第三章核酸的結(jié)構(gòu)和功能

1、 第第 三三 章章 核酸的結(jié)構(gòu)和功能核酸的結(jié)構(gòu)和功能主要內(nèi)容主要內(nèi)容v核酸的化學(xué)組成及其一級結(jié)構(gòu)核酸的化學(xué)組成及其一級結(jié)構(gòu)vDNADNA的空間結(jié)構(gòu)與功能的空間結(jié)構(gòu)與功能vRNARNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能v核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)v核酸酶核酸酶學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)v掌握：掌握：核酸的化學(xué)組成和水解產(chǎn)物；核酸的化學(xué)組成和水解產(chǎn)物； DNADNA和和RNARNA在組成成分和組成單位上的異同；核苷酸在組成成分和組成單位上的異同；核苷酸之間的連接方式；核酸的一級結(jié)構(gòu)。之間的連接方式；核酸的一級結(jié)構(gòu)。v熟悉：熟悉：核酸的分類、分布與功能；核酸的分類、分布與功能； DNADNA的空的空間結(jié)構(gòu)。間結(jié)構(gòu)。v了

2、解：了解：體內(nèi)重要的游離核苷酸；體內(nèi)重要的游離核苷酸；RNARNA的空間結(jié)的空間結(jié)構(gòu)；核酸的理化性質(zhì)。構(gòu)；核酸的理化性質(zhì)。核核 酸酸(nucleic acid) 是以核苷酸為基本組成單位的生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。物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。18681868年，瑞士青年外科醫(yī)生從膿細(xì)胞核年，瑞士青年外科醫(yī)生從膿細(xì)胞核中分離出一堿性蛋白和含磷的有機(jī)酸的混合中分離出一堿性蛋白和含磷的有機(jī)酸的混合物，當(dāng)時(shí)稱之為核素，后來被稱為核酸。物，當(dāng)時(shí)稱之為核素，后來被稱為核酸。一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展 v18681868年年 Fridrich

3、 Miescher從膿細(xì)胞中提取從膿細(xì)胞中提取“核素核素” v19441944年年 Avery等人等人證實(shí)證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)v19531953年年 Watson和和Crick發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)v19681968年年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)遺傳密碼遺傳密碼v19751975年年 Temin和和Baltimore發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶v19811981年年 Gilbert和和Sanger建立建立DNA 測序方法測序方法v19851985年年 Mullis發(fā)明發(fā)明PCR 技術(shù)技術(shù)v19901990年年 美國啟動美國啟動人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃( (HGP)

4、) v19941994年年 中國人類基因組計(jì)劃啟動中國人類基因組計(jì)劃啟動v20012001年年 美、英等國美、英等國完成人類基因組計(jì)劃基本框架完成人類基因組計(jì)劃基本框架二、核酸的分類及分布二、核酸的分類及分布 存在于存在于細(xì)胞核細(xì)胞核和和線粒體線粒體分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。(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，決定細(xì)胞和個(gè)攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型體的基因型( (genotype) )。遺傳信息的載體遺傳信息的載體是是DNA轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物,傳遞遺傳

5、信息傳遞遺傳信息RNA也可作為遺傳信息的載體也可作為遺傳信息的載體第一節(jié)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成一、核酸的元素和分子組成一、核酸的元素和分子組成 1. 1. 元素組成元素組成C C、H H、O O、N N、P P（910%910%）2. 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) )v 嘌呤嘌呤( (purine，Pu) ) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤( (adenine, A) )NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌

6、呤( (guanine, G) )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。NNH132456v 嘧啶嘧啶( (pyrimidine，Py) )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戊戊 糖糖（構(gòu)成（構(gòu)成RNA）1 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) )核苷：核苷：AR, GR, UR, CRAR, GR,

7、UR, CR脫氧核苷：脫氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCRdAR, dGR, dTR, dCR二、核酸的基本結(jié)構(gòu)二、核酸的基本結(jié)構(gòu) 核苷酸核苷酸1. 1. 核苷核苷( (ribonucleoside) )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的化合物叫核苷（脫氧連接形成的化合物叫核苷（脫氧核苷）。核苷）。OHOCH2OHOHNNNH2O1 1POOOHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMPAMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, d

8、TMP, dCMPdAMP, dGMP, dTMP, dCMP 2. 2. 核苷酸核苷酸(ribonucleotide)(ribonucleotide)核苷（脫氧核苷）和磷酸以核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯磷酸酯鍵鍵連接連接形成的化合物叫形成的化合物叫核苷酸（脫氧核核苷酸（脫氧核苷酸）。苷酸）。 3 3、體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物、體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物（1 1）多磷酸核苷酸：）多磷酸核苷酸：NMPNMP，NDPNDP，NTPNTPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOP

9、OOHOH體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物（2 2）環(huán)化核苷酸）環(huán)化核苷酸: cAMP: cAMP，cGMPcGMPNOCH2OOHONNNNH2POOH體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物（3 3）含核苷酸的生物活性物質(zhì)（輔酶類）含核苷酸的生物活性物質(zhì)（輔酶類） NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有等都含有 AMPNADP+NAD+5 端端3 端端三、核苷酸的連接三、核苷酸的連接 核苷酸之間以核苷酸之間以磷磷酸二酯鍵酸二酯鍵連接形成多連接形成多核苷酸鏈，即核酸。核苷酸鏈，即核酸。CGA核酸的一級結(jié)構(gòu)核酸的一級結(jié)構(gòu)定義定義核酸

10、中核苷酸核酸中核苷酸的排列順序。的排列順序。由于核苷酸間由于核苷酸間的差異主要是堿的差異主要是堿基不同，所以也基不同，所以也稱為稱為堿基序列堿基序列。55端端3端端CGAA G 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 第二節(jié)第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能的空間結(jié)構(gòu)與功能一一、DNA的一級結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu)v定義定義 DNA的一級結(jié)構(gòu)是指核酸分子中核苷酸的一級結(jié)構(gòu)是指核酸分子中核苷酸排列順序及連接方式排列順序及連接方式 * * 3 3,5,5磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵, ,前一個(gè)脫氧核苷酸的前一個(gè)脫氧核苷酸的3-O

11、H和后一個(gè)的和后一個(gè)的5 5- -磷酸縮合形成磷酸二酯鍵磷酸縮合形成磷酸二酯鍵 * * 方向性：通常規(guī)定方向性：通常規(guī)定5 53 3為正向?yàn)檎?（一）（一）DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景v堿基組成分析堿基組成分析查加夫查加夫( (Chargaff) )規(guī)則：規(guī)則：A = T G Cv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以氫鍵配對較合理以氫鍵配對較合理vDNA纖維的纖維的X-X-線衍射圖譜分析線衍射圖譜分析二二、DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)（二）（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) uDNA分子由兩條分子由兩條相互相互平行但走向

12、相反平行但走向相反的脫的脫氧多核苷酸鏈組成，氧多核苷酸鏈組成，圍繞同一中心軸，以圍繞同一中心軸，以右手螺旋右手螺旋方式繞成的方式繞成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋雙螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋表面形成大溝和小溝表面形成大溝和小溝 （二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) u堿基垂直螺旋軸居雙螺旋堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成氫氫鍵配對鍵配對（互補(bǔ)配對形式：（互補(bǔ)配對形式：A=T; G C） 。u螺旋直徑為螺旋直徑為2 2nmnm，相鄰堿，相鄰堿基平面距離基平面距離0.34nm0.34nm，螺旋，螺旋一圈螺距一圈螺距3.4nm3.4nm，一圈，一圈1010對堿基。對堿基

13、。堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對 （二）（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) u氫鍵氫鍵維持雙鏈維持雙鏈橫向穩(wěn)橫向穩(wěn)定性定性，堿基堆積力堿基堆積力維維持雙鏈持雙鏈縱向穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性。逆向平行逆向平行 右手螺旋右手螺旋 堿基互補(bǔ)堿基互補(bǔ) 氫鍵固定氫鍵固定鍵軸垂直鍵軸垂直 螺旋尺寸螺旋尺寸 （三）（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性三、三、DNA的超級結(jié)構(gòu)（的超級結(jié)構(gòu)（三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)）（一）（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)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)。正超螺旋正超螺旋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(fù)超螺旋

14、負(fù)超螺旋盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方向相雙螺旋方向相反。意義意義 DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變 化及其調(diào)控對于化及其調(diào)控對于DNA復(fù)制和復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具轉(zhuǎn)錄過程具 有關(guān)鍵作用。有關(guān)鍵作用。 （二）原核生物（二）原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu) 原核生物的原核生物的DNA多為環(huán)狀，以負(fù)超螺旋的形多為環(huán)狀，以負(fù)超螺旋的形式存在，平均每式存在，平均每200200堿基就有一個(gè)超螺旋形成。堿基就有一個(gè)超螺旋形成。（三）（三）DNA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)的組裝真核生物染色體由真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單

15、位是基本單位是 核小體核小體( (nucleosome) )。核小體的組成核小體的組成DNA：約約200bp 200bp 組蛋白：組蛋白：H1H2A，H2BH3H4l核小體結(jié)構(gòu)圖核小體結(jié)構(gòu)圖四、四、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(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動，也是個(gè)體生命活動的信息基礎(chǔ)。的信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，基因從結(jié)構(gòu)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

16、因的功能。因的功能。 基因組：一個(gè)遺傳體系所有基因組：一個(gè)遺傳體系所有基因總和基因總和的的一整套遺傳信息。一整套遺傳信息。第三節(jié)第三節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能Structure and Function of RNARNA的結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)特征 1 1. .RNA分子的堿基組成主要是分子的堿基組成主要是A、G、C、U。此。此外，外，RNA分子中含有多種稀有堿基分子中含有多種稀有堿基 2 2. .RNA多為單股多核苷酸鏈，局部可形成雙鏈多為單股多核苷酸鏈，局部可形成雙鏈 3 3. .RNA分子比分子比DNA分子小。按其在基因表達(dá)中的分子小。按其在基因表達(dá)中的作用常分為三大類作用常分為三大類

17、4 4. .RNA與蛋白質(zhì)共同負(fù)責(zé)與蛋白質(zhì)共同負(fù)責(zé)基因的表達(dá)和表達(dá)過程基因的表達(dá)和表達(dá)過程的調(diào)控。的調(diào)控。RNARNA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(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)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 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(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修

18、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(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)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 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(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)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)

19、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一一 、信使、信使RNARNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能v 信使信使RNA(messenger RNA, mRNA)是合成蛋白是合成蛋白 質(zhì)的模板。質(zhì)的模板。v 其前體其前體hnRNA含有內(nèi)含子含有內(nèi)含子(intron)和外顯子和外顯子 (exon)。 v 外顯子是氨基酸的編碼序列，而內(nèi)含子是非編外顯子是氨基酸的編碼序列，而內(nèi)含子是非編 碼序列。碼序列。v 壽命最短的壽命最短的RNAhnRNA 內(nèi)含子內(nèi)含子( (intron) )mRNA u mRNA成熟過程成熟過程 外顯外顯子子( (exon) )umRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)v 5

20、-末端的末端的m7Gppp帽子帽子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v 3 -末端的末端的poly A尾尾。 v 從從AUG 開始，每三個(gè)核苷酸為一組編碼一個(gè)開始，每三個(gè)核苷酸為一組編碼一個(gè)氨基酸，稱為氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼(codon)。v 成熟的成熟的mRNA由氨基酸編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成。由氨基酸編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成。 53m7GpppAAAAn3非翻譯區(qū)5非翻譯區(qū)編碼區(qū)AUGUAA帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)l mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位l mRNA的穩(wěn)定性維系的穩(wěn)定性維系l 翻譯起始的調(diào)控翻譯起始的調(diào)控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能尾的功能* mRNA的功能的功能 把把DNA所攜帶的遺傳信

21、息，按堿基互補(bǔ)配所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合對原則，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。成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯原核細(xì)胞原核細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核DNA內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯翻譯蛋白蛋白真核細(xì)胞真核細(xì)胞 u tRNA的一級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的一級結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 含含 10-20% 10-20% 稀有堿基，如稀有堿基，如 DHU 3 3 末端為末端為 CCA-OH 5 5 末端大多數(shù)為末端大多數(shù)為G 具有具有 T C 二、轉(zhuǎn)運(yùn)二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNAR

22、NA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能u 分子量最小、含稀有堿基比例最高的一類分子量最小、含稀有堿基比例最高的一類RNANNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,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 1. 1. 分子中含較多的分子中含較多的稀有堿基稀有堿基, ,如雙氫尿嘧啶（如雙氫尿嘧啶（DHU）、）、 假尿嘧啶（假尿嘧啶（ ）、次黃嘌呤）、次黃嘌呤(I)(I)、甲基鳥嘌呤、甲基鳥嘌呤( (mG) )等。等。 3. 3. 局部具有莖局部具有莖- -環(huán)樣結(jié)構(gòu)（發(fā)夾結(jié)構(gòu)）

23、。二級結(jié)構(gòu)為環(huán)樣結(jié)構(gòu)（發(fā)夾結(jié)構(gòu)）。二級結(jié)構(gòu)為 三葉草形三葉草形; ;三級結(jié)構(gòu)為三級結(jié)構(gòu)為倒倒L L形形。 2.2. 3 3端都具有端都具有CCA結(jié)構(gòu)，為結(jié)構(gòu)，為氨基酸臂氨基酸臂。 4. 4. 其序列中有其序列中有反密碼子反密碼子。 tRNA 空間結(jié)構(gòu)要點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)要點(diǎn)u 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氨基酸臂臂額外環(huán)額外環(huán)v 三環(huán)三環(huán) DHU DHU 環(huán)環(huán) T T C C環(huán)環(huán) 反密碼子環(huán)反密碼子環(huán) v四干（四干（螺旋區(qū)） 受體干（氨基酸臂受體干（氨基酸臂) ) D D 干干 T T 干干 反密碼干反密碼干v一附加一附加 額外環(huán)額外環(huán)受體干受體干D 干干T 干干反密碼干反密碼

24、干utRNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu) 倒倒L L形形utRNA的功能的功能活化、搬運(yùn)氨基活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。白質(zhì)的翻譯。 tRNA的的反密碼子反密碼子與與mRNA的的密碼子密碼子特異性結(jié)特異性結(jié)合，使合，使氨基酸對號入座氨基酸對號入座。urRNA的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)：多個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)組成多個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)組成三、核蛋白體三、核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能urRNA的功能：的功能：參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì) 生物合成的場所。生物合成的場所。u含量最多的含量最多的RNAurRNA的種類：的種類：tRNArRNAmRNACCAOH 3含稀有

25、堿基多含稀有堿基多二級二級:三葉草形三葉草形三級三級:倒倒L形形呈花狀呈花狀5 -m7GpppNm、3 -polyA結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)蛋白質(zhì)合成的蛋白質(zhì)合成的模板模板搬運(yùn)搬運(yùn)活化的活化的aa到核糖體到核糖體組成核蛋白體。組成核蛋白體。蛋白質(zhì)生物合蛋白質(zhì)生物合成的場所成的場所種類最多種類最多壽命最短壽命最短分子量最小分子量最小稀有堿基比例最高稀有堿基比例最高含量最多含量最多三種三種RNA內(nèi)容小結(jié)內(nèi)容小結(jié)功功能能特特點(diǎn)點(diǎn)四、核酶四、核酶 19821982年，年， T. cell 從四膜蟲中發(fā)現(xiàn)：從四膜蟲中發(fā)現(xiàn)：一類一類具有自身催化，并可以剪切去除具有自身催化，并可以剪切去除RNA內(nèi)含子內(nèi)含子的催化活性的的催

26、化活性的RNA分子，稱之為核酶。分子，稱之為核酶。 從此改變了從此改變了“酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白”的的傳統(tǒng)概念。傳統(tǒng)概念。 定義：定義：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分類：分類：依據(jù)底物不同分類依據(jù)底物不同分類vDNA酶：酶：專一降解專一降解DNA。vRNA酶：酶：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v核酸內(nèi)切酶：核酸內(nèi)切酶：分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特異性限制性核酸內(nèi)切酶。異性限制性核酸內(nèi)切酶。v核酸外切酶：核酸外切酶：5 5 33 或或3 3 55 核酸外切酶核酸外切酶Bam HGTCCAGGCCTAG

27、GATCC GGGATCCCCTAGGHindGTCGACCAGCTGGACCTG平端切口平端切口粘端切口粘端切口限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶核酸外切酶核酸外切酶3 3 5 5 外切外切酶酶5 5 3 3 外切外切酶酶第四節(jié)第四節(jié)核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 質(zhì)質(zhì)一、核酸的一般性質(zhì)一、核酸的一般性質(zhì) 核酸是生物大分子，核酸是生物大分子，具有大分子的一具有大分子的一般性質(zhì)般性質(zhì)。表示核酸分子的大小的方式除了。表示核酸分子的大小的方式除了分子量外，常用堿基數(shù)目或堿基對數(shù)目來分子量外，常用堿基數(shù)目或堿基對數(shù)目來表示。表示。 核酸是核酸是兩性電解質(zhì)兩性電解質(zhì)，但因磷酸基酸性，但因磷酸基酸性較

28、強(qiáng)，常較強(qiáng)，常顯酸性顯酸性。二、核酸的紫外吸收二、核酸的紫外吸收 由于核酸中的嘌呤和嘧啶分子都含共軛由于核酸中的嘌呤和嘧啶分子都含共軛雙鍵，使得核酸分子在雙鍵，使得核酸分子在250nm-280nm處有吸處有吸收，收， 但最大吸收峰在但最大吸收峰在260nm處。處。 這一性質(zhì)主要用于核酸的定量。這一性質(zhì)主要用于核酸的定量。 OD260的應(yīng)用：的應(yīng)用： 1.1.DNA或或RNA的定量的定量 2.2.判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度三、核酸的三、核酸的變性與復(fù)性變性與復(fù)性 （一）（一）DNA的變性的變性定義：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

29、。成兩條單鏈的過程。因素：因素：強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，高溫，高壓，強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，高溫，高壓，變性試劑如尿變性試劑如尿素以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。素以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：變性后其它理化性質(zhì)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DNA變性的變性的本質(zhì)本質(zhì)：堿基堆積力堿基堆積力和雙鏈間和雙鏈間氫氫 鍵鍵的的破壞破壞。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v DNA熱變性：熱變性： 特點(diǎn)特點(diǎn) 驟然、突發(fā)式驟然、突發(fā)式 融解

30、溫度融解溫度Tm：A260變化值變化值達(dá)到最大變化值一半時(shí)的溫達(dá)到最大變化值一半時(shí)的溫度，即度，即50DNA雙鏈被解開雙鏈被解開時(shí)候的溫度。時(shí)候的溫度。Tm與與G+C含量含量成正比成正比u增色效應(yīng)：增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象增高的現(xiàn)象。（二）（二）DNA的復(fù)性的復(fù)性DNA復(fù)性的定義復(fù)性的定義在適當(dāng)條件下，變性在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈可的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性復(fù)性。u減色效應(yīng)減色效應(yīng)DNA復(fù)性時(shí)，其溶液復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。降低。熱變性的熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一