第二章核酸化学下

核酸化学RNA的结构和功能 大多数天然 RNA分子是一条单链 局部区域形成如 DNA那样的双螺旋结构 ，按照 A-U， G-C进行配对， 不能 配对的碱基则形成环状突起 ，参与螺旋形成的核苷酸约占 4070% RNA主要有 mRNA、 rRNA和 tRNA三大类，还包括一些小分子 RNA如核内小分子RNA（ snRNA） 、反义 RNA(asRNA)等tRNA、 rRNA和 mRNA的 比较RNA类型相 对 含量（ %）沉降系数（ S）分子量（ kd)分子 长 度（ b)rRNAtRNAmRNA801552316541.2x1085.5x1043.6x1012.5x101范 围 很大3,7001,70012075大肠杆菌中的 RNAtRNA tRNA主要作用是将氨基酸转运到核糖体 -mRNA复合物的相应位置用于蛋白质合成 20种基本氨基酸每一种都至少有一种 tRNA tRNA分子较小，平均沉降系数为 4S 大多数 tRNA分子具有类似的三叶草二级结构tRNA三叶草 二级结构可有可无可变固定可变环(variable loop)反密码子环(anticodon loop)D环(D loop)TC环(TC loop)受体端(acceptor stem)5-3-The basic principle of translationtRNA中常见的修饰核苷酵母丙氨酸 -tRNA的核苷酸序列1-甲基次黄苷假尿苷胸腺嘧啶核苷N2N2-二甲基鸟苷5,6-二氢尿苷5-3-酵母苯丙氨酸 -tRNA三级结构 (1)rRNA rRNA主要分布在 核糖体 (ribosome)内 核糖体由约 40% 的蛋白质和 60% 的 rRNA组成， rRNA占细胞 RNA总量的 80% 核糖体由大小不同的两个亚基组成，每个亚基含有不同的 rRNArRNA原核生物 真核生物核糖体 rRNA 核糖体 rRNA70 S(30 S, 50 S)16 S5 S, 23 S80 S(40 S, 60 S)18 S5 S, 5.8 S,28 S核糖体和所含的 rRNA原核生物的核糖体和 rRNA大肠杆菌 16S rRNA二级结构生物的分类 （ 1）动物植物E. coli极端嗜热菌 Archaebacteria（古细菌）Eubacteria（真细菌） Eukaryotes（真核生物）不同种系的 16S rRNA的二级结构mRNA 约占细胞总 RNA的 3%5% ， 代谢活跃，寿命较短， 分子长度变化很大 mRNA的核苷酸序列决定相应蛋白质的氨基酸序列 原核生物 mRNA的转录和翻译在细胞同一空间进行 真核生物 mRNA的前体包括内含子和外显子， 经加工后变为 成熟的 mRNA， 指导蛋白质合成RNA的其他功能 RNA在 DNA复制、转录、翻译中均有一定的调控作用，与细胞内或细胞间一些物质的运输和定位有关 1981年 Cech发现了 RNA的催化作用，并提出核酶 （ ribozyme) 的概念 ， 彻底改变了以往 酶 只 有 蛋白质的观念Tetrahymena rRNA前体自剪切19-IVS 作为催化剂核糖核酸酶 P的催化作用 核糖核酸酶 P(Ribonuclease P)是由两部分组成的，一部分是 377个核苷酸的 RNA分子，另一部分是分子量约为 20,000的蛋白质。两部分都是其催化活性所必需的，但是在非生理条件下 RNA部分能单独完成其催化 断裂的 功能S. Altman, 1989, Nobel Lecture细胞 中的信息流The RNA WorldThe RNA World HypothesisAll life that is known to exist on Earth today and all life for which there is evidence in thegeological record seems to be of the same form one based on DNA genomes andprotein enzymes. Yet there are strong reasons to conclude that DNA- and protein-basedlife was preceded by a simpler life form based primarily on RNA. This earlier Era is referred to as the RNA world, during which the genetic information resided in the sequence of RNA molecules and the phenotype derived from the catalytic properties ofRNA. Gerald F. Joyce核酸的性质 一般理化性质 核酸的紫外吸收性质 核酸结构的稳定性 核酸的变性 核酸的复性 分子的杂交核苷酸的酸性核苷酸属两性电解质，通常表现为酸性核酸的性质 一般理化性质 核酸 微溶于水，不溶于一般有机溶剂，常用乙醇 作沉淀剂 核酸可被酸、碱或酶水解， 可 用层析、电泳等方法分离。核酸的性质 紫外吸收性质 核酸中的嘌呤和嘧啶环在 260-290nm紫外波段有很强的吸收，最大吸收峰在 260nm附近，常用此性质来检测核酸 DNA和 RNA的紫外吸收光谱差别不大 核酸的紫外吸收值比其各核苷酸的紫外吸收值之和少 3040% （ 减色效应）。UV spectra of ribonucleotides核酸的性质 结构稳定性 碱基对间的氢键 碱基堆积 碱基堆积力对维持核酸的空间结构起主要作用 环境中的正离子 环境中的 Na+、 K+、Mg2+、 Mn2+等离子，可消除核酸中磷酸基间的静电斥力，对核酸结构的稳定有重要作用核酸的性质 变性 变性的概念