生化課件第二章

第二章

核酸的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofNucleicAcidThebiochemistryandmolecularbiologydepartmentofJMUThebiochemistryandmolecularbiologydepartmentofLMU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。FriedrichMiescher(1844-1895)FriedrichMiescherworkedatthePhysiologicalLaboratoryoftheUniversityofBaselandinTübingenandismostwellknownforhisdiscoveryofthenucleicacids.(DNAPioneersandTheirLegacybyUlfLagerkvist,1998,YaleUniversityPress,ISBN0-300-07184-1).Toreadexcerptsfromthisbook,clickDNAPioneers

.米歇爾FriedrichMiescher（1844－1895）米歇爾，瑞士生物學(xué)家，生前工作于巴塞爾大學(xué)的生理學(xué)研究室。以發(fā)現(xiàn)核酸而聞名世界。米歇爾小時(shí)候有嚴(yán)重的聽(tīng)力障礙，因此在童年時(shí)代，盡管他非常聰明，但總是害羞并很內(nèi)向。他酷愛(ài)音樂(lè)，與其父親一樣是一個(gè)天才歌手，在學(xué)校的學(xué)習(xí)成績(jī)很好。1865年米歇爾成為一名醫(yī)學(xué)生，1868年獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。但聽(tīng)力問(wèn)題是他成為臨床醫(yī)生的障礙。

1868年，米歇爾感興趣研究白細(xì)胞。為了得到足夠的白細(xì)胞，他從醫(yī)院的外科繃帶中洗脫膿液的白細(xì)胞，分離細(xì)胞核，得到一些粘稠的物質(zhì)，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明含有含磷和氮，稱(chēng)為核素。隨后的研究證明這一物質(zhì)具有酸性，故稱(chēng)為核酸。這是米歇爾首次發(fā)現(xiàn)了重要的生命物質(zhì)之一——核酸。Reichard,P.J.Biol.Chem.2002;277:13355-13362OswaldT.

Avery(1877-1955).埃弗里，O.T.OswaldTheodoreAvery

(1877～1955)

美國(guó)細(xì)菌學(xué)家。1877年10月21日生于加拿大新斯科舍哈利法克斯。1904年畢業(yè)于哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院，后到布魯克林的霍格蘭實(shí)驗(yàn)室研究并講授細(xì)菌學(xué)和免疫學(xué)。1913年轉(zhuǎn)到紐約的洛克菲勒研究所附屬醫(yī)院工作，直到1948年退休。他和C.麥克勞德、M.麥卡錫于1944年共同發(fā)現(xiàn)不同型的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)第一次證明了遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)。雖然這一發(fā)現(xiàn)，曾引起爭(zhēng)論和懷疑，但的確推動(dòng)了DNA的研究，直至1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)。他還通過(guò)對(duì)肺炎雙球菌的免疫性研究，提出肺炎雙球菌可根據(jù)其免疫的專(zhuān)一性來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，而這種免疫專(zhuān)一性是由于不同菌型的莢膜中所含的多糖引起的。由此他建立起對(duì)不同型肺炎雙球菌的靈敏檢驗(yàn)法。1955年2月20日卒于美國(guó)田納西州納什維爾。一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展1868年Fridrich

Miescher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)劃基本框架核酸的分類(lèi)及分布存在于細(xì)胞核和線(xiàn)粒體

分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線(xiàn)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(guò)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一節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級(jí)結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid核酸(DNA和RNA)核苷酸核苷或脫氧核苷磷酸戊糖堿基嘌呤嘧啶核糖脫氧核糖核酸組成分子組成堿基(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中堿基嘌呤(purine，Pu)腺嘌呤(adenine,A)鳥(niǎo)嘌呤(guanine,G)嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)堿基的互變異構(gòu)體

五種堿基都能形成酮式-烯醇式或氨基-亞氨基的互變異構(gòu)。這兩種異構(gòu)體的平衡關(guān)系受介質(zhì)酸堿環(huán)境的影響。戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)脫氧核苷嘌呤N-9

或嘧啶N-1與脫氧核糖C-1

通過(guò)β-N-糖苷鍵相連形成脫氧核苷(deoxyribonucleoside)。

嘌呤N-9或嘧啶N-1與核糖C-1

通過(guò)β-N-糖苷鍵相連形成核苷(ribonucleoside)。核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵--CH3胸腺嘧啶脫氧核苷核苷或脫氧核苷與磷酸通過(guò)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糖苷鍵酯鍵多磷酸核苷酸RNA和DNA的基本結(jié)構(gòu)單位RNA的基本結(jié)構(gòu)單位DNA的基本結(jié)構(gòu)單位腺嘌呤核苷酸(adenosinemonophosphate,AMP)腺嘌呤脫氧核苷酸(deoxyadenosine

monophosphate,dAMP)鳥(niǎo)嘌呤核苷酸(guanosine

monophosphate,GMP)鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸(deoxyguanosine

monophosphate,dGMP)胞嘧啶核苷酸(cytidine

monophosphate,CMP)胞嘧啶脫氧核苷酸(deoxycytidine

monophosphate,dCMP)尿嘧啶核苷酸(uridine

monophosphate,UMP)胸腺嘧啶脫氧核苷酸(deoxythymidine

monophosphate,dTMP)NucleicAcidsNucleotidephosphateRibonucleoside(deoxyribonucleoside)basePentosePurine(A、G)Pyrimidine(C、T、U)deoxyriboseribose環(huán)化核苷酸：cAMP、cGMP，是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的第二信使。cAMP核苷酸衍生物NADP+NAD+

含核苷酸的生物活性物質(zhì)：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP二、DNA是脫氧核苷酸通過(guò)3’,5’-磷酸二酯鍵連接形成的大分子一個(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。5′-末端3′-末端CGA磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵交替的磷酸基團(tuán)和戊糖構(gòu)成了DNA的骨架(backbone)。DNA鏈的方向是5

→

3

三、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)酯化反應(yīng)形成的線(xiàn)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。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四、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)是核苷酸的排列順序A

G

P5

PT

PG

PC

PT

POH3

書(shū)寫(xiě)方法：5

pApCpTpGpCpT-OH

3

5

ACTGCT

3

線(xiàn)條式文字式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。DNA和RNA的基本化學(xué)組成DNARNA嘌呤堿A，GA，G嘧啶堿C，TC，U戊糖β-D-2-脫氧核糖β-D-核糖酸磷酸磷酸第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNADNA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(duì)位置關(guān)系。一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)Chargaff規(guī)則（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(xiàn)衍射照片。提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)(doublehelix)模型。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。[A]=[T]，[G]≡[C]羅莎林德﹒弗蘭克林RosalindFranklin（1920-1958）羅莎林德﹒弗蘭克林RosalindFranklin（1920-1958）英國(guó)物理化學(xué)家。1920年生于倫敦，15歲就立志要當(dāng)科學(xué)家。她早年畢業(yè)于劍橋大學(xué)，專(zhuān)業(yè)是物理化學(xué)。1945年，獲得博士學(xué)位之后，她前往法國(guó)學(xué)習(xí)X射線(xiàn)衍射技術(shù)。1951年，她回到英國(guó)，在倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院取得了一個(gè)職位。此后，弗蘭克林加入到了研究DNA結(jié)構(gòu)的行列并加盟到威爾金斯小組。她憑著獨(dú)特的思維，設(shè)計(jì)了更能從多方面了解物質(zhì)不同現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)方法，獲取了在不同溫度下的DNA的X射線(xiàn)衍射圖。她把這些各種局部的結(jié)構(gòu)形狀匯總，使得DNA的衍射圖片越來(lái)越全面。1952年5月她終于獲得了一張清晰的DNA的X光衍射照片。因此，弗蘭克林與威爾金斯提出了DNA的結(jié)構(gòu)可能是雙螺旋結(jié)構(gòu)的假設(shè)。為Crick和Watson進(jìn)一步論證DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。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(lái)源DNA堿基組分和相對(duì)比例（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)2.37nm3.54nm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(gè)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(gè)大溝(majorgroove)和一個(gè)小溝(minorgroove)。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)1.DNA是反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)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2.DNA雙鏈之間形成了互補(bǔ)堿基對(duì)堿基配對(duì)關(guān)系稱(chēng)為互補(bǔ)堿基對(duì)(complementarybasepair)。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。堿基互補(bǔ)配對(duì):鳥(niǎo)嘌呤/胞嘧啶G≡C堿基互補(bǔ)配對(duì):腺嘌呤/胸腺嘧啶A=T大溝與小溝相鄰兩個(gè)堿基對(duì)會(huì)有重疊，產(chǎn)生了疏水性的堿基堆積力(basestackinginteraction)。堿基堆積力和互補(bǔ)堿基對(duì)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。堿基堆積作用力DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)DNA右雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)總結(jié)（Watson,Crick,1953）1、右雙螺旋，反向平行2、堿基在內(nèi)，主鏈在外3、堿基互補(bǔ)，A＝T，G≡C4、螺旋一圈，十對(duì)堿基5、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，副鍵維系6、大溝小溝，調(diào)節(jié)關(guān)鍵（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性A-DNAisfavoredwhenDNAisdehydrated.Majorandminorgroovesaresimilarinwidth.B-DNAistheconformationnormallyfoundinsidecells.Z-DNAisfavoredincertainG/C-richsequences.Nogrooveslefthandedhelix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?xiàng)l件Z型左手4.5121.8鋸齒型CG序列三種DNA構(gòu)型的比較（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(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)。三鏈結(jié)構(gòu)鳥(niǎo)嘌呤之間通過(guò)Hoogsteen氫鍵形成特殊的四鏈結(jié)構(gòu)(tetraplex)。四鏈結(jié)構(gòu)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)。DNA分子間的三鏈結(jié)構(gòu)DNA三鏈間的堿基配對(duì)DNA分子內(nèi)的三鏈結(jié)構(gòu)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。

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。（一）原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物DNA多為環(huán)狀，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。DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的電鏡圖象（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(shí)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)。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DNA：約200bp

組蛋白：H1H2A，H2BH3H4核小體的組成核小體串珠樣的結(jié)構(gòu)雙鏈DNA的折疊和組裝DNA經(jīng)過(guò)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)。真核生物的染色體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。三、DNA是遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNARNA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。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(lèi)、大小和結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比DNA表現(xiàn)出多樣性。RNA的種類(lèi)、分布、功能信使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(guò)剪切后成為成熟的mRNA。一、mRNA是蛋白質(zhì)合成中的模板hnRNA

內(nèi)含子(intron)mRNAmRNA成熟過(guò)程

外顯子(exon)從AUG開(kāi)始，每三個(gè)核苷酸為一組編碼了一個(gè)氨基酸，稱(chēng)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(niǎo)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。帽子結(jié)構(gòu)加帽過(guò)程真核生物的mRNA的3-末端轉(zhuǎn)錄后加上一段長(zhǎng)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)加尾過(guò)程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（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(gè)AUG開(kāi)始，每3個(gè)核苷酸為一組稱(chēng)為密碼子(codon)或三聯(lián)體密碼(tripletcode)。AUG被稱(chēng)為起始密碼子；決定肽鏈終止的密碼子則稱(chēng)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(chēng)為開(kāi)放閱讀框(openreadingframe,ORF)，決定了多肽鏈的氨基酸序列。（四）mRNA的成熟過(guò)程是hnRNA的剪接過(guò)程卵清蛋白mRNA的成熟原核生物mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一般都為多順?lè)醋咏Y(jié)構(gòu)。即一個(gè)單鏈mRNA分子可作為多種多肽和蛋白肽鏈合成的模板。mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯是耦合的，即mRNA分子一邊進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，同時(shí)一邊進(jìn)行翻譯。mRNA分子包含有先導(dǎo)區(qū)、翻譯區(qū)和非翻譯區(qū)，即在兩個(gè)順?lè)醋又g有不參加翻譯的插入序列。原核生物的多順?lè)醋臃蔷幋a序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP5

3

蛋白質(zhì)目錄真核生物mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)mRNA的3’-末端有一段多聚腺苷酸（polyA),

5’-末端有帽子結(jié)構(gòu)。mRNA一般為單順?lè)醋?，即一個(gè)mRNA分子只為一種多肽編碼。mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯是分開(kāi)進(jìn)行的，先在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生hnRNA,轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì)內(nèi)后，再在核外加工為成熟的mRNA，然后起翻譯作用。真核生物的單順?lè)醋覲PPmG-5

3

蛋白質(zhì)非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子終止密碼子編碼序列*mRNA的功能把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。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。二、tRNA是蛋白質(zhì)合成中的氨基酸載體（一）tRNA中含有多種稀有堿基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(jí)結(jié)構(gòu)——三葉草形(cloverleaf)氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)TψC環(huán)附加叉tRNA的倒L三級(jí)結(jié)構(gòu)tRNA的3-末端都是以CCA結(jié)尾。3-末端的A與氨基酸共價(jià)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t(yī)RNA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。（四）tRNA的反密碼子識(shí)別mRNA的密碼子*tRNA的功能活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。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(chǎng)所。三、以rRNA為組分的核蛋白體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所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28S5.8S5S4718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%大腸桿菌的核蛋白體18S

rRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成時(shí)形成的復(fù)合體*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。RNA組學(xué)是研究細(xì)胞內(nèi)snmRNA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)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(lèi)的小分子RNA，統(tǒng)稱(chēng)為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。snmRNAs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(lèi)snmRNAs的功能核酶某些小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(chēng)為核酶(ribozyme)或催化性RNA(catalyticRNA)。siRNA是生物宿主對(duì)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(zhǎng)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(shí)空特性真核生物基因表達(dá)的特異性核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)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)。核酸在波長(zhǎng)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)烈的紫外吸收堿基的紫外吸收光譜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)用二、DNA變性是雙鏈解離為單鏈的過(guò)程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。定義DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂。協(xié)同性的DNA解鏈高溫或極端的pHDNA的變性DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂部分變性DNA的電鏡圖像增色效應(yīng)(hyperchromiceffect)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。DNA