生化第二章核酸的結(jié)構(gòu)和功能

生化第二章核酸的結(jié)構(gòu)和功能第一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核酸(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。第二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日1868年FridrichMiescher

從膿細(xì)胞中提取核素。1944年

Avery等人證實(shí)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(cè)序方法。1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)。1990年美國(guó)啟動(dòng)人類(lèi)基因組計(jì)劃(HGP)。1994年中國(guó)人類(lèi)基因組計(jì)劃啟動(dòng)。2001年美英等國(guó)完成人類(lèi)基因組計(jì)劃。核酸研究的發(fā)展簡(jiǎn)史第三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核酸的分類(lèi)及分布90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于線(xiàn)粒體、葉綠體、質(zhì)粒等。分布于胞核、胞液。deoxyribonucleicacid,DNAribonucleicacid,RNA脫氧核糖核酸

核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。第四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)核酸的化學(xué)組成以及一級(jí)結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid第五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、核酸的化學(xué)組成1.元素組成C、H、O、N、P（9－10%）2.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)第六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核酸組成DNA的組成單位是脫氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide）RNA的組成單位是核糖核苷酸（ribonucleotide）。第七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物。堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥(niǎo)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中堿基第八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日嘌呤(purine，Pu)腺嘌呤(adenine,A)鳥(niǎo)嘌呤(guanine,G)第九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)第十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日堿基的互變異構(gòu)體

決定于環(huán)境PH值與雜環(huán)的質(zhì)子解離常數(shù)G,T,UA,C第十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)脫氧核糖的化學(xué)穩(wěn)定性比核糖好第十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR核苷(ribonucleoside)的形成戊糖與含氮堿基脫水縮合而生成C-N鍵-N-糖苷鍵第十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日脫氧核苷嘌呤N-9

與脫氧核糖C-1通過(guò)-N-糖苷鍵相連形成脫氧核苷(deoxyribonucleoside)。NNNN9NH2OOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵天然條件下，由于空間位阻效應(yīng)，核糖和堿基處于反式構(gòu)象第十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日

嘧啶N-1與核糖C-1通過(guò)-N-糖苷鍵相連形成核苷(ribonucleoside)。核苷糖苷鍵1′1第十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日假尿嘧啶（Ψ）核苷的糖苷鍵不是C-N鍵，而是C-C鍵糖苷鍵第十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

核苷酸(ribonucleotide)第十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日多磷酸核苷酸酸酐鍵(高能磷酸鍵)第十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物

含核苷酸的生物活性物質(zhì)：

NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP

多磷酸核苷酸：ATP，GTP，UTP-Glc

環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMPAMPADPATPcAMPNADP+NAD+能量分子第二信使輔酶的結(jié)構(gòu)成分第十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物結(jié)合到人類(lèi)某種神經(jīng)細(xì)胞表面的受體，引發(fā)一連串信號(hào)傳遞，主要是cAMP及其下游的磷酸化及去磷酸化反應(yīng)，最后導(dǎo)致該神經(jīng)元細(xì)胞反應(yīng)遲鈍。Nature(2002)418:734腺苷第二十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日Nature(2002)418:734腺苷酸環(huán)化酶第二十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物Why?第二十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日5′端3′端核苷酸的連接

CGA一個(gè)脫氧核苷酸3的羥基與另一個(gè)核苷酸5的α-磷酸基團(tuán)縮合形成磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)。

多個(gè)脫氧核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有方向性的線(xiàn)性分子，稱(chēng)為多聚脫氧核苷酸(polydeoxynucleotide)，即DNA鏈。核苷酸的連接

一個(gè)脫氧核苷酸3的羥基與另一個(gè)核苷酸5的α-磷酸基團(tuán)縮合形成磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)。

多個(gè)脫氧核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有方向性的線(xiàn)性分子，稱(chēng)為多聚脫氧核苷酸(polydeoxynucleotide)，即DNA鏈。交替的磷酸基團(tuán)和戊糖構(gòu)成了DNA的骨架(backbone)。第二十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日RNA也是具有3,5-磷酸二酯鍵的線(xiàn)性大分子RNA也是多個(gè)核苷酸分子通過(guò)3,5-磷酸二酯鍵連接形成的線(xiàn)性大分子，也具有5→3方向性;RNA的戊糖是核糖；

RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。構(gòu)成RNA的四種基本核苷酸是AMP、GMP、CMP和UMP。第二十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)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(chēng)為堿基序列。5′端3′端CGA第二十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日A

G

P5PT

PG

PC

PT

POH3書(shū)寫(xiě)方法5pApCpTpGpCpT-OH

3ACTGCT核酸具有方向性，一端稱(chēng)為5’-端，另一端稱(chēng)為3’-端第二十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日單鏈DNA和RNA分子的大小常用核苷酸數(shù)目（nucleotide，nt）表示；雙鏈核酸分子的大小常用堿基(base或kilobase)數(shù)目來(lái)表示。小的核酸片段(<50bp)常被稱(chēng)為寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的長(zhǎng)度可以高達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)堿基。第二十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA第二十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日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的相對(duì)位置關(guān)系。第三十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)第三十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景

Chargaff規(guī)則

堿基的理化數(shù)據(jù)分析

A-T、G-C以氫鍵配對(duì)較合理DNA纖維的X-線(xiàn)衍射圖譜分析不同生物種屬的DNA的堿基組成不同同一個(gè)體的不同器官或組織的DNA堿基組成相同對(duì)于一特定組織的DNA，其堿基組分不隨年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境而變化[A]=[T]，[G][C]R.Franklin&M.Wilkins（層析和紫外吸收光譜）第三十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（Watson,Crick,1953）DNA分子是反向平行的互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu)；DNA分子為右手螺旋結(jié)構(gòu)螺旋直徑為2.37nm，相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.54nm，一圈10對(duì)堿基1.DNA由兩條多聚脫氧核苷酸鏈組成第三十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.核糖與磷酸位于外側(cè)骨架：-脫氧核糖-磷酸-堿基：“掛”在主鏈骨架上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(gè)大溝(majorgroove)和一個(gè)小溝(minorgroove)。

第三十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日為什么DNA要保存在TE溶液中？磷酸骨架在中性pH下，會(huì)帶有許多負(fù)電荷，導(dǎo)致兩股DNA相互排斥分離而變性，要加入鎂離子穩(wěn)定之，因此DNA不能溶在純水中。真核細(xì)胞核中含帶有強(qiáng)正電性的組蛋白(histone)，與DNA結(jié)合成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并中和掉核酸的負(fù)電荷。TE是含陽(yáng)離子弱堿性緩沖液,對(duì)DNA的堿基有保護(hù)性(DNA在TE中保存的穩(wěn)定性較好,不易破壞其完整性或產(chǎn)生開(kāi)環(huán)及斷裂)第三十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的示意圖DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的俯視圖第三十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日大溝與小溝C-1ˊC-1ˊC-1ˊC-1ˊ第三十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日堿基互補(bǔ)配對(duì):

A=T;GCTAGC3.DNA雙鏈之間形成了互補(bǔ)堿基對(duì)DNA的兩條鏈則互為互補(bǔ)鏈(complementarystrand)。堿基對(duì)平面與螺旋軸垂直。第三十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日堿基互補(bǔ)配對(duì)是半保留復(fù)制的基礎(chǔ)第三十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日堿基堆積力：堿基平面之間的疏水作用力氫鍵：垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成氫鍵配對(duì)

4.堿基對(duì)的疏水作用力和氫鍵共同維持著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定相鄰兩個(gè)堿基對(duì)會(huì)有重疊，產(chǎn)生了疏水性的堿基堆積力(basestackinginteraction)。第四十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)受環(huán)境的離子強(qiáng)度和相對(duì)濕度的影響第四十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日（四）DNA的多鏈結(jié)構(gòu)Hoogsteen氫鍵在酸性的溶液中，胞嘧啶的N-3原子被質(zhì)子化，可與鳥(niǎo)嘌呤的N-7原子形成氫鍵；同時(shí)，胞嘧啶的N-4的氫原子也可與鳥(niǎo)嘌呤的O-6形成氫鍵，這種氫鍵被稱(chēng)為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)。第四十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三鏈結(jié)構(gòu)7634第四十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日鳥(niǎo)嘌呤之間通過(guò)8個(gè)Hoogsteen氫鍵形成特殊的四鏈結(jié)構(gòu)(tetraplex)。四鏈結(jié)構(gòu)第四十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日真核生物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)。第四十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤(pán)繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤(pán)繞方向與DNA雙螺旋方同相同。

負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤(pán)繞方向與DNA雙螺旋方向相反。第四十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程具有關(guān)鍵作用。

第四十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日（一）原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)原核生物DNA多為環(huán)狀的雙螺旋分子

，以負(fù)超螺旋的形式存在，平均每200堿基就有一個(gè)超螺旋形成。第四十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日（二）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝

真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)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第四十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日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)的電鏡圖像第五十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日真核生物中的核小體結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋形成超螺旋結(jié)構(gòu)，再與核內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合，形成核小體的結(jié)構(gòu)DNA纏繞八聚體1.75圈，然后與H1連接，形成串珠狀結(jié)構(gòu)第五十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核小體串珠樣的結(jié)構(gòu)第五十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日雙鏈DNA的折疊和組裝第五十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日DNA經(jīng)過(guò)多次折疊，被壓縮了8000～10000倍，組裝在直徑只有數(shù)微米的細(xì)胞核內(nèi)。第五十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日意義：有規(guī)律壓縮體積，減少占用的空間第五十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日真核生物的染色體兩個(gè)功能區(qū)：端粒(telomeres):染色體末端膨大的粒狀結(jié)構(gòu)，由染色體末端DNA（端粒DNA）與DNA結(jié)合蛋白構(gòu)成。與染色體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、完整性以及衰老和腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。著絲粒（centromere）:兩個(gè)染色單體的連接位點(diǎn)，富含A、T序列。細(xì)胞分裂時(shí)，著絲?？煞珠_(kāi)使染色體均等有序地進(jìn)入子代細(xì)胞。第五十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、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(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(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(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。第五十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日基因（gene）:DNA分子中具有特定生物學(xué)功能的片段基因組（genome）：一個(gè)生物體的全部DNA序列稱(chēng)?；蚪M的大小與生物的復(fù)雜性有關(guān)，如病毒SV40的基因組大小為5.1×103bp，大腸桿菌為5.7×106bp，人為3×109bp。第五十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA第五十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日RNA通常以單鏈形式存在，但也可形成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA分子的種類(lèi)較多，分子大小變化較大，功能多樣化。RNA與蛋白質(zhì)共同負(fù)責(zé)基因的表達(dá)和表達(dá)過(guò)程的調(diào)控。第六十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日為什么RNA在堿性條件下容易被水解而斷裂？第六十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日RNA的種類(lèi)、分布、功能RNA種類(lèi)縮寫(xiě)細(xì)胞內(nèi)位置功能核糖體RNArRNA細(xì)胞質(zhì)核糖體組成成分信使RNAmRNA細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNA細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸微RNAmicroRNA細(xì)胞質(zhì)翻譯調(diào)控胞質(zhì)小RNAscRNA/7SL-RNA細(xì)胞質(zhì)信號(hào)肽識(shí)別體的組成成分不均一核RNAhnRNA細(xì)胞核成熟mRNA的前體核小RNAsnRNA細(xì)胞核參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)核仁小RNAsnoRNA核仁rRNA的加工和修飾線(xiàn)粒體核糖體RNAmtrRNA線(xiàn)粒體核糖體組成成分線(xiàn)粒體信使RNAmtmRNA線(xiàn)粒體蛋白質(zhì)合成模板線(xiàn)粒體轉(zhuǎn)運(yùn)RNAmttRNA線(xiàn)粒體轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸第六十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、信使RNA(messengerRNA)信使RNA(messengerRNA,mRNA)是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的模板。生物體內(nèi)mRNA的豐度最?。?-5%）、種類(lèi)最多、大小也各不相同、壽命最短。mRNA的初級(jí)產(chǎn)物為不均一核RNA(hnRNA)，含有內(nèi)含子(intron)和外顯子(exon)。hnRNA經(jīng)過(guò)剪切后成為成熟的mRNA。第六十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第六十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第六十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)7-甲基鳥(niǎo)苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C′2的羥基也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppN-。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為多聚A尾。第六十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日帽子結(jié)構(gòu):m7GpppNmmRNA的帽結(jié)構(gòu)可以與帽結(jié)合蛋白(capbindingprotein，CBP)結(jié)合。使mRNA免遭核酸酶的攻擊與帽結(jié)合蛋白復(fù)合體結(jié)合，參與mRNA和核糖體的結(jié)合，啟動(dòng)蛋白質(zhì)的生物合成第六十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日5pppGp…5GpppGp…pppGPPi鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成5ppGp…磷酸酶Pi

5,5-三磷酸結(jié)構(gòu)第六十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日加尾(addingtail)尾部修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。polyA的有無(wú)與長(zhǎng)短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身穩(wěn)定性的因素。一般真核生物在胞漿內(nèi)出現(xiàn)的mRNA，其polyA長(zhǎng)度為100至200個(gè)核苷酸之間，也有少數(shù)例外。mRNA的多聚A尾在細(xì)胞內(nèi)與poly(A)結(jié)合蛋白（poly(A)-bindingprotein，PABP）結(jié)合第六十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日編碼區(qū)：mRNA分子中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成一組，在蛋白質(zhì)翻譯合成時(shí)代表一個(gè)特定的氨基酸，這種核苷酸三聯(lián)體稱(chēng)為遺傳密碼（coden）位于起始密碼子和終止密碼子之間的核苷酸序列稱(chēng)為開(kāi)放閱讀框(openreadingframe,ORF)，決定了多肽鏈的氨基酸序列。功能:為蛋白質(zhì)的合成提供模板第七十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日原核生物基因表達(dá)的特異性基因表達(dá)在真核細(xì)胞和原核細(xì)胞中表現(xiàn)出不同的時(shí)空特性第七十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日真核生物基因表達(dá)的特異性第七十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transferRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transferRNA,tRNA)在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中作為各種氨基酸的載體,將氨基酸轉(zhuǎn)呈給mRNA。由74～95核苷酸組成；占細(xì)胞總RNA的15%；具有很好的穩(wěn)定性。第七十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日N,N二甲基鳥(niǎo)嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶稀有堿基（rarebase）是指除A、G、C、U外的一些堿基1.tRNA中含有多種稀有堿基tRNA分子中的稀有堿基均是轉(zhuǎn)錄后修飾而成的第七十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日雙氫尿嘧啶假尿嘧啶核苷7-甲基鳥(niǎo)嘌呤tRNA分子中的幾種重要的稀有堿基第七十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日*tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂

DHU環(huán)反密碼環(huán)額外環(huán)

TΨC環(huán)氨基酸臂額外環(huán)2.tRNA含有莖環(huán)結(jié)構(gòu)第七十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日*tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)——

倒L形第七十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日tRNA的3-末端為CCA結(jié)尾。3-末端的A與氨基酸以酯鍵相連生成氨基酰-tRNA

。不同的tRNA結(jié)合不同的氨基酸。3.tRNA的3-末端連接氨基酸第七十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日反密碼環(huán)可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，將合適的氨基酸攜帶到合適的位置tRNA的功能：作為各種氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)載體在蛋白質(zhì)合成中轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸原料4.tRNA的反密碼子識(shí)別mRNA的密碼子第七十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日tRNATyr:可以和Tyr結(jié)合的tRNA

Tyr-tRNATyr

:結(jié)合了Tyr的tRNA命名原則：第八十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、核蛋白體RNA(ribosomalRNA)*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。rRNA是細(xì)胞中含量最多的RNA，占總量的80%。第八十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日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(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%S:沉降系數(shù)第八十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日

核糖體及rRNA的結(jié)構(gòu)

Euk中大多與細(xì)胞骨架和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合在一起

(游離、多聚)●是翻譯進(jìn)行的場(chǎng)所，含大小亞基●Ptein約占細(xì)胞的10％，RNA占總RNA的

80％，Euk中相對(duì)比例小些●細(xì)菌中常以多聚核糖體的形式第八十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第八十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、核糖體的活性位點(diǎn)

30S小亞基

頭部基底部中間有一豁口

50S大亞基

三個(gè)突起

第八十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日長(zhǎng)鏈非編碼RNA（longnon-codingRNA,lncRNA）非編碼RNA（

Non-codingRNA,ncRNA）不編碼蛋白質(zhì)但具有重要生物學(xué)功能的RNA分子。短鏈（?。┓蔷幋aRNA（smallnon-codingRNA,sncRNA）四、其他非編碼RNA參與基因表達(dá)的調(diào)控參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控、RNA的剪切和修飾、mRNA的穩(wěn)定和翻譯調(diào)控、蛋白質(zhì)的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)運(yùn)、染色體的形成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等細(xì)胞重要功能第八十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日l(shuí)ncRNA功能lncRNA在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于mRNA，但序列中不存在開(kāi)放讀框。許多已知的lncRNAs由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄并經(jīng)可變剪切形成，通常被多聚腺苷酸化。lncRNA起初被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“噪音”，是RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，不具有生物學(xué)功能。然而，近年來(lái)的研究表明，lncRNA參與了X染色體沉默，基因組印記以及染色質(zhì)修飾，轉(zhuǎn)錄激活，轉(zhuǎn)錄干擾，核內(nèi)運(yùn)輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控過(guò)程。哺乳動(dòng)物基因組序列中4%~9%的序列產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄本是lncRNA第八十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核內(nèi)小RNA核仁小RNA胞質(zhì)小RNA催化性小RNA小干涉RNA

微

RNA短鏈非編碼RNA亦稱(chēng)為非編碼小RNA（smallnon-messengerRNA）

第八十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核內(nèi)小RNA（smallnuclearRNA,snRNA）位于細(xì)胞核內(nèi)。snRNA有5種，分別稱(chēng)為U1、U2、U4、U5、U6，它們與多種蛋白形成復(fù)合體，參與真核細(xì)胞hnRNA的內(nèi)含子加工剪接（第十六章）。核仁小RNA（smallnucleolarRNA,snoRNA）：定位于核仁，主要參與rRNA的加工和修飾，如rRNA中核糖C-2的甲基化修飾。胞質(zhì)小RNA（smallcytoplasmicRNA,scRNA）：存在于細(xì)胞質(zhì)中，參與形成信號(hào)識(shí)別顆粒，引導(dǎo)含有信號(hào)肽的蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成（第十七章）。催化性小RNA亦被稱(chēng)為核酶（ribozyme）。是細(xì)胞內(nèi)具有催化功能的一類(lèi)小分子RNA，具有催化特定RNA降解的活性，在RNA的剪接修飾中具有重要作用。第八十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日小干擾RNA（smallinterferingRNA，siRNA）是生物宿主對(duì)于外源侵入基因表達(dá)的雙鏈RNA進(jìn)行切割所產(chǎn)生的具有特定長(zhǎng)度（21～23bp）和特定序列的小片段RNA。這些siRNA可以單鏈形式與外源基因表達(dá)的mRNA相結(jié)合，并誘導(dǎo)相應(yīng)mRNA降解。AndrewZacharyFire諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)（2006年）CraigCameronMello第九十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日微RNA（microRNAs,miRNAs

）miRNA是真核生物中廣泛存在的一種長(zhǎng)約21到23個(gè)核苷酸的RNA分子，可調(diào)節(jié)其他基因的表達(dá)。miRNA來(lái)自一些從DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)，但無(wú)法進(jìn)一步轉(zhuǎn)譯成蛋白質(zhì)的RNA。miRNA通過(guò)與靶mRNA特異結(jié)合，從而抑制轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá),在調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞周期、生物體發(fā)育時(shí)序等方面起重要作用第九十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日微RNA（microRNAs,miRNAs

）第九十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日RNA組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類(lèi)的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。RNA組學(xué)第九十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)第九十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、核酸的一般理化性質(zhì)核酸具有酸性；

DNA分子粘度大；RNA分子粘度小能吸收紫外光，最大吸收峰為260nm。可用于核酸的定性和定量測(cè)定第九十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日各種堿基的紫外吸收光譜（pH7.0）第九十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日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)用第九十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開(kāi)成兩條單鏈的過(guò)程。方法：過(guò)量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：增色效應(yīng) 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線(xiàn)改變 生物活性喪失第九十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂部分解鏈雙鏈DNA第九十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日部分變性DNA的電鏡圖像第一百頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日增色效應(yīng)(hyperchromiceffect)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。DNA解鏈時(shí)的紫外吸收變化Single-strandedDouble-helical第一百零一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日熱變性解鏈曲線(xiàn)：如果在連續(xù)加熱DNA的過(guò)程中以溫度對(duì)A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm處的吸光率）值作圖，所得的曲線(xiàn)稱(chēng)為解鏈曲線(xiàn)。解鏈溫度(meltingtemperature，Tm)解鏈過(guò)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(duì)應(yīng)的溫度。第一百零二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日Tm的高低與DNA分子中G+C的含量有關(guān)，G+C的含量越高，則Tm越高。第一百零三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日Tm的高低還與溶液的離子濃度有關(guān)第一百零四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日核酸復(fù)性的速度與其基因復(fù)雜度有關(guān)第一百零五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、DNA的復(fù)性

DNA復(fù)性(renaturation)的定義在適當(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(chēng)為復(fù)性。減色效應(yīng)DNA復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過(guò)程稱(chēng)為退火(annealing)。第一百零六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日兩條來(lái)源不同的單鏈核酸（DNA或RNA），只要它們有大致相同的互補(bǔ)堿基順序，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，經(jīng)退火處理即可復(fù)性，形成新的雜種雙螺旋，這一現(xiàn)象稱(chēng)為核酸的分子雜交。四、分子雜交與探針技術(shù)第一百零七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一百零八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日利用核酸的分子雜交，可以確定或?qū)ふ也煌锓N中具有同源順序的DNA或RNA片段。在核酸雜交分析過(guò)程中，常將已知順序的核酸片段用放射性同位素或生物素進(jìn)行標(biāo)記。這種帶有一定標(biāo)記的已知順序的核酸片段稱(chēng)為探針。第一百零九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日研究DNA分子中某一種基因的位置。監(jiān)定兩種核酸分子間的序列相似性。檢測(cè)靶基因在待檢樣品中存在與否。核酸分子雜交的應(yīng)用第一百一十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第五節(jié)

核酸酶

Nuclease第一百一十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日依據(jù)底物不同分類(lèi)DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專(zhuān)一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：專(zhuān)一降解RNA。依據(jù)對(duì)底物作用方式不同核酸內(nèi)切酶：在DNA或RNA分子內(nèi)部切斷磷酸二酯鍵

。核酸外切酶：水解核酸分子鏈末端的磷酸二酯鍵。有5′→3′或3′→5′核酸外切酶。核酸酶是指所有可以水解核酸的酶。第一百一十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一百一十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日參與DNA的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過(guò)程負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時(shí)也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸在消化液中降解食物中的核酸以利吸收體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解

核酸酶的功能

第一百一十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日催化性DNA（DNAzyme）:

人工合成的寡聚脫氧核苷酸片段，也能序列特異性降解RNA。催化性RNA(ribozyme):作為序列特異性的核酸內(nèi)切酶降解RNA。核酶T.Cech1988年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

大多數(shù)核酶通過(guò)催化轉(zhuǎn)磷酸酯和磷酸二酯鍵水解反應(yīng)參與RNA自身剪切、加工過(guò)程第一百一十五頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日應(yīng)用核酶的RNA修復(fù)功能治療遺傳疾病利用核酶(ribozyme)定點(diǎn)切割RNA分子的特性,設(shè)計(jì)核酶進(jìn)行抗病毒、抗腫瘤和針對(duì)某些疾病的研究,取得了不少進(jìn)展.目前,針對(duì)乙肝病毒(HBV)和丙肝病毒(HCV)的核酶治療進(jìn)入了預(yù)臨床,而針對(duì)人免疫缺損病毒(HIV)的核酶治療正在進(jìn)行I期/II期臨床試驗(yàn).此外,核酶抗病毒研究的對(duì)象有:A型流感病毒、人乳頭狀瘤病毒(HPV)、人T細(xì)胞白血病病毒(HTLV)、昆蟲(chóng)核多角體病毒(NPV)等.依據(jù)同樣原理,在了解腫瘤發(fā)病的分子機(jī)制的基礎(chǔ)上,可設(shè)計(jì)核酶進(jìn)行抗腫瘤研究,如切割BCR/ABL融合mRNA治療慢性骨髓型白血病,針對(duì)PML/RARα治療抗維甲酸早幼粒細(xì)胞白血病,切割bcl-2mRNA治療前列腺癌,針對(duì)突變p53mRNA抑制肺癌細(xì)胞,等等。第一百一十六頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日選擇題練習(xí)核酸化學(xué)第一百一十七頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.Theelementthatcouldbeusedinnucleicacidquantitationis()A.CB.OC.ND.HE.P第一百一十八頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.Thebasicunitcompositionofnucleicacidis()A.RiboseanddeoxyriboseB.phosphoricacidandpentaglucoseC.PentaglucoseandbasicgroupD.mononucleotideE.phosphoricacid，pentoseandbasicgroup第一百一十九頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日3．脫氧核糖核苷酸徹底水解，生成的產(chǎn)物的產(chǎn)物是()A核糖和磷酸B脫氧核糖和堿基C脫氧核糖和磷酸D磷酸，核糖和堿基E脫氧核糖，磷酸和堿基第一百二十頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日4．在核酸分子中核苷酸之間的連接方式是()A.3’,3’－磷酸二酯鍵B.糖苷鍵C.2’,5’－磷酸二酯鍵D.肽鍵E.3’,5’－磷酸二酯鍵第一百二十一頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.Theultravioletabsorptionmaximumofnucleicacidisabout()A.220nmB.240nmC.260nmD.280nmE.300nm第一百二十二頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.含有稀有堿基比例較多的核酸是()A.mRNAB.DNAC.tRNAD.rRNAE.hnRNA第一百二十三頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日7.核酸分子中儲(chǔ)存、傳遞遺傳信息的關(guān)鍵部分是()A.核苷B.戊糖C.磷酸D.堿基序列E.戊糖磷酸骨架第一百二十四頁(yè)，共一百三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日8．DNA分子堿基含量關(guān)系哪種是錯(cuò)誤的？A