu) 47以以基因基因的形

18、式荷載的形式荷載遺傳信息遺傳信息，并作，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板模板它是生命它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)體生命活動的信息基礎(chǔ)四、四、DNA的功能的功能48u 包括包括DNA編碼序列、非編碼調(diào)節(jié)序列編碼序列、非編碼調(diào)節(jié)序列 和內(nèi)含子序列和內(nèi)含子序列u 將遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞給將遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞給RNA基因基因(gene)負(fù)載特定遺傳信息的負(fù)載特定遺傳信息的DNA片段片段基因組基因組(genome)：指來自一個遺傳體系的一指來自一個遺傳體系的一 整套遺傳信息整套遺傳信息49Structure and Function of RNA

19、第第3節(jié)節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能RNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點與特點與DNA有何區(qū)別？有何區(qū)別？50RNA與蛋白質(zhì)共同負(fù)責(zé)基因的表達(dá)和表與蛋白質(zhì)共同負(fù)責(zé)基因的表達(dá)和表達(dá)過程的調(diào)控達(dá)過程的調(diào)控RNA是是單鏈單鏈結(jié)構(gòu)，只有在結(jié)構(gòu)，只有在局部局部區(qū)域形成區(qū)域形成雙螺旋雙螺旋結(jié)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)，因而A U,GC RNA比比DNA小小的多的多RNA的種類、大小和結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比的種類、大小和結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比DNA表現(xiàn)表現(xiàn)出出多樣性多樣性51nRNA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(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線

20、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(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運氨基酸轉(zhuǎn)運氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運的剪接、轉(zhuǎn)運rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)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(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rR

21、NAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運氨基酸轉(zhuǎn)運氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運的剪接、轉(zhuǎn)運rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)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微小微小RNA microRNA 參與基因表達(dá)的調(diào)控參與基因表達(dá)的調(diào)控52信使信使RNA(messenger RNA, mRNA)是合成是合成蛋白質(zhì)的模板蛋白質(zhì)的模板不均一核不均一核RNA(hnRNA)含有內(nèi)含子含有內(nèi)含子(intr

22、on)和外顯子和外顯子(exon)。 hnRNA經(jīng)過剪切后成為經(jīng)過剪切后成為成熟的成熟的mRNA一、一、mRNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能53hnRNA 內(nèi)含子內(nèi)含子( (intron) )mRNA 外顯子外顯子( (exon) )v 真核生物真核生物mRNA成熟過程成熟過程 -由由hnRNAhnRNA經(jīng)過剪接而成經(jīng)過剪接而成54從從AUG開始，每三個核苷酸為一組編碼一開始，每三個核苷酸為一組編碼一個氨基酸，稱為個氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼成熟的成熟的mRNA由氨基酸由氨基酸編碼區(qū)編碼區(qū)和和非編碼區(qū)非編碼區(qū)構(gòu)構(gòu)成成5 -末端的末端的帽子帽子(cap)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)和3 -末端的末端的多聚多聚A

23、尾尾(poly-A tail)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)53m7GpppAAAAn3非翻譯區(qū)5非翻譯區(qū)編碼區(qū)AUGUAAn成熟的真核生物成熟的真核生物mRNA55v mRNA結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點1. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個加上一個7-甲基鳥苷，形成甲基鳥苷，形成帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppN 若若N為鳥苷酸，其核糖的為鳥苷酸，其核糖的C2羥基也可發(fā)羥基也可發(fā)生甲基化生甲基化2. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的3 末端有一個多聚末端有一個多聚腺苷酸腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)，稱為多聚多聚A尾尾56真核生物真核生物mRNA的帽子結(jié)構(gòu)的帽子結(jié)構(gòu) 5 5 m7G

24、pppNm-O-CH357mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位mRNA的的穩(wěn)定性穩(wěn)定性維系維系翻譯起始的翻譯起始的調(diào)控調(diào)控 v 帽子結(jié)構(gòu)和帽子結(jié)構(gòu)和多聚多聚A尾的功能尾的功能58 把把DNADNA所攜帶的遺傳信息，按堿所攜帶的遺傳信息，按堿基互補配對原則，基互補配對原則，抄錄抄錄并傳送至核并傳送至核糖體，用以糖體，用以決定決定其合成蛋白質(zhì)的其合成蛋白質(zhì)的氨氨基酸排列基酸排列順序順序* mRNA的功能的功能59由由7495個核苷酸組成，含個核苷酸組成，含稀有堿基稀有堿基（10%）占細(xì)胞總占細(xì)胞總RNA的的15%具有很好的具有很好的穩(wěn)定性穩(wěn)定性轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)在蛋白質(zhì)合成過程中作為在

25、蛋白質(zhì)合成過程中作為各種各種氨基酸的載體氨基酸的載體, 將氨基酸轉(zhuǎn)呈給將氨基酸轉(zhuǎn)呈給mRNA二、二、tRNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能60（一）（一）tRNA中含有多種中含有多種稀有堿基稀有堿基二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶假尿嘧啶假尿嘧啶甲基化鳥嘌呤甲基化鳥嘌呤3161（二）（二）tRNA具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)tRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)三葉草形三葉草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU環(huán)環(huán) 反密碼子環(huán)反密碼子環(huán) 額外環(huán)額外環(huán) TC環(huán)環(huán)氨基酸臂氨基酸臂DHU環(huán)環(huán)反密碼子環(huán)反密碼子環(huán)環(huán)環(huán)TC環(huán)環(huán)反密碼子反密碼子5 額外環(huán)額外環(huán)62（三）（三）tRNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)倒倒L形結(jié)構(gòu)形結(jié)構(gòu)63tRNA的的3 -末

26、末端都是以端都是以CCA結(jié)尾結(jié)尾3 -末末端的端的腺苷酸與氨腺苷酸與氨基酸共價連結(jié)基酸共價連結(jié)，tRNA成為了氨基酸的載體成為了氨基酸的載體不同的不同的tRNA可以結(jié)合可以結(jié)合不同不同的氨基酸的氨基酸（四）（四）tRNA的的3 3 - -末末端連接端連接氨基酸氨基酸64tRNA的反密碼子環(huán)上的反密碼子環(huán)上有一個由三個核苷酸有一個由三個核苷酸構(gòu)成的構(gòu)成的反密碼子反密碼子tRNA上的反密碼子依上的反密碼子依照照堿基互補堿基互補的原則識的原則識別別mRNA上的密碼子上的密碼子（五）（五）tRNA的反密碼子識別的反密碼子識別mRNA的密碼子的密碼子65核糖體核糖體RNA(ribosomal RNA，r

27、RNA)是細(xì)是細(xì)胞內(nèi)胞內(nèi)含量最多含量最多的的RNA(80)rRNA功能功能：與核糖體蛋白結(jié)合組成：與核糖體蛋白結(jié)合組成核糖核糖體體(ribosome)，為蛋白質(zhì)的合成提供場所，為蛋白質(zhì)的合成提供場所三、三、rRNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能66* rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）的種類（根據(jù)沉降系數(shù)） 原核生物原核生物5S rRNA16S rRNA23S rRNA 真核生物真核生物5S rRNA5.8S rRNA18S rRNA28S rRNA28S18S5S,5.8S 1 267核糖體的組成核糖體的組成原核生物原核生物（以大腸桿菌為例）（以大腸桿菌為例）真核生物真核生物（以小鼠肝為例）（以小鼠肝

28、為例）小亞基小亞基30S40SrRNA16S1542個核苷酸個核苷酸18S1874個核苷酸個核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)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28S5.8S5S4718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(zhì)蛋白質(zhì)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%68n真核生物真核生物18S rRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)69四、其他小分子四、其他小分子RNA及及RNA組學(xué)組學(xué)細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小細(xì)胞的不同部位存在

29、的許多其他種類的小分子分子RNA，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為非非mRNA小小RNA (small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 nsnmRNAs70RNA組學(xué)組學(xué)是研究細(xì)胞內(nèi)是研究細(xì)胞內(nèi)snmRNA的的種類種類、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和功能功能研究同一生物體內(nèi)研究同一生物體內(nèi)不同種類不同種類的細(xì)胞、同一的細(xì)胞、同一細(xì)胞在細(xì)胞在不同時空不同時空狀態(tài)下狀態(tài)下snmRNAs表達(dá)譜表達(dá)譜的的變化，以及與功能之間的關(guān)系變化，以及與功能之間的關(guān)系71l核內(nèi)小核內(nèi)小RNAl核仁小核仁小RNAl胞質(zhì)小胞質(zhì)小RNAl催化性小催化性小RNAl小片段干涉小片段干涉 RNA lmicroRNA 參與參與hnRN

30、A的加工剪接；的加工剪接；基因的表達(dá)與調(diào)控基因的表達(dá)與調(diào)控;nsnmRNAs的的種類種類nsnmRNAs的的功能功能72核酸的理化性質(zhì)、變性和核酸的理化性質(zhì)、變性和復(fù)性及其應(yīng)用復(fù)性及其應(yīng)用第第4節(jié)節(jié)731.核酸的粘度核酸的粘度分子量越大粘度也越大分子量越大粘度也越大RNA分子比分子比DNA分子小，粘度也就小分子小，粘度也就小2.核酸的酸堿性核酸的酸堿性u磷酸磷酸殘基的酸性使核酸也表現(xiàn)較強的酸性殘基的酸性使核酸也表現(xiàn)較強的酸性一、核酸的一般理化性質(zhì)一、核酸的一般理化性質(zhì)74 嘌呤堿和嘧啶嘌呤堿和嘧啶堿有共軛雙鍵，都堿有共軛雙鍵，都能強烈吸收紫外光，能強烈吸收紫外光，最大吸收波長為最大吸收波長為2

31、60nm3.3.核酸的紫外吸收特性核酸的紫外吸收特性 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)對紫對紫外光的最大吸收外光的最大吸收波長是波長是280nm28075DNA或或RNA的定量的定量A260 = 1.0 相當(dāng)于相當(dāng)于 50g/ml 雙鏈雙鏈DNA(dsDNA)40g/ml 單鏈單鏈DNA (ssDNA or RNA)20g/ml 寡核苷酸寡核苷酸確定樣品中核酸的純度確定樣品中核酸的純度 純純 DNA: A260/A280 = 1.8純純 RNA: A260/A280 = 2.0n紫外吸收的應(yīng)用紫外吸收的應(yīng)用76二、二、DNADNA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，DNADNA雙鏈間的雙鏈間的氫鍵斷裂氫鍵斷裂( (不涉及共價鍵不涉及共價鍵的斷裂的斷裂) )，解開，解開成兩條成兩條單鏈單鏈的過程的過程因素因素: : 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、丙酮等酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等77DNADNA變性的變性的本質(zhì)本質(zhì)是雙鏈間是雙鏈間氫鍵氫鍵的