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文档简介

第六章第六章核酸提要一.概述核酸分类分布与功能二.核苷酸碱基嘌呤与嘧啶DNA与RNA中的核苷与核苷酸多磷酸核苷酸环核苷酸三.DNA的结构磷酸二酯键DNA的一级结构DNA的二级结构DNA的三级结构DNA的拓扑结构四.RNA的结构DNARNARNAtRNA特点mRNA五.核酸的理化性质紫外吸收DNA第一节概述一发现Miescher1944OswaldAveryDNA(S;一种突变型称为粗糙型R(UDP-葡萄糖脱氢酶1928其实验证据如下:DNADNA其转化活性不因抽取去除蛋白质或脂类而损失。用胰蛋白酶和糜蛋白酶处理不影响其转化活性。6.RNADNA6.艾弗里的论文发表后,有些人仍然坚持蛋白质是遗07!

传物质,认为他的分离不彻底,是混杂的微量的蛋1952ChaseT2噬菌体旋切实验彻底证明遗传物质是核酸,而不是35S32P用标记的噬菌体感染细菌,然后测定宿主细胞的同位素标记。当用硫标记的噬菌体感染时,放射性只存在于细胞外面,即噬菌体的外壳上;当用磷标记的噬菌体感染时,放射性在细胞内,说明感染时进DNADNA是遗传物质。1956FraenkelConrat重建实验证明,RNATMV在水和酚中震荡,使蛋白质与RNARNA1953DNA15二、核酸的分类25kdDNA1011kd。核酸分为DNARNARNADNARNADNARNA核酸可分为单链(singlestrandss)和双链(doublestran,ds。DNA息分子;RNA第二节核苷酸一、核苷酸的结构D-2RNA。(一)碱基(base)核酸中的碱基分为两类:嘌呤和嘧啶。1.嘧啶碱(pyrimidine,py)(cytosine,Cyt)(thymine,Thy)。其中尿RNADNAtRNADNA5-甲基48学子272646652 xuezi003@163.comPAGE4907PAGE4907!子272646652xuezi003@163.com学5-2、4、62.嘌呤碱(purine,pu)和鸟嘌呤(guanine,Gua)。嘌呤分子接近于平面,但稍有弯曲。自然界中还有黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸、茶叶的甲基化衍生物,具有增强心脏功能的作用。此外,一些植物激素,如玉米素、激动素等也是嘌呤类物质,可促进细胞的分裂、分化。一些抗菌素是嘌呤衍生物。如抑制蛋白质合成的嘌呤霉素,是腺嘌呤的衍生物。生物体中(A+T)/(G+C)称为不对称比率,不同79,0.35。3.稀有碱基除以上五种基本的碱基以外,核酸中还有一些含量极少的稀有碱基,其中大多数是甲基化碱基。甲基化发生在核酸合成以后,对核酸的生物学功能具有重要意义。核酸中甲基化碱基含量一般不超过5%,但tRNA中可高达10%。(二)核苷核苷是戊糖与碱基缩合而成的。糖的第一位碳原子与嘧啶的第一位氮原子或嘌呤的第九位氮原子以N-C1是不对称碳原子,核酸中的糖苷键都是β糖苷键。碱基与糖环平面互相垂直。糖苷的命名是先说tRNA(用Ψ表示C5规定用三字母符号表示碱基,用单字母符号表示核苷,前面加d表示脱氧核苷。戊糖的原子用带’的数字编号,碱基用不带’的数字编号。(三)核苷酸核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化,就形成核苷酸。核糖核苷的糖环上有三个羟基,可形成三种核苷酸:25’核苷酸。用碱RNA23’核糖核苷酸的混合物。稀有碱基也可形成相应的核苷酸。在天然DNARNA(四)多磷酸核苷酸

细胞内有一些游离的多磷酸核苷酸,它们具有重要-ADP-ATPATPαβγ编号。外侧两7.32(~PATPATP1NHCl1007ATP细胞内的多磷酸核苷酸常与镁离子形成复合物而存在。GTP,CTP,UTP能量的作用,但不普遍。UDP携带葡萄糖的载体,CDPDNA的前体。鸟嘌呤核苷四磷酸酯和五磷酸酯在代谢调控中起作用,在大肠杆菌中,它们参与rRNA(五)环化核苷酸磷酸同时与核苷上两个羟基形成酯键,就形成环化核苷酸。最常见的是3',5'-环化腺苷酸(cAMP)和cGMP。它们是激素作用的第二信使,起信号传递作用。可被磷酸二酯酶催化水解,生成相应的5'-核苷酸。二、有关缩写符号碱基用三字母符号表示,核苷用大写单字母符号表示,前面加d表示脱氧核苷。戊糖的原子用带’的数字编号,碱基用不带’的数字编号。稀有核苷(修饰核苷)D表示二氢尿嘧啶核苷,Tm2G2-NN2,N2,7-三甲基鸟苷,S4U4核糖上的修饰基团写在表示核苷的大写字母右边,Cm2'-O-甲基胞苷。核苷酸可在核苷符号旁加小写p表示,写在左边表示5'核苷酸,写在右边表示3'核苷酸。写几个就表示几个磷酸。3',5'-环化核苷酸可在前面加小写c,2',3'-环化核苷酸可在核苷符号后加〉P,如U〉P表示2',3'-环化尿苷酸。三、核苷酸的功能作为核酸的成分。为需能反应提供能量。UTP用于蛋白质合成,CTPATP种反应。cAMP、cGMPNAD、FAD、CoAAMP成分。RNARNA。第三节DNA的结构一、DNA定义DNA是由成千上万个脱氧核糖核苷酸聚合而成的多聚脱氧核糖核酸。它的一级结构是它的构件的组成及排列顺序,即碱基序列。结构DNA3’-磷酸二酯3’-羟基与后5’-磷酸结合。链中磷酸与糖交替53DNA书写DNA53’方向从左向右进行,3’pApGpCpTOHpAGCT二、DNA的二级结构(一)双螺旋结构的建立DNA40DNA的密度很高,XDNA0.34nm1950DNAG=CA+G=T+C。1953WatsonCrickWilkinsDNAX-射线衍射数据和碱基组成规律,建立了DNAWatson24Cavendish划时代的成果。

WatsonCrickB-DNADNADNA(二)B-DNA双螺旋结构的要点基本结构DNADNA在双螺旋的外侧,两条链的碱基一一对应互补配轴垂直。DNA基本数据3.2nm3.4nm100.34nm,363.作用力一种协同性相互作用,两者之间也有协同作用。4.大小沟C6N7C4C5C2C2DNA5.修正以上模型是DNA在局部会有所差异。如两个核苷酸之间的夹角可以284210.4(三)DNA的其他结构DNA92%B-DNA。DNA75%A(1911RNADNA-RNA2’-羟基的存在,RNABDNA要采取A型构象。一些有机溶剂和蛋白质可将B型DNA变成A型构象。66DNACC中。此外还有DTPA-TDNAZ-DNADNA12DNAZ-DNA三、DNA的三级结构(一)超螺旋DNAB-DNA10处于伸展状态;当盘绕过多或不足时,就会出现张力,形成超螺旋。盘绕过多时形成正(右手)超螺旋,不足时为负超螺旋。因为超螺旋是在双螺旋的张力下形成的,所以只有双链闭合环状DNADNADNADNA,DNA,在体内都以负超螺100-200bpDNA形成负超螺旋是结构与功能的需要。(二)高级结构的动态变化DNADNA是生物功能的需要。DNA在解链酶的作用下,破坏碱基对间的氢键,使DNA局部解链成为单链区,以增加未解链的双链区的盘绕数,从而增加正超螺旋或减少负超螺旋。通过局部形成Z-DN(左手B-DNA部分的盘绕数,减少负超螺旋。DNA后再连接,可消除超螺旋,也可引入超螺旋。DNA的拓扑结构有公式如下:L=T+WL=T+W

L链缠绕的次数,必须是整数。缠绕数TTW-0.03-0.09(三)超螺旋的多层次性DNADNAH1、H2A、H2B、H3H452140bpDN(1.7560bpDNA1H1DNA11nmDNADNA68nm2nmDNA11nm6-730nm6400nm404-54DNA。第四节 RNA的结构一、RNA的结构特点RNA形成发夹或称为茎环结构。形成局部A4-650%。4.RNA2'3.以尿嘧啶代替胸腺嘧啶,含有多种稀有碱基。4.RNADNARNARNARNARNARNARNA按功能分为三类:转运RNA(tRNA)、信使RNA(mRNARNA(rRNAsnRNAhnRNA。前者与RNAmRNA体。二、转运RNA(一)一级结构RNA74-9325kd4s氨基酸,按照信使RNARNA2RNA30-40tRNA物有5060种或更多。有报道说有一种RNA(tRNASer)可专一转运硒代半胱氨酸,可识别UGA(终止密码。tRNA7050tRNAtRNA20%4tRNA(二)tRNA的二级结构RNARNARNA突环(loop)构成了发夹结构(hairtRNA分子都有由一个臂和三个发夹构成的三叶草形二级结构。tRNA533CCAOHA依次由二氢尿嘧啶环(DHUDHU子环与反密码子茎、TψCTψC的密码子配对。有些tRNATψC之间有一个额外的、长度不一的可变茎。(三)tRNA的三级结构tRNA分子在二级结构的基础上进一步扭曲形成确tRNAL。分子的右上端是氨基酸臂,下端是反密码8nmtRNAtRNA三、核糖体RNA4rRNA28s5.8s5s,8080。核糖体可分解为大小两个亚基,小亚基(40s)18srRNA3328s、5s、5.8srRNA49

物核糖体(70s)rRNA50成,大亚基(50s)23s、5srRNA34白,小亚基(30s)16srRNA21rRNArRNAm7G、m6G2’-O-甲基修饰核苷。同种rRNA的二级结构具有共同特点。四、信使RNAmRNAmRNAmRNA53’尾部结构。原核细胞一般没有尾,某些真核病毒有。7-甲基鸟苷三磷酸,它与mRNA55’ppp5’连m7GpppN。较复杂的帽子结构在后面的一个m7GpppN(m)pN(m)……。帽子结构对稳定mRNA可免遭核酸外切酶水解;还可作为蛋白合成系统的辨认信号,被专一的蛋白因子识别,从而启动翻译过程。5’非编码区是帽子与编码区起始密码子之间的一段较短的序列,其中包括标志翻译起始的序列,如SDAUG(UAG、UGA、UAA)截止,编码一种蛋白质的一级结构。其中每三个碱基构成一个密3’侧非编码区是终止密码子以后的转录序列,其中包括AAUAAA3’尾的标志,也可能是翻译终止的协调信号。3AmRNA320-200A第五节 核酸的理化性质一、粘度大分子溶液比普通溶液粘度大,线形大分子又比球形大分子粘度大。DNA1.754cm2nm,长107。因此,DNADNARNA所以其粘度低得多。二、密度利用密度梯度离心可以测定大分子的浮力密度。CsCl8MDNA1.7RNA1.1.35-1.40DNADNADNADNA1:1.14:1.4三、紫外吸收260nm280nm。利用紫外吸收可测定核酸的浓度和纯度。一般测定OD260/OD280,DNA=1.8,RNA=2.0。如果含有蛋白质杂质,比值明显下降。不纯的核酸不能用紫外吸收法测定浓度。紫外吸收改变是DNA结构变化的标志,当双链DNA解链时碱基外露增加,紫外吸收明显增加,称为增色效应。双链、单链DNA与核苷酸的紫外吸收之比是1:1.37:1.6。四、DNA的变性在一定条件下,双链DNADNA素、有机溶剂、甚至脱盐都可引起DNADNADNA,称为复性或退火。DNADNA变性后粘度降低,密度和吸光度升高。DNADNADNA-DNADNA-RNA起到了重要的推动作用。50%DNA(Tm。DNA85-95G-C40870.4DNA熔点越低,熔解范围越窄。因此DNADNA甲酰胺可以使碱基对之间的氢键不稳定,降低熔DNA

DNADNADNAC0DNAC0t的复杂度。五、限制性内切酶IIDNADNAR,I六、核酸的提纯提取:一般先破碎细胞,得到DNP或RNP。然后用酚-氯仿除蛋白,用乙醇或异丙醇将核酸沉淀出来,干燥后再溶解即可。目前核酸研究的特点纯化:常用电泳或层析。PAGE1KmRNAoligo-dT目前核酸研究的特点八十年代以后,核酸研究有以下特点:RNADNARNARNA3’端成熟机制,可形成不同的蛋白质,这是一种比基因重排更灵活的调RNAribozymeRNA90RNA录、翻译都比原核复杂得多,材料的改变导致了ribozyme、RNA研究核酸与核酸、核酸与其他生物大分子的相互作用。生物体内的核酸多数处于各种复合物中,其结构与功能都与复合物相关。真核基因转录调控的研究主要集中在顺式作用元件(cis-actingelements(trans-actingfactor以及它们之间的相互作用上。核糖体的结构与功tRNA互作用的两个重要对象,近来又形成剪接体(spliceo-some(hn-RNP、核小分子核糖核蛋白体(snRNP辑体(editosome)等研究热点。本章名词解释研究进入分子水平与整体水平相结合的阶段。比如果蝇的发育受调控基因网络的控制,一些实验室正在以整体与分子水平相结合的方式进行研究。本章名词解释核苷(nucleoside:是嘌呤或嘧啶碱通过共价键糖的异头碳与嘧啶的N-1N-9核苷酸(uncleoside磷酸化形成的化合物。cAMP(cycleAMP):3ˊ,5ˊ-环腺苷酸,是细胞内ATP磷酸二脂键(phosphodiesterlinkage):一种化学基团,指一分子磷酸与两个醇(羟基)酯化形成的两个酯键。该酯键成了两个醇之间的桥梁。例如一个核苷的3ˊ羟基与别一个核苷的5ˊ羟基与同一分子磷酸酯化,就形成了一个磷酸二脂键。(DN:含有特殊脱氧核糖核苷酸序列的聚脱氧核苷酸,脱氧核苷酸之间是是通过 3ˊ,5ˊ-磷酸二脂键连接的。DNA是遗传信息的载体。(RN3ˊ,5成的特殊核糖核苷酸序列的聚核糖核苷酸。核糖体核糖核酸(Rrna,ribonucleicacid:作为组成成分的一类RNA,rRNA是细胞内最丰富的RNA.信使核糖核酸(mRNA,messengerribonucleicacid):一类用作蛋白质合成模板的RNA.(Trna,transferribonucleicRNATRNAmRNA(作用(transformationDNA通过某种途径导入一个宿主菌,引起该菌的遗传特性改变的作用。转导(作用(transductio):借助于病毒载体,遗传信息从一个细胞转移到另一个细胞。碱基对(base酸链中的两个核苷酸,例如ATUGC夏格夫法则(Chargaff’srulesDNAA=T胞嘧啶的摩尔含量相等G=C

等(A+G=T+。DNA段`DNADNA的双螺旋(DNAdoubleheli:一种核酸的构2nm0.34nm,两核3610A-T,G-C系。维持DNA`深浅不一的一个大沟和一个小沟。大沟(majorgroove)和小沟(minorgroove):B-DNA(沟,宽的于碱基对堆积和糖-磷酸骨架扭转造成的。DNA超螺旋(DNAsupercoiling):DNA本身的卷曲DNA`螺旋的弯曲欠旋(负超螺旋)旋(正超螺旋)的结果。拓扑异构酶(topoisomerse):通过切断DNA的一DNADNADNA核小体(nucleosome):用于包装染色质的结构单位,是由DNA链缠绕一个组蛋白核构成的。染色质(chromatin):是存在与真核生物间期细胞核内,易被碱性染料着色的一种无定形物质。染色质中含有作为骨架的完整的双链DNA,以及组蛋白`非组蛋白和少量的DNA。染色体(chromosome):

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