核酸的結構與功能課件

核酸的結構與功能核酸的分類DNA——一種類型，一種功能

RNA——多種類型，多種功能

編碼RNA和非編碼(NcRNA)性質(zhì)RNADNA戊糖D-核糖2′-D-脫氧核糖堿基A、G、C、UA、G、C、T多聚核苷酸鏈的數(shù)目多為單鏈多為雙鏈雙螺旋A型B型和Z型種類多種只有一種功能功能多樣一種功能:充當遺傳物質(zhì)堿溶液下的穩(wěn)定性不穩(wěn)定，很容易水解穩(wěn)定DNA和RNA的結構異同英文縮寫全稱功能存在mRNA信使RNA翻譯模板所有的細胞tRNA轉(zhuǎn)移RNA攜帶氨基酸，參與翻譯同上rRNA核糖體RNA核糖體組分，參與翻譯同上SnRNA核小RNA參與真核mRNA前體的剪接真核細胞SnoRNA核仁小RNA參與真核rRNA前體的后加工真核細胞7SLRNA7S長RNA參與蛋白質(zhì)的定向和分泌真核細胞tmRNA轉(zhuǎn)移信使RNA兼有mRNA和tRNA的功能原核細胞micRNA信使干擾互補RNA調(diào)節(jié)mRNA的翻譯原核細胞gRNA指導RNA參與真核mRNA的編輯某些真核細胞vRNA病毒RNA作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)RNA病毒RNAi（microRNA和siRNA)干擾RNA調(diào)節(jié)基因的表達真核細胞Ribozyme核酶催化特定的生化反應原核細胞、真核細胞和某些RNA病毒YRNA不明，與細胞質(zhì)某些特殊的蛋白質(zhì)形成核糖核酸蛋白復合物脊椎動物XistRNA調(diào)節(jié)雌性哺乳動物一條X染色體轉(zhuǎn)變成巴氏小體哺乳動物構成DNA和RNA核苷酸的結構和連接方式DNA&RNA的差別?為什么DNA含有T?

C自發(fā)脫氨基變成U修復酶能夠識別這些突變，以用C取代這些U。如何區(qū)分正常的U和突變而來的U?使用T就很容易解決以上問題。為什么DNA通常是雙鏈的,RNA通常是單鏈的?互補的雙鏈結構使DNA很容易進行復制、修復和重組單鏈的結構使得RNA能夠形成豐富多彩的三維結構RNA一級結構的測定目前用來測定RNA一級結構的方法主要有：（1）先使用逆轉(zhuǎn)錄酶將待測RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA，然后再使用Sanger的末端終止法進行測定；（2）用化學或/和酶學方法對放射性同位素標記的RNA進行部分消化后，再進行聚丙烯酰胺電泳分析；（3）質(zhì)譜法DNA的二級結構DNA的二級結構主要是各種形式的螺旋，特別是B-型雙螺旋，此外還有A-型雙螺旋、Z-型雙螺旋和三螺旋等AT和GC堿基對的配對性質(zhì)B-型DNA雙螺旋結構的主要特征DNA雙螺旋結構的證據(jù)（1）X射線衍射數(shù)據(jù)（2）Chargaff規(guī)則（3）堿基的互變異構DNA雙螺旋的ABZsA-DNAA-RNA大溝小溝A型雙螺旋B型雙螺旋Z型雙螺旋外形短而寬長而瘦長而細每堿基對上升距離0.23nm0.332±0.19nm0.38nm螺旋直經(jīng)2.55nm2.37nm1.84nm螺旋方向右手右手左手螺旋內(nèi)每重復單位的bp數(shù)112每圈bp數(shù)～11～1012堿基夾角32.7°34.6°60°/2螺距2.46nm3.32nm4.56nm堿基對傾角＋19°1.2°±4.1°－9°螺旋軸位置大溝穿過堿基對小溝大溝極度窄、很深很寬，深度中等平坦小溝很寬、淺窄，深度中等極度窄、很深糖苷鍵構象反式反式C為反式，G為順式糖環(huán)折疊C3′內(nèi)式C2′內(nèi)式嘧啶C2′內(nèi)式，嘌呤C3′內(nèi)式存在雙鏈RNA，RNA/DNA雜交雙鏈，低濕度DNA（75％）雙鏈DNA（高濕度，92％）嘧啶和嘌呤交替存在的雙鏈DNA或DNA鏈上嘧啶和嘌呤交替存在的區(qū)域A型雙螺旋、B型雙螺旋和Z型雙螺旋的比較DNA的非標準二級結構細胞內(nèi)的DNA在特殊的條件下還可能形成其它幾種非標準的二級結構。這些特殊的條件包括：DNA受到某些蛋白質(zhì)的作用（如組蛋白）；DNA本身所具有的特殊基序，例如反向重復序列，回文結構，鏡像重復，直接重復，高嘌呤序列，高嘧啶序列，富含A序列和富含G序列。（1）彎曲（2）十字形（3）P-DNA（4）三螺旋與H-DNA（5）四鏈結構與G-四聯(lián)體（5）滑動錯配DNA（SMP-DNA）十字形DNA的形成P-DNA與B-DNA的比較滑動錯配DNA從DNA雙螺旋到染色體電鏡下的核小體結構

核小體結構模型RNA的二級結構RNA的二級結構主要取決于它的堿基組成，其二級結構的多樣性可以和蛋白質(zhì)相媲美。少數(shù)病毒RNA由兩條互補的多聚核糖核苷酸鏈組成，它的二級結構為A型雙螺旋。多數(shù)RNA僅由一條鏈組成，它們的二級結構主要是由鏈內(nèi)堿基的互補性決定的：鏈內(nèi)互補的堿基可以相互作用形成鏈內(nèi)A型雙螺旋，非互補的堿基則游離在雙螺旋之外，形成各種二級結構。在RNA雙螺旋內(nèi)常?？梢园l(fā)現(xiàn)GU堿基對。RNA分子中的GU堿基對RNA的三級結構構成RNA的三級結構的主要元件有假節(jié)結構、“吻式”發(fā)夾結構和發(fā)夾環(huán)突觸結構（等三種形式。tRNA則可形成倒L型三級結構tRNAtRNA分子只由一條鏈組成，含有73~94個核苷酸，其中有不少是修飾的核苷酸或修飾的堿基，3′-端的最后三個核苷酸總是CCA，鏈內(nèi)的大多數(shù)堿基通過氫鍵相連，但幾乎所有的tRNA分子上不變的核苷酸都在三葉草結構上非氫鍵區(qū)域。構成tRNA二級結構的要素有：環(huán)、莖和臂。一個典型tRNA的二級結構像三葉草，含有四個環(huán)和四個莖。環(huán)由鏈內(nèi)沒有配對的堿基突出而成，莖則是鏈內(nèi)互補的堿基之間配對形成的局部A-型雙螺旋，臂則是緊靠著莖又不屬于環(huán)的非配對核苷酸。tRNA三級結構形成的原因是D環(huán)上的堿基與不變堿基以及TψC環(huán)上的堿基之間的發(fā)生的氫鍵作用。這些氫鍵將D臂和TψC臂折疊到一起，并將三葉草二級結構彎曲成穩(wěn)定的倒L型三級結構。參與三級結構形成的許多氫鍵并不是通常的AU和GC堿基對。RNA的倒L形三級結構圖12-31tRNA三級結構之中的氫鍵配對tRNA三級結構之中的氫鍵配對tRNA三級結構之中的氫鍵配對rRNA核糖體合成蛋白質(zhì)所有的核糖體都含有大小兩個亞基rRNA約占據(jù)核糖體的2/3高度的鏈內(nèi)互補序列導致大量的堿基配對

rRNA充當核糖體蛋白的支架大腸桿菌的23SrRNA是轉(zhuǎn)肽酶!一級結構上相似性并不高，但它們的二級結構卻驚人地相似。核糖體的整體構象由rRNA決定，核糖體蛋白質(zhì)一般正好位于RNA螺旋之間16SrRNA的二級結構原核生物核糖體小亞基rRNA的三維結構原核生物核糖體大亞基rRNA的三維結構mRNADNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，蛋白質(zhì)的翻譯模板原核生物多為多順反子真核生物多為單順反子，5′-端具有帽子，3′-端具有多聚腺苷酸尾巴。出現(xiàn)在mRNA分子上最多的二級結構部件也是莖環(huán)結構。mRNA分子的二級結構，特別是兩端的二級結構對于翻譯有影響，而某些mRNA借助于末端特殊的二級結構對基因的表達進行調(diào)控。核酸的理化性質(zhì)紫外吸收酸堿解離變性復性和雜交DNA的變性和復性變性核酸的變性是指核酸受到加熱、極端的pH或離子強度的降低等因素或特殊的化學試劑的作用，其雙螺旋區(qū)的氫鍵斷裂，變成單鏈的過程，其中并不涉及共價鍵斷裂。核酸在變性時，紫外吸收和浮力密度升高，粘度降低，生物活性（主要是RNA）降低和喪失，其中紫外吸收增加的現(xiàn)象稱為增色效應。雙鏈DNA熱變性是在很窄的溫度內(nèi)發(fā)生的，與晶體在熔點時突然熔化的情形相似，因此DNA也具有“熔點”，用Tm表示。Tm實際是DNA的雙螺旋有一半發(fā)生熱變性時相應的溫度。DNA的Tm值受到DNA的均一性、G-C含量、離子強度和特殊的化學試劑的影響。GC含量對DNATm的影響DNA分子中的GC含量與DNATm之間的關系曲線復性核酸變性在一定條件下也是可逆的。當各種變性因素不復存在的時候，變性時解開的互補單鏈全部或部分恢復到天然雙螺旋結構的現(xiàn)象稱為復性。熱變性DNA一般經(jīng)緩慢冷卻后即可復性，此過程被稱為退火。伴隨著DNA復性的是其浮力密度和紫外吸收的減少、粘度的增加和生物活性的恢復，其中紫外吸收減少的現(xiàn)象被稱為減色效應。影響DNA復性的因素有溫度、離子強度、DNA濃度和DNA序列的復雜度等。DNA的復性歷程不同DNA的復性動力學曲線核酸的水解酸水解核酸分子內(nèi)的糖苷鍵和磷酸二酯鍵對酸的敏感性不同：糖苷鍵＞磷酸酯鍵；而嘌呤糖苷鍵＞嘧