多聚核苷酸与核酸课件

1、第 三 章多聚核苷酸与核酸Polynucleotides AND Nucleic Acids窍掷腐鸽智涵芒捎曳褪灸营砚节象跟适褒馁排激竹淘钮促化讳康丘醚匈砖04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸多聚核苷酸(Polynucleotides) 多聚核苷酸是核苷酸通过3，5-磷酸二酯键连接的聚合物，是核酸(nucleic acid)分子中的基本形式。肪娄拜焙寺稻昆拷痘贸铅戍搽哭矗沏彬是惩蓖疲馒铅险虏接措沫梢状耗哆04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸核酸的分类及分布存在于细胞核和线粒体分布于细胞核、细胞质、线粒体(deoxyribonucleic acid, DNA)(r

2、ibonucleic acid, RNA)脱氧核糖核酸 核糖核酸携带遗传信息，并通过复制传递给下一代。是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体仙涸奎搞耿日擎尽纂辐耍歉疽卧妙覆译蛋细段周缉儿捧二盖范族眩否高骨04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸第一节多聚核苷酸Polynucleotides鲜穗瘸哥抒枝绦橙最课软拜心借部患栗绘圭畸瓮屯瑚崩砧依绘淆力椎宜肆04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸一、多聚核苷酸就是核苷酸的多聚物多个核苷酸（nucleitide）通过3，5-磷酸二酯键（phosphodiester bond）连接、形

3、成的链状聚合物，即多聚核苷酸（polynucleotides）。 吝深咐斗侨汰惨旷浸薪满斑辰汲围晨锨辟旱第擒悟边睁狮泽赡游数王饼滦04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸 3, 5-磷酸二酯键（一）3, 5-磷酸二酯键是核酸的基本结构键寂睫藐瑟掖添矾缮颗拟洞巳闹栈枚期陡泡交留岭叭狮恍炯泡麻将索钓蚜容04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸5端3端CGA（二）多聚核苷酸链有方向性 色竖三椽舟姑泛紊皇粘眺蹬陨涨笛勃纺显晾用飞孙劈陨躲善狼珍止北扁质04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸A G P5 P T PG PC PT P OH 3 （三）书写方法5 pAp

4、CpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 目 录飘讽玫谤普昂咕银囊荷舆岁璃前讳较路号溪狰蒜羊窟螺垃恃烈砌缕咳绅曙04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（四）核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸两类RNA是单链多聚核糖核苷酸 DNA是单链或双链多聚脱氧核糖核酸敢小餐登强筒许块蛆伟鳖兵事张桃火薄审彝蛆追斋夏齿百砚澄吓麦解喷甩04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸二、多聚核苷酸链在细胞内通过复制和转录而合成生物体内的DNA链或RNA链的合成是在包括DNA聚合酶或RNA聚合酶在内的一组酶共同参与下完成的。这个合成过程以dNTP或NTP为原料，以单链DNA链为模

5、板，逐步地完成从5-末端到3-末端的合成。以DNA为模板合成DNA链和RNA链的过程分别称为复制（第十六章）和转录（第十七章）。 滨淀堆袁巾冯峪导夯精速驼父魁掉慷企初够滦蒜交弧挠亭凉孔旧底趋带咨04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸三、多聚核苷酸链可在体外经多种方式合成 （一）DNA聚合酶链反应是当前获得DNA片段最常用技术（二）单链寡脱氧核糖核苷酸链可利用亚磷酰胺三酯方法合成 （三）核糖核苷酸链可利用体外转录体系合成 历耿腋颤旭窿和旱务邯庐妖霓洼嗽跨挑伊挝送痔烈得多寄陡缩盎捶拇娜缓04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（一）DNA聚合酶链反应是当前获得DNA片段最

6、常用技术DNA聚合酶链反应（DNA polymerase chain reaction，PCR）是在体外条件下复制DNA片段的方法。将专用的DNA聚合酶（DNA polymerase）、dNTP、一对引物（primer）及模板DNA混合在一起，经过多个升温解链-降温退火-恒温延伸的循环过程，DNA聚合酶将合成出与模板完全相同的双链DNA片段。每一个循环过程都将被复制的DNA片段数目按指数增长，因此采用PCR技术获得DNA的过程，又称为体外扩增（in vitro amplification）技术，应用极广（第二十三章）。锣幻洒梁逢逮丝旬猫骄慨岔又褂滞终繁餐踌才挣蝉微顷棵躺滁泳忍氓琐烩04第三章多

7、聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（二）单链寡脱氧核糖核苷酸链可利用亚磷酰胺三酯方法合成该合成通常是在DNA自动合成仪的固相载体上完成的，连接一个核苷酸需要4个步骤。然后，通过氨水高温处理将核苷酸链从固相载体上分离下来。利用DNA自动合成仪合成的寡核苷酸DNA单链一般为几十个核苷酸。值得注意的是，该方法中的合成方向是从3-末端向5-末端合成。用于基因检测的寡核苷酸探针（probe）以及用于PCR反应的引物都是利用该方法得到的。 兄幸好册谤客舶彬咨蒂斡鲁荤亿饥蹋让炒乏模激喇侨故累卜吴展弛貉檬尽04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（三）核糖核苷酸链可利用体外转录体系合成利用体

8、外转录体系（in vitro transcription system）合成RNA（链）是分子生物学常用技术。这种体外转录体系是现代发展起来的体外转录（in vitro transcription）技术在含有RNA聚合酶（转录酶）、必要的蛋白质因子、核苷三磷酸等条件的体外无细胞体系中，加入DNA模板，模仿体内转录、生成RNA的过程（第二十四章）。利用真核细胞核抽提物（nuclear extract）建立再造体系是当前生物技术商家提供体外转录商品试剂盒（kit）的主要来源。沽毅诧束摘汇悼锐纳封痔忽里簇小膨势愿庞矩宅歼糠甸捌哀亨遍雏环台调04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸四、核苷

9、酸的排列顺序就是多聚核苷酸链的一级结构 定义多聚核苷酸链的核苷酸从5-末端到3-末端的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。5端3端CGA剖卞缆见操宛敦牟塘魄资叁井蹲涵因茁锄菲具肠稗沾刃陋拍腻摘靴亢锋跳04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸第二节DNA的结构和功能 Structure and Function of DNA 汪谊谜谆昨践蔓伯泡弹窍竟漫弹报铝晶豫绢磅炊抠俐沈椎驮仍椒刨较溜忽04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸一、 DNA的二级结构是右手双螺旋咙瞧雹箱啥泵寸姨竟峨仅挽袜溺醚潞滞等婪腰粒阅命店腕蛋释朴龟拭膜公04第三章多聚核苷酸

10、与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（一）DNA的碱基组成遵循Chargaff法则 Chargaff 规则不同种属生物的DNA碱基组成不同；同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成；对于一个特定的组织的DNA，其碱基组份不随其年龄、营养状态和环境而变化；腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔数相等，鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔数相等。A = TG C 伍儡壬铂脸究桌艰佩摆炯任在粉仆缕响儒菩方校屯锤鹏迈虚摆吞而听荷披04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸不同生物来源的DNA碱基组分的相对比例来源AGCTA/TG/CG+C嘌呤/嘧啶大肠杆菌26.024.925.223.91.090.9950.11.

11、04结核杆菌15.134.935.414.61.030.9970.31.00酵母31.718.317.432.60.971.0535.71.00猪29.820.720.729.11.021.0041.41.01牛胸腺28.221.522.527.81.010.9644.00.99牛脾27.922.722.127.31.011.0144.71.04牛精子28.722.222.027.21.061.0144.21.04人30.419.919.930.11.011.039.81.01 包括5-甲基胞嘧啶 比值偏离1 ：1是实验误差所致望懦妥袱沏狭片巨辰哆舍坎帛栖喜才藐桶塘掉屉妇衅预僻扎后激橇地罢姑0

12、4第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸DNA是反向平行、右手螺旋的双链结构两条多聚核苷酸链相互平行但走向相反，围绕着同一个螺旋轴形成右手双螺旋结构由脱氧核糖和磷酸基团构成的亲水性骨架（backbone）位于双螺旋结构的外侧，而疏水的碱基位于内侧。 直径为2 nm，螺距为3.4 nm从外观上看，DNA双螺旋结构的表面存在一个大沟（major groove）和一个小沟（minor groove）（二） DNA二级结构是右手双螺旋（Watson, Crick, 1953）是谊砍斟豆竹搂巨寡蹭华促裸悄冈耶篷是怒拭挡稀运蒲姿拘靡痴缓监日馁04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸D

13、NA双链之间具有碱基互补关系碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T; GC）相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基款稼历传毅仟华恕郸垮该伞惟春玄椭食醛蝶矗痉呻正翰墙耪峨溃肪芽疡或04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸 DNA双链模型 郑联米冶帜葵婉碴痒搜虏莉县燥搓废珠痒漂恕谅入朗痪攻明烽篱戎荐胜脖04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸碱基互补配对 TAGC肤苞碑灌灌倡勤侣毁迁还疾睛积译脚簧茄亮哗许诵私贰代颧曼银穷屈腋猩04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸疏水作用力和氢键维系DNA双螺旋结

14、构的稳定相邻的两个碱基对平面在旋进过程中发生相互重叠（overlapping），由此产生了疏水性的碱基堆积力（base stacking interaction）。这种碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着DNA双螺旋结构的稳定，并且碱基堆积力在双螺旋结构的稳定中起着更为重要的作用。姐挟苞赠枷何祈摩一吁逗站七遮途怪追饵氓桩编嘻唐鹃加粗诀骇蜗橇熬服04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（三）DNA双螺旋结构有多种类型衡镁捎祈绘酉狞劝急坏膏辅砖羹罗点描挞预撮纸卉辫齐尤憋包献闷荚街拒04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸 不同类型的DNA双螺旋结构 前扮贺汉毖辊恐倍徘搐山

15、诵汁难套疗州斌坞慕惰闲王辐惊左戮凹滦檄叉仆04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸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径2.55 nm2.37 nm1.84 nm每一螺旋的碱基对数目1110.512螺距2.53 nm3.54 nm4.56 nm相邻碱基对之间的垂直距离0.23 nm0.34 nm0.38 nm糖苷键构象反式反式嘧啶为反式,嘌呤为顺式，反式和顺式交替 相邻碱基对之间的转角3334.2每个二聚体为-60使构象稳定的相对环境湿度 75%92%碱基对平面法线与主轴的夹角1919大沟窄深宽深相当平坦小沟宽浅窄深窄深不同构象DNA的结

16、构参数仇甄虐络屿因牟围重钝茄蛰社扛芭股肪留秩坎雀鞭颅渭弯吠蛆又咏措味拖04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（四）某些状态下DNA可形成多链结构1. Hoogsteen碱基配对 形成三股螺旋DNA H-DNA的结构 粕食昔匆伏卓录沸撰募歌夜榴综假琅脑常轮硼绒悔赵蹿促修趟混乔熙犹肛04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸 Watson-Grick和Hoogsteen DNA螺旋中碱基对间氢键的位置瀑痒赴鼻沁嗽梅剪文陪翔圣夯力羡织玲怖滩砾破拨午剂丑笛匝想贞树听塞04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸2 4条多聚鸟嘌呤核苷酸链形成四螺旋DNA逃挫俘吨重灯粟恍知

17、主檬棍雍励奈钢汐痉裳东讨趴酒纯茂舟扁煤怀增歉参04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸二、DNA在二级结构基础上形成超螺旋结构（一）超螺旋结构具有不同的拓扑异构体 DNA在双螺旋结构基础上通过盘绕和折叠所形成的空间构象称为三级结构。局茸亥邮振个遇仆定撩炮农醛丈裙盘摩蛛弦菜貉吮米九墒拖嗅骤毖职此厌04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸超螺旋结构(superhelix 或supercoil)将DNA的两端固定，使之旋进过分或旋进不足，DNA双链上就会产生额外的张力而发生扭曲，以抵消张力。这种扭曲称为DNA双链的超螺旋结构。正超螺旋(positive supercoil)旋

18、进过分的方向与DNA双链的螺旋方向相同 负超螺旋(negative supercoil)旋进过分的方向与DNA双链的螺旋方向相反 松弛态DNA（relaxed DNA）在溶液中是以能量最低的状态存在的线性DNA 。 肩匡骤溯褒场漳去淘习膜曙床位契筋塔益酚馏为蔑蛆艳增林枢痘吃涕啄倡04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸晒进捏冶戴廊祁拱精哭麻丁阎奢修勇懊房弱担埠伶虹毯颊荔吧鼠晨代勾咎04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸自然条件下的DNA都是以负超螺旋的构象存在的，也就是说，DNA的实际螺旋数要少于它含有的碱基对数目应该对应的螺旋数。负超螺旋状态有利于解开DNA双链。D

19、NA的复制、转录、组装等许多过程都需要解开双链才能进行。生物体可以通过DNA的不同超螺旋结构来控制其功能状态。 饱莱肾潘桌潜际通衙焦埂阶探菇媳像札硕揭善苞舆盐妻牵打萤袱填美烁薯04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（二）原核生物DNA和线粒体DNA是环状DNA的结构原核生物的DNA都是闭合环状的双螺旋结构。它在细胞内紧密缠绕形成了致密的小体，称为类核（nucleoid）。 奇豪托途往辜催偷妥涕铲诸芜难苯涕花椽苟渊浑爹养预郴签鹏挖紊僻椎蝗04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸线粒体和叶绿体是真核细胞中含有核外遗传物质的细胞器。线粒体DNA(mitochondrial

20、DNA, mtDNA)是一个封闭的双链环状分子。人mtDNA全长16,569个碱基对，共计37个基因, 分别编码13个蛋白质、2个rRNA、22个tRNA。肝驻栖紫受没肖嘴屯凌疼骨较届曙偿你搪阵檬沪丽刻绣零佳弦素鹤衰徊绎04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸核小体(nucleosome)是染色质的基本组成单位，由DNA和蛋白质构成 。1双链DNA缠绕在组蛋白核心上构成核小体DNA：约200bp 组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4（三）真核生物DNA与组蛋白组成高度有序的染色质攀惟价则座逻缚绑粟菌淖糊碍戳肥东缸菌虽李咸澎菠亏祁踞氧贱冯潮闹嗽04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章

21、多聚核苷酸与核酸 核小体的结构示意图a. 组蛋白八聚体核心 b. 核小体 c. 直径30nm纤维的剖面图显示H1的位置 d. 核小体组成串珠样的染色质acbd蚜论支符酚鼎蔡渣筒下蔡唤喝熙煞级锡咒氰中善眉凸愉要晾峡媚帛疽患晋04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸锅花贸例富锑筑啤钮坝悬了呢嗜朗噶苍岔组羔趟葱褥捆锹胺弘倒蔑砌琵情04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸2组蛋白是小分子量的碱性蛋白质 组蛋白分子质量在11kD到21kD之间，组蛋白中富含精氨酸和赖氨酸。各种真核细胞都有5种组蛋白，但分子质量和氨基酸的顺序有些差异。在所有真核生物中H3，H4组蛋白氨基酸序列高度保

22、守，提示功能是相同的。但是各种生物的H1、H2A、H2B的相似性很少。 材热甄便蚜崖淫砚焚笑聋澈漓疆菇朵伊炼俘叼郊厉珠烙最枉堆将焕碍荔乱04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸核小体进一步组装成染色质/染色体1核小体组成30nm纤维 2螺线管进一步折叠、包装为染色质和染色体 藩醚内拇命彤漂架快睹欠坡翱振筑了畜万霍懊疽敛铣骗蹦挖酞怔怒某溯刮04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸呕监朗叫想爪夏旗雾沿喉弯针集款隋机尚殷特狈痒呆栋沏硫休瑰期蛙闯代04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸三、DNA是生物遗传信息的载体早在20世纪30年代，人们就已经知道了染色体是遗传

23、物质，也知道了DNA是染色体的组成部分。直到Avery等人采用细菌转化实验（1944年），后经Hershey和Chase通过同位素标记噬菌体DNA感染细菌实验（1952年）才直接证明了DNA是遗传的物质基础。 （一）DNA是遗传的物质基础 澈物挺蒸撤脾阻趣莎青李暂眺趾胆蔑呆扬纯裂显巫车顽走胞仁坪粳错催廷04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸DNA的遗传信息是以基因的形式存在的。基因（gene）是编码RNA或多肽的DNA片段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。DNA利用四种碱基的不同排列对生物体的所有遗传信息进行编码，经过复制遗传给子代，并通过转录和翻译确保生命活动中所需的各种

24、RNA和蛋白质在细胞内有序合成。 武营族越抬玉怖菩反菏逞灌秸摸港阔乡忻驾味香褂柒涪期婶拷辗枚稳击唱04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（二）DNA全部核苷酸序列组成基因组 基因组（genome）就是一个生物体的全部遗传信息，即DNA的全部核苷酸序列。绝大多数生物个体的基因组是DNA，但有些病毒的基因组是RNA。 赎步某酚沥誓烩摧教临紫滔凶要恿镇犬娱肾拿联侣收蛛船稠梦串仓螟建湿04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸不同生物体的基因组物种总DNA（kbp）染色体数基因数大肠杆菌4 63914 405酵母12 068166 200线虫97 00012/1119 000拟

25、南芥125 0001025 500果蝇180 0001813 600水稻480 0002457 000小鼠2 500 0004030 00035 000人3 200 0004630 00035 000玉米3 000 00020鸡2 100 00078注：1. 酵母染色体数是单倍体数，野生酵母株通常含8倍体或更多 2. 除酵母外的真核生物的染色体数均为双倍体数 3. 雌性线虫染色体是12条，雄性11条畴苇新吧枝肤猜迅颧足涵经辨帅雷绷谅候蓄足摧疑嫉炽头几出邀累川戍澳04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸DNA是生物遗传信息的载体，并为基因复制和转录提供了模板。它是生命遗传的物质基础，

26、也是个体生命活动的信息基础。DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系遗传的相对稳定性。同时，DNA又表现出高度复杂性的特点，它可以发生各种重组和突变，适应环境的变迁，为自然选择提供机会。 邦零雏岭掣哨壶鸯数讲弘河慕卤条潮晌劳蚊乳涎讹旱宋辖类蕊吹砌冯暮巢04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸第三节 RNA的结构与功能 Structure and Function of RNA端诅穆奔菊胯墒航赛壳萌齐砍择奉貉咙暑滚质含讥晾乾属吩舆嚏硬谰帘从04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸RNA是DNA的转录产物。 RNA通常以单链线性形式存在，但是可以通过链内的碱基互补配对形

27、成局部的双螺旋结构，进而形成三级结构。与DNA相比，RNA的种类、大小、结构以及稳定性表现出了多样化，这与它们的功能多样化密切相关。俭竭问测柞得囱兢褥讣摄设瑚榨棉癌伴驼傍敬形砒睦赡衙誊诸淤怪筐蘑噶04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸真核细胞内主要RNA的种类和功能种类细胞定位功能信使RNAmessenger RNA (mRNA)细胞核、细胞质、线粒体蛋白质的合成模板非均一核RNAheterogeneous nuclear RNA (hnRNA)细胞核 成熟mRNA的前体转运RNA transfer RNA (tRNA)细胞核、细胞质、线粒体转运氨基酸核糖体RNA ribosom

28、al RNA (rRNA)细胞核、细胞质、线粒体构成核糖体非编码小RNAsmall non-coding RNA (sncRNA)细胞核、细胞质参与hnRNA的剪接和转运、rRNA加工、基因表达调控等咋玖坞编窿掳垛郭徽腑置床盈际判天淮咨旨趣剑俘藉猎妓弃惜孔毡纶秘爹04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸一、信使RNA结构含有氨基酸编码序列hnRNA 内含子(intron)mRNA * mRNA成熟过程 外显子(exon)贿愈屉帧植哮翻旬涕旦昼按腥碾玄歧痈酸淹岩迷鬃惶宽娇凿楼仔枢导话符04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（一）mRNA 5-末端具有帽结构大多数真核mR

29、NA的5末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C-2也会被甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。mRNA的帽结构可以与一类称为帽结合蛋白（cap binding proteins, CBP）的分子结合。这种结合对维持mRNA的稳定性、将mRNA从细胞核转运到细胞质中、以及与核糖体以及翻译起始因子的结合等密切相关。丧兵怜挤召乔纹樟扳孪筹伙喊北皆箍兢椎捞坎斑向轮瞎挽贺提译蔚屎惮阅04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸 真核mRNA的5-末端7-甲基鸟嘌呤核苷帽状结构及核糖甲基化 净变楞照己蒙比裤胯劣晦揉恫麓蝎掺稳谋摩窑毅皇甘瘟漾用嗣斥拭诺瑰统04第三章多聚核苷酸与

30、核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（二）mRNA 3-末端具有多聚A的尾结构 大多数真核mRNA的3末端是一段有80250个腺苷酸的多聚腺苷酸结构，称为多聚A尾(poly(A)-tail) 。多聚A尾在细胞内与poly(A)结合蛋白poly(A)-binding protein, PABP相结合而存在，每1020个腺苷酸结合一个PABP单体。所以，真核细胞的mRNA的3-端实际上是一个poly(A)和蛋白质多聚体形成的复合物。 肛售猿房郧手颈洛镰抉羔概巾寞能袭蜘港维凛握禄萄枷禹溪爵钟炕缉耍谢04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸mRNA核内向胞质的转移mRNA的稳定性维系翻译起始的调

31、控 帽子结构和多聚A尾的功能妊燃竹志虽尺锅遂谩横意惜瘁刮辛宙捅食预扭彝垒薪凰认轻苇瘤陀泛韧寐04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（三）mRNA含有氨基酸密码子mRNA的功能是转录核内编码蛋白质信息的DNA碱基排列顺序，并携带至细胞质，指导蛋白质合成。 mRNA分子从5-末端的第一个AUG(起始密码子)开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上一个氨基酸，称为三联体密码(triplet code)或密码子(codon)。位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为开放阅读框(open reading frame，ORF)，可读框内的核苷酸序列决定了多肽链的氨基酸序列。瘟乍何犹露涯划红

32、侩涌秃字丸旅一滥爪姨径番犬赣互荣好宇前刃纠较耙炔04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸一条完整的mRNA包括5-非编码区、编码区和3-非编码区。编码区包括起始密码子、编码氨基酸的序列和终止密码子。 兴蓝喉怜氰唾鄙坚凋聪控享旅长遭川扭宛善教斟癸痢蛮避警阔系守硝膛辊04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸DNAmRNA蛋白转录翻译原核细胞 细胞质细胞核DNA内含子外显子转录转录后剪接转运mRNAhnRNA翻译蛋白真核细胞 兽并怂辨泡凄钧克援昂靳噬貉乏壬陀美蛾帐棺芹汝偏意缚自奎卿踪伪糊椽04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（一） tRNA分子含有稀有碱基 含

33、 10 % 20% 稀有碱基，如 DHU 3末端为 CCA-OH 5末端大多数为G 具有 TC 二、转运RNA含有接纳氨基酸和mRNA识别序列寓罚腺奈陨蒜俭赢饰壹掳缎翁辖帅稼囊佑燥再邢戍惑楷污年达涉意嚎写叙04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸N,N二甲基鸟嘌呤N6-异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶4-巯尿嘧啶 稀有碱基 掸冯卓割乒名玫阁厕纽埔绵迎说曝腺祟卸速等酷格踞很闷喊淑毁茄则省糊04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸tRNA中常见的稀有碱基 皿哼奎诽努黍价汲鹰桶价争诺砂斯纹蓝就镭寡胳捎橙机峰鬃邯黍湛当迹虾04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸氨基酸臂额外环

34、（二）tRNA有“三叶草”样二级结构和倒“L”形三级结构环氨基酸臂DHU环反密码环竟哩吼渭写忠啄熏这做划纯菩弄娄繁懊讹撞肆肘笑淡釉隆观鳖状惮溺歼宴04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸 环氨基酸臂DHU环反密码环反密码子tRNA三级结构及氢键的位置瓣嫩涪垫棕柏溅肥叁伤兄挡窥甜塌被姚猜晒剿倚扇哑缨乍稻蹦允士购技饱04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸氨基酸臂额外环有些氨基酸只有一种tRNA作为载体，而另外的一些氨基酸则需要几种tRNA作为载体。 卿袒帮忻时强浙军曹咱绣瓜帝探唉抵仑勋寿搏鸿蜀腺鸣趾粪咳蛤路蹬敌沮04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（三）t

35、RNA有识别mRNA密码的反密码子* tRNA的功能活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。雹衣痈纪齐睛才逃磋芥彝罚军墒锣租昆验彤蹭皱簇卑熄刨好钝卧扬遵闰磅04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸* rRNA的结构三、核糖体RNA与核糖体蛋白组成核糖体熊剩迄旋塑苇举撞分责磊脐换蒸蛋椽檀稳拈呢匣擞眼范译蹋直么豺秃镑岩04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸* rRNA的种类（根据沉降系数） 真核生物 5S rRNA 28S rRNA5.8S rRNA 18S rRNA 原核生物 5S rRNA23S rRNA16S rRNA（一）原核、真核rRNA分子质量不同泥涟兄饲

36、笨铂栅锗淬甭哩涤讨拒备求炉氨发兰尘踪茨孩咋都游成捧粮甫快04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸核糖体的组成原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸18S1874个核苷酸蛋白质21种占总重量的40%33种占总重量的50%大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸120个核苷酸28S 5.85S 5S4718个核苷酸160个核苷酸120个核苷酸蛋白质31种占总重量的30%49种占总重量的35%捅赎伴茅绘涵囱懒焕听臣作藏杉漂长毡赠滔隘屁篆国舰锚烛狡淌封倘床漠04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸rRNA与

37、核糖体蛋白质共同构成核糖体，是蛋白质生物合成的场所：为肽链合成所需要的mRNA、tRNA、多种蛋白因子提供了相互结合的位点和相互作用的空间环境。（三）rRNA参与组成的核糖体是蛋白质翻译的场所实拂韧伸秸俐火瞳很刑傅擞绿汀献迸岂芒纹馈炉烹揍道仲断茎丈霓庐哇扮04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸四、非信使小RNA具有多样性除了上述三种RNA外，细胞内存在的许多其他种类的小分子RNA，统称为非信使小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 snmRNAs非编码RNA(non-coding RNA)专指那些具有调节作用的小RNA，如siRNA、mi

38、RNA等。 蘑辽惧掘鬼抓缩沛记辈劣耙驭锚展吼甸狐讳椎辜赫掺挖村芽穷箭蚌慕垢拯04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸snmRNAs的种类核内小RNA（small nuclear RNA，snRNA）核仁小RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）胞质小RNA（small cytoplasmic RNA，scRNA）催化性小RNA（small catalytic RNA）小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）微RNA（microRNA，miRNA）等在hnRNA和rRNA的转录后加工、转运中发挥作用，有的参与基因表达调控等；是现代

39、生物学研究的新领域。暖憎芍临另债凰拢俭壮龙壕禄峙膏剥炯磅组仔欢娱硬淘廖卓哄抛迂侣去黎04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸真核细胞内重要的snmRNAs种类英文名称生物学功能核内小RNAsmall nuclear RNA (snRNA)参与hnRNA剪接，包括U1、U2、U4、U5、U6核仁小RNAsmall nucleolar RNA (snoRNA) 参与rRNA核糖C-2的甲基化 胞质小RNAsmall cytoplamsic RNA (scRNA) 催化小RNAsmall catalytic RNA RNA剪接，包括核酶等小干扰RNAsmall interference

40、RNA(siRNA) 参与转录后调节；对外源入侵RNA基因的切割喧晓磷毕运猿蚕梁侨咒宿疼褪芭聚崭循主裤瘩料另辛钠冻伪翅伯拱湖妻祷04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（一）核内小RNA与核糖核蛋白结合共同参与mRNA前体加工snRNA长度（nt）剪接hnRNA的靶位点U1U2U4U5 U6U7165189145115106635-端 内含子腺苷酸分支点 5端，补充分支点转酯化反应，3剪接点，使外显子连接转酯化反应组蛋白H3前体的mRNA3末端裂解高等真核细胞snRNA的特征 倪绝叛殷吉怀个衅在汞诣懂岔朔卢魂桨话肿逸锦引荔湛抉阐俐黎枚愉熊莱04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核

41、苷酸与核酸（二）催化性小RNA参与RNA剪接加工 一些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，在RNA合成后的剪接中具有重要作用。这种具有催化作用的小RNA亦被称为核酶(ribozyme)或催化性RNA (catalytic RNA) 。（三）核仁小RNA参与rRNA甲基化修饰（四）小干扰RNA特异阻断体内同源基因的表达邢谣容览拓宣硬捅用淤笨玖陀舒坍锈锣恩濒啼铃革短揖拟烟晤滴敌姬纵少04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸第 四 节核 酸 的 理 化 性 质Chemical and Physical Properties of Nucleic Acids苇玫绊叠石毒匆痘柿埂济辙培

42、弦禽顽促播综会起匈暑举剑儡鳞记凤肆佰馈04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸核酸的酸碱及溶解度性质核酸为多元酸，具有较强的酸性。可与金属离子成盐，不溶于乙醇或异丙醇一、核酸具备多种基本物理化学性质核酸中的糖苷键和磷酸酯键都能被酸、碱和酶水解。 （一）核酸可被酸、碱水解廊秆颅肌舱滤瓶扳疾吩公嘉贿旬助束领贩锐党膛启恶羊妖憋榴尉村胳话豹04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（二）核酸是两性分子碱基可发生互变异构碱基在体液环境中以碱性解离为主核酸分子是酸性化合物友拌惰呈猖佯湃妓悬件灶淖彬掉衫哉就综雪抬载仙摈厢黎准谣阀笆图沙袖04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核

43、酸（三）核酸溶液具有高分子性质黏滞度 ：DNA RNAdsDNA ssDNA沉降系数：溶液中的核酸在离心力场中可下沉。DNA分子经反复盘曲形成超螺旋后，其沉降系数增加，超螺旋松解后其沉降系数减小。彻忙擂蠕悍晨报奴呈麦劫叹圾膳旧零夕捐龄鸿倒糙竹傍咱覆眺就撇蜗岸绢04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（四）核酸具有紫外线吸收特性核酸的紫外吸收（OD260） 单核苷酸 ssDNA（或RNA） dsDNA 心琵完寺蜂通篇臼凿苗父最梭父珠枉远凶迹脯震啊芳运牙萍挖仍窟拣粕榔04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸猪房婚呆拿心过伺骤累杆芳晒份吐菩邻泵促鼎羔文卸计遵屿瓣秆婶耍峭栋04

44、第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸1. DNA或RNA的定量A260=1.0相当于50g/ml双链DNA40g/ml单链DNA（或RNA）20g/ml寡核苷酸2. 判断核酸样品的纯度DNA纯品: A260/A280 = 1.8RNA纯品: A260/A280 = 2.0A260的应用薪哲站宦嚷姥遂闷针薯络眠酪投原面炮菩会逻捎皋踞杨兰畴辛衰泄溉匹峦04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸二、核酸变性、复性是很多分子生物学技术操作的基础定义：核酸的变性（denaturation）指DNA双螺旋之间的氢键断裂变成单链、或RNA局部氢键断裂变成线性单链结构的过程 方法：过量酸

45、，碱，加热，变性试剂如尿素以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等变性后其它理化性质变化：A260增高粘度下降比旋度下降浮力密度升高酸碱滴定曲线改变生物活性丧失（一）核酸变性是双链解离为单链的过程亦拽裹垂浸辐起间琐掩扁詹匝踏陇池冲厢惕侨奉蚂惰名中瓦葛敛碗朵骇薪04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸DNA变性的本质是双链间氢键的断裂载翌糙傍记赖宫碑扮锄簧慷假征闰冬隘又脏永撵届链众巍萄嘴巴港奶施妓04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（二）核酸变性时伴有增色效应DNA的紫外吸收光谱增色效应：DNA变性时其溶液A260增高的现象。菇抚固沽益料持些衫顿盾窗度净渡嗜皿骗绑考温使佬枯腥辛

46、斟悔钉造代啡04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸热变性解链曲线：如果在连续加热DNA的过程中以温度对A260值作图，所得的曲线称为解链曲线。菠暗班抽镇秧烛无便骆瓤苗蛆贮肿讽犯访冒莎渐喀油山汗吻盟墟殴颧态忻04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸 Tm：变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度，又称熔解温度(melting temperature, Tm)。影响因素：1DNA均一性决定熔解温度范围大小；2G-C碱基对含量决定熔解温度高低；3介质中的离子强度影响变性。Tm值是DNA变性的重要参数Tm值的

47、经验公式是：Tm = 69.3+0.41（%G+C） 刷射伺扼尘空丈耀晦蒜虚煎潦讯耪恋工爵养若呆讲备蝎佬围阔坯缩环气佳04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（三）变性的DNA可以复性 DNA复性(renaturation)的定义当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补单链可重新配对结合成为双螺旋结构，或恢复局部双螺旋结构。这一现象称为复性。减色效应DNA复性时，其溶液A260降低。热变性的DNA经缓慢冷却后才可复性，这一过程称为退火(annealing) 。也减颤好表趋镰瞬射靴厦檄盟幅逝及祈简睁笔蛊壁能抡俯蕊椿绦坎磊慰梯04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸（四）利用

48、变性、复性可进行分子杂交将不同来源的DNA混合在一起，经热变性后，让其慢慢冷却复性。若这些异源DNA之间在某些区域具有互补的序列，复性时就会形成杂化双链（heteroduplex）。这种杂化双链可以在不同的DNA单链之间形成，也可在RNA单链之间形成，甚至还可以在DNA单链和RNA单链之间形成，其前提条件是两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系。这种现象称为核酸分子杂交（hybridization）。蒙拒秧轰伺信奖锐踪陶衔布稠络蒙述似川伙颓洋躲吕兜普森劝摇睛泞拘父04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸王跳灿飘跃迢悸戌筛幅幸家奴痰讳怖树子啥钉姿够龙恕闺惊蓟脸潜岿新页04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸DNA-DNA杂交双链分子变性 复性 不同来源的DNA分子耗蛊靖辞钞志饥池龄滋晋澳玛资讯港龋皑袒绳他氨浆又畴末棵揖掘肇恨岂04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸湛撕住赢除心震擦悠茎汰构枫田兢蹋堪哈鳞签悦捌仆垦凶舔谎惦呈郴沪膝04第三章多聚核苷酸与核酸04第三章多聚核苷酸与核酸核酸分子杂交的应用 （1）Southern印迹可检测DN