新版核酸的结构和功能专业知识讲座

核酸(nucleicacid)

是以核苷酸为基本组成单位生物大分子，携带和传递遗传信息。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第1页核酸分类及分布存在于细胞核和线粒体内。存在于胞核、胞液和线粒体。(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脱氧核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个体遗传型(genotype)。参加遗传信息复制与表示。一些病毒RNA也可作为遗传信息载体。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第2页第一节核酸化学组成及一级结构TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid新版核酸的结构和功能专业知识讲座第3页核酸基本组成单位是核苷酸(nucleotide)。碱基戊糖磷酸核苷酸核苷核酸DNA基本组成单位是脱氧核糖核苷酸。RNA基本组成单位是核糖核苷酸。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第4页嘌呤嘧啶碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）DNA、RNA都有DNA有RNA有一、核苷酸结构每种核酸都含有四种碱基。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第5页嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)碱基新版核酸的结构和功能专业知识讲座第6页嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)新版核酸的结构和功能专业知识讲座第7页

五种碱基都能形成酮式-烯醇式或氨基-亚氨基互变异构。这两种异构体平衡关系受介质酸碱环境影响。

新版核酸的结构和功能专业知识讲座第8页戊糖（组成RNA）核糖(ribose)（组成DNA）脱氧核糖(deoxyribose)新版核酸的结构和功能专业知识讲座第9页碱基和核糖（或脱氧核糖）经过糖苷键连接形成核苷(nucleoside)（或脱氧核苷）。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第10页核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷（脱氧核苷）和磷酸以酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。

新版核酸的结构和功能专业知识讲座第11页多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP新版核酸的结构和功能专业知识讲座第12页环化核苷酸:cAMP，cGMP新版核酸的结构和功能专业知识讲座第13页二、核酸一级结构定义核酸中核苷酸排列次序。因为核苷酸间差异主要是碱基不一样，所以也称为碱基序列。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第14页5´端3´端核苷酸之间以3,5-磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。CGA新版核酸的结构和功能专业知识讲座第15页书写方法新版核酸的结构和功能专业知识讲座第16页

DNA与RNA区分核酸碱基戊糖DNAA、G、C、T脱氧核糖RNAA、G、C、U核糖新版核酸的结构和功能专业知识讲座第17页第二节DNA空间结构与功效DimensionalStructureandFunctionofDNA新版核酸的结构和功能专业知识讲座第18页一、DNA二级结构——双螺旋结构新版核酸的结构和功能专业知识讲座第19页（一）DNA双螺旋结构研究背景碱基组成份析Chargaff规则：[A]=[T][G]=[C]碱基理化数据分析A-T、G-C以氢键配对较合理DNA纤维X-线衍射图谱分析新版核酸的结构和功能专业知识讲座第20页已知核酸化学数据新版核酸的结构和功能专业知识讲座第21页（二）DNA双螺旋结构模型关键点1.两条链反向平行，围绕同一中心轴组成右手双螺旋(doublehelix)。螺旋直径2nm，表面有大沟和小沟。2.磷酸-脱氧核糖骨架位于螺旋外侧，碱基垂直于螺旋轴而伸入内侧。每圈螺旋含10个碱基对(bp)，螺距为3.4nm。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第22页碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行新版核酸的结构和功能专业知识讲座第23页3.两条链经过碱基间氢键相连，A对T有两个氢键，C对G有三个氢键，这种A-T、C-G配正确规律，称为碱基互补规则。4.维持双螺旋稳定原因：横向为氢键，纵向为碱基间堆积力。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第24页碱基互补配对TAGC新版核酸的结构和功能专业知识讲座第25页（三）DNA双螺旋结构多样性Z型DNAB型DNAA型DNA新版核酸的结构和功能专业知识讲座第26页二、DNA超螺旋结构及其在染色质中组装（一）DNA超螺旋结构超螺旋结构(superhelix或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。正超螺旋(positivesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同负超螺旋(negativesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反新版核酸的结构和功能专业知识讲座第27页意义DNA超螺旋结构整体或局部拓扑学改变及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具相关键作用。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第28页新版核酸的结构和功能专业知识讲座第29页（三）DNA在真核生物细胞核内组装真核生物染色体由DNA和蛋白质组成，其基本单位是核小体(nucleosome)。核小体组成DNA：约200bp组蛋白：H1H2A，H2BH3H4新版核酸的结构和功能专业知识讲座第30页串珠状核小体结构新版核酸的结构和功能专业知识讲座第31页串珠状核小体DNA双螺旋片段染色质纤维伸展形染色质片段密集形染色质片段整个染色体新版核酸的结构和功能专业知识讲座第32页核小体螺线管真核生物染色体DNA组装新版核酸的结构和功能专业知识讲座第33页三、DNA功效DNA基本功效是以基因形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录模板。它是生命遗传物质基础，也是个体生命活动信息基础。基因从结构上定义，是指DNA分子中特定区段，其中核苷酸排列次序决定了基因功效。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第34页肺炎双球菌转化试验OswaldAvery(1944)新版核酸的结构和功能专业知识讲座第35页

试验二，噬菌体标识试验新版核酸的结构和功能专业知识讲座第36页

新版核酸的结构和功能专业知识讲座第37页

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新版核酸的结构和功能专业知识讲座第39页第三节

RNA结构与功效StructureandFunctionofRNA新版核酸的结构和功能专业知识讲座第40页动物细胞内主要RNA种类及功效新版核酸的结构和功能专业知识讲座第41页一、信使RNA结构与功效hnRNA内含子(intron)mRNA*mRNA成熟过程

外显子(exon)新版核酸的结构和功能专业知识讲座第42页*mRNA结构特点1.大多数真核mRNA5´末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸C´2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。2.大多数真核mRNA3´末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称为多聚A尾。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第43页帽子结构新版核酸的结构和功能专业知识讲座第44页mRNA核内向胞质转位mRNA稳定性维系翻译起始调控帽子结构和多聚A尾功效mRNA功效：作为蛋白质合成模板。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第45页*

tRNA一级结构特点含稀有碱基较多3´末端为—CCA-OH5´末端大多数为G由70~90个核苷酸组成二、转运RNA结构与功效新版核酸的结构和功能专业知识讲座第46页稀有碱基新版核酸的结构和功能专业知识讲座第47页*tRNA二级结构——三叶草形氨基酸臂额外环新版核酸的结构和功能专业知识讲座第48页*tRNA三级结构——倒L形*tRNA功效活化、搬运氨基酸到核糖体，参加蛋白质翻译。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第49页*rRNA结构三、核蛋白体RNA结构与功效*rRNA功效参加组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成场所。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第50页核糖体组成原核生物真核生物小亚基30S40SrRNA16S18S蛋白质21种33种大亚基50S60SrRNA23S5S28S5.8S5S蛋白质33种49种核糖体70S80S新版核酸的结构和功能专业知识讲座第51页四、其它小分子RNA及RNA组学除了上述三种RNA外，细胞不一样部位存在许多其它种类小分子RNA，统称为非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs，snmRNAs)。

snmRNAs新版核酸的结构和功能专业知识讲座第52页snmRNAs种类核内小RNA(snRNA)核仁小RNA(snoRNA)胞质小RNA(scRNA)催化性小RNA小片段干扰RNA(siRNA)snmRNAs功效参加hnRNA和rRNA转录后加工和转运以及基因表示过程调控等。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第53页是研究细胞中snmRNAs种类、结构和功效科学。同一生物体内不一样种类细胞、同一细胞在不一样时间、不一样状态下snmRNAs表示含有时间和空间特异性。RNA组学(RNomics)新版核酸的结构和功能专业知识讲座第54页核酸理化性质ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四节新版核酸的结构和功能专业知识讲座第55页一、核酸普通理化性质核酸为多元酸，含有较强酸性；DNA是线性高分子，粘度极大；在260nm波长有最大吸收峰，是由碱基共轭双键决定。这一特征惯用作核酸定性、定量分析。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第56页新版核酸的结构和功能专业知识讲座第57页1.DNA或RNA定量OD260=1.0相当于50g/ml双链DNA40g/ml单链DNA（或RNA）20g/ml寡核苷酸2.判断核酸样品纯度DNA纯品:OD260/OD280=1.8RNA纯品:OD260/OD280=2.0OD260应用新版核酸的结构和功能专业知识讲座第58页二、DNA变性(denaturation)定义：在一些理化原因作用下，DNA双链解开成两条单链过程。变性原因：过量酸，碱，加热等。变性后理化性质主要改变：OD260增高 粘度下降新版核酸的结构和功能专业知识讲座第59页DNA变性本质是双链间氢键断裂新版核酸的结构和功能专业知识讲座第60页DNA紫外吸收光谱增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高现象。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第61页解链曲线：在连续加热DNA过程中以温度对A260值作图，所得曲线称为解链曲线。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第62页

Tm：紫外光吸收值到达最大值50%时温度称为DNA解链温度，又称融解温度(meltingtemperature,Tm)。其大小与G+C含量成正比。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第63页三、DNA复性与分子杂交

DNA复性(renaturation)定义在适当条件下，变性DNA两条互补链可恢复天然双螺旋构象，这一现象称为复性。减色效应DNA复性时，其溶液OD260降低。热变性DNA经迟缓冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing)。新版核酸的结构和功能专业知识讲座第64页

热变性DNA在复性过程中，含有碱基序列部分互补不一样DNA之间或DNA与RNA之间形成杂化双链现象。核酸分子杂交(hybridization)：新版核酸的结构和功能专业知识讲座第65页变性复性复性新版核酸的结构和功能专业知识讲座第66页核酸分子杂交应用研究DNA分子中某一个基因位置定两种核酸分子间序列相同性检测一些专一序列在待检样品中存在是否是基因芯片技术基础新版核酸的结构和功能专业知识讲座第67页第五节

核酸酶

Nuclease新版核酸的结构和功能专业知识讲座第68页核酸酶是指全部能够水解核酸酶依据底物不一样分类DNA酶(deoxyribonucle