核酸通論醫(yī)學(xué)宣教課件

1、關(guān)于核酸大家都知道 什么？關(guān)于核酸大家都知道 內(nèi)容提要核酸的發(fā)現(xiàn)和研究簡史核酸的種類和分布核酸的生物功能內(nèi)容提要12.1 核酸的發(fā)現(xiàn)和研究簡史核酸（nucleic acid）是重要的生物大分子，是生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究的重要對象和領(lǐng)域。生物大分子有四類：核酸、蛋白質(zhì)、多糖脂質(zhì)復(fù)合物。12.1 核酸的發(fā)現(xiàn)和研究簡史核酸：脫氧核糖核酸（deoxynucleic acid，DNA） 核糖核酸（ ribonucleic acid，RNA）“蛋白質(zhì)Protein”一詞是從希臘文“proteios”衍生而來，意思是首要的物質(zhì)?！昂怂帷边@個詞的出現(xiàn)要晚半個世紀，但對它的研究卻改變了整個生命科學(xué)的面貌。核酸

2、：12.1.1.核酸的發(fā)現(xiàn)1868年瑞士青年科學(xué)家F.Miescher由膿細胞分離得到細胞核，并從中提取出一種含磷量很高的酸性化合物，稱為核素（ nuclein ）。胸腺的細胞核特別大，酵母的細胞質(zhì)很豐富，這是兩種提取核酸的極好來源。12.1.1.核酸的發(fā)現(xiàn)12.1.2.核酸的早期研究Miescher的發(fā)現(xiàn)曾給生物學(xué)帶來巨大希望。Hoppe-Seyler認為，核素“可能在細胞發(fā)育中發(fā)揮著極為重要的作用”。1885年細胞學(xué)家O.Hertwig提出核素可能負責(zé)受精和傳遞遺傳性狀。1895年遺傳學(xué)家E.B.Wilson推測，染色質(zhì)與核素是同一種物質(zhì)。12.1.2.核酸的早期研究隨后核酸的化學(xué)研究卻偏

3、離了最初的正確方向。（列文）Levene的“四核苷酸假說” 嚴重阻礙核酸研究達30年之久。堿基成分的精確測定推翻了“四核苷酸假說”，并證明了核酸的高度特異性。隨后核酸的化學(xué)研究卻偏離了最初的正確方向。12.1.3 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立二十世紀上半葉，數(shù)理科學(xué)進一步滲入生物學(xué)。數(shù)理學(xué)科的滲入不僅帶來了新的理論和思想方法，而且引入了許多新的技術(shù)和實驗方法。分子生物學(xué)分成了三個學(xué)派：結(jié)構(gòu)學(xué)派、信息學(xué)派和生化遺傳學(xué)派。結(jié)構(gòu)學(xué)派以英國物理學(xué)家W.T.Astbury、J.D.Bernal和他們的學(xué)生為代表，他們的興趣在于用X射線結(jié)晶學(xué)技術(shù)研究生物大分子的三維結(jié)構(gòu)，并認為這是解決生物學(xué)問題的根本途徑。

4、12.1.3 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立信息學(xué)派以物理學(xué)家M.Delbruck與微生物學(xué)家S.Luria領(lǐng)導(dǎo)的“噬菌體小組”為代表。1952年噬菌體小組的兩個成員A.Hershey和M.Chase用32P標志噬菌體的DNA，35S標志蛋白質(zhì)，然后感染大腸桿菌。結(jié)果只有32P -DNA進入細菌細胞內(nèi)， 35S -蛋白質(zhì)仍留在細胞外，有力的證明了DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。1951年22歲的年輕博士Watson在劍橋遇到正在M.Perutz小組做研究生的Crick，兩人便合作探求DNA的分子結(jié)構(gòu)。信息學(xué)派以物理學(xué)家M.Delbruck與微生物學(xué)家S.Lur核酸通論醫(yī)學(xué)宣教課件核酸通論醫(yī)學(xué)宣教課件生化

5、遺傳學(xué)派 用生物化學(xué)法從事遺傳學(xué)研究。提出“一個基因一個酶“的假說生化遺傳學(xué)派 用生物化學(xué)法從事遺傳學(xué)研究。提出“一個基因一Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)是： 已知核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)知識； E.Chargaff發(fā)現(xiàn)的DNA堿基組成規(guī)律； M.Wilkins和R.Franklin得到的DNA X射線衍射結(jié)果。1958年Crick總結(jié)了當時分子生物學(xué)的成果，提出了“中心法則”。DNA RNA Protein核酸通論醫(yī)學(xué)宣教課件 羅莎琳徳 富蘭克林 羅莎琳徳 富蘭克林1961年F.Jacob和J.Monod提出操縱子學(xué)說并假設(shè)了mRNA功能。1970年H.M.Temin等和D

6、.Baltimore等從致瘤病毒中發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶。1961年F.Jacob和J.Monod提出操縱子學(xué)說并假設(shè)第一張DNA的照片（掃描隧道電鏡）第一張DNA的照片（掃描隧道電鏡）12.1.4 生物技術(shù)的興起20世紀70年代前期誕生了DNA重組技術(shù)。將DNA重組技術(shù)用于改變生物機體的性狀特征、改造基因、以至改造物種統(tǒng)稱為基因工程或遺傳工程。反義RNA的發(fā)現(xiàn)，表明RNA具有調(diào)節(jié)功能；又發(fā)現(xiàn)一個基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過選擇性拼接可以形成多種同源異形體（isoform）.使“一個基因一條多肽鏈”的傳統(tǒng)觀念也受到?jīng)_擊。發(fā)現(xiàn)mRNA的序列可以發(fā)生改變，稱為編輯（editing）.12.1.4 生物技術(shù)的興起12.

7、1.5人類基因組計劃開辟了生命科學(xué)新紀元1986年 H.Dulbecco 在Science上提出“人類基因組計劃”(簡稱HGP)；1990年美國 出資30億美元，用15年（1991-2005年）。中國1999年加入，承擔(dān)1%的測序任務(wù)。后基因組時代(post-genome era)功能基因組學(xué)(functional genomeics)蛋白質(zhì)組 (proteomics) “蛋白質(zhì)組”這一概念是于1994年澳大利亞的學(xué)者M.Wilkins和K.Williams首先提出來的，是指細胞內(nèi)基因組所表達的所有蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(structural genomeics) 任務(wù)是系統(tǒng)測定基因組所代表全部

8、大分子的結(jié)構(gòu)。12.1.5人類基因組計劃開辟了生命科學(xué)新紀元12.2核酸的種類和分布12.2.1脫氧核糖核酸（DNA）真核生物DNA：核內(nèi)原核生物DNA：核區(qū)細胞器：線粒體、葉綠體病毒（表12-1）原核生物染色體DNA、質(zhì)粒DNA、真核生物細胞器DNA都是環(huán)狀雙鏈DNA 。12.2核酸的種類和分布12.2.1核糖核酸（RNA）原核生物或是真核生物都有：轉(zhuǎn)移RNA（transfer RNA，tRNA），核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA），信使RNA（messenger RNA ，mRNA ）。原核生物和真核生物tRNA的大小和結(jié)構(gòu)基本相同， rRNA和mRNA 卻有明顯差異。原

9、核生物核糖體小亞基含16S rRNA ，大亞基含5S 和23S rRNA ；高等真核生物核糖體小亞基含18S rRNA，大亞基含5S 、5.8S 和 28S rRNA 。12.2.1核糖核酸（RNA）特殊功能的RNA20世紀80年代以來，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，涉及到細胞功能的各個方面，通稱為小RNA(sRNA):核內(nèi)小RNA,小分子核RNA(snRNA,small nuclear RNA):與相關(guān)蛋白質(zhì)組成小核糖核蛋白體（smRNP）,主要在加工RNA前體、切除多余的片段時發(fā)揮重要作用。核仁小RNA(smoRNA,small nucleoar RNA):與特定蛋白組成snoRNP,主要參與rRNA的前體加

10、工。胞質(zhì)小RNA(scRNA,small cytoplasmic RNA):主要存在于胞漿中，對蛋白質(zhì)定位合成于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上有重要作用。特殊功能的RNA20世紀80年代以來，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，涉及到細胞功12.3核酸的生物功能12.3.1 DNA是主要的遺傳物質(zhì)細胞學(xué)的證據(jù)：A.DNA分布在細胞核中，是染色體的主要成 分，而染色體已知是基因的載體。B.細胞內(nèi)DNA含量十分穩(wěn)定，而且與染色體 數(shù)目平行。C.一些可以作用于DNA的物理化學(xué)因素均可 引起遺傳性狀的改變。12.3核酸的生物功能直接證據(jù)： 1944年O.Avery等首次證明DNA是細菌遺傳性狀的轉(zhuǎn)化因子。肺炎球菌轉(zhuǎn)化作用圖解 1952年，A.D.Hershey和 M.Chase用35S和 32P標記的噬菌體T2感染大腸桿菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有35S標記的DNA進入大腸桿菌細胞內(nèi)，而32P標記的蛋白質(zhì)仍留在細胞外。直接證據(jù)：核酸通論醫(yī)學(xué)宣教課件核酸通論醫(yī)學(xué)宣教課件12.3.2 RNA參與蛋白質(zhì)的生物合成1958年Crick提出“轉(zhuǎn)換器”假說。1959年分離出核糖體RNA。1961年F.Jacob和J.Monod提出信使RNA功能的假設(shè)。過