第11章核酸的结构、功能

1、目目 录录 第第11 11章章核酸的结构和功能核酸的结构和功能目目 录录目目 录录Friedrich Miescher (1844-1895) In 1869, Friedrich Miescher, a surgeon discovered the nucleic acid that exis in pus cell. The work was done in the laboratory of Felix Hoppe-Seyler. He died in Davos on the August 26th, 1895. 目目 录录目目 录录Oswald Avery（18771955）roug

2、h pneumococcussmooth pneumococcus目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 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目目 录录目目 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)目目 录录NNH132456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l嘌呤嘌呤次黄嘌呤、次黄嘌呤、1-1-

3、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。l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l都是基本碱基的都是基本碱基的化学修饰型化学修饰型( (甲基化甲基化) )。目目 录录NNNNONH2H鸟嘌呤鸟嘌呤NNNNOH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1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)OHOCH2OHOH 脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribo

4、se)目目 录录NONO尿苷尿苷11OHOCH2H HHHOH OH23451脱氧腺苷脱氧腺苷9NNNNNH2OH HOHOCH2H HHH2345核苷核苷 戊糖与嘧啶或嘌呤碱以戊糖与嘧啶或嘌呤碱以C-NC-N糖苷键连接而形成的糖苷键连接而形成的糖苷就称为核苷，通常是戊糖的糖苷就称为核苷，通常是戊糖的C C1 1与嘧啶碱的与嘧啶碱的N N1 1或或嘌呤碱的嘌呤碱的N N9 9相连接。相连接。目目 录录胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHO

5、HHHOCH2目目 录录POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脱氧脱氧核苷酸：核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷酸核苷酸核苷（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 录录磷酸碱基戊糖目目 录录OOHOHOHHOCH2NNNNNHHNHNHOOPOHOOO目目 录录酯酯 键键（对（对DNA为为H）碱基连接（糖苷键）碱基连接（糖苷键）目目 录录5 端端3 端端三、核苷酸的连三、核苷酸的连接接方式方式 核苷酸之间以核苷酸之间以3 3 ,5

6、 5 磷酸二酯键磷酸二酯键连接形成多核苷酸连接形成多核苷酸链，即核酸。链，即核酸。CGA目目 录录5533目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录55端端33端端C CG GA A目目 录录目目 录录目目 录录5 3 目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录lDNA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lDNA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在真核生物细胞

7、核内的组装在真核生物细胞核内的组装lDNA的功能的功能目目 录录 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以氢键以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 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录碱基互补配对碱基互补配对 目目 录录 目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录1.原核生物原核生物DNA的高级结构的高级结构目目 录录2.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核生物染色体

8、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)。目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录Structure and Function of RNA目目 录录目目 录录目目 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 tRNAHnRNASnRNASnoRNAscR

9、NA/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、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

10、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、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 录录目目 录录目目 录录hnRNA 内含子内含子( (intron) )mRNA * mRNA成熟过程成熟过程 外显外显子子( (exon) )目目 录录目目 录录目目 录录帽子结构帽子结构目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录ExonIntron目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录NNHNHNNOCH3CH3NNNHNN

11、HCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,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环环氨基酸氨基酸臂臂额外环额外环目目 录录目目 录录目目 录录* tRNA的三级结构的三级结构 倒倒L形形目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。 目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录snmRNAs的种类的种类核内小核内小RNARNA核仁小核仁小

12、RNARNA胞质小胞质小RNARNA催化性小催化性小RNA（核酶：（核酶：ribozyme）小片段干扰小片段干扰RNA（SiRNA） snmRNAs的功能的功能参与参与hnRNA和和rRNA的加工和转运以及基因的加工和转运以及基因的表达调控。的表达调控。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。 RNARNA组学组学目目 录录目目 录录目目 录录00

13、.10.20.30.4220240260280300波长 / nm光吸收目目 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目目 录录例：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目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录某些某些DNADNA的的Tm值值目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录DNA-DNA杂交双链分子杂交双链分子变性变性 复性复性 不同来源的不同来源的DNA分子分子目目 录录目目 录录核酸分子杂交的应用核酸分子杂交的应用定两种核酸分子间的序列相似性定两种核酸分子间的序列相似性检测某些专一序列在待检样品中存在与检测某些专一序列在待检样品中存在与否否(探针探针)是基因芯片技术的基础是基因芯片技术的基础 目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录分离分离poly(Apoly(A) mRNA) mRNA通常采用寡聚胸腺嘧啶核苷酸通常采用寡聚胸腺嘧啶核苷酸(oligo(dT(oligo(dT) )亲和层析法亲和层析法. .用寡聚用寡聚(dT(dT) )纤维素柱或寡聚纤维素柱或寡聚(dT(dT) )琼脂糖凝胶柱吸附琼脂糖凝胶柱吸附mRNAmRNA。低聚低聚dTdT纤维素纤