第02章核酸化学2

1、目目 录录第 二 章核酸的结构和功能核酸的结构和功能目目 录录核核 酸酸(nucleic acid) 是以核苷酸为基本组成单位的生物大是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。分子，携带和传递遗传信息。目目 录录一、核酸的发现和研究工作进展一、核酸的发现和研究工作进展 1868年年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取从脓细胞中提取“核素核素” 1944年年 Avery等人等人证实证实DNA是遗传物质是遗传物质 1953年年 Watson和和Crick发现发现DNA的双螺旋结构的双螺旋结构 1968年年 Nirenberg发现发现遗传密码遗传密码 1975年年 Te

2、min和和Baltimore发发现现逆转录酶逆转录酶 1981年年 Gilbert和和Sanger建建立立DNA 测序方法测序方法 1985年年 Mullis发明发明PCR 技术技术 1990年年 美国启动美国启动人类基因组计划人类基因组计划(HGP) 1994年年 中国人类基因组计划启动中国人类基因组计划启动 2001年年 美、英等国美、英等国完成人类基因组计划基本框架完成人类基因组计划基本框架目目 录录二、核酸的分类及分布二、核酸的分类及分布 (deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携带

3、遗传信息，决定细胞和个携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型体的基因型(genotype)。参与细胞内参与细胞内DNA遗传信息的表遗传信息的表达。某些病毒达。某些病毒RNA也可作为遗也可作为遗传信息的载体。传信息的载体。目目 录录核糖核酸核糖核酸 （RNA）：）：按功能不同分为三大类按功能不同分为三大类tRNA 转运转运RNA（15%）rRNA 核糖体核糖体RNA （80%）mRNA 信使信使RNA （5%）小分子细胞核小分子细胞核RNA（snRNA）染色质染色质RNA（chRNA）原核细胞内原核细胞内DNA集中在核质区RNA分散在细胞质中真核细胞内真核细胞内DNA95%细胞核中5%线粒体及叶绿

4、体中RNA75%细胞质中15%线粒体及叶绿体中10%细胞核中目目 录录第一节第一节核酸的化学组成及其一级结构核酸的化学组成及其一级结构The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid目目 录录核酸的化学组成核酸的化学组成 1. 元素组成元素组成C、H、O、N、P（910%）2. 分子组成分子组成 碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)目目 录录 基本元素：基本元素：C H O N P核酸的元素组成有两个特点：核酸的元素组

5、成有两个特点： 1. 一般不含一般不含S 2. P含量较多，并且恒定（含量较多，并且恒定（9%-10%）。）。 因此，实验室中用因此，实验室中用定磷法定磷法进行核酸的定量进行核酸的定量分析。（分析。（DNA9.9% 、RNA9.5%）目目 录录核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖碱基碱基水水解解核酸的分子组成目目 录录核核 酸酸代表代表，对，对DNA而言为而言为，对，对RNA而言为而言为； 代表代表 代表代表目目 录录嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)碱碱 基

6、基目目 录录NNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3目目 录录目目 录录稀有碱基稀有碱基 嘌呤嘌呤次黄嘌呤、次黄嘌呤、1-1-甲基次黄嘌呤、甲基次黄嘌呤、N N2 2、N N2 2- -二甲基鸟嘌呤。二甲基鸟嘌呤。 嘧啶嘧啶5-5-甲基胞嘧啶、甲基胞嘧啶、5-5-羟甲基胞嘧啶、羟甲基胞嘧啶、二氢尿嘧啶、二氢尿嘧啶、4-4-巯尿嘧啶巯尿嘧啶 都是基本碱基的都是基本碱基的化学修饰型化学修饰型。目目 录录NNNNONH2H鸟嘌呤鸟嘌呤N

7、NNNOH次黄嘌呤次黄嘌呤CH31-甲基次黄嘌呤甲基次黄嘌呤目目 录录 胞嘧啶（胞嘧啶（C）CH35-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶目目 录录戊戊 糖糖（构成（构成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）OHOCH2OHOH脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)目目 录录核苷：核苷：AR, GR, UR, CR脱氧核苷：脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR一、核苷酸的结构一、核苷酸的结构1. 核苷核苷(ribonucleoside)的形成的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖糖苷键苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。连

8、接形成核苷（脱氧核苷）。OHOCH2OHOHNNNH2O1 1目目 录录POOOHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 2. 核苷酸核苷酸(ribonucleotide)的结构与命名的结构与命名核苷（脱氧核苷）和磷酸以核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。 目目 录录核苷酸磷酸碱基戊糖目目 录录OOHOHOHHOCH2NNNNNHHNHNHOOPOHOOO目目 录录酯酯 键键（对（对DN

9、A为为H）碱基连接（糖苷键）碱基连接（糖苷键）l含核苷酸的生物活性物质：含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有等都含有 AMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPl 环化核苷酸环化核苷酸: : cAMP，cGMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+NAD+目目 录录（四）核苷酸的生物学作用（1）参与DNA、RNA的合成、蛋白质的合成、糖与磷脂的合成。（2）在能量转化

10、中起重要作用，ATP是生物体内能量的通用货币。（3）是构成多种辅酶的成分：NAD、NADP、FAD、FMN和CoA。（4）参与细胞中的代谢与调节（cAMP、cGMP）。目目 录录5 端端3 端端3. 3. 核苷酸的连接核苷酸的连接 核苷酸之间以核苷酸之间以磷酸二酯键磷酸二酯键连接形连接形成多核苷酸链，即成多核苷酸链，即核酸。核酸。CGA目目 录录二、核酸的一级结构二、核酸的一级结构定义定义核酸中核苷酸的排核酸中核苷酸的排列顺序。列顺序。由于核苷酸间的差由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所异主要是碱基不同，所以也称为以也称为碱基序列碱基序列。55端端3端端CGAA G P5 P T PG PC

11、PT P OH 3 书写方法书写方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 目目 录录目目 录录第二节第二节DNA的空间结构与功能的空间结构与功能Dimensional Structure and Function of DNA目目 录录 DNA的二级结构的二级结构-双螺旋结构双螺旋结构 DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义双螺旋结构的研究背景和历史意义 DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装的超螺旋结构及其在染色质中的组装 DNA的超螺旋结构的超螺旋结构 原核生物原核生物DNA的高级结构的高级结构 DNA在真核生物细

12、胞核内的组装在真核生物细胞核内的组装 DNA的功能的功能目目 录录一、一、 DNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构（一）（一）DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 碱基组成分析碱基组成分析Chargaff 规则：规则：A = TG C 碱基的理化数据分析碱基的理化数据分析A-T、G-C以以氢键氢键配对较合理配对较合理 DNA纤维的纤维的X-线衍射图谱分析线衍射图谱分析 目目 录录目目 录录w（1）所有所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等，（含量相等，（即即A=T）;鸟嘌呤与胞嘌呤的摩鸟嘌呤与胞嘌呤的摩尔含量相等，（尔含量相等，（即即G=C）。）。

13、碱基当量定律：碱基当量定律：嘌呤碱总量嘌呤碱总量=嘧啶碱总量。（即嘧啶碱总量。（即A+G=T+C）w（2）不同生物不同生物DNA的碱基组成有很大差异，的碱基组成有很大差异，可用可用不对称比率不对称比率：A+T/G+C表示。亲缘相近表示。亲缘相近的生物，其的生物，其DNA的碱基组成相近，即不对称的碱基组成相近，即不对称比率相近。比率相近。w（3）同一种生物所有体细胞同一种生物所有体细胞DNA的碱基组的碱基组成相同，可作为该物种的特征。成相同，可作为该物种的特征。目目 录录l1、没有器官或组织特异性l2、不随生物体的年龄、 营养状态或者环境的变化而改变l3、A=T，G=C; A+G=C+Tl4、具

14、有种的特异性（二）（二） DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）uDNADNA分子由两条分子由两条相互平行但相互平行但走向相反走向相反的脱氧多核苷酸链的脱氧多核苷酸链组成，两链以组成，两链以- -脱氧核糖脱氧核糖- -磷磷酸酸- -为骨架，以为骨架，以右手螺旋右手螺旋方方式绕同一公共轴盘。螺旋直式绕同一公共轴盘。螺旋直径为径为2 2nm，形成大沟，形成大沟(major g ro o v e ) 及 小 沟及 小 沟 ( m i n o r groove)相间。相间。目目 录录（二）（二） DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 （Watson

15、, Crick, 1953）u碱基垂直螺旋轴居双螺旋内碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成側，与对側碱基形成氢键配氢键配对对（互补配对形式：（互补配对形式：A=T; G C） 。u相邻碱基平面距离相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10对碱基。对碱基。目目 录录目目 录录腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶目目 录录A-T配对G-C配对（二）（二） DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）u氢键氢键维持双链维持双链横向稳定横向稳定性性，碱基堆积力碱基堆积力维持双维持双链链纵向稳定性纵向稳

16、定性。目目 录录 离子键离子键磷酸基团上的负电荷磷酸基团上的负电荷 与介质中的阳离子或阳离子与介质中的阳离子或阳离子 化合物之间所形成的盐键化合物之间所形成的盐键目目 录录计算机模拟计算机模拟DNA双双螺旋结构（螺旋结构（蓝色蓝色）大沟中结合着蛋白大沟中结合着蛋白质（质（红色红色） 双螺旋中的大沟对于DNA和蛋白质结合时的相互识别很重要 ，在沟内可以辨认碱基的顺序。目目 录录(1)B-DNA(1)B-DNA螺旋螺旋： DNADNA在在92%92%相对湿度的钠盐中相对湿度的钠盐中的构型。标准的的构型。标准的 右手双螺旋，细胞正常状态右手双螺旋，细胞正常状态下下DNADNA存在的构型。存在的构型。

17、(2)A-DNA(2)A-DNA螺旋螺旋：DNADNA在在75%75%相对湿度的钠盐中相对湿度的钠盐中的构型。的构型。(3)Z-DNA(3)Z-DNA螺旋螺旋：左手的左手的DNADNA螺旋螺旋，这种螺旋可，这种螺旋可能在基因表达的调控中起作用。能在基因表达的调控中起作用。(4)(4)H-DNAH-DNA螺旋螺旋：三螺旋结构，又称三链：三螺旋结构，又称三链DNA(tsDNA)DNA(tsDNA)（三）（三）DNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性目目 录录目目 录录 B-DNA & Z-DNA目目 录录（1）核酸分子中的回文序列）核酸分子中的回文序列 回文序列中的单回文序列中的单链可形

18、成发卡结构链可形成发卡结构目目 录录双链回文序列可双链回文序列可形成十字架结构形成十字架结构（1）核酸分子中的回文序列）核酸分子中的回文序列目目 录录（2 2） 镜象结构镜象结构 所谓镜象结构就是指所谓镜象结构就是指DNADNA某一片段在一条某一片段在一条链上出现链上出现颠倒重复颠倒重复的序列。的序列。目目 录录（3）三股螺旋）三股螺旋 多嘌呤多嘌呤- -多嘧啶的镜象序列多嘧啶的镜象序列可形成可形成三股三股螺旋螺旋结构结构(H-(H-螺旋或螺旋或HoogsteenHoogsteen螺旋螺旋): ): 该该螺旋常处在许多真核细胞基因的表达调节螺旋常处在许多真核细胞基因的表达调节区。可能与区。可能

19、与基因表达的调节基因表达的调节有关有关. .目目 录录三股螺旋目目 录录目目 录录(4)(4)四链四链DNADNA：可能存在于真核细胞染色体的端粒中。：可能存在于真核细胞染色体的端粒中。目目 录录DNA的三级结构的三级结构定义：是指双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空间结构，也就是比双螺旋更为复杂的构象。线状DNA形成的纽结、超螺旋和多重螺旋环状DNA形成的结、超螺旋和连环类型DNA的三级结构主要是指双螺旋进一步扭曲形成的超螺旋。超螺旋即DNA双螺旋的螺旋。目目 录录（一）（一）DNA的超螺旋结构的超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构(superhelix 或或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕

20、即形成超螺旋结构。双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方同相同双螺旋方同相同 负超螺旋负超螺旋(negative supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向相反双螺旋方向相反 目目 录录意义意义DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于变化及其调控对于DNA复制和复制和RNA转录过转录过程具有关键作用。程具有关键作用。 目目 录录（二）原核生物（二）原核生物DNA的高级结构的高级结构目目 录录（三）（三）DNA在真核生物细胞核内的组装在真核生物细胞核内的组装真

21、核生物染色体由真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，和蛋白质构成，其基本单位是其基本单位是 核小体核小体(nucleosome)。核小体的组成核小体的组成DNA：约约200bp 组蛋白：组蛋白：H1H2A，H2BH3H4目目 录录目目 录录目目 录录DNA的功能的功能DNA的基本功能是以的基本功能是以基因基因的形式荷载遗的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。的信息基础。基因从结构上定义，基因从结构上定义，是指是指DNA分子中的分子中的特定区段，其中的核苷酸排列

22、顺序决定了基特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。因的功能。 目目 录录第三节第三节 RNA的结构与功能的结构与功能Structure and Function of RNA目目 录录RNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能核蛋白体核蛋白体RNA信使信使RNA转运转运RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成

23、熟mRNA的前体的前体参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分核仁小核仁小RNA核蛋白体核蛋白体RNA信使信使RNA转运转运RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成熟mRNA的前体的前体参与参与hnRNA的剪接

24、、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分核仁小核仁小RNA目目 录录 RNA的一级结构是由数量极其庞大的四种核糖核酸（AMP、GMP、CMP、UMP）按一定顺序，通过3,5磷酸二酯键连成的线形分子，其表示方法与DNA相同。 RNA的二级结构是短的，不完全螺旋的多核苷酸链。（天然RNA并不像DNA一样都是双螺旋结构，而是单链线形分子。只有局部区域为双螺旋结构。双螺旋区约占RNA分子的50%） RNA的三级结构是在茎环结构基础上进一步扭曲折叠而成的复杂结构。RNA的结构的结构目目 录录信使RNA（messenge

25、r RNA，mRNA）不均一核RNA（heterogeneou nuclear RNA，hnRNA）： 在细胞核内合成的mRNA的初级产物，经过剪接成为成熟的mRNA并移到细胞质。mRNA的功能：是把核内DNA的碱基顺序按照碱基互补的原则，抄录并转送至胞质，指导蛋白质的合成。一一 、信使、信使RNA的结构与功能的结构与功能目目 录录mRNA的成熟过程目目 录录z真核生物成熟mRNA的结构特点及与原核生物的区别：1、5端帽子结构（cap sequence): m7G5ppp5Nm- 5-末端的G的N7被甲基化。鸟嘌呤核苷酸焦磷酸与相邻的一个核苷酸相连，形成5,5-磷酸二酯键。 帽子结构能促进核蛋

26、白体与mRNA的结合加速翻译起始速度，同时可以增强mRNA的稳定性。 原核生物无此结构目目 录录mRNA的帽子结构目目 录录2、3末端多聚A的尾巴。 极大多数真核细胞mRNA在3-末端有一段长约20200个多聚腺苷酸的polyA。 polyA是在转录后经polyA聚合酶的作用而添加上去的。 原核生物无些结构polyA的功能：1、与mRNA从细胞核转移到细胞质有关；2、与mRNA的半寿期有关，新合成的mRNA， polyA链较长，而衰老的mRNA ，polyA链缩短。 目目 录录3、真核生物mRNA是单顺反子的，而原核生物的mRNA是多顺反子的。顺反子：是由顺反试验所规定的遗传单位相当于一个基因

27、，含有决定一种蛋白质氨基酸序列的全部核苷酸序列。多顺反子：是指携带一种以上蛋白质合成信息的mRNA也就是说：原核生物mRNA可编码几条不同的多肽链。单顺反子：只编码一条多肽链。目目 录录* mRNA的功能的功能 把把DNA所携带的遗传信息，按碱基互所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。DNAmRNA蛋白蛋白转录转录翻译翻译原核细胞原核细胞 细胞质细胞质细胞核细胞核DNA内含子内含子外显子外显子转录转录转录后剪接转录后剪接转运转运mRNAhnRNA翻译翻译蛋白蛋白真核细

28、胞真核细胞 目目 录录* tRNA的一级结构特点的一级结构特点 含含 1020% 稀有碱基，如稀有碱基，如 DHU 3 末端为末端为 CCA-OH 5 末端大多数为末端大多数为G 具有具有 T C 二、转运二、转运RNA的结构与功能的结构与功能目目 录录NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,N二甲基鸟嘌呤二甲基鸟嘌呤N6-异戊烯腺嘌呤异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶双氢尿嘧啶4-巯尿嘧啶巯尿嘧啶 稀有碱基稀有碱基 目目 录录* tRNA的二级结构的二级结构三叶草形三叶草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU环环 反密码环反密码环 额外环额外环 TC环

29、环氨基酸氨基酸臂臂额外环额外环目目 录录tRNAtRNA的三叶草型二级结构的三叶草型二级结构1 12 24 4反密码子环反密码子环 反密码子反密码子RNA中的碱基配对原则 3 3额外环额外环二氢尿嘧二氢尿嘧啶环啶环识别氨酰识别氨酰tRNA合合成酶成酶次黄嘌呤次黄嘌呤不同的不同的tRNA具有不同的具有不同的额外环额外环，所，所以额外环是以额外环是tRNA分类的分类的重要指标重要指标TC环，识别核糖体目目 录录* tRNA的三级结构的三级结构 倒倒L形形* tRNA的功能的功能活化、搬运氨基活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。白质的翻译。目目 录录* rRNA的结构的结构

30、三、核蛋白体三、核蛋白体RNA的结构与功能的结构与功能* rRNA的功能的功能参与组成核蛋白参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物体，作为蛋白质生物合成的场所。合成的场所。目目 录录* rRNA的种类（根据沉降系数）的种类（根据沉降系数）真核生物真核生物5S rRNA28S rRNA5.8S rRNA18S rRNA原核生物原核生物5S rRNA23S rRNA16S rRNA目目 录录核蛋白体的组成核蛋白体的组成原核生物（以大肠杆菌为例）原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸个核苷酸18S1874个核苷酸个核

31、苷酸蛋白质蛋白质21种种占总重量的占总重量的40%33种种占总重量的占总重量的50%大亚基大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸28S5.85S5S4718个核苷酸个核苷酸160个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质31种种占总重量的占总重量的30%49种种占总重量的占总重量的35%目目 录录四四 、其他小分子、其他小分子RNA及及RNA组学组学除了上述三种除了上述三种RNA外，细胞的不同部位外，细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子存在的许多其他种类的小分子RNA，统称为，统称为非非mRNA小小RNA(small non-messen

32、ger RNAs, snmRNAs)。 snmRNAs目目 录录snmRNAs的种类的种类核内小核内小RNARNA核仁小核仁小RNARNA胞质小胞质小RNARNA催化性小催化性小RNARNA小片段干涉小片段干涉 RNARNA snmRNAs的功能的功能参与参与hnRNA和和rRNA的加工和转运。的加工和转运。目目 录录RNARNA组学研究细胞中组学研究细胞中snmRNAs的种类、的种类、结构和功能。同一生物体内不同种类的细胞、结构和功能。同一生物体内不同种类的细胞、同一细胞在不同时间、不同状态下同一细胞在不同时间、不同状态下snmRNAs的表达具有时间和空间特异性。的表达具有时间和空间特异性。

33、 RNARNA组学组学核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 质质The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid第第 四四 节节目目 录录目目 录录核酸的水解 (一) 酸水解 糖苷键比磷酸酯键更易水解，特别是嘌呤与脱氧核糖之间的糖苷键很容易水解。 (二) 碱水解 通常用于RNA水解，DNA的碱水解比较困难。DNA易被酸水解RNA易被碱水解目目 录录食食物物核核蛋蛋白白胃酸蛋白质核核酸酸（R RN NA A, ,D DN NA A) )胰核酸酶核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶（磷酸二酯酶）单单核核苷苷酸酸胰肠核苷酸酶（磷酸单酯酶）磷磷酸酸核核苷苷碱碱

34、基基戊戊糖糖核苷酶氨基酸（磷酸戊糖）n nu uc cl le ei ic c a ac ci id dn nu uc cl le eo ot ti id de ep ph ho os sp ph ha at te eb ba as se ep pu ur ri in ne ep py yr ri im mi id di in ne es su ug ga ar rr ri ib bo os se ed de eo ox xy yr ri ib bo os se e目目 录录核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶是指所有可以水解核酸的酶依据底物不同分类依据底物不同分类lDNA酶酶(deoxyri

35、bonuclease, DNase)：专一降解专一降解DNA。lRNA酶酶 (ribonuclease, RNase)：专一降解专一降解RNA。依据切割部位不同依据切割部位不同l核酸内切酶：核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。特异性限制性核酸内切酶。l核酸外切酶：核酸外切酶：5 3 或或3 5 核酸外切酶。核酸外切酶。目目 录录l(三) 酶水解lSnake venom phosphodiesterase and spleen phosphodiesterase are exonucleases that degrade polynucleotid

36、es from opposite ends.Snake venom phosphodiesterase and spleen phosphodiesterase are exonucleases that degrade polynucleotides from opposite ends.蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶目目 录录目目 录录l具有识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶统称为限制性核酸内切酶l发现：l 1952， Smith Human 用T4 phage 感染E.coli. 提出了限制与修饰现象。目目 录录Type IType IIType III功

37、能功能内切酶内切酶 & 甲基化酶甲基化酶内切酶内切酶内切酶内切酶反应条件反应条件ATP, Mg2+Mg2+ATP, Mg2+识别序列识别序列EcoK: AACN6GTGCEcoB: TGAN8TGCTPalindromic(回文回文序列）序列）EcoP1: AGACCEcoP15: CAGCAG切点切点至少至少 1000bp 远远识别序列的附近识别序列的附近识别序列识别序列24-26 bp 左右左右分类分类目目 录录目目 录录5 突出端突出端3 突出端突出端5-CCCGGG-33-GGGCCC-55-CCC-OH3-GGG- pp -GGG-3OH-CCC-5+SmaI齐末端、平端齐末

38、端、平端粘性末端粘性末端目目 录录u参与参与DNA的合成与修复及的合成与修复及RNA合成后的剪合成后的剪接等重要基因复制和基因表达过程接等重要基因复制和基因表达过程 u负责清除多余的、结构和功能异常的核酸，负责清除多余的、结构和功能异常的核酸，同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸 u在消化液中降解食物中的核酸以利吸收在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 u体外重组体外重组DNA技术中的重要工具酶技术中的重要工具酶 生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解 核酸酶的功能核酸酶的功能 目目 录录1. DNA或或RNA的定量的

39、定量OD260=1.0相当于相当于50 g/ml双链双链DNA40g/ml单链单链DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.判断核酸样品的纯度判断核酸样品的纯度DNA纯品纯品: OD260/OD280 = 1.8RNA纯品纯品: OD260/OD280 = 2.0OD260的应用的应用目目 录录二、二、DNA的变性的变性(denaturation)定义定义：在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA双链解开双链解开成两条单链的过程。成两条单链的过程。方法：方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、 酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。酰胺以及

40、某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。变性后其它理化性质变化：变性后其它理化性质变化：OD260增高增高粘度下降粘度下降比旋度下降比旋度下降浮力密度升高浮力密度升高酸碱滴定曲线改变酸碱滴定曲线改变生物活性丧失生物活性丧失目目 录录目目 录录DNADNA变性的本质是双链间氢键的断裂变性的本质是双链间氢键的断裂例：变性引起紫外吸收值的改变例：变性引起紫外吸收值的改变DNA的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱增色效应：增色效应：DNA变性时其溶液变性时其溶液OD260增高的现象。增高的现象。目目 录录解链曲线：解链曲线：如果在连续加热如果在连续加热DNADNA的过程中以的过程中以温度对温度对A260A260（absorbanceabsorbance，A A，A260A260代表溶