生物化學(xué)6核酸2

核苷酸磷酸核苷—

核糖或脫氧核糖堿基嘧啶:胞嘧啶(C),尿嘧啶(U)

胸腺嘧啶(T)嘌呤:腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G)戊糖核酸是以核苷酸核酸分為DNA和RNA生物化學(xué)6核酸2（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)

（Watson,Crick,1953）3.54nm生物化學(xué)6核酸2堿基互補(bǔ)配對(duì)生物化學(xué)6核酸2DNA核小體螺線管超螺線管染色單體壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍共計(jì)壓縮8400倍生物化學(xué)6核酸2第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA生物化學(xué)6核酸2

大多數(shù)天然RNA是一條單鏈，通過自身回折形成部分螺旋區(qū)，部分非螺旋區(qū)。

少數(shù)病毒RNA如水稻矮縮病毒、呼腸孤病毒、傷瘤病毒等RNA是雙鏈螺旋，類似于DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。生物化學(xué)6核酸2RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)分子組成：A、U、C、GU

H生物化學(xué)6核酸2二級(jí)結(jié)構(gòu)基本元件生物化學(xué)6核酸2生物化學(xué)6核酸2RNA的種類、分布、功能核糖體RNA信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小RNA胞漿小RNA細(xì)胞核和胞質(zhì)線粒體功能rRNAmRNAmtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟mRNA的前體參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小RNA信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小RNA胞漿小RNA細(xì)胞核和胞質(zhì)線粒體功能rRNAmRNAmtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA核糖體組分蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟mRNA的前體參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小RNA生物化學(xué)6核酸2mRNA：是攜帶從DNA編碼鏈得到的遺傳信息，并以三聯(lián)體密碼子的方式指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的RNA，由5’非翻譯區(qū)、編碼區(qū)和3’非翻譯區(qū)組成。一、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能5’非翻譯區(qū)

3’非翻譯區(qū)

編碼區(qū)

原核細(xì)胞的mRNA

生物化學(xué)6核酸2hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA*真核細(xì)胞mRNA成熟過程

外顯子(exon)生物化學(xué)6核酸2*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。首尾修飾生物化學(xué)6核酸2帽子結(jié)構(gòu)生物化學(xué)6核酸25′-cap：m7G(5′)pppNmp5′-capcap0:m7G(5′)pppNpcap1:m7G(5′)pppNmpNpcap2:m7G(5′)pppNmpNmpNp帽子結(jié)構(gòu)的類型生物化學(xué)6核酸2*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。通常polyA長(zhǎng)度從幾十到幾百個(gè)核苷酸不等，是由polyA轉(zhuǎn)移酶加上去的。生物化學(xué)6核酸2mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能eIF4A帽結(jié)合蛋白（CBPs)polyA結(jié)合蛋白(PAB)生物化學(xué)6核酸2*mRNA的功能把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。DNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細(xì)胞生物化學(xué)6核酸2*

tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分子量較小，一般由73～93個(gè)核苷酸組成各種tRNA的3′一端為CCA；5′一端大多數(shù)為pG，少數(shù)為pC

含10~20%稀有堿基，如DHU，等二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能生物化學(xué)6核酸2N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶

稀有堿基生物化學(xué)6核酸2*tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——三葉草形

氨基酸臂

DHU環(huán)反密碼環(huán)

TΨC環(huán)額外環(huán)氨基酸臂額外環(huán)生物化學(xué)6核酸21980年牛心線粒體tRNAser只有63個(gè)核苷酸，沉降常數(shù)3S，缺少D環(huán)和D臂，呈二葉草型。

近年來(lái)發(fā)現(xiàn)2種線蟲線粒體tRNA也不是標(biāo)準(zhǔn)的三葉草結(jié)構(gòu)。生物化學(xué)6核酸2*tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)——倒L形*tRNA的功能活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。TΨC環(huán)額外環(huán)DHU環(huán)生物化學(xué)6核酸2tRNAfunctionsasaaminoacidtransferinproteinbiosynthesis.生物化學(xué)6核酸2*rRNA的結(jié)構(gòu)三、核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。生物化學(xué)6核酸2原核生物真核生物生物化學(xué)6核酸2*rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物（60S+40S）5SrRNA5.8SrRNA28SrRNA原核生物（50S+30S）5SrRNA23SrRNA18SrRNA16SrRNA大亞基小亞基生物化學(xué)6核酸2大腸桿菌16S，5SrRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)16S

rRNA5SrRNA生物化學(xué)6核酸2核糖體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%生物化學(xué)6核酸2Thecrystalstructureofa23Sribosme生物化學(xué)6核酸2四、其他小分子RNA及RNA組學(xué)除了上述三種RNA外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。

snmRNAs生物化學(xué)6核酸2snmRNAs的種類核內(nèi)小RNA核仁小RNA胞質(zhì)小RNA催化性小RNA小片段干涉RNA

snmRNAs的功能參與hnRNA和rRNA的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。生物化學(xué)6核酸2RNA組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。RNA組學(xué)生物化學(xué)6核酸2核酸和蛋白質(zhì)的比較生物化學(xué)6核酸2核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)目錄生物化學(xué)6核酸2一、核酸分子具有強(qiáng)烈的紫外吸收效應(yīng)生物化學(xué)6核酸21.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA40μg/ml單鏈DNA（或RNA）20μg/ml寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度DNA純品:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0OD260的應(yīng)用目錄生物化學(xué)6核酸2二、核酸的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，核酸雙螺旋區(qū)域的氫鍵斷裂，變成單鏈的過程。方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機(jī)溶劑如甲醛等。變性后其它理化性質(zhì)變化：OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失目錄生物化學(xué)6核酸2DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂生物化學(xué)6核酸2例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。生物化學(xué)6核酸2熱變性解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度對(duì)A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm處的吸光率）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線(meltingcurve)。目錄生物化學(xué)6核酸2Tm：解鏈過程中，紫外光吸收值變化ΔA260達(dá)到最大變化值的50%時(shí)的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(meltingtemperature,Tm)。Tm與G+C含量成正相關(guān)。目錄生物化學(xué)6核酸2三、DNA的復(fù)性與分子雜交

DNA復(fù)性(renaturation)的定義在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。減色效應(yīng)DNA復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為退火(annealing)。目錄生物化學(xué)6核酸2影響復(fù)性的因素①樣品的性質(zhì)②DNA片段的大小③DNA的濃度④溫度⑤離子強(qiáng)度生物化學(xué)6核酸2在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在復(fù)性時(shí)就可以形成雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。核酸分子雜交(hybridization)生物化學(xué)6核酸2DNA-DNA雜交雙鏈分子變性復(fù)性不同來(lái)源的DNA分子生物化學(xué)6核酸2生物化學(xué)6核酸2生物化學(xué)6核酸2核酸分子雜交的應(yīng)用研究DNA分子中某一種基因的位置測(cè)定兩種核酸分子間的序列相似性檢測(cè)某些專一序列在待檢樣品中存在與否是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)生物化學(xué)6核酸2單鏈DNA與DNA雜交（DNA-DNA）—Southernblot利用核酸雜交可檢測(cè)特定的核苷酸片段或研究同源性等。單鏈DNA與RNA雜交（DNA-RNA）—NouthernblotRNA與RNA雜交（RNA-RNA）生物化學(xué)6核酸2SouthernBlotting

1975年英國(guó)E.M.Southern首創(chuàng)的Southernblotting（Southern印跡）生物化學(xué)6核酸2探針探針：?jiǎn)捂湹暮塑账峋酆象w標(biāo)記后，就可以稱為探針。在核酸雜交的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種用于研究核酸和基因診斷的新技術(shù)稱為探針技術(shù)。生物化學(xué)6核酸2第五節(jié)

核酸酶

Nuclease生物化學(xué)6核酸2核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA。依據(jù)切割部位不同核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶。核酸內(nèi)切酶：分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特異性限制性核酸內(nèi)切酶。生物化學(xué)6核酸2消化降解食物中的核酸以利吸收

負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時(shí)也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸參與DNA的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過程體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解

核酸酶的功能生物化學(xué)6核酸2

核酶發(fā)現(xiàn)美國(guó)科學(xué)家T.Cech和S.Altman發(fā)現(xiàn)了核酶(ribozyme)。最早發(fā)現(xiàn)大腸桿菌RNaseP的蛋白質(zhì)部分除去后，在體外高濃度Mg2+存在下，留下的RNA部分具有與全酶相同的催化活性。

后來(lái)發(fā)現(xiàn)四膜蟲L19

RNA在一定條件下能專一地催化寡聚核苷酸底物的切割與連接，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,即化學(xué)本質(zhì)是核糖核酸(RNA),卻具有酶的催化功能。生物化學(xué)6核酸2核酶的具體作用主要有：

1.核苷酸轉(zhuǎn)移作用

2.水解反應(yīng)，即磷酸二酯酶作用

3.磷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)，類似磷酸轉(zhuǎn)移酶作用

4.脫磷酸作用，即酸性磷酸酶作用

5.RNA內(nèi)切反應(yīng)，即RNA限制性內(nèi)切酶作用生物化學(xué)6核酸2

核酶發(fā)現(xiàn)的意義長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們認(rèn)為酶都是蛋白質(zhì)。核酶的發(fā)現(xiàn)，證明了核酸既是信息分子，又是功能分子，對(duì)于研究生命的起源，了解核酸新功能,以及重新認(rèn)識(shí)酶的概念等都具有重要意義。生物化學(xué)6核酸2小結(jié)DNA的組成與結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

一級(jí)：堿基序列二級(jí)：雙螺旋結(jié)構(gòu)三級(jí)：核小體、超螺旋等RNA的組成與結(jié)構(gòu)

mRNA：密碼子、5’帽子、3’poly尾

tRNA：三葉草、倒L型結(jié)構(gòu)、反密碼子

rRNA：大、小亞基的組裝DNA與RNA的區(qū)別：組成、結(jié)構(gòu)、功能生物化學(xué)6核酸2DNA和RNA的比較

DNA

RNA

組成

AGCT

脫氧核糖

AGCU

核糖

一級(jí)結(jié)構(gòu)

堿基序列

堿基序列

空間結(jié)構(gòu)

雙螺旋、超螺旋、蛋白質(zhì)－核酸的非共價(jià)結(jié)合等

局部雙螺旋

mRNA:5’-帽子,3’-polyA,

rRNA:大、小亞基組成核糖體

tRNA:三葉草、倒L型結(jié)構(gòu)

功能

遺傳信息的儲(chǔ)存

遺傳信息的表達(dá)

生物化學(xué)6核酸2核酸的理化性質(zhì)OD260/OD280變性與復(fù)性增色效應(yīng)與減色效應(yīng)解鏈曲線與解鏈溫度分子雜交與探針技術(shù)生物化學(xué)6核酸2小測(cè)驗(yàn)1.熱變性的DNA具有下列哪種特征：A.核苷酸間的磷酸二酯鍵斷裂B.形成三股螺旋C.

260nm處的光吸收下降D.

GC對(duì)的含量直接影響Tm值E.生物活性喪失，且不能復(fù)性2.下列關(guān)于蛋白質(zhì)分子中肽鍵的敘述哪個(gè)不是正確的：A.能自由旋轉(zhuǎn)B.比通常的C-N單鍵短C.通常有一個(gè)反式結(jié)構(gòu)D.具有部分雙鍵性質(zhì)E.Pro中氮原子與側(cè)鏈相連

生物化學(xué)6核酸23.關(guān)于HbS引起的鐮刀狀貧血癥，下列說(shuō)法正確的是：A.由單氨基酸替換所致B.位于HbAβ鏈的第六位Glu替換為ValC.HbS以脫氧的形式發(fā)生聚合，導(dǎo)致毛細(xì)血堵塞D.蛋白質(zhì)所有氨基酸替換均引起蛋白質(zhì)功能的改變E.這種替換改變蛋白核心區(qū)域的親水性性質(zhì)4.關(guān)于tRNA的結(jié)構(gòu)描述錯(cuò)誤的是：A.含有較多的修飾成分,含10~20%稀有堿基B.單鏈結(jié)構(gòu)，二