第二 核酸的結構與功能

核酸的分類及分布存在于細胞核和線粒體內。存在于胞核、胞液和線粒體。(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的遺傳型(genotype)。參與遺傳信息的復制與表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。目前一頁\總數(shù)七十頁\編于七點第一節(jié)核酸的化學組成及一級結構TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid目前二頁\總數(shù)七十頁\編于七點核酸的基本組成單位是核苷酸(nucleotide)。堿基戊糖磷酸核苷酸核苷核酸DNA的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸。RNA的基本組成單位是核糖核苷酸。目前三頁\總數(shù)七十頁\編于七點嘌呤嘧啶堿基腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）DNA、RNA均有DNA有RNA有一、核苷酸的結構每種核酸都含有四種堿基。目前四頁\總數(shù)七十頁\編于七點嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基目前五頁\總數(shù)七十頁\編于七點嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)目前六頁\總數(shù)七十頁\編于七點

五種堿基都能形成酮式-烯醇式或氨基-亞氨基的互變異構。這兩種異構體的平衡關系受介質酸堿環(huán)境的影響。

目前七頁\總數(shù)七十頁\編于七點戊糖（構成RNA）核糖(ribose)（構成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)目前八頁\總數(shù)七十頁\編于七點堿基和核糖（或脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷(nucleoside)（或脫氧核苷）。目前九頁\總數(shù)七十頁\編于七點核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP核苷（脫氧核苷）和磷酸以酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。目前十頁\總數(shù)七十頁\編于七點多磷酸核苷酸：

NMP，NDP，NTP目前十一頁\總數(shù)七十頁\編于七點環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMP目前十二頁\總數(shù)七十頁\編于七點二、核酸的一級結構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。目前十三頁\總數(shù)七十頁\編于七點5′端3′端核苷酸之間以3,5-磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGA目前十四頁\總數(shù)七十頁\編于七點書寫方法目前十五頁\總數(shù)七十頁\編于七點

DNA與RNA的區(qū)別核酸堿基戊糖DNAA、G、C、T脫氧核糖RNAA、G、C、U核糖目前十六頁\總數(shù)七十頁\編于七點第二節(jié)DNA的空間結構與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA目前十七頁\總數(shù)七十頁\編于七點一、DNA的二級結構——雙螺旋結構目前十八頁\總數(shù)七十頁\編于七點（一）DNA雙螺旋結構的研究背景堿基組成分析Chargaff規(guī)則：[A]=[T][G]=[C]堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理

DNA纖維的X-線衍射圖譜分析目前十九頁\總數(shù)七十頁\編于七點已知的核酸化學數(shù)據(jù)目前二十頁\總數(shù)七十頁\編于七點（二）DNA雙螺旋結構模型要點1.兩條鏈反向平行，圍繞同一中心軸構成右手雙螺旋(doublehelix)。螺旋直徑2nm，表面有大溝和小溝。2.磷酸-脫氧核糖骨架位于螺旋外側，堿基垂直于螺旋軸而伸入內側。每圈螺旋含10個堿基對(bp)，螺距為3.4nm。目前二十一頁\總數(shù)七十頁\編于七點堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)平面與縱軸平行目前二十二頁\總數(shù)七十頁\編于七點3.兩條鏈通過堿基間的氫鍵相連，A對T有兩個氫鍵，C對G有三個氫鍵，這種A-T、C-G配對的規(guī)律，稱為堿基互補規(guī)則。4.維持雙螺旋穩(wěn)定的因素：橫向為氫鍵，縱向為堿基間的堆積力。目前二十三頁\總數(shù)七十頁\編于七點堿基互補配對TAGC目前二十四頁\總數(shù)七十頁\編于七點（三）DNA雙螺旋結構的多樣性Z型DNAB型DNAA型DNA目前二十五頁\總數(shù)七十頁\編于七點二、DNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝（一）DNA的超螺旋結構超螺旋結構(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結構。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反目前二十六頁\總數(shù)七十頁\編于七點意義DNA超螺旋結構整體或局部的拓撲學變化及其調控對于DNA復制和RNA轉錄過程具有關鍵作用。目前二十七頁\總數(shù)七十頁\編于七點（二）原核生物DNA的高級結構目前二十八頁\總數(shù)七十頁\編于七點（三）DNA在真核生物細胞核內的組裝真核生物染色體由DNA和蛋白質構成，其基本單位是核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4目前二十九頁\總數(shù)七十頁\編于七點串珠狀核小體結構目前三十頁\總數(shù)七十頁\編于七點串珠狀核小體DNA雙螺旋片段染色質纖維伸展形染色質片段密集形染色質片段整個染色體目前三十一頁\總數(shù)七十頁\編于七點核小體螺線管真核生物染色體DNA組裝目前三十二頁\總數(shù)七十頁\編于七點三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復制和轉錄的模板。它是生命遺傳的物質基礎，也是個體生命活動的信息基礎。基因從結構上定義，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。目前三十三頁\總數(shù)七十頁\編于七點肺炎雙球菌的轉化實驗OswaldAvery(1944)目前三十四頁\總數(shù)七十頁\編于七點

實驗二，噬菌體的標記實驗目前三十五頁\總數(shù)七十頁\編于七點

目前三十六頁\總數(shù)七十頁\編于七點

目前三十七頁\總數(shù)七十頁\編于七點

目前三十八頁\總數(shù)七十頁\編于七點第三節(jié)

RNA的結構與功能StructureandFunctionofRNA目前三十九頁\總數(shù)七十頁\編于七點動物細胞內主要RNA的種類及功能目前四十頁\總數(shù)七十頁\編于七點一、信使RNA的結構與功能hnRNA內含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)目前四十一頁\總數(shù)七十頁\編于七點*mRNA結構特點1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結構：m7GpppNm-。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結構，稱為多聚A尾。目前四十二頁\總數(shù)七十頁\編于七點帽子結構目前四十三頁\總數(shù)七十頁\編于七點mRNA核內向胞質的轉位mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調控帽子結構和多聚A尾的功能mRNA的功能：作為蛋白質合成的模板。目前四十四頁\總數(shù)七十頁\編于七點*tRNA的一級結構特點含稀有堿基較多

3′末端為—CCA-OH5′末端大多數(shù)為G

由70~90個核苷酸組成二、轉運RNA的結構與功能目前四十五頁\總數(shù)七十頁\編于七點稀有堿基目前四十六頁\總數(shù)七十頁\編于七點*tRNA的二級結構——三葉草形氨基酸臂額外環(huán)目前四十七頁\總數(shù)七十頁\編于七點*tRNA的三級結構——倒L形*tRNA的功能活化、搬運氨基酸到核糖體，參與蛋白質的翻譯。目前四十八頁\總數(shù)七十頁\編于七點*rRNA的結構三、核蛋白體RNA的結構與功能*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質生物合成的場所。目前四十九頁\總數(shù)七十頁\編于七點核糖體的組成原核生物真核生物小亞基30S40SrRNA16S18S蛋白質21種33種大亞基50S60SrRNA23S5S28S5.8S5S蛋白質33種49種核糖體70S80S目前五十頁\總數(shù)七十頁\編于七點四、其他小分子RNA及RNA組學除了上述三種RNA外，細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目前五十一頁\總數(shù)七十頁\編于七點snmRNAs的種類核內小RNA(snRNA)核仁小RNA(snoRNA)胞質小RNA(scRNA)催化性小RNA小片段干擾RNA(siRNA)snmRNAs的功能參與hnRNA和rRNA的轉錄后加工和轉運以及基因表達過程的調控等。目前五十二頁\總數(shù)七十頁\編于七點是研究細胞中snmRNAs的種類、結構和功能的科學。同一生物體內不同種類的細胞、同一細胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達具有時間和空間特異性。RNA組學(RNomics)目前五十三頁\總數(shù)七十頁\編于七點核酸的理化性質ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)目前五十四頁\總數(shù)七十頁\編于七點一、核酸的一般理化性質核酸為多元酸，具有較強的酸性；DNA是線性高分子，粘度極大；在260nm波長有最大吸收峰，是由堿基的共軛雙鍵決定的。這一特性常用作核酸的定性、定量分析。目前五十五頁\總數(shù)七十頁\編于七點目前五十六頁\總數(shù)七十頁\編于七點1.DNA或RNA的定量OD260=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:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0OD260的應用目前五十七頁\總數(shù)七十頁\編于七點二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。變性因素：過量酸，堿，加熱等。變性后理化性質的主要改變：OD260增高 粘度下降目前五十八頁\總數(shù)七十頁\編于七點DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂目前五十九頁\總數(shù)七十頁\編于七點DNA的紫外吸收光譜增色效應：DNA變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。目前六十頁\總數(shù)七十頁\編于七點解鏈曲線：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。目前六十一頁\總數(shù)七十頁\編于七點Tm：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，又稱融解溫度(meltingtemperature,Tm)。其大小與G+C含量成正比。目前六十二頁\總數(shù)七十頁\編于七點三、DNA的復性與分子雜交

DNA復性(renaturation)的定義在適當條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復天然的雙螺旋構象，這一現(xiàn)象稱為復性。減色效應DNA復性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復性，這一過程稱為退火(annealing)。目前六十三頁\總數(shù)七十頁\編于七點

熱變性的DNA在復性過程中，具有堿基序列部分互補的不同的DNA之間或DNA與RNA之間形成雜化雙鏈的現(xiàn)象。核酸分子雜交(hybridization)：目前六十四頁\總數(shù)七十頁\編于七點變性復性復性目前六十五頁\總數(shù)七十頁\編于七點核酸分子雜交的應用研究DNA分子中某一種基因的位置定兩種核酸分子間的序列相似性檢