核酸的結(jié)構(gòu)與功能臨本

核酸的結(jié)構(gòu)與功能臨本第1頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五目的要求

掌握：核酸的分類、細(xì)胞分布，各類核酸的功能及生物學(xué)意義；核酸的化學(xué)組成；兩類核酸（DNA與RNA）分子組成異同；核酸的一級結(jié)構(gòu)及其主要化學(xué)鍵；DNA右手雙螺旋結(jié)構(gòu)要點及堿基配對規(guī)律；mRNA一級結(jié)構(gòu)特點；tRNA二級結(jié)構(gòu)特點；核酸的主要理化性質(zhì)（紫外吸收、變性、復(fù)性）;核酸分子雜交概念

。

熟悉：核酸的高級結(jié)構(gòu)；核酸酶。

了解：堿基和戊糖的結(jié)構(gòu)；DNA其它二級結(jié)構(gòu)形式；其它小分子RNA及RNA組學(xué);人類基因組計劃研究的主要內(nèi)容；snmRNA參與基因表達(dá)調(diào)控

。

第2頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五第3頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五第4頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五？第5頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五生命體中兩種關(guān)鍵大分子核酸蛋白質(zhì)第6頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核酸(nucleicacid)

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。第7頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五1868年FridrichMiescher從膿細(xì)胞中提取核素。1944年Avery等人證實DNA是遺傳物質(zhì)。1953年Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼。1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。1981年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法。1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)。1990年美國啟動人類基因組計劃(HGP)。1994年中國人類基因組計劃啟動。2001年美英等國完成人類基因組計劃。核酸研究的發(fā)展簡史第8頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核酸的分類及分布存在于細(xì)胞核和線粒體

分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,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(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體第9頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid第10頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核酸(DNA和RNA)核苷酸核苷和脫氧核苷磷酸戊糖堿基嘌呤嘧啶核糖脫氧核糖核酸組成第11頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五分子組成堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖磷酸(phosphate)一、核苷酸是構(gòu)成核酸的基本組成單位元素組成

C、H、O、N、P（9~11%）第12頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物。堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中僅存在于RNA中僅存在于DNA中堿基第13頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五嘌呤(purine，Pu)

腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)第14頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)第15頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五堿基的互變異構(gòu)體

嘌呤和嘧啶堿基都是含氮雜環(huán)化合物，分子中的酮基或氨基均位于雜環(huán)上氮原子的鄰位，受介質(zhì)中pH值的影響，會發(fā)生酮式-烯醇式互變異構(gòu)，或氨基-亞氨基互變異構(gòu)。第16頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)第17頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五脫氧核苷嘌呤N-9或嘧啶N-1與脫氧核糖C-1通過β-N-糖苷鍵相連形成脫氧核苷(deoxyribonucleoside)。第18頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

嘌呤N-9或嘧啶N-1與核糖C-1通過β-N-糖苷鍵相連形成核苷(ribonucleoside)。核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵第19頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核苷或脫氧核苷與磷酸通過酯鍵結(jié)合構(gòu)成核苷酸(ribonucleotide)或脫氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。核苷酸(ribonucleotide)NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷鍵酯鍵核苷酸：

AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：

dAMP,dGMP,dTMP,dCMP第20頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五多磷酸核苷酸第21頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五環(huán)化核苷酸：cAMP、cGMP，是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的第二信使。cAMP核苷酸衍生物第22頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五二、DNA是脫氧核苷酸通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接形成的大分子一個脫氧核苷酸3的羥基與另一個核苷酸5的α-磷酸基團(tuán)縮合形成磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)。

多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有方向性的線性分子，稱為多聚脫氧核苷酸(polydeoxynucleotide)，即DNA鏈。第23頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五5′-末端3′-末端CGA磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵第24頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五交替的磷酸基團(tuán)和戊糖構(gòu)成了DNA的骨架(backbone)。DNA鏈的方向是5→3第25頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五三、RNA也是具有3’,5’-磷酸二酯鍵的線性大分子RNA也是多個核苷酸分子通過酯化反應(yīng)形成的線性大分子，并且具有方向性；RNA的戊糖是核糖；RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。第26頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五定義核酸中核苷酸的排列順序。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四、核酸的一級結(jié)構(gòu)是核苷酸的排列順序第27頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五AGP5PTPGPCPTPOH3書寫方法：5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3第28頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核酸分子的大小常用堿基(base或kilobase)數(shù)目來表示。小的核酸片段(<50bp)常被稱為寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的長度可以高達(dá)幾十萬個堿基。第29頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA和RNA的區(qū)別核糖

G、C、A、URNA脫氧核糖

G、C、A、TDNA堿基核糖核酸第30頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA第31頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA的空間結(jié)構(gòu)又分為二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)和高級結(jié)構(gòu)。DNA的空間結(jié)構(gòu)(spatialstructure)構(gòu)成DNA的所有原子在三維空間具有確定的相對位置關(guān)系。第32頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五一、DNA的二級結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)J.Watson和F.Crick提出。第33頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五不同生物種屬的DNA的堿基組成不同同一個體的不同器官或組織的DNA堿基組成相同。[A]=[T]，[G]=[C]Chargaff規(guī)則（1952年）（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景獲得了高質(zhì)量的DNA分子的X射線衍射照片。提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)(doublehelix)模型。ErwinChargaff（查加夫）（1905－1995）第34頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五AGCTA/TG/CG+C嘌呤/嘧啶大腸桿菌26.024.925.223.91.090.9950.11.04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牛29.021.221.228.71.011.0042.41.01豬29.820.720.729.11.021.0041.41.01人30.419.919.930.11.011.0039.81.01不同生物來源DNA堿基組分和相對比例第35頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA分子X射線衍射照片

RosalindFranklin

第36頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五雙螺旋的發(fā)現(xiàn)

1944年，奧地利理論物理學(xué)家薛定鍔（ErwinSchrodinger，1887－1961）寫了一本研究生物學(xué)的書《生命是什么——活細(xì)胞的物理學(xué)觀》，該書試圖用熱力學(xué)、量子力學(xué)和化學(xué)理論來解釋生命的本性。這本書使許多青年物理學(xué)家開始注意生命科學(xué)中提出的問題，引導(dǎo)人們用物理學(xué)、化學(xué)方法去研究生命的本性。

第37頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

1937年克里克（F.Crick）畢業(yè)于倫敦大學(xué)專攻物理學(xué)，在這本書的感召下，轉(zhuǎn)向生命科學(xué)研究。1951年他來到劍橋的卡文迪什實驗室進(jìn)行研究。沃森（J.Watson）

于1950年在印地安那大學(xué)獲得動物學(xué)博士學(xué)位，又在國家小兒麻痹研究基金資助下也來到了劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室。在這里，他遇到了克里克。兩人見解相同，都想大干一場，于是，兵合一處，開始探求DNA的結(jié)構(gòu)。第38頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

當(dāng)時，世界上研究DNA結(jié)構(gòu)的科學(xué)家共有3組：第一組是倫敦大學(xué)的威爾金斯（M.Wilkins）所領(lǐng)導(dǎo)的小組，他們用X射線衍射技術(shù)研究DNA的分子結(jié)構(gòu)，拍到了一張DNA晶體結(jié)構(gòu)照片，上面顯現(xiàn)的是一片云狀的圈圈點點。他只猜想DNA的結(jié)構(gòu)大概是螺旋形的；第二組是美國的結(jié)構(gòu)化學(xué)權(quán)威波林（L.Pauling）所領(lǐng)導(dǎo)的小組，也是采用X射線作為研究工具。1951年夏天，波林用X射線探測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，順利地得出－螺旋模型，離探明DNA的結(jié)構(gòu)只有一步之遙了；第三組就是半路出家的沃森和克里克。第39頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

論實驗條件，威爾金斯的實驗室最好；論知識功底，波林最雄厚。但是，要論年齡，卻是沃森和克里克最年輕，因而，他們的思想也最不保守。沃森和克里克初出茅廬，日夜苦干，決心摸清DNA結(jié)構(gòu)，首先奪魁。第40頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

1951年5月，沃森在一個科學(xué)會議上遇見了威爾金斯，威爾金斯身邊正帶著幾張DNA的X射線衍射照片。沃森向威爾金斯虛心求教，并開口索要DNA的X光衍射照片。威爾金斯也不保守，不僅滿口答應(yīng)，還誠懇地向這位年輕人談了自己的猜想。沃森驚喜異常，深受感動。

第41頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

沃森回到卡文迪什實驗室后，立即把收獲告知了克里克，并同克里克一起進(jìn)行研究。他們對不太清楚的照片進(jìn)行分析，認(rèn)為DNA的結(jié)構(gòu)肯定是螺旋形的。威爾金斯小組的弗蘭克林也認(rèn)為它是雙鏈同軸排列，現(xiàn)在看來這個問題就只差一層窗戶紙沒有捅破了。在這個雙螺旋體里，到底T、C、A、G這4種物質(zhì)怎樣組合排列的，弄清這個也就弄清了DNA的模型。第42頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

他們找來金屬絞合線，又參考了弗蘭克林測得的一些數(shù)據(jù)，在實驗室的車間里開始制作模型。他們反反復(fù)復(fù)，做成一個又拆掉，拆了一個又重作，但是，連續(xù)十幾個月，他們無論怎樣擺弄，總是找不到一個理想的模型。

第43頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

1953年元旦剛過，沃森和克里克就制出了一個新模型：在兩股糖與磷酸的螺旋鏈之間，夾著一一相同的堿基，A基與A基相對，T基與T基相對。這種模型倒是與已知的資料情況相符，但是，構(gòu)型卻有點別扭，因為堿基分子大小不同，使兩條外骨架發(fā)生了扭曲，看上去令人不舒服。第44頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

沃森坐在桌旁，認(rèn)為這樣別扭的結(jié)構(gòu)一般來說是不可能的。因為自然界中的生物都常常以一種美的、合理的結(jié)構(gòu)存在，他想神秘的DNA也應(yīng)該具有一種和諧的、美的結(jié)構(gòu)，而絕不應(yīng)該這樣歪歪扭扭。沃森又把堿基拆了下來。重新?lián)Q了個位置，讓A和T配對，G和C配對，這樣一來，模型宛如一條凌空翻舞的彩綢，那樣舒展自如，而且又符合前不久關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的另一項發(fā)現(xiàn)：A與T、G與C的數(shù)目都正好相等。DNA結(jié)構(gòu)之謎從此解開了!第45頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

1953年4月，沃森和克里克的論文在英國的《自然》雜志上發(fā)表，雖然他們的論文只不過是千來字，但是它卻可以與達(dá)爾文的《物種起源》相比美，它開創(chuàng)了分子生物學(xué)的新時代。沃森、克里克和英國科學(xué)家威爾金斯共獲1962年度諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎，

第46頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五兩條多聚核苷酸鏈在空間的走向呈反向平行(anti-parallel)。兩條鏈圍繞著同一個螺旋軸形成右手螺旋(right-handed)的結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)的直徑為2.37nm，螺距為3.54nm。脫氧核糖和磷酸基團(tuán)組成的親水性骨架位于雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)，疏水的堿基位于內(nèi)側(cè)。雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面形成了一個大溝(majorgroove)和一個小溝(minorgroove)。

（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點1.DNA是反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)第47頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五第48頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五親水性的骨架位于雙鏈的外側(cè)。疏水性的堿基位于雙鏈的內(nèi)側(cè)。骨架與堿基第49頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五2.DNA雙鏈之間形成了互補(bǔ)堿基對堿基配對關(guān)系稱為互補(bǔ)堿基對(complementarybasepair)。DNA的兩條鏈則互為互補(bǔ)鏈(complementarystrand)。堿基對平面與螺旋軸垂直。第50頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五堿基互補(bǔ)配對:鳥嘌呤/胞嘧啶第51頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五堿基互補(bǔ)配對:腺嘌呤/胸腺嘧啶第52頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五大溝與小溝第53頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五相鄰兩個堿基對會有重疊，產(chǎn)生了疏水性的堿基堆積力(basestackinginteraction)。堿基堆積力和互補(bǔ)堿基對的氫鍵共同維系著DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。3.疏水作用力和氫鍵共同維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。第54頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五堿基堆積作用力第55頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA二級結(jié)構(gòu)第56頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性第57頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五旋向螺距(nm)堿基數(shù)（每圈）螺旋直徑（nm）骨架走行存在條件A型右手2.3112.5平滑體外脫水B型右手3.4102.3平滑DNA生理條件Z型左手4.5121.8鋸齒型CG序列三種DNA構(gòu)型的比較第58頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五（四）DNA的多鏈螺旋結(jié)構(gòu)在酸性的溶液中，胞嘧啶的N-3原子被質(zhì)子化，可與鳥嘌呤的N-7原子形成氫鍵；同時，胞嘧啶的N-4的氫原子也可與鳥嘌呤的O-6形成氫鍵，這種氫鍵被稱為Hoogsteen氫鍵。Hoogsteen氫鍵Hoogsteen氫鍵，不破壞Watson-Crick氫鍵，由此形成了C＋GC的三鏈結(jié)構(gòu)(triplex)。第59頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五三鏈結(jié)構(gòu)第60頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五鳥嘌呤之間通過Hoogsteen氫鍵形成特殊的四鏈結(jié)構(gòu)(tetraplex)。四鏈結(jié)構(gòu)第61頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五真核生物DNA3-末端是富含GT的多次重復(fù)序列，因而自身形成了折疊的四鏈結(jié)構(gòu)。第62頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五二、DNA的高級結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相同。負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反。第63頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五螺旋和超螺旋電話線螺旋超螺旋第64頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五（一）原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物DNA多為共價閉合的環(huán)狀，以負(fù)超螺旋的形式存在，平均每200堿基就有一個超螺旋形成。第65頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的電鏡圖象第66頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五（二）真核生物DNA的高度有序和高度致密的結(jié)構(gòu)真核生物DNA以非常有序的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)。在細(xì)胞周期的大部分時間里，DNA以松散的染色質(zhì)(chromatin)形式存在，在細(xì)胞分裂期，則形成高度致密的染色體(chromosome)。第67頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA染色質(zhì)呈現(xiàn)出的串珠樣結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)的基本單位是核小體(nucleosome)。DNA染色質(zhì)的電鏡圖像第68頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五

核小體的組成：DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4

第69頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核小體串珠樣的結(jié)構(gòu)第70頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五雙鏈DNA的折疊和組裝第71頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA經(jīng)過多次折疊，被壓縮了8000～10000倍，組裝在直徑只有為數(shù)微米的細(xì)胞核內(nèi)。第72頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五真核生物的染色體第73頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五染色體染色質(zhì)纖維核小體組蛋白DNA第74頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)。基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。三、DNA是遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)第75頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA第76頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五RNA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。RNA通常以單鏈的形式存在，但有復(fù)雜的局部二級結(jié)構(gòu)或三級結(jié)構(gòu)。RNA比DNA小的多。RNA的種類、大小和結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比DNA表現(xiàn)出多樣性。第77頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五表RNA與DNA的比較RNADNA堿基A、G、C、UA、G、C、T戊糖β-D-核糖β-D-2脫氧核糖堿基含量A與U的含量不一定相同；G與C的含量也不一定相同

A=TG=C堿基互補(bǔ)配對U與A，G與CA與T，G與C分子大小不等，從幾十至數(shù)千個核苷酸

因物種不同而異，但較RNA大得多

結(jié)構(gòu)單鏈，局部互補(bǔ)配對形成雙螺旋

雙鏈，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)

功能

多樣，涉及遺傳信息表達(dá)的各個方面

攜帶遺傳信息

第78頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五RNA的種類、分布、功能第79頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五信使RNA(messengerRNA,mRNA)是合成蛋白質(zhì)的模板。不均一核RNA(hnRNA)含有內(nèi)含子(intron)和外顯子(exon)。外顯子是氨基酸的編碼序列，而內(nèi)含子是非編碼序列。hnRNA經(jīng)過剪切后成為成熟的mRNA。mRNA占總RNA的2％～5％，但種類最多，壽命最短。一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板第80頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA

mRNA成熟過程

外顯子(exon)第81頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五從AUG開始，每三個核苷酸為一組編碼一個氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼(codon)。成熟的mRNA由氨基酸編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成。5-末端的帽子(cap)結(jié)構(gòu)和3-末端的多聚A尾(poly-Atail)結(jié)構(gòu)。

成熟的真核生物mRNA第82頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五帽子結(jié)構(gòu):m7GpppNm（一）大部分真核細(xì)胞mRNA的5'末端都以7-甲基鳥嘌呤-三磷酸核苷為起始結(jié)構(gòu)mRNA的帽結(jié)構(gòu)可以與帽結(jié)合蛋白(capbindingprotein，CBP)結(jié)合。

第83頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五加帽過程第84頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五真核生物的mRNA的3-末端轉(zhuǎn)錄后加上一段長短不一的聚腺苷酸。（二）在真核生物mRNA的3'末端有多聚腺苷酸結(jié)構(gòu)第85頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五加尾過程第86頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能第87頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五（三）mRNA依照自身的堿基順序指導(dǎo)蛋白質(zhì)氨基酸順序的合成從mRNA分子5'末端起的第一個AUG開始，每3個核苷酸為一組稱為密碼子(codon)或三聯(lián)體密碼(tripletcode)。

AUG被稱為起始密碼子；決定肽鏈終止的密碼子則稱為終止密碼子。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(openreadingframe,ORF)，決定了多肽鏈的氨基酸序列。第88頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五（四）mRNA的成熟過程是hnRNA的剪接過程卵清蛋白mRNA的成熟第89頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transferRNA,tRNA)在蛋白質(zhì)合成過程中作為各種氨基酸的載體,將氨基酸轉(zhuǎn)呈給mRNA。由74～95個核苷酸組成；占細(xì)胞總RNA的15%；具有很好的穩(wěn)定性。二、tRNA是蛋白質(zhì)合成中的氨基酸載體第90頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五（一）tRNA中含有多種稀有堿基第91頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五tRNA具有局部的莖環(huán)(stem-loop)結(jié)構(gòu)或發(fā)卡(hairpin)結(jié)構(gòu)。（二）tRNA具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)tRNA的二級結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)TψC環(huán)附加叉第92頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五tRNA的倒L三級結(jié)構(gòu)第93頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五tRNA的3-末端都是以CCA結(jié)尾。3-末端的A與氨基酸共價連結(jié)，tRNA成為了氨基酸的載體。不同的tRNA可以結(jié)合不同的氨基酸。

（三）tRNA的3-末端連接氨基酸第94頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五tRNA的反密碼子環(huán)上有一個由三個核苷酸構(gòu)成的反密碼子(anticodon)。tRNA上的反密碼子依照堿基互補(bǔ)的原則識別mRNA上的密碼子。（四）tRNA的反密碼子識別mRNA的密碼子第95頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核蛋白體RNA(ribosomalRNA，rRNA)是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA(>80％)。rRNA與核蛋白體蛋白結(jié)合組成核蛋白體(ribosome)，為蛋白質(zhì)的合成提供場所。三、以rRNA為組分的核蛋白體是蛋白質(zhì)合成的場所第96頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核蛋白體的組成原核生物（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28S5.85S5S4718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%第97頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五大腸桿菌的核蛋白體第98頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五18SrRNA的二級結(jié)構(gòu)第99頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質(zhì)合成時形成的復(fù)合體第100頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五RNA組學(xué)是研究細(xì)胞內(nèi)snmRNA的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時空狀態(tài)下snmRNAs表達(dá)譜的變化，以及與功能之間的關(guān)系。四、snmRNA參與了基因表達(dá)的調(diào)控細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。snmRNAs第101頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核內(nèi)小RNA核仁小RNA胞質(zhì)小RNA催化性小RNA小片段干涉RNA參與hnRNA的加工剪接snmRNAs的種類snmRNAs的功能第102頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核酶某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，這種具有催化作用的小RNA亦被稱為核酶(ribozyme)或催化性RNA(catalyticRNA)。第103頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五siRNA是生物宿主對外源侵入的基因表達(dá)的雙鏈RNA進(jìn)行切割所產(chǎn)生的特定長度和特定核酸序列的小片段RNA。siRNA可以與外源基因表達(dá)的mRNA相結(jié)合，并誘發(fā)這些mRNA的降解?；诖藱C(jī)理，人們發(fā)明了RNA干擾(RNAinterference，RNAi)技術(shù)。小片段干擾RNA第104頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五原核生物基因表達(dá)的特異性五、核酸在真核細(xì)胞和原核細(xì)胞中表現(xiàn)了不同的時空特性第105頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五真核生物基因表達(dá)的特異性第106頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)第107頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核酸的酸堿及溶解度性質(zhì)核酸為多元酸，具有較強(qiáng)的酸性。核酸的高分子性質(zhì)粘度：DNA>RNAdsDNA>ssDNA沉降行為:不同構(gòu)象的核酸分子的沉降的速率有很大差異，這是超速離心法提取和純化核酸的理論基礎(chǔ)。DNA分子的長度與直徑之比達(dá)到107，極易在機(jī)械力的作用下發(fā)生斷裂。第108頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五核酸在波長

260nm

處有強(qiáng)烈的吸收，是由堿基的共軛雙鍵所決定的。這一特性常用作核酸的定性和定量分析。一、核酸分子具有強(qiáng)烈的紫外吸收第109頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五堿基的紫外吸收光譜第110頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA或RNA的定量A260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA(dsDNA)40μg/ml單鏈DNA(ssDNAorRNA)20μg/ml寡核苷酸確定樣品中核酸的純度

純DNA:A260/A280=1.8 純RNA:A260/A280=2.0紫外吸收的應(yīng)用第111頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五二、DNA變性是雙鏈解離為單鏈的過程在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。定義DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂。第112頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五協(xié)同性的DNA解鏈高溫或極端的pHDNA的變性第113頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五部分變性DNA的電鏡圖像第114頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五增色效應(yīng)(hyperchromiceffect)：DNA變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。DNA解鏈時的紫外吸收變化第115頁，共129頁，2023年，2月20日，星期五DNA的解鏈曲線連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度相對于A260值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。

解鏈過程中，紫外吸光度的變化達(dá)到最大變化值的一半時所對應(yīng)的溫度。解鏈溫度(meltingtemperature，Tm)DNA的Tm值與其DNA長短以及堿基的GC含量有關(guān)。第116頁，共129頁，2023年