多聚核苷酸與核酸

多聚核苷酸與核酸第一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六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二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六1953年：Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（1962年獲諾貝爾獎(jiǎng)），分子生物學(xué)時(shí)期的標(biāo)志。

第三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六多聚核苷酸（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，是核酸分子中的基本形式。第四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六核酸分子結(jié)構(gòu)與功能一、核酸的分子結(jié)構(gòu)與功能

核聚苷酸分子結(jié)構(gòu)

DNA分子結(jié)構(gòu)

RNA分子結(jié)構(gòu)二、核酸的理化性質(zhì)與研究技術(shù)第五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)多聚核苷酸Polynucleotides第六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六5′端3′端CGA3,5-磷酸二酯鍵多聚核苷酸鏈方向性

一、多聚核苷酸的結(jié)構(gòu)

核苷酸的多聚物5末端：磷酸3末端：羥基鏈延長：5→3第七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)：

核酸中核苷酸的排列順序核苷酸間的差異主要是堿基不同，也稱為堿基排列順序。即堿基序列。第八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六AGP5PTPGPCPTPOH3書寫方法5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3目錄第九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六核酸分子大小表示法:

單鏈DNA或RNA:堿基數(shù)目,base,kilobase.

雙鏈DNA或RNA:堿基對數(shù)目,basepair(bp)kilobasepair(kb)

小的核酸片段(<50bp),稱為寡核苷酸(nt)第十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六二、多聚核苷酸細(xì)胞內(nèi)合成：DNA：單鏈核酸為模板，DNA聚合酶催化。RNA：單鏈核酸為模板，RNA聚合酶催化。三、多聚核苷酸體外合成：1.PCR（DNA聚合酶鏈反應(yīng)）：

模板指導(dǎo)，DNA引物上進(jìn)行的鏈延長。解鏈(升溫)→聚合(降溫)→鏈延長(恒溫)2.亞磷酸酰胺三酯方法：DNA自動(dòng)合成儀不需模板、引物，合成寡核苷酸引物和探針3.體外轉(zhuǎn)錄體系：無細(xì)胞模仿體內(nèi)轉(zhuǎn)錄，生成RNA

需要模板、RNA聚合酶。第十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六亞磷酰胺DMT：5’-OH保護(hù)劑，二甲氧基三笨甲基TCA第十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六第十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和功能TheThreeDimensionalStructureofDNA

第十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六DNA的空間結(jié)構(gòu)又分為二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)和高級(jí)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。第十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)第十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（一）Waston和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

堿基組成分析[A]=

[T]、[G]

[C]

不同生物堿基組成不同

同生物、不同組織堿基組成相同目錄模型理論基礎(chǔ)：hargaff規(guī)則獲得了高質(zhì)量的DNA分子的X射線衍射照片。第十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（Watson,Crick,1953）1.反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)：

兩條相互平行、走向相反的脫氧核苷酸鏈組成圍繞同一個(gè)螺旋軸形成右手螺旋

雙螺旋結(jié)構(gòu)的直徑為2.37nm，螺距為3.54nm目錄3.54nm

第十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

親水性的脫氧核糖-磷酸為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)。第十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

堿基垂直螺旋軸與對側(cè)堿基形成氫鍵配對（互補(bǔ)配對形式：A=T;GC）。目錄2.DNA雙鏈之間形成了互補(bǔ)堿基對第二十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

堿基互補(bǔ)配對:胞嘧啶/鳥嘌呤

第二十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六堿基互補(bǔ)配對:胸腺嘧啶/腺嘌呤第二十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六第二十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六大溝與小溝第二十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六大溝與小溝第二十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六目錄橫向結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：互補(bǔ)堿基對的氫鍵維系DNA橫向結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定?？v向結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：相鄰兩個(gè)堿基對互相重疊產(chǎn)生的疏水作用，稱為堿基堆積力(basestackinginteraction)，維系DNA縱向結(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。第二十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六堿基堆積作用力第二十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性第二十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六B型DNA:Watson和Crick,右手螺旋(1953年)A型DNA:Wilkins(1953年)Z型DNA:Rich等,左手螺旋,(1979年)第二十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六旋向螺距(nm)堿基數(shù)（每圈）螺旋直徑（nm）骨架走行存在條件A型右手2.53112.55平滑體外脫水B型右手3.5410.52.37平滑DNA生理?xiàng)l件Z型左手4.56121.84鋸齒型CG序列三種DNA構(gòu)型的比較第三十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六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2.55nm2.37nm1.84nm每一螺旋的堿基對數(shù)目1110.512螺距2.53nm3.54nm4.56nm相鄰堿基對之間的垂直距離0.23nm0.34nm0.38nm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(gè)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(dāng)平坦小溝寬淺窄深窄深不同構(gòu)象DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù)第三十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六部分回折：5’-TGCGATACTCATCGCA-3’局部DNA形成發(fā)夾形結(jié)構(gòu)（三）DNA局部特殊結(jié)構(gòu)

第三十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

局部DNA形成十字形結(jié)構(gòu)5’-TGCGATACTCATCGCA-3’3’-ACGCTATGAGTAGCGT-5第三十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（四）某些DNA具有更復(fù)雜的螺旋結(jié)構(gòu)Hoogsteen堿基配對形成三股螺旋DNAT*A=TC*G=CH-DNA的結(jié)構(gòu)第三十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六三鏈結(jié)構(gòu)第三十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六鳥嘌呤之間通過Hoogsteen氫鍵形成特殊的四鏈結(jié)構(gòu)(tetraplex)。四鏈結(jié)構(gòu)2．4條多聚鳥嘌呤核苷酸鏈形成四螺旋DNA第三十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六真核生物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)。第三十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)

DNA在雙螺旋基礎(chǔ)上通過扭曲、折疊形成的特定三級(jí)結(jié)構(gòu)。即超螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋纏繞過分或不足產(chǎn)生的張力，使DNA分子發(fā)生扭曲，以抵消張力，這種扭曲稱為超螺旋結(jié)構(gòu)。

（一）超螺旋結(jié)構(gòu)具有不同的拓?fù)洚悩?gòu)體第三十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六正超螺旋（positivesupercoil）雙螺旋纏繞過分產(chǎn)生的超螺旋，為左手超螺旋。負(fù)超螺旋（negativesupercoil）雙螺旋纏繞不足產(chǎn)生的超螺旋，為右手超螺旋。核酸拓?fù)渫之悩?gòu)體松弛態(tài)DNA（relaxedDNA）以能量最低狀態(tài)存在的雙螺旋DNA。

第三十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六環(huán)狀DNA的三種拓?fù)洚悩?gòu)體示意圖松弛形環(huán)狀負(fù)超螺旋（右手）正超螺旋（左手）環(huán)狀B-DNA：2000bp、右手雙螺旋周數(shù)200Lk：雙螺旋周數(shù)第四十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六意義

DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體的拓?fù)鋵W(xué)變化，對DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程的調(diào)控具有關(guān)鍵作用。

自然條件下，DNA以負(fù)超螺旋存在，纏繞不足有利解鏈。第四十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（二）原核生物DNA是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)大腸桿菌DNA，4639bp環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)(類核)200bp形成一個(gè)超螺旋共價(jià)閉環(huán)雙螺旋結(jié)構(gòu)第四十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

真核生物的線粒體、葉綠體DNA也是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)

線粒體DNA(mtDNA):封閉雙鏈環(huán)狀分子。人mtDNA全長16,569個(gè)堿基對，共計(jì)37個(gè)基因,分別編碼13個(gè)蛋白質(zhì)、2個(gè)rRNA、22個(gè)tRNA。第四十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（三）真核生物DNA與組蛋白組成高度有序的染色體（一）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。

雙鏈DNA纏繞在組蛋白核心上構(gòu)成核小體：

組成：DNA：約200bp

組蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4第四十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六2．組蛋白是小分子量的堿性蛋白質(zhì)

5種組蛋白：

分子量和氨基酸序列有差異；分子量：11～21kD，富含精氨酸和賴氨酸。

H3，H4氨基酸序列高度保守，序列相似性多，提示功能相同。

H1、H2A、H2B的相似性很少。

第四十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六核心顆粒：140bp

H2A,H2B,H3,H4各兩分子連接區(qū)：140bp

H1第四十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

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第四十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（二）核小體進(jìn)一步組裝成染色質(zhì)/染色體DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：2nm第1層次:

核小體：200bp,10nm,體積減少7倍第2層次:

纖維狀結(jié)構(gòu)：6個(gè)核小體卷曲,30nm，100倍第3層次:

柱狀結(jié)構(gòu):

400nm，40倍染色質(zhì):

700nm,～1000倍染色體:1400nm,～10000倍第四十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六第四十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（三）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的DNA活性不同常染色質(zhì)（euchromatin），相對比較伸展，是基因表達(dá)活躍區(qū)域。對DNase敏感。異染色質(zhì)（heterochromatin），折疊壓縮程度較高，是轉(zhuǎn)錄不活躍的區(qū)段，占染色質(zhì)的10%，如著絲粒、端粒等。第五十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六三、DNA是生物遺傳信息的載體以基因的形式攜帶和傳遞遺傳信息。DNA的堿基序列含有遺傳信息，可作為復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板傳遞遺傳信息。是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)?；虻倪z傳學(xué)定義:

是攜帶遺傳信息的結(jié)構(gòu)單位，控制遺傳形狀的功能單位。（一）DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第五十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六基因的結(jié)構(gòu)學(xué)定義：(PrinciplesofBiochemistry3th)AsegmentofaDNAmoleculethatcontainstheinformationrequiredforthesynthesisofafunctionalbiologicalproduct,whetherproteinorRNA,isreferredtoasagene.（P325)A

gene,therefore,isallofDNAthatencodestheprimarysequenceofsomefinalgeneproduct,suchasapolypeptideoranRNAwithastructuralorcatalyticfunction.(P908)

編碼有功能的多肽鏈或RNA所必需的DNA片段。第五十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（二）細(xì)胞中全部遺傳信息稱為基因組(genome)基因組(genome)：一個(gè)細(xì)胞或病毒的全部遺傳信息。絕大多數(shù)生物個(gè)體的基因組是DNA，但有些病毒的基因組是RNA。

真核生物基因組：是指一套完整的單倍體的染色體DNA和線粒體DNA的全部序列。Allofacell’sgenesandintergenicDNA(theDNAbetweengenes)formthecellulargenome.P907第五十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六人類基因組：3X109bp30%編碼蛋白質(zhì)相關(guān)，1.5%編碼外顯子；45%轉(zhuǎn)座子DNA，可從基因組的一處轉(zhuǎn)移到另一處的長短不一的重復(fù)序列。25%其它序列：3%為SSR(簡單重復(fù)短序列)，存在端粒和著絲粒。第五十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能

RNA

StructureandFunction第五十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六RNA通常以單鏈的形式存在，但有復(fù)雜的局部二級(jí)結(jié)構(gòu)或三級(jí)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。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的特點(diǎn)：第五十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六真核細(xì)胞主要RNA的種類和功能種類細(xì)胞定位功能信使RNAmessengerRNA(mRNA)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體蛋白質(zhì)的合成模板非均一核RNAheterogeneousnuclearRNA(hnRNA)細(xì)胞核成熟mRNA的前體轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtransferRNA(tRNA)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸核糖體RNA

ribosomalRNA(rRNA)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體構(gòu)成核糖體非信使小RNAsmallnon-messengerRNA(sncRNA)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)參與hnRNA的剪接和轉(zhuǎn)運(yùn)、rRNA加工、基因表達(dá)調(diào)控等第五十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細(xì)胞一、信使RNA（tRNA）：

含有氨基酸編碼序列的RNA。第五十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六真核mRNA的成熟：

hnRNA：非均一核RNA，mRNA的初產(chǎn)物。經(jīng)剪切成為mRNA。hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA外顯子(exon)目錄第五十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氨基酸編碼區(qū)5’非翻譯區(qū)3’非翻譯區(qū)5′末端帽子結(jié)構(gòu)（m7GpppNm-）3′末端多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)第六十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六帽子結(jié)構(gòu)（一）5-端具有共同的帽結(jié)構(gòu)

真核生物mRNA的5′末端7甲基鳥苷-三磷酸鳥苷結(jié)構(gòu)稱為帽子結(jié)構(gòu)。3，5-磷酸二酯鍵5，5-磷酸二酯鍵第六十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

轉(zhuǎn)錄后在5末端加上一個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一或第二個(gè)核苷酸的C2也進(jìn)行甲基化，形成m7GpppNm-。7-基鳥苷-三磷酸鳥苷第六十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六帽子結(jié)構(gòu)的功能：

維持mRNA5’末端穩(wěn)定性。與帽結(jié)合蛋白(capbindingproteins,CBPs）結(jié)合，轉(zhuǎn)運(yùn)mRNA到細(xì)胞質(zhì)。與核蛋白體、翻譯起始因子的結(jié)合，參與翻譯起始過程。

第六十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（二）3-末端具有多聚A尾結(jié)構(gòu)

真核mRNA的3末端多聚腺苷酸[poly(A)]結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。

PolyA與PolyA結(jié)合蛋白（PolyAbindingprotein,PABP)結(jié)合，每10～20個(gè)堿基結(jié)合一個(gè)PABP單體。形成PolyA蛋白質(zhì)多聚體復(fù)合物。

mRNA從核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移；維持mRNA3’末端穩(wěn)定性。

第六十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

mRNA分子從5-末端的AUG開始，每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上一個(gè)氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcode)或密碼子(codon)。由AUG及其以后的連續(xù)三聯(lián)體密碼組成的核苷酸序列稱為開放閱讀框(openreadingframe，ORF)，是多肽鏈的編碼序列。（三）信使RNA中間序列編碼多肽鏈第六十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（一）

tRNA分子含有較多稀有堿基74~95個(gè)核苷酸組成，含10~20%稀有堿基，如DHU具有TC(:假尿嘧啶核苷)3′末端為—CCA-OH5′末端大多數(shù)為G二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）tRNA的功能活化氨基酸、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。第六十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六tRNA中含有多種稀有堿基13第六十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

1.氨基酸臂

2.反密碼環(huán)

3.DHU環(huán)

4.TΨC環(huán)

5.額外環(huán)氨基酸臂TψＣ環(huán)額外環(huán)三聯(lián)密碼子Ｕ環(huán)

（二）tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)形似三葉草tRNA單鏈局部堿基互補(bǔ)形成雙鏈結(jié)構(gòu)。莖環(huán)結(jié)構(gòu)(stem-loop)

發(fā)夾結(jié)構(gòu)(hairpin)。第六十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六3-末端都以CCA結(jié)尾。3-末端的A與氨基酸共價(jià)連結(jié)，攜帶氨基酸不同的tRNA結(jié)合不同氨基酸。tRNATyr:

未結(jié)合酪氨酸的tRNA(未結(jié)合)Tyr-tRNATyr:

已結(jié)合酪氨酸的tRNA(已結(jié)合)氨基酸臂：tRNA的3-末端連接氨基酸第六十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六tRNA的反密碼子環(huán)上有一個(gè)由三個(gè)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(shí)別mRNA上的密碼子。反密碼環(huán)：tRNA的反密碼子識(shí)別mRNA的密碼子第七十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（三）tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)呈倒L型第七十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

ＴψＣ環(huán)氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)反密碼子tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)及氫鍵的位置第七十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六*rRNA的結(jié)構(gòu)三、核糖體RNA第七十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六*rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）

真核生物18SrRNA

5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA

原核生物16SrRNA

5SrRNA23SrRNA（一）原核生物有3種rRNA，真核生物有4種rRNA第七十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（二）原核生物和真核生物的核糖體均由容易解聚的大、小兩個(gè)亞基組成。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(gè)核苷酸18S1874個(gè)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(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%第七十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六rRNA與核糖體蛋白質(zhì)共同構(gòu)成核糖體。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(diǎn)和相互作用的空間環(huán)境。（三）核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所第七十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六四、非信使小RNA除三種RNA外，細(xì)胞存在的其他種類小分子RNA，統(tǒng)稱為非信使小RNA。非信使小RNA

(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)

非編碼小RNA（smallnon-codingRNA，sncRNA）具有調(diào)節(jié)基因表達(dá)作用的小RNA。siRNA、miRNA第七十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六非信使小RNAs的種類：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

(siRNA)

微小RNA（miRNA)

第七十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六研究細(xì)胞中非信使小RNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能。參與基因的表達(dá)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下非信使小RNAs的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。RNA組學(xué)第七十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（一）核內(nèi)小RNA參與mRNA剪接過程snRNA長度（nt）

剪接hnRNA的靶位點(diǎn)U1U2U4U5

U6U716518914511510663內(nèi)含子5-端內(nèi)含子腺苷酸分支點(diǎn)5端，補(bǔ)充分支點(diǎn)轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，3剪接點(diǎn)，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

核內(nèi)小RNA與蛋白質(zhì)組成：細(xì)胞核小核蛋白體，是mRNA的剪切場所。核內(nèi)小RNA富含尿嘧啶，U-snRNA。核內(nèi)小RNA識(shí)別內(nèi)含子與外顯子的節(jié)點(diǎn)。第八十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（二）催化小RNA參與特殊RNA剪接

具有催化作用的小RNA稱為核酶(ribozyme)或催化性RNA(catalyticRNA)。催化特定RNA降解，在RNA合成后的剪接中具有重要作用。RHA基因組剪切。

根據(jù)核酶的分子大小，核酶分為：小分子核酶和大分子核酶。1981年托馬斯.塞克發(fā)現(xiàn)RNA有自身催化作用。第八十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六1.小分子核酶錘頭核酶（hammerheadribozyme）

發(fā)夾核酶（hairpinribozyme）

其他小分子核酶

2.大分子核酶

I（類）內(nèi)含子，hnRNA

剪切

II（類）內(nèi)含子

P核酶

第八十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六3.核酶是基因靶向治療良好工具

核酶應(yīng)用于抗病毒基因治療將RNA病毒基因組作為其剪切的底物。

酶切位點(diǎn)：病毒的啟動(dòng)子區(qū)域、剪接信號(hào)序列或包裝信號(hào)序列等病毒的保守序列。設(shè)計(jì)核酶，有效地對抗各種病毒亞型，降低逃逸突變的可能性。

第八十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六核酶可用于腫瘤基因治療腫瘤病因：基因功能獲得性和缺失性變化（突變）。

DNA病毒或反轉(zhuǎn)錄病毒感染（轉(zhuǎn)化）?；蛞孜灰鹎逗匣?。

腫瘤基因治療的策略之一：抑制癌基因或嵌合基因的表達(dá)。核酶和脫氧核酶從策略、理論上可抑制腫瘤細(xì)胞而不影響正常細(xì)胞。

第八十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（三）核仁小RNA參與rRNA中核苷酸殘基的修飾：甲基化：假尿核苷的形成：（四）小干擾RNA參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控第八十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六siRNA：是生物宿主對外源基因表達(dá)的雙鏈RNA進(jìn)行切割，產(chǎn)生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。基于此機(jī)理，人們發(fā)明了RNA干擾技術(shù)。雙鏈RNA對基因表達(dá)的抑制作用,被稱為RNA干擾（RNAinterference,

RNAi）。

小片段干擾RNA

(smallinterferingRNA,siRNA)第八十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六miRNA是體內(nèi)基因表達(dá)產(chǎn)物，與siRNA有相似的功能，在基因表達(dá)調(diào)控中起重要作用。對生長發(fā)育和行為具有十分深遠(yuǎn)和復(fù)雜的影響，與人類疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。對miRNA的研究還處在理論水平，對它的應(yīng)用還有待進(jìn)一步探討。以miRNA為靶點(diǎn)或者以miRNA為診斷和治療手段的設(shè)想，將成為研究的一個(gè)焦點(diǎn)。微小RNA：（microRNA，miRNA）：第八十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六

近幾年生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)，2001-2003年Science雜志連續(xù)將siRNA、miRNA、RNA干擾方面的研究評為十大科技突破。

siRNA和miRNA調(diào)控基因表達(dá)，影響細(xì)胞的許多功能，使人們重新認(rèn)識(shí)RNA分子在細(xì)胞進(jìn)化和功能作用的地位以及廣泛的應(yīng)用前景。siRNA、miRNA的研究第八十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)PhysicalandChemicalPropertiesofNucleicAcids目錄第八十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（一）核酸可被酸、堿水解目錄核酸中的糖苷鍵和磷酸酯鍵都能被酸、堿和酶水解。DNA易被酸水解RNA易被堿水解

一、核酸具備多種基本物理化學(xué)性質(zhì)第九十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六堿基在體液環(huán)境中以堿性解離為主：嘌呤和嘧啶環(huán)及其取代基上的氮，具有酸堿兩性，中性條件以堿解離為主。核酸分子是酸性化合物：

核酸的磷酸基團(tuán)以酸解離。（二）核酸是兩性化合物第九十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六堿基互變異構(gòu)：中性條件以氨式、酮式為主烯醇式酮式氨式亞氨式第九十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（三）核酸溶液有高分子性質(zhì)粘度：DNA>RNA、dsDNA>ssDNA

粘度大，易斷裂。沉降系數(shù)：

不同空間結(jié)構(gòu)，沉降速率不同；線性<環(huán)狀<超螺旋的DNA；超速離心分離。第九十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（四）核酸有紫外線吸收的特性

核酸的紫外吸收：OD260單核苷酸>ssDNA（或RNA）>dsDNA

第九十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六堿基的紫外吸收光譜第九十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六1.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA40μg/ml單鏈DNA（或RNA）20μg/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(yīng)用第九十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六二、核酸變性、復(fù)性和雜交定義：在理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。本質(zhì)：破壞氫鍵，改變空間結(jié)構(gòu)。方法：強(qiáng)酸、堿，加熱，變性試劑（尿素、酰胺）、有機(jī)溶劑（乙醇、丙酮）等。理化性質(zhì)變化：OD260增高.（一）核酸變性第九十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂第九十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。（二）DNA變性與紫外吸收第九十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六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(shí)所對應(yīng)的溫度。解鏈溫度(meltingtemperature，Tm)熱變性變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成。

第一百頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六Tm值的影響因素：1.G-C堿基對含量決定熔解溫度高低：

G-C與Tm值呈正比。DNA均一性決定熔解溫度范圍大?。壕|(zhì)DNATm范圍小、異質(zhì)DNATm范圍大3.

介質(zhì)中的離子強(qiáng)度影響變性：離子強(qiáng)度低、易變性，Tm低；

DNA高鹽保存。Tm值的經(jīng)驗(yàn)公式：Tm=69.3+0.41（%G+C）＜20pb:Tm

=4（G+C）+2（A+T）第一百零一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六解鏈曲線的變化G+C含量越高，解鏈溫度就越高。第一百零二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六純蒸餾水中的DNA在室溫下就會(huì)變性,為什么每一個(gè)核苷酸的磷酸基上都帶有一個(gè)負(fù)電荷。如果這些負(fù)電荷沒有被中和，雙鏈之間的這種強(qiáng)有力的靜電排斥作用將驅(qū)使兩條鏈分開(在同一條鏈內(nèi)雖然也存在著這種靜電斥力，但由于鏈內(nèi)的共價(jià)鍵，這種靜電斥力并不重要)。但是當(dāng)有鹽類加入時(shí)，這些帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)可以被正離子(如Na+)所中和，也就是正離子圍繞在磷酸基周圍形成了“離子云”，有效地屏蔽了磷酸基之間的靜電斥力。這就是Debye-Hvckel離子屏蔽理論。在生理鹽濃度(約0.2mol／L)時(shí)就發(fā)生了這種屏蔽作用．斥力也被中止。當(dāng)離子濃度降低時(shí)，這種屏蔽作用減弱，斥力增大，因而Tm值隨之降低。事實(shí)上．純蒸餾水中的DNA在室溫下就會(huì)變性，也就是這個(gè)緣故。在超過生理鹽濃度時(shí)，Tm值仍然隨著離子強(qiáng)度的增加而上升，這是因?yàn)樵诟啕}濃度下堿基的溶解性降低而增加了疏水作用力，促進(jìn)了雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。事實(shí)上，平時(shí)制備的DNA也總是DNA的鈉鹽，每個(gè)磷酸基總是結(jié)合一個(gè)Na+在用Nacl和CsCl測量DNA分子量時(shí)，就會(huì)得到不同的數(shù)值，二者之比為0.75。因?yàn)閱魏塑账岬钠骄肿恿繛?30，若是鈉鹽則為353，若是銫鹽則為467。353／467＝0.75。這就是一個(gè)有力的證據(jù)。第一百零三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六DNA復(fù)性(renaturation)：在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。退火(annealing)：

熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后復(fù)性，這一過程稱為退火。（三）變性DNA的復(fù)性

減色效應(yīng)：DNA復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。第一百零四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六DNA復(fù)性影響因素：

分子量大、濃度小、重復(fù)序列多，復(fù)性慢第一百零五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六（四）核酸分子雜交核酸分子雜交（hybridyzation）：不同來源，但具互補(bǔ)序列的核酸，按堿基配對原則形成雜化雙鏈的過程。雜化雙鏈：DNA與DNA分子，

DNA與RNA分子，

RNA與RNA分子間形成。第一百零六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期六DNA-DNA雜交雙鏈分子變性復(fù)性不同來源的DNA分子第一百零七頁，