生物化学6核酸2

核苷酸磷酸核苷—

核糖或脱氧核糖碱基嘧啶:胞嘧啶(C),尿嘧啶(U)

胸腺嘧啶(T)嘌呤:腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G)戊糖核酸是以核苷酸核酸分为DNA和RNA生物化学6核酸2（二）DNA双螺旋结构模型要点

（Watson,Crick,1953）3.54nm生物化学6核酸2碱基互补配对生物化学6核酸2DNA核小体螺线管超螺线管染色单体压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍共计压缩8400倍生物化学6核酸2第三节

RNA的结构与功能StructureandFunctionofRNA生物化学6核酸2

大多数天然RNA是一条单链，通过自身回折形成部分螺旋区，部分非螺旋区。

少数病毒RNA如水稻矮缩病毒、呼肠孤病毒、伤瘤病毒等RNA是双链螺旋，类似于DNA的双螺旋结构。生物化学6核酸2RNA一级结构分子组成：A、U、C、GU

H生物化学6核酸2二级结构基本元件生物化学6核酸2生物化学6核酸2RNA的种类、分布、功能核糖体RNA信使RNA转运RNA核内不均一RNA核内小RNA胞浆小RNA细胞核和胞质线粒体功能rRNAmRNAmtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA蛋白质合成模板转运氨基酸成熟mRNA的前体参与hnRNA的剪接、转运rRNA的加工、修饰蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分核仁小RNA信使RNA转运RNA核内不均一RNA核内小RNA胞浆小RNA细胞核和胞质线粒体功能rRNAmRNAmtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA核糖体组分蛋白质合成模板转运氨基酸成熟mRNA的前体参与hnRNA的剪接、转运rRNA的加工、修饰蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分核仁小RNA生物化学6核酸2mRNA：是携带从DNA编码链得到的遗传信息，并以三联体密码子的方式指导蛋白质生物合成的RNA，由5’非翻译区、编码区和3’非翻译区组成。一、信使RNA的结构与功能5’非翻译区

3’非翻译区

编码区

原核细胞的mRNA

生物化学6核酸2hnRNA内含子(intron)mRNA*真核细胞mRNA成熟过程

外显子(exon)生物化学6核酸2*mRNA结构特点1.大多数真核mRNA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也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。首尾修饰生物化学6核酸2帽子结构生物化学6核酸25´-cap：m7G(5´)pppNmp5´-capcap0:m7G(5´)pppNpcap1:m7G(5´)pppNmpNpcap2:m7G(5´)pppNmpNmpNp帽子结构的类型生物化学6核酸2*mRNA结构特点大多数真核mRNA的3´末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称为多聚A尾。通常polyA长度从几十到几百个核苷酸不等，是由polyA转移酶加上去的。生物化学6核酸2mRNA核内向胞质的转移mRNA的稳定性维系翻译起始的调控帽子结构和多聚A尾的功能eIF4A帽结合蛋白（CBPs)polyA结合蛋白(PAB)生物化学6核酸2*mRNA的功能把DNA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，指导蛋白质的合成。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翻译蛋白真核细胞生物化学6核酸2*

tRNA的一级结构特点分子量较小，一般由73～93个核苷酸组成各种tRNA的3′一端为CCA；5′一端大多数为pG，少数为pC

含10~20%稀有碱基，如DHU，等二、转运RNA的结构与功能生物化学6核酸2N,N二甲基鸟嘌呤N6-异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶4-巯尿嘧啶

稀有碱基生物化学6核酸2*tRNA的二级结构——三叶草形

氨基酸臂

DHU环反密码环

TΨC环额外环氨基酸臂额外环生物化学6核酸21980年牛心线粒体tRNAser只有63个核苷酸，沉降常数3S，缺少D环和D臂，呈二叶草型。

近年来发现2种线虫线粒体tRNA也不是标准的三叶草结构。生物化学6核酸2*tRNA的三级结构——倒L形*tRNA的功能活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。TΨC环额外环DHU环生物化学6核酸2tRNAfunctionsasaaminoacidtransferinproteinbiosynthesis.生物化学6核酸2*rRNA的结构三、核蛋白体RNA的结构与功能*rRNA的功能参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。生物化学6核酸2原核生物真核生物生物化学6核酸2*rRNA的种类（根据沉降系数）真核生物（60S+40S）5SrRNA5.8SrRNA28SrRNA原核生物（50S+30S）5SrRNA23SrRNA18SrRNA16SrRNA大亚基小亚基生物化学6核酸2大肠杆菌16S，5SrRNA的二级结构16S

rRNA5SrRNA生物化学6核酸2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28S5.85S5S4718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%生物化学6核酸2Thecrystalstructureofa23Sribosme生物化学6核酸2四、其他小分子RNA及RNA组学除了上述三种RNA外，细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子RNA，统称为非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。

snmRNAs生物化学6核酸2snmRNAs的种类核内小RNA核仁小RNA胞质小RNA催化性小RNA小片段干涉RNA

snmRNAs的功能参与hnRNA和rRNA的加工和转运。生物化学6核酸2RNA组学研究细胞中snmRNAs的种类、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snmRNAs的表达具有时间和空间特异性。RNA组学生物化学6核酸2核酸和蛋白质的比较生物化学6核酸2核酸的理化性质ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四节目录生物化学6核酸2一、核酸分子具有强烈的紫外吸收效应生物化学6核酸21.DNA或RNA的定量OD260=1.0相当于50μg/ml双链DNA40μg/ml单链DNA（或RNA）20μg/ml寡核苷酸2.判断核酸样品的纯度DNA纯品:OD260/OD280=1.8RNA纯品:OD260/OD280=2.0OD260的应用目录生物化学6核酸2二、核酸的变性(denaturation)定义：在某些理化因素作用下，核酸双螺旋区域的氢键断裂，变成单链的过程。方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如甲醛等。变性后其它理化性质变化：OD260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 生物活性丧失目录生物化学6核酸2DNA变性的本质是双链间氢键的断裂生物化学6核酸2例：变性引起紫外吸收值的改变DNA的紫外吸收光谱增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。生物化学6核酸2热变性解链曲线：如果在连续加热DNA的过程中以温度对A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm处的吸光率）值作图，所得的曲线称为解链曲线(meltingcurve)。目录生物化学6核酸2Tm：解链过程中，紫外光吸收值变化ΔA260达到最大变化值的50%时的温度称为DNA的解链温度，又称融解温度(meltingtemperature,Tm)。Tm与G+C含量成正相关。目录生物化学6核酸2三、DNA的复性与分子杂交

DNA复性(renaturation)的定义在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。减色效应DNA复性时，其溶液OD260降低。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing)。目录生物化学6核酸2影响复性的因素①样品的性质②DNA片段的大小③DNA的浓度④温度⑤离子强度生物化学6核酸2在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在复性时就可以形成杂化双链(heteroduplex)。这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。核酸分子杂交(hybridization)生物化学6核酸2DNA-DNA杂交双链分子变性复性不同来源的DNA分子生物化学6核酸2生物化学6核酸2生物化学6核酸2核酸分子杂交的应用研究DNA分子中某一种基因的位置测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否是基因芯片技术的基础生物化学6核酸2单链DNA与DNA杂交（DNA-DNA）—Southernblot利用核酸杂交可检测特定的核苷酸片段或研究同源性等。单链DNA与RNA杂交（DNA-RNA）—NouthernblotRNA与RNA杂交（RNA-RNA）生物化学6核酸2SouthernBlotting

1975年英国E.M.Southern首创的Southernblotting（Southern印迹）生物化学6核酸2探针探针：单链的核苷酸聚合体标记后，就可以称为探针。在核酸杂交的基础上发展起来的一种用于研究核酸和基因诊断的新技术称为探针技术。生物化学6核酸2第五节

核酸酶

Nuclease生物化学6核酸2核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依据底物不同分类DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：专一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：专一降解RNA。依据切割部位不同核酸外切酶：5´→3´或3´→5´核酸外切酶。核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。生物化学6核酸2消化降解食物中的核酸以利吸收

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参与DNA的合成与修复及RNA合成后的剪接等重要基因复制和基因表达过程体外重组DNA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

核酸酶的功能生物化学6核酸2

核酶发现美国科学家T.Cech和S.Altman发现了核酶(ribozyme)。最早发现大肠杆菌RNaseP的蛋白质部分除去后，在体外高浓度Mg2+存在下，留下的RNA部分具有与全酶相同的催化活性。

后来发现四膜虫L19

RNA在一定条件下能专一地催化寡聚核苷酸底物的切割与连接，具有核糖核酸酶(Rnase)和RNA聚合酶的活性。核酶(ribozyme)指具有催化活性的RNA,即化学本质是核糖核酸(RNA),却具有酶的催化功能。生物化学6核酸2核酶的具体作用主要有：

1.核苷酸转移作用

2.水解反应，即磷酸二酯酶作用

3.磷酸转移反应，类似磷酸转移酶作用

4.脱磷酸作用，即酸性磷酸酶作用

5.RNA内切反应，即RNA限制性内切酶作用生物化学6核酸2

核酶发现的意义长时间以来，人们认为酶都是蛋白质。核酶的发现，证明了核酸既是信息分子，又是功能分子，对于研究生命的起源，了解核酸新功能,以及重新认识酶的概念等都具有重要意义。生物化学6核酸2小结DNA的组成与结构及性质

一级：碱基序列二级：双螺旋结构三级：核小体、超螺旋等RNA的组成与结构

mRNA：密码子、5’帽子、3’poly尾

tRNA：三叶草、倒L型结构、反密码子

rRNA：大、小亚基的组装DNA与RNA的区别：组成、结构、功能生物化学6核酸2DNA和RNA的比较

DNA

RNA

组成

AGCT

脱氧核糖

AGCU

核糖

一级结构

碱基序列

碱基序列

空间结构

双螺旋、超螺旋、蛋白质－核酸的非共价结合等

局部双螺旋

mRNA:5’-帽子,3’-polyA,

rRNA:大、小亚基组成核糖体

tRNA:三叶草、倒L型结构

功能

遗传信息的储存

遗传信息的表达

生物化学6核酸2核酸的理化性质OD260/OD280变性与复性增色效应与减色效应解链曲线与解链温度分子杂交与探针技术生物化学6核酸2小测验1.热变性的DNA具有下列哪种特征：A.核苷酸间的磷酸二酯键断裂B.形成三股螺旋C.

260nm处的光吸收下降D.

GC对的含量直接影响Tm值E.生物活性丧失，且不能复性2.下列关于蛋白质分子中肽键的叙述哪个不是正确的：A.能自由旋转B.比通常的C-N单键短C.通常有一个反式结构D.具有部分双键性质E.Pro中氮原子与侧链相连

生物化学6核酸23.关于HbS引起的镰刀状贫血症，下列说法正确的是：A.由单氨基酸替换所致B.位于HbAβ链的第六位Glu替换为ValC.HbS以脱氧的形式发生聚合，导致毛细血堵塞D.蛋白质所有氨基酸替换均引起蛋白质功能的改变E.这种替换改变蛋白核心区域的亲水性性质4.关于tRNA的结构描述错误的是：A.含有较多的修饰成分,含10~20%稀有碱基B.单链结构，二