多聚核苷酸與核酸課件

1、第 三 章多聚核苷酸與核酸Polynucleotides AND Nucleic Acids竅擲腐鴿智涵芒捎曳褪灸營硯節(jié)象跟適褒餒排激竹淘鈕促化諱康丘醚匈磚04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸多聚核苷酸(Polynucleotides) 多聚核苷酸是核苷酸通過3，5-磷酸二酯鍵連接的聚合物，是核酸(nucleic acid)分子中的基本形式。肪婁拜焙寺稻昆拷痘貿(mào)鉛戍搽哭矗沏彬是懲蓖疲饅鉛險虜接措沫梢狀耗哆04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸核酸的分類及分布存在于細胞核和線粒體分布于細胞核、細胞質(zhì)、線粒體(deoxyribonucleic acid, DNA)(r

2、ibonucleic acid, RNA)脫氧核糖核酸 核糖核酸攜帶遺傳信息，并通過復(fù)制傳遞給下一代。是DNA轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物，參與遺傳信息的復(fù)制與表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體仙涸奎搞耿日擎盡纂輻耍歉疽臥妙覆譯蛋細段周緝兒捧二蓋范族眩否高骨04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸第一節(jié)多聚核苷酸Polynucleotides鮮穗瘸哥抒枝絳橙最課軟拜心借部患栗繪圭畸甕屯瑚崩砧依繪淆力椎宜肆04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸一、多聚核苷酸就是核苷酸的多聚物多個核苷酸（nucleitide）通過3，5-磷酸二酯鍵（phosphodiester bond）連接、形

3、成的鏈狀聚合物，即多聚核苷酸（polynucleotides）。 吝深咐斗僑汰慘曠浸薪滿斑辰汲圍晨锨辟旱第擒悟邊睜獅澤贍游數(shù)王餅灤04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸 3, 5-磷酸二酯鍵（一）3, 5-磷酸二酯鍵是核酸的基本結(jié)構(gòu)鍵寂睫藐瑟掖添礬繕顆擬洞巳鬧棧枚期陡泡交留嶺叭獅恍炯泡麻將索釣蚜容04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸5端3端CGA（二）多聚核苷酸鏈有方向性 色豎三椽舟姑泛紊皇粘眺蹬隕漲笛勃紡顯晾用飛孫劈隕躲善狼珍止北扁質(zhì)04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸A G P5 P T PG PC PT P OH 3 （三）書寫方法5 pAp

4、CpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 目 錄飄諷玫謗普昂咕銀囊荷輿歲璃前諱較路號溪猙蒜羊窟螺垃恃烈砌縷咳紳曙04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（四）核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類RNA是單鏈多聚核糖核苷酸 DNA是單鏈或雙鏈多聚脫氧核糖核酸敢小餐登強筒許塊蛆偉鱉兵事張?zhí)一鸨徱颓俘S夏齒百硯澄嚇麥解噴甩04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸二、多聚核苷酸鏈在細胞內(nèi)通過復(fù)制和轉(zhuǎn)錄而合成生物體內(nèi)的DNA鏈或RNA鏈的合成是在包括DNA聚合酶或RNA聚合酶在內(nèi)的一組酶共同參與下完成的。這個合成過程以dNTP或NTP為原料，以單鏈DNA鏈為模

5、板，逐步地完成從5-末端到3-末端的合成。以DNA為模板合成DNA鏈和RNA鏈的過程分別稱為復(fù)制（第十六章）和轉(zhuǎn)錄（第十七章）。 濱淀堆袁巾馮峪導(dǎo)夯精速駝父魁掉慷企初夠灤蒜交弧撓亭涼孔舊底趨帶咨04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸三、多聚核苷酸鏈可在體外經(jīng)多種方式合成 （一）DNA聚合酶鏈反應(yīng)是當前獲得DNA片段最常用技術(shù)（二）單鏈寡脫氧核糖核苷酸鏈可利用亞磷酰胺三酯方法合成 （三）核糖核苷酸鏈可利用體外轉(zhuǎn)錄體系合成 歷耿腋顫旭窿和旱務(wù)邯廬妖霓洼嗽跨挑伊撾送痔烈得多寄陡縮盎捶拇娜緩04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（一）DNA聚合酶鏈反應(yīng)是當前獲得DNA片段最

6、常用技術(shù)DNA聚合酶鏈反應(yīng)（DNA polymerase chain reaction，PCR）是在體外條件下復(fù)制DNA片段的方法。將專用的DNA聚合酶（DNA polymerase）、dNTP、一對引物（primer）及模板DNA混合在一起，經(jīng)過多個升溫解鏈-降溫退火-恒溫延伸的循環(huán)過程，DNA聚合酶將合成出與模板完全相同的雙鏈DNA片段。每一個循環(huán)過程都將被復(fù)制的DNA片段數(shù)目按指數(shù)增長，因此采用PCR技術(shù)獲得DNA的過程，又稱為體外擴增（in vitro amplification）技術(shù)，應(yīng)用極廣（第二十三章）。鑼幻灑梁逢逮絲旬貓驕慨岔又褂滯終繁餐躊才掙蟬微頃棵躺滁泳忍氓瑣燴04第三章多

7、聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（二）單鏈寡脫氧核糖核苷酸鏈可利用亞磷酰胺三酯方法合成該合成通常是在DNA自動合成儀的固相載體上完成的，連接一個核苷酸需要4個步驟。然后，通過氨水高溫處理將核苷酸鏈從固相載體上分離下來。利用DNA自動合成儀合成的寡核苷酸DNA單鏈一般為幾十個核苷酸。值得注意的是，該方法中的合成方向是從3-末端向5-末端合成。用于基因檢測的寡核苷酸探針（probe）以及用于PCR反應(yīng)的引物都是利用該方法得到的。 兄幸好冊謗客舶彬咨蒂斡魯葷億饑蹋讓炒乏模激喇僑故累卜吳展弛貉檬盡04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（三）核糖核苷酸鏈可利用體外轉(zhuǎn)錄體系合成利用體

8、外轉(zhuǎn)錄體系（in vitro transcription system）合成RNA（鏈）是分子生物學常用技術(shù)。這種體外轉(zhuǎn)錄體系是現(xiàn)代發(fā)展起來的體外轉(zhuǎn)錄（in vitro transcription）技術(shù)在含有RNA聚合酶（轉(zhuǎn)錄酶）、必要的蛋白質(zhì)因子、核苷三磷酸等條件的體外無細胞體系中，加入DNA模板，模仿體內(nèi)轉(zhuǎn)錄、生成RNA的過程（第二十四章）。利用真核細胞核抽提物（nuclear extract）建立再造體系是當前生物技術(shù)商家提供體外轉(zhuǎn)錄商品試劑盒（kit）的主要來源。沽毅詫束摘匯悼銳納封痔忽里簇小膨勢愿龐矩宅殲糠甸捌哀亨遍雛環(huán)臺調(diào)04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸四、核苷

9、酸的排列順序就是多聚核苷酸鏈的一級結(jié)構(gòu) 定義多聚核苷酸鏈的核苷酸從5-末端到3-末端的排列順序。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剖卞纜見操宛敦牟塘魄資叁井蹲涵因茁鋤菲具腸稗沾刃陋拍膩摘靴亢鋒跳04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和功能 Structure and Function of DNA 汪誼謎諄昨踐蔓伯泡彈竅竟漫彈報鋁晶豫絹磅炊摳俐沈椎馱仍椒刨較溜忽04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸一、 DNA的二級結(jié)構(gòu)是右手雙螺旋嚨瞧雹箱啥泵寸姨竟峨僅挽襪溺醚潞滯等婪腰粒閱命店腕蛋釋樸龜拭膜公04第三章多聚核苷酸

10、與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（一）DNA的堿基組成遵循Chargaff法則 Chargaff 規(guī)則不同種屬生物的DNA堿基組成不同；同一個體不同器官、不同組織的DNA具有相同的堿基組成；對于一個特定的組織的DNA，其堿基組份不隨其年齡、營養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境而變化；腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾數(shù)相等，鳥嘌呤與胞嘧啶的摩爾數(shù)相等。A = TG C 伍儡壬鉑臉究桌艱佩擺炯任在粉仆縷響儒菩方校屯錘鵬邁虛擺吞而聽荷披04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸不同生物來源的DNA堿基組分的相對比例來源AGCTA/TG/CG+C嘌呤/嘧啶大腸桿菌26.024.925.223.91.090.9950.11.

11、04結(jié)核桿菌15.134.935.414.61.030.9970.31.00酵母31.718.317.432.60.971.0535.71.00豬29.820.720.729.11.021.0041.41.01牛胸腺28.221.522.527.81.010.9644.00.99牛脾27.922.722.127.31.011.0144.71.04牛精子28.722.222.027.21.061.0144.21.04人30.419.919.930.11.011.039.81.01 包括5-甲基胞嘧啶 比值偏離1 ：1是實驗誤差所致望懦妥袱沏狹片巨辰哆舍坎帛棲喜才藐桶塘掉屜婦釁預(yù)僻扎后激橇地罷姑0

12、4第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸DNA是反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)兩條多聚核苷酸鏈相互平行但走向相反，圍繞著同一個螺旋軸形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)由脫氧核糖和磷酸基團構(gòu)成的親水性骨架（backbone）位于雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)，而疏水的堿基位于內(nèi)側(cè)。 直徑為2 nm，螺距為3.4 nm從外觀上看，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面存在一個大溝（major groove）和一個小溝（minor groove）（二） DNA二級結(jié)構(gòu)是右手雙螺旋（Watson, Crick, 1953）是誼砍斟豆竹摟巨寡蹭華促裸悄岡耶篷是怒拭擋稀運蒲姿拘靡癡緩監(jiān)日餒04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸D

13、NA雙鏈之間具有堿基互補關(guān)系堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成氫鍵配對（互補配對形式：A=T; GC）相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對堿基款稼歷傳毅仟華恕鄲垮該傘惟春玄橢食醛蝶矗痙呻正翰墻耪峨潰肪芽瘍或04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸 DNA雙鏈模型 鄭聯(lián)米冶幟葵婉碴癢搜虜莉縣燥搓廢珠癢漂恕諒入朗瘓攻明烽籬戎薦勝脖04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸堿基互補配對 TAGC膚苞碑灌灌倡勤侶毀遷還疾睛積譯腳簧茄亮嘩許誦私貳代顴曼銀窮屈腋猩04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸疏水作用力和氫鍵維系DNA雙螺旋結(jié)

14、構(gòu)的穩(wěn)定相鄰的兩個堿基對平面在旋進過程中發(fā)生相互重疊（overlapping），由此產(chǎn)生了疏水性的堿基堆積力（base stacking interaction）。這種堿基堆積力和互補堿基對的氫鍵共同維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并且堿基堆積力在雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定中起著更為重要的作用。姐挾苞贈枷何祈摩一吁逗站七遮途怪追餌氓樁編嘻唐鵑加粗訣駭蝸橇熬服04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有多種類型衡鎂捎祈繪酉獰勸急壞膏輔磚羹羅點描撻預(yù)撮紙卉辮齊尤憋包獻悶莢街拒04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸 不同類型的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 前扮賀漢毖輥恐倍徘搐山

15、誦汁難套療州斌塢慕惰閑王輻驚左戮凹灤檄叉仆04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸A 型-DNAB 型-DNAZ 型-DNA螺旋旋向右手螺旋右手螺旋左手螺旋螺旋直徑2.55 nm2.37 nm1.84 nm每一螺旋的堿基對數(shù)目1110.512螺距2.53 nm3.54 nm4.56 nm相鄰堿基對之間的垂直距離0.23 nm0.34 nm0.38 nm糖苷鍵構(gòu)象反式反式嘧啶為反式,嘌呤為順式，反式和順式交替 相鄰堿基對之間的轉(zhuǎn)角3334.2每個二聚體為-60使構(gòu)象穩(wěn)定的相對環(huán)境濕度 75%92%堿基對平面法線與主軸的夾角1919大溝窄深寬深相當平坦小溝寬淺窄深窄深不同構(gòu)象DNA的結(jié)

16、構(gòu)參數(shù)仇甄虐絡(luò)嶼因牟圍重鈍茄蟄社扛芭股肪留秩坎雀鞭顱渭彎吠蛆又詠措味拖04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（四）某些狀態(tài)下DNA可形成多鏈結(jié)構(gòu)1. Hoogsteen堿基配對 形成三股螺旋DNA H-DNA的結(jié)構(gòu) 粕食昔匆伏卓錄沸撰募歌夜榴綜假瑯腦常輪硼絨悔趙躥促修趟混喬熙猶肛04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸 Watson-Grick和Hoogsteen DNA螺旋中堿基對間氫鍵的位置瀑癢赴鼻沁嗽梅剪文陪翔圣夯力羨織玲怖灘礫破撥午劑丑笛匝想貞樹聽塞04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸2 4條多聚鳥嘌呤核苷酸鏈形成四螺旋DNA逃挫俘噸重燈粟恍知

17、主檬棍雍勵奈鋼汐痙裳東討趴酒純茂舟扁煤懷增歉參04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸二、DNA在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成超螺旋結(jié)構(gòu)（一）超螺旋結(jié)構(gòu)具有不同的拓撲異構(gòu)體 DNA在雙螺旋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通過盤繞和折疊所形成的空間構(gòu)象稱為三級結(jié)構(gòu)。局茸亥郵振個遇仆定撩炮農(nóng)醛丈裙盤摩蛛弦菜貉吮米九墑拖嗅驟毖職此厭04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或supercoil)將DNA的兩端固定，使之旋進過分或旋進不足，DNA雙鏈上就會產(chǎn)生額外的張力而發(fā)生扭曲，以抵消張力。這種扭曲稱為DNA雙鏈的超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positive supercoil)旋

18、進過分的方向與DNA雙鏈的螺旋方向相同 負超螺旋(negative supercoil)旋進過分的方向與DNA雙鏈的螺旋方向相反 松弛態(tài)DNA（relaxed DNA）在溶液中是以能量最低的狀態(tài)存在的線性DNA 。 肩匡驟溯褒場漳去淘習膜曙床位契筋塔益酚餾為蔑蛆艷增林樞痘吃涕啄倡04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸曬進捏冶戴廊祁拱精哭麻丁閻奢修勇懊房弱擔埠伶虹毯頰荔吧鼠晨代勾咎04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸自然條件下的DNA都是以負超螺旋的構(gòu)象存在的，也就是說，DNA的實際螺旋數(shù)要少于它含有的堿基對數(shù)目應(yīng)該對應(yīng)的螺旋數(shù)。負超螺旋狀態(tài)有利于解開DNA雙鏈。D

19、NA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、組裝等許多過程都需要解開雙鏈才能進行。生物體可以通過DNA的不同超螺旋結(jié)構(gòu)來控制其功能狀態(tài)。 飽萊腎潘桌潛際通衙焦埂階探菇媳像札碩揭善苞輿鹽妻牽打螢袱填美爍薯04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（二）原核生物DNA和線粒體DNA是環(huán)狀DNA的結(jié)構(gòu)原核生物的DNA都是閉合環(huán)狀的雙螺旋結(jié)構(gòu)。它在細胞內(nèi)緊密纏繞形成了致密的小體，稱為類核（nucleoid）。 奇豪托途往辜催偷妥涕鏟諸蕪難苯涕花椽茍淵渾爹養(yǎng)預(yù)郴簽鵬挖紊僻椎蝗04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸線粒體和葉綠體是真核細胞中含有核外遺傳物質(zhì)的細胞器。線粒體DNA(mitochondrial

20、DNA, mtDNA)是一個封閉的雙鏈環(huán)狀分子。人mtDNA全長16,569個堿基對，共計37個基因, 分別編碼13個蛋白質(zhì)、2個rRNA、22個tRNA。肝駐棲紫受沒肖嘴屯凌疼骨較屆曙償你搪陣檬滬麗刻繡零佳弦素鶴衰徊繹04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸核小體(nucleosome)是染色質(zhì)的基本組成單位，由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成 。1雙鏈DNA纏繞在組蛋白核心上構(gòu)成核小體DNA：約200bp 組蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4（三）真核生物DNA與組蛋白組成高度有序的染色質(zhì)攀惟價則座邏縛綁粟菌淖糊礙戳肥東缸菌雖李咸澎菠虧祁踞氧賤馮潮鬧嗽04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章

21、多聚核苷酸與核酸 核小體的結(jié)構(gòu)示意圖a. 組蛋白八聚體核心 b. 核小體 c. 直徑30nm纖維的剖面圖顯示H1的位置 d. 核小體組成串珠樣的染色質(zhì)acbd蚜論支符酚鼎蔡渣筒下蔡喚喝熙煞級錫咒氰中善眉凸愉要晾峽媚帛疽患晉04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸鍋花貿(mào)例富銻筑啤鈕壩懸了呢嗜朗噶蒼岔組羔趟蔥褥捆鍬胺弘倒蔑砌琵情04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸2組蛋白是小分子量的堿性蛋白質(zhì) 組蛋白分子質(zhì)量在11kD到21kD之間，組蛋白中富含精氨酸和賴氨酸。各種真核細胞都有5種組蛋白，但分子質(zhì)量和氨基酸的順序有些差異。在所有真核生物中H3，H4組蛋白氨基酸序列高度保

22、守，提示功能是相同的。但是各種生物的H1、H2A、H2B的相似性很少。 材熱甄便蚜崖淫硯焚笑聾澈漓疆菇朵伊煉俘叼郊厲珠烙最枉堆將煥礙荔亂04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸核小體進一步組裝成染色質(zhì)/染色體1核小體組成30nm纖維 2螺線管進一步折疊、包裝為染色質(zhì)和染色體 藩醚內(nèi)拇命彤漂架快睹欠坡翱振筑了畜萬霍懊疽斂銑騙蹦挖酞怔怒某溯刮04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸嘔監(jiān)朗叫想爪夏旗霧沿喉彎針集款隋機尚殷特狽癢呆棟沏硫休瑰期蛙闖代04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸三、DNA是生物遺傳信息的載體早在20世紀30年代，人們就已經(jīng)知道了染色體是遺傳

23、物質(zhì)，也知道了DNA是染色體的組成部分。直到Avery等人采用細菌轉(zhuǎn)化實驗（1944年），后經(jīng)Hershey和Chase通過同位素標記噬菌體DNA感染細菌實驗（1952年）才直接證明了DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。 （一）DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ) 澈物挺蒸撤脾阻趣莎青李暫眺趾膽蔑呆揚純裂顯巫車頑走胞仁坪粳錯催廷04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸DNA的遺傳信息是以基因的形式存在的?；颍╣ene）是編碼RNA或多肽的DNA片段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。DNA利用四種堿基的不同排列對生物體的所有遺傳信息進行編碼，經(jīng)過復(fù)制遺傳給子代，并通過轉(zhuǎn)錄和翻譯確保生命活動中所需的各種

24、RNA和蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)有序合成。 武營族越抬玉怖菩反菏逞灌秸摸港闊鄉(xiāng)忻駕味香褂柒涪期嬸拷輾枚穩(wěn)擊唱04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（二）DNA全部核苷酸序列組成基因組 基因組（genome）就是一個生物體的全部遺傳信息，即DNA的全部核苷酸序列。絕大多數(shù)生物個體的基因組是DNA，但有些病毒的基因組是RNA。 贖步某酚瀝誓燴摧教臨紫滔兇要恿鎮(zhèn)犬娛腎拿聯(lián)侶收蛛船稠夢串倉螟建濕04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸不同生物體的基因組物種總DNA（kbp）染色體數(shù)基因數(shù)大腸桿菌4 63914 405酵母12 068166 200線蟲97 00012/1119 000擬

25、南芥125 0001025 500果蠅180 0001813 600水稻480 0002457 000小鼠2 500 0004030 00035 000人3 200 0004630 00035 000玉米3 000 00020雞2 100 00078注：1. 酵母染色體數(shù)是單倍體數(shù)，野生酵母株通常含8倍體或更多 2. 除酵母外的真核生物的染色體數(shù)均為雙倍體數(shù) 3. 雌性線蟲染色體是12條，雄性11條疇葦新吧枝膚猜迅顴足涵經(jīng)辨帥雷繃諒候蓄足摧疑嫉熾頭幾出邀累川戍澳04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸DNA是生物遺傳信息的載體，并為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄提供了模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，

26、也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)。DNA具有高度穩(wěn)定性的特點，用來保持生物體系遺傳的相對穩(wěn)定性。同時，DNA又表現(xiàn)出高度復(fù)雜性的特點，它可以發(fā)生各種重組和突變，適應(yīng)環(huán)境的變遷，為自然選擇提供機會。 邦零雛嶺掣哨壺鴦數(shù)講弘河慕鹵條潮晌勞蚊乳涎訛旱宋轄類蕊吹砌馮暮巢04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸第三節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能 Structure and Function of RNA端詛穆奔菊胯墑航賽殼萌齊砍擇奉貉嚨暑滾質(zhì)含譏晾乾屬吩輿嚏硬讕簾從04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸RNA是DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。 RNA通常以單鏈線性形式存在，但是可以通過鏈內(nèi)的堿基互補配對形

27、成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)，進而形成三級結(jié)構(gòu)。與DNA相比，RNA的種類、大小、結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定性表現(xiàn)出了多樣化，這與它們的功能多樣化密切相關(guān)。儉竭問測柞得囪兢褥訃攝設(shè)瑚榨棉癌伴駝傍敬形砒睦贍衙謄諸淤怪筐蘑噶04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸真核細胞內(nèi)主要RNA的種類和功能種類細胞定位功能信使RNAmessenger RNA (mRNA)細胞核、細胞質(zhì)、線粒體蛋白質(zhì)的合成模板非均一核RNAheterogeneous nuclear RNA (hnRNA)細胞核 成熟mRNA的前體轉(zhuǎn)運RNA transfer RNA (tRNA)細胞核、細胞質(zhì)、線粒體轉(zhuǎn)運氨基酸核糖體RNA ribosom

28、al RNA (rRNA)細胞核、細胞質(zhì)、線粒體構(gòu)成核糖體非編碼小RNAsmall non-coding RNA (sncRNA)細胞核、細胞質(zhì)參與hnRNA的剪接和轉(zhuǎn)運、rRNA加工、基因表達調(diào)控等咋玖塢編窿擄垛郭徽腑置床盈際判天淮咨旨趣劍俘藉獵妓棄惜孔氈綸秘爹04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸一、信使RNA結(jié)構(gòu)含有氨基酸編碼序列hnRNA 內(nèi)含子(intron)mRNA * mRNA成熟過程 外顯子(exon)賄愈屜幀植哮翻旬涕旦晝按腥碾玄歧癰酸淹巖迷鬃惶寬嬌鑿樓仔樞導(dǎo)話符04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（一）mRNA 5-末端具有帽結(jié)構(gòu)大多數(shù)真核mR

29、NA的5末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C-2也會被甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。mRNA的帽結(jié)構(gòu)可以與一類稱為帽結(jié)合蛋白（cap binding proteins, CBP）的分子結(jié)合。這種結(jié)合對維持mRNA的穩(wěn)定性、將mRNA從細胞核轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中、以及與核糖體以及翻譯起始因子的結(jié)合等密切相關(guān)。喪兵憐擠召喬紋樟扳孿籌伙喊北皆箍兢椎撈坎斑向輪瞎挽賀提譯蔚屎憚閱04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸 真核mRNA的5-末端7-甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化 凈變楞照己蒙比褲胯劣晦揉恫麓蝎摻穩(wěn)謀摩窯毅皇甘瘟漾用嗣斥拭諾瑰統(tǒng)04第三章多聚核苷酸與

30、核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（二）mRNA 3-末端具有多聚A的尾結(jié)構(gòu) 大多數(shù)真核mRNA的3末端是一段有80250個腺苷酸的多聚腺苷酸結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾(poly(A)-tail) 。多聚A尾在細胞內(nèi)與poly(A)結(jié)合蛋白poly(A)-binding protein, PABP相結(jié)合而存在，每1020個腺苷酸結(jié)合一個PABP單體。所以，真核細胞的mRNA的3-端實際上是一個poly(A)和蛋白質(zhì)多聚體形成的復(fù)合物。 肛售猿房鄖手頸洛鐮抉羔概巾寞能襲蜘港維凜握祿萄枷禹溪爵鐘炕緝耍謝04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)

31、控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能妊燃竹志雖尺鍋遂謾橫意惜瘁刮辛宙捅食預(yù)扭彝壘薪凰認輕葦瘤陀泛韌寐04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（三）mRNA含有氨基酸密碼子mRNA的功能是轉(zhuǎn)錄核內(nèi)編碼蛋白質(zhì)信息的DNA堿基排列順序，并攜帶至細胞質(zhì)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。 mRNA分子從5-末端的第一個AUG(起始密碼子)開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上一個氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼(triplet code)或密碼子(codon)。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(open reading frame，ORF)，可讀框內(nèi)的核苷酸序列決定了多肽鏈的氨基酸序列。瘟乍何猶露涯劃紅

32、儈涌禿字丸旅一濫爪姨徑番犬贛互榮好宇前刃糾較耙炔04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸一條完整的mRNA包括5-非編碼區(qū)、編碼區(qū)和3-非編碼區(qū)。編碼區(qū)包括起始密碼子、編碼氨基酸的序列和終止密碼子。 興藍喉憐氰唾鄙堅凋聰控享旅長遭川扭宛善教斟癸痢蠻避警闊系守硝膛輥04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細胞 細胞質(zhì)細胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細胞 獸并慫辨泡凄鈞克援昂靳噬貉乏壬陀美蛾帳棺芹汝偏意縛自奎卿蹤偽糊椽04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（一） tRNA分子含有稀有堿基 含

33、 10 % 20% 稀有堿基，如 DHU 3末端為 CCA-OH 5末端大多數(shù)為G 具有 TC 二、轉(zhuǎn)運RNA含有接納氨基酸和mRNA識別序列寓罰腺奈隕蒜儉贏飾壹擄緞翁轄帥稼囊佑燥再邢戍惑楷污年達涉意嚎寫敘04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸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 撣馮卓割乒名玫閣廁紐埔綿迎說曝腺祟卸速等酷格踞很悶喊淑毀茄則省糊04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸t(yī)RNA中常見的稀有堿基 皿哼奎誹努黍價汲鷹桶價爭諾砂斯紋藍就鐳寡胳捎橙機峰鬃邯黍湛當跡蝦04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸氨基酸臂額外環(huán)

34、（二）tRNA有“三葉草”樣二級結(jié)構(gòu)和倒“L”形三級結(jié)構(gòu)環(huán)氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)竟哩吼渭寫忠啄熏這做劃純菩弄婁繁懊訛撞肆肘笑淡釉隆觀鱉狀憚溺殲宴04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸 環(huán)氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)反密碼子tRNA三級結(jié)構(gòu)及氫鍵的位置瓣嫩涪墊棕柏濺肥叁傷兄擋窺甜塌被姚猜曬剿倚扇啞纓乍稻蹦允士購技飽04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸氨基酸臂額外環(huán)有些氨基酸只有一種tRNA作為載體，而另外的一些氨基酸則需要幾種tRNA作為載體。 卿袒幫忻時強浙軍曹咱繡瓜帝探唉抵侖勛壽搏鴻蜀腺鳴趾糞咳蛤路蹬敵沮04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（三）t

35、RNA有識別mRNA密碼的反密碼子* tRNA的功能活化、搬運氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。雹衣癰紀齊睛才逃磋芥彝罰軍墑鑼租昆驗彤蹭皺簇卑熄刨好鈍臥揚遵閏磅04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸* rRNA的結(jié)構(gòu)三、核糖體RNA與核糖體蛋白組成核糖體熊剩迄旋塑葦舉撞分責磊臍換蒸蛋椽檀穩(wěn)拈呢匣擻眼范譯蹋直么豺禿鎊巖04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸* rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)） 真核生物 5S rRNA 28S rRNA5.8S rRNA 18S rRNA 原核生物 5S rRNA23S rRNA16S rRNA（一）原核、真核rRNA分子質(zhì)量不同泥漣兄飼

36、笨鉑柵鍺淬甭哩滌討拒備求爐氨發(fā)蘭塵蹤茨孩咋都游成捧糧甫快04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸核糖體的組成原核生物（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(zhì)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28S 5.85S 5S4718個核苷酸160個核苷酸120個核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%捅贖伴茅繪涵囪懶煥聽臣作藏杉漂長氈贈滔隘屁篆國艦錨燭狡淌封倘床漠04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸rRNA與

37、核糖體蛋白質(zhì)共同構(gòu)成核糖體，是蛋白質(zhì)生物合成的場所：為肽鏈合成所需要的mRNA、tRNA、多種蛋白因子提供了相互結(jié)合的位點和相互作用的空間環(huán)境。（三）rRNA參與組成的核糖體是蛋白質(zhì)翻譯的場所實拂韌伸秸俐火瞳很刑傅擻綠汀獻迸豈芒紋饋爐烹揍道仲斷莖丈霓廬哇扮04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸四、非信使小RNA具有多樣性除了上述三種RNA外，細胞內(nèi)存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非信使小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 snmRNAs非編碼RNA(non-coding RNA)專指那些具有調(diào)節(jié)作用的小RNA，如siRNA、mi

38、RNA等。 蘑遼懼掘鬼抓縮沛記輩劣耙馭錨展吼甸狐諱椎辜赫摻挖村芽窮箭蚌慕垢拯04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸snmRNAs的種類核內(nèi)小RNA（small nuclear RNA，snRNA）核仁小RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）胞質(zhì)小RNA（small cytoplasmic RNA，scRNA）催化性小RNA（small catalytic RNA）小干擾RNA（small interfering RNA, siRNA）微RNA（microRNA，miRNA）等在hnRNA和rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工、轉(zhuǎn)運中發(fā)揮作用，有的參與基因表達調(diào)控等；是現(xiàn)代

39、生物學研究的新領(lǐng)域。暖憎芍臨另債凰攏儉壯龍壕祿峙膏剝炯磅組仔歡娛硬淘廖卓哄拋迂侶去黎04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸真核細胞內(nèi)重要的snmRNAs種類英文名稱生物學功能核內(nèi)小RNAsmall nuclear RNA (snRNA)參與hnRNA剪接，包括U1、U2、U4、U5、U6核仁小RNAsmall nucleolar RNA (snoRNA) 參與rRNA核糖C-2的甲基化 胞質(zhì)小RNAsmall cytoplamsic RNA (scRNA) 催化小RNAsmall catalytic RNA RNA剪接，包括核酶等小干擾RNAsmall interference

40、RNA(siRNA) 參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)；對外源入侵RNA基因的切割喧曉磷畢運猿蠶梁僑咒宿疼褪芭聚嶄循主褲瘩料另辛鈉凍偽翅伯拱湖妻禱04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（一）核內(nèi)小RNA與核糖核蛋白結(jié)合共同參與mRNA前體加工snRNA長度（nt）剪接hnRNA的靶位點U1U2U4U5 U6U7165189145115106635-端 內(nèi)含子腺苷酸分支點 5端，補充分支點轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，3剪接點，使外顯子連接轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)組蛋白H3前體的mRNA3末端裂解高等真核細胞snRNA的特征 倪絕叛殷吉懷個釁在汞詣懂岔朔盧魂槳話腫逸錦引荔湛抉闡俐黎枚愉熊萊04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核

41、苷酸與核酸（二）催化性小RNA參與RNA剪接加工 一些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，在RNA合成后的剪接中具有重要作用。這種具有催化作用的小RNA亦被稱為核酶(ribozyme)或催化性RNA (catalytic RNA) 。（三）核仁小RNA參與rRNA甲基化修飾（四）小干擾RNA特異阻斷體內(nèi)同源基因的表達邢謠容覽拓宣硬捅用淤笨玖陀舒坍銹鑼恩瀕啼鈴革短揖擬煙晤滴敵姬縱少04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸第 四 節(jié)核 酸 的 理 化 性 質(zhì)Chemical and Physical Properties of Nucleic Acids葦玫絆疊石毒匆痘柿埂濟轍培

42、弦禽頑促播綜會起匈暑舉劍儡鱗記鳳肆佰饋04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸核酸的酸堿及溶解度性質(zhì)核酸為多元酸，具有較強的酸性?？膳c金屬離子成鹽，不溶于乙醇或異丙醇一、核酸具備多種基本物理化學性質(zhì)核酸中的糖苷鍵和磷酸酯鍵都能被酸、堿和酶水解。 （一）核酸可被酸、堿水解廊稈顱肌艙濾瓶扳疾吩公嘉賄旬助束領(lǐng)販銳黨膛啟惡羊妖憋榴尉村胳話豹04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（二）核酸是兩性分子堿基可發(fā)生互變異構(gòu)堿基在體液環(huán)境中以堿性解離為主核酸分子是酸性化合物友拌惰呈猖佯湃妓懸件灶淖彬掉衫哉就綜雪抬載仙擯廂黎準謠閥笆圖沙袖04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核

43、酸（三）核酸溶液具有高分子性質(zhì)黏滯度 ：DNA RNAdsDNA ssDNA沉降系數(shù)：溶液中的核酸在離心力場中可下沉。DNA分子經(jīng)反復(fù)盤曲形成超螺旋后，其沉降系數(shù)增加，超螺旋松解后其沉降系數(shù)減小。徹忙擂蠕悍晨報奴呈麥劫嘆圾膳舊零夕捐齡鴻倒糙竹傍咱覆眺就撇蝸岸絹04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（四）核酸具有紫外線吸收特性核酸的紫外吸收（OD260） 單核苷酸 ssDNA（或RNA） dsDNA 心琵完寺蜂通篇臼鑿苗父最梭父珠枉遠兇跡脯震啊芳運牙萍挖仍窟揀粕榔04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸豬房婚呆拿心過伺驟累桿芳曬份吐菩鄰泵促鼎羔文卸計遵嶼瓣稈嬸耍峭棟04

44、第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸1. DNA或RNA的定量A260=1.0相當于50g/ml雙鏈DNA40g/ml單鏈DNA（或RNA）20g/ml寡核苷酸2. 判斷核酸樣品的純度DNA純品: A260/A280 = 1.8RNA純品: A260/A280 = 2.0A260的應(yīng)用薪哲站宦嚷姥遂悶針薯絡(luò)眠酪投原面炮菩會邏捎皋踞楊蘭疇辛衰泄溉匹巒04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸二、核酸變性、復(fù)性是很多分子生物學技術(shù)操作的基礎(chǔ)定義：核酸的變性（denaturation）指DNA雙螺旋之間的氫鍵斷裂變成單鏈、或RNA局部氫鍵斷裂變成線性單鏈結(jié)構(gòu)的過程 方法：過量酸

45、，堿，加熱，變性試劑如尿素以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等變性后其它理化性質(zhì)變化：A260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喪失（一）核酸變性是雙鏈解離為單鏈的過程亦拽裹垂浸輻起間瑣掩扁詹匝踏隴池沖廂惕僑奉螞惰名中瓦葛斂碗朵駭薪04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂載翌糙傍記賴宮碑扮鋤簧慷假征閏冬隘又臟永攆屆鏈眾巍萄嘴巴港奶施妓04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（二）核酸變性時伴有增色效應(yīng)DNA的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：DNA變性時其溶液A260增高的現(xiàn)象。菇撫固沽益料持些衫頓盾窗度凈渡嗜皿騙綁考溫使佬枯腥辛

46、斟悔釘造代啡04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸熱變性解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度對A260值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。菠暗班抽鎮(zhèn)秧燭無便駱瓤苗蛆貯腫諷犯訪冒莎漸喀油山汗吻盟墟毆顴態(tài)忻04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸 Tm：變性是在一個相當窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱熔解溫度(melting temperature, Tm)。影響因素：1DNA均一性決定熔解溫度范圍大??；2G-C堿基對含量決定熔解溫度高低；3介質(zhì)中的離子強度影響變性。Tm值是DNA變性的重要參數(shù)Tm值的

47、經(jīng)驗公式是：Tm = 69.3+0.41（%G+C） 刷射伺扼塵空丈耀晦蒜虛煎潦訊耪戀工爵養(yǎng)若呆講備蝎佬圍闊坯縮環(huán)氣佳04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（三）變性的DNA可以復(fù)性 DNA復(fù)性(renaturation)的定義當變性條件緩慢地除去后，兩條解離的互補單鏈可重新配對結(jié)合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，或恢復(fù)局部雙螺旋結(jié)構(gòu)。這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。減色效應(yīng)DNA復(fù)性時，其溶液A260降低。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后才可復(fù)性，這一過程稱為退火(annealing) 。也減顫好表趨鐮瞬射靴廈檄盟幅逝及祈簡睜筆蠱壁能掄俯蕊椿絳坎磊慰梯04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸（四）利用

48、變性、復(fù)性可進行分子雜交將不同來源的DNA混合在一起，經(jīng)熱變性后，讓其慢慢冷卻復(fù)性。若這些異源DNA之間在某些區(qū)域具有互補的序列，復(fù)性時就會形成雜化雙鏈（heteroduplex）。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA單鏈之間形成，也可在RNA單鏈之間形成，甚至還可以在DNA單鏈和RNA單鏈之間形成，其前提條件是兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關(guān)系。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交（hybridization）。蒙拒秧轟伺信獎銳蹤陶銜布稠絡(luò)蒙述似川伙頹洋躲呂兜普森勸搖睛濘拘父04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸王跳燦飄躍迢悸戌篩幅幸家奴痰諱怖樹子啥釘姿夠龍恕閨驚薊臉潛巋新頁04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸DNA-DNA雜交雙鏈分子變性 復(fù)性 不同來源的DNA分子耗蠱靖辭鈔志饑池齡滋晉澳瑪資訊港齲皚袒繩他氨漿又疇末棵揖掘肇恨豈04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸湛撕住贏除心震擦悠莖汰構(gòu)楓田兢?？肮[簽悅捌仆墾兇舔謊惦呈郴滬膝04第三章多聚核苷酸與核酸04第三章多聚核苷酸與核酸核酸分子雜交的應(yīng)用 （1）Southern印跡可檢測DN