生化CH2 核酸的结构与功能

1、Chanpter 2 STRUCTURE AND FUNCTION OF NUCLEIC ACID Depart. of Biochem. & Mol. Biology Da-Quan Sun 1869 Miescher 1869 Miescher isolated DNA for isolated DNA for the first time. the first time. 确定了生物遗传确定了生物遗传 的物质基础是的物质基础是 DNA DNA n核核 酸酸(nucleic acid) 是以是以核苷酸核苷酸为基本组成单位的生物大为基本组成单位的生物大 分子，分子，携带和传递携带和传递遗传信

2、息。遗传信息。 核酸的元素组成特点核酸的元素组成特点: : (1)(1)一般不含有一般不含有S S元素。元素。 (2)(2)含含P P元素较多且恒定元素较多且恒定, ,可用于测可用于测 定核酸含量。定核酸含量。 本章分节本章分节 L1L1 核酸的化学组成及一级结构核酸的化学组成及一级结构 L2L2 DNADNA的结构与功能的结构与功能 L3L3 RNARNA的结构与功能的结构与功能 L4L4 核酸的理化性质核酸的理化性质 L5L5 常用的核酸分离纯化技术常用的核酸分离纯化技术 2016年职业医师考试大纲要求年职业医师考试大纲要求 1.核酸的基本组成单核酸的基本组成单 位位 核苷酸核苷酸 （1）

3、核苷酸分子组成）核苷酸分子组成 （2）核酸（）核酸（DNA和和RNA） 2.DNA的结构与功能的结构与功能 （1）DNA碱基组成规律碱基组成规律 （2）DNA的一级结构的一级结构 （3）DNA双螺旋结构双螺旋结构 （4）DNA高级结构高级结构 （5）DNA的功能的功能 3.DNA理化性质及其应用理化性质及其应用 （1）DNA变性和复性变性和复性 （2）核酸杂交）核酸杂交 （3）核酸的紫外线吸收）核酸的紫外线吸收 4.RNA结构与功能结构与功能 （1）mRNA （2）tRNA （3）rRNA （4）其他）其他RNA 核酸核酸分子的组成，分子的组成，5种主要嘌呤、种主要嘌呤、 嘧啶碱的化学结构，核

4、苷酸。嘧啶碱的化学结构，核苷酸。 核酸核酸的一级结构。核酸的空间结构的一级结构。核酸的空间结构 与功能。与功能。 核酸核酸的变性、复性、杂交及应用。的变性、复性、杂交及应用。 2016年西医综合考试考研年西医综合考试考研 大纲要求大纲要求 1,核酸的基本组成单核酸的基本组成单 位位核苷酸分类核苷酸分类 与组成与组成 2, DNA的的结构（双螺旋）与结构（双螺旋）与功能功能 3, DNA变性和复性变性和复性 、杂交、杂交 4, RNA分类和各自的功能分类和各自的功能 一、掌握内容一、掌握内容 学习要点学习要点 2016年期末考要求年期末考要求 1、核酸的变性、复性、杂交及应用、核酸的变性、复性、

5、杂交及应用 2、mRNA的空间结构与功能。的空间结构与功能。 二、熟悉内容二、熟悉内容 学习要点学习要点 1、rRNA空间结构空间结构 三、了解内容三、了解内容 第一第一节节 核酸的化学组成及其核酸的化学组成及其一级结构一级结构 Lesson 1 The Chemical Components and Primary Structure of Nucleic Acid 存在存在于细胞核和于细胞核和线粒体线粒体 分布分布于细胞核、细胞质、于细胞核、细胞质、线线 粒体粒体 (deoxyribonucleic (deoxyribonucleic acid, DNA)acid, DNA) (ribon

6、ucleic acid, (ribonucleic acid, RNA)RNA) 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸 携带遗传信息，并通过复制携带遗传信息，并通过复制 传递给下一代。传递给下一代。 是是DNADNA转录的产物，参与遗转录的产物，参与遗 传信息的复制与表达。某些传信息的复制与表达。某些 病毒病毒RNARNA也可作为遗传信息也可作为遗传信息 的载体的载体 一、核酸可以分为一、核酸可以分为核糖核酸核糖核酸及及脱氧脱氧 核糖核苷酸核糖核苷酸 二、二、核苷酸核苷酸是构成核酸的基本组成是构成核酸的基本组成 单位单位 核酸核酸(DNA(DNA和和RNA)RNA) 核苷酸核苷酸 核苷和

7、脱氧核苷核苷和脱氧核苷磷酸磷酸 戊糖戊糖碱基碱基 嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖 n核酸组成核酸组成 碱基碱基(base)(base)是含氮的杂环化合物。是含氮的杂环化合物。 碱基碱基 嘌呤嘌呤 嘧啶嘧啶 腺嘌呤腺嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤 尿嘧啶尿嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶 存在于存在于DNADNA和和RNARNA中中 仅存在于仅存在于RNARNA中中 仅存在于仅存在于DNADNA中中 （一）碱（一）碱基基 1 1、嘌呤、嘌呤(purine(purine，Pu) Pu) N N NH N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 N N NH N NH2 腺嘌呤腺嘌呤(adenine,

8、 A)(adenine, A) N NH NH N NH2 O 鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)(guanine, G) N NH 1 3 2 4 5 6 2 2、嘧啶、嘧啶(pyrimidine(pyrimidine，Py)Py) 胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C) N NH NH2 O 尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U) NH NH O O 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T) NH NH O O CH3 3 3、“稀有碱基稀有碱基”（tRNAtRNA中最多）中最多） 5mC （二）戊糖（二）戊糖 （构成（构成RNA） 1 2 3 4 5 OH O CH2OH OHOH 核糖核

9、糖(ribose) （构成（构成DNA） OH O CH2OH OH 脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose) 嘌呤嘌呤N-9 -9或或嘧啶嘧啶N-1 -1与核糖与核糖C-1C-1 通过通过 - -N- - 糖苷键糖苷键相连形成相连形成核苷核苷(ribonucleoside)。 （三）核苷（三）核苷 N N N N 9 N H 2 O OH OH HH H CH 2 OH H 1 2 糖苷键糖苷键 OH O CH 2 OHOH N N NH2 O 1 1 AR, GR, UR, CR 脱氧核苷脱氧核苷 OH O CH 2 OHOH N N NH2 O 1 1 H dAR, dGR, dTR,

10、 dCR 嘌呤嘌呤N-9N-9 或或嘧啶嘧啶N-1N-1与与脱氧核糖脱氧核糖C-1C-1 通过通过 -N-N- 糖苷键糖苷键相连形成相连形成脱氧核苷脱氧核苷(deoxyribonucleoside)(deoxyribonucleoside)。 核苷或脱氧核苷与磷酸通过核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键酯键结合构成结合构成核苷核苷 酸酸(ribonucleotide)(ribonucleotide)或或脱氧核苷酸脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)(deoxyribonucleotide)。 （四）核苷酸（四）核苷酸(ribonucleotide) (ribonucleotide) 1

11、 1、核糖核苷酸：、核糖核苷酸： AMPAMP, GMP, UMP, , GMP, UMP, CMPCMP 2 2、脱氧核苷酸：、脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP dAMP, dGMP, dTMP, dCMP N N N N 9 NH2 O O H O H HH H CH 2 H 1 2 OP O- - HO O 糖苷键糖苷键 酯键酯键 3 3、多磷酸核苷酸、多磷酸核苷酸 环化核苷酸环化核苷酸：cAMPcAMP、cGMPcGMP，是细是细 胞信号转导中的第二信使。胞信号转导中的第二信使。 N O CH2O OHO N N N NH2 PO OH cAMP 4 4、核苷酸

12、衍生物、核苷酸衍生物 三、核苷酸三、核苷酸通过通过3,5-3,5-磷酸二酯磷酸二酯 键连接形成的大分子键连接形成的大分子 一一个核苷酸或脱氧核苷酸的个核苷酸或脱氧核苷酸的3 3 的的羟基羟基与另与另 一个一个核苷酸或脱氧核苷酸核苷酸或脱氧核苷酸5 5 的的 - -磷酸基团磷酸基团缩合缩合 形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键(phosphodiester bond)(phosphodiester bond)。 多多个核苷酸或脱氧核苷酸通过个核苷酸或脱氧核苷酸通过磷酸二酯键磷酸二酯键 构成了具有构成了具有方向性方向性的线性分子，称为多的线性分子，称为多聚核聚核 苷酸或多聚脱氧核苷酸，即苷酸或多聚脱氧核苷

13、酸，即RNARNA链链或或DNADNA链链。 交替的交替的磷酸磷酸基团基团和和 戊糖戊糖构成构成了了 RNA/DNARNA/DNA的骨架的骨架 (backbone)。 核苷酸链核苷酸链的的方向是方向是5 5 3 3 n定义定义 核酸中核苷酸的核酸中核苷酸的 排列顺序。排列顺序。 由于核苷酸间的由于核苷酸间的 差异主要是碱基不同，差异主要是碱基不同， 所以也称为所以也称为碱基序列碱基序列。 55端端 33端端 C G A 四、核酸的一级结构四、核酸的一级结构 是核苷酸的排列顺序是核苷酸的排列顺序 A G P5 P T P G P C P T P OH 3 n书写书写方法方法 5 -pApCpTp

14、GpCpT-OH 3 5 -A C T G C T-3 第二第二节节 DNADNA的结构的结构与与功能功能 Lesson 2Lesson 2 Dimensional Structure and Function of DNA DNADNA的空间结构又分为的空间结构又分为二级结构二级结构 (secondary structure)(secondary structure)和和高级结构高级结构。 nDNA的空间结构的空间结构(spatial structure) 构成构成DNA的所有原子在三维空间具的所有原子在三维空间具 有确定的相对位置关系。有确定的相对位置关系。 一、一、DNADNA的二级结构

15、是双螺旋结构的二级结构是双螺旋结构 Watson and Crick: 1953年提出年提出双螺旋结构双螺旋结构模型模型, The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962。 Double helix：The natural coiled conformation of two complementary, antiparallel DNA chains by the formation of A-T and G-C base pairs. l不同生物种属的不同生物种属的DNADNA的碱基组成不同的碱基组成不同 l同一个体的不同器官或组织的同一个体的

16、不同器官或组织的DNADNA碱碱 基组成相同。基组成相同。 lA = TA = T，G = CG = C Chargaff Chargaff 规则规则 （一）（一）DNADNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 获得了高质量的获得了高质量的DNADNA分子的分子的X X射线衍射照片。射线衍射照片。 提出了提出了DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构(double helix)(double helix)模模 型。型。 （二）（二） DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型要点（要点（B B型）型） 两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行 (anti

17、-parallel)。两条链围绕着同一个螺旋轴。两条链围绕着同一个螺旋轴 形成右手螺旋形成右手螺旋(right-handed)的结构。双螺旋的结构。双螺旋 结构的直径为结构的直径为2nm，螺距为，螺距为3. 4nm。 脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于 双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。 双螺旋结构的表面形成了一个大沟双螺旋结构的表面形成了一个大沟(major groove)和一个小沟和一个小沟(minor groove)。 1 1. . DNADNA是反向平行、右手螺旋的双链结构是反向平行、右手螺旋的双链结构

18、 2 2. . DNADNA双链之间形成了互补碱基对双链之间形成了互补碱基对 碱 基 配 对 关 系 称 为碱 基 配 对 关 系 称 为 互 补 碱 基 对互 补 碱 基 对 (complementary base pair)(complementary base pair)。 D N AD N A 的 两 条 链 则 互 为的 两 条 链 则 互 为 互 补 链互 补 链 (complementary strand)(complementary strand)。 碱基对平面与螺旋轴垂直。碱基对平面与螺旋轴垂直。 相邻两个碱基对会有重叠，相邻两个碱基对会有重叠， 产生了疏水性的产生了疏水性的

19、碱基堆积力碱基堆积力 (base stacking interaction)(base stacking interaction)。 碱基堆积力碱基堆积力和互补碱基对的和互补碱基对的 氢键氢键共同维系着共同维系着DNADNA结构的结构的 稳定。稳定。 3 3. . 疏水作用疏水作用力和氢键共同维系着力和氢键共同维系着DNADNA双螺旋结双螺旋结 构的稳定。构的稳定。 碱基堆积作用力碱基堆积作用力 Z （三）（三）DNADNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性 二、二、DNADNA的三级结构的三级结构是超螺旋结构是超螺旋结构 超螺旋结构超螺旋结构(superhelix (superhelix

20、或或supercoil)supercoil) DNADNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正正超螺旋超螺旋(positive supercoil)(positive supercoil) 盘绕方向与盘绕方向与DNADNA双螺旋方同相同。双螺旋方同相同。 负超螺旋负超螺旋(negative supercoil)(negative supercoil) 盘绕方向与盘绕方向与DNADNA双螺旋方向相反。双螺旋方向相反。 （一）原核生物（一）原核生物DNADNA的的闭合环状闭合环状超螺旋结构超螺旋结构 原核生物原核生物DNA多为环状，以负超螺旋多为环状，以负超螺旋 的

21、形式存在，平均每的形式存在，平均每200200碱基就有一个超碱基就有一个超 螺旋形成。螺旋形成。 DNADNA超螺旋结构的电镜图象超螺旋结构的电镜图象 右旋，再右旋，再 右旋右旋 右旋后，右旋后， 左旋左旋 （二）真核生物（二）真核生物DNADNA的高度有序、高度致密的高度有序、高度致密 真核生物真核生物DNA以非常有序的形式存在于以非常有序的形式存在于 细胞核内。细胞核内。 在细胞周期的大部分时间里，在细胞周期的大部分时间里，DNA以松以松 散的散的染色质染色质(chromatin)形式存在，在形式存在，在 细胞分裂期，则形成高度致密的细胞分裂期，则形成高度致密的染色体染色体 (chromo

22、some)。 DNA染色质呈现出的染色质呈现出的串珠样结构串珠样结构。 染 色 质 的 基 本 单 位 是染 色 质 的 基 本 单 位 是 核 小 体核 小 体 (nucleosome)。 DNADNA染色质的电镜图像染色质的电镜图像 DNADNA：约：约200bp 200bp 组蛋白：组蛋白：H1H1 H2AH2A，H2BH2B H3H3 H4H4 n核小体的组成核小体的组成 核小体：是真核生物染色体的基本结构单元。核小体：是真核生物染色体的基本结构单元。 核心颗粒核心颗粒 核小体核小体 连接区连接区 n核小体串珠样的结构核小体串珠样的结构 core particles Particles

23、 resulting from micrococcal nuclease digestion of nucleosomes, consisting of 140-bp DNA and the histone octamer of a nucleosome. n真核生物的染色体真核生物的染色体 8000- 10000倍 DNADNA的基本功能是的基本功能是以基因的以基因的形式形式负载负载遗遗 传信息，并作为传信息，并作为基因复制和转录基因复制和转录的模板。的模板。 它是生命遗传的物质基础，也是个体生命它是生命遗传的物质基础，也是个体生命 活动的信息基础。活动的信息基础。 基因基因从结构上定义，是

24、指从结构上定义，是指DNADNA分子中的特分子中的特 定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基 因的功能。因的功能。 三、三、DNADNA是遗传信息的物质基础是遗传信息的物质基础 两种最重要的生物大分子比较两种最重要的生物大分子比较 项项 目目 蛋蛋 白白 质质核核 酸酸 组成单位组成单位 氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸 种种 类类 20种种A、C 、G 、T (DNA) A、C 、G 、U (RNA) 连接方式连接方式 肽键肽键磷酸二酯键磷酸二酯键 一级结构一级结构 AA排列顺序排列顺序碱基序列碱基序列 空间结构空间结构 二、三、四级结构二、三、四级结构 双螺旋、超

25、螺旋、蛋白双螺旋、超螺旋、蛋白 -核酸非共价结合核酸非共价结合 功功 能能 生命活动直接执行者生命活动直接执行者 遗传信息贮存、传代、遗传信息贮存、传代、 表达表达, 决定蛋白结构决定蛋白结构 Lesson 3 Structure and Function of RNA 第三节第三节 RNARNA的结构与功能的结构与功能 DNADNA并非是蛋白质的直接合成模板并非是蛋白质的直接合成模板, DNA, DNA首首 先需要转录成为先需要转录成为RNARNA（细胞核），再由（细胞核），再由 指导合成蛋白（细胞质）。指导合成蛋白（细胞质）。 RNARNA通常以单链的形式存在，但有复杂的通常以单链的形式存

26、在，但有复杂的 局部二级结构或三级结构。局部二级结构或三级结构。 RNARNA比比DNADNA小的多。小的多。 RNARNA的种类、大小和结构远比的种类、大小和结构远比DNADNA表现出表现出 多样性。多样性。 RNARNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能 核蛋白体核蛋白体RNA 信使信使RNA 转运转运RNA 核内不均一核内不均一RNA 核内小核内小RNA 胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能 rRNA mRNA mt rRNA tRNA mt mRNA mt tRNA HnRNA SnRNA SnoRNA scRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分

27、 蛋白质合成模板蛋白质合成模板 转运氨基酸转运氨基酸 成熟成熟mRNA的前体的前体 参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运 rRNA的加工、修饰的加工、修饰 蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成 的信号识别体的组分的信号识别体的组分 核仁小核仁小RNA 核蛋白体核蛋白体RNA 信使信使RNA 转运转运RNA 核内不均一核内不均一RNA 核内小核内小RNA 胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能 rRNA mRNA mt rRNA tRNA mt mRNA mt tRNA HnRNA SnRNA SnoRNA scRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分

28、 蛋白质合成模板蛋白质合成模板 转运氨基酸转运氨基酸 成熟成熟mRNA的前体的前体 参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运 rRNA的加工、修饰的加工、修饰 蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成 的信号识别体的组分的信号识别体的组分 核仁小核仁小RNA 细胞质中含量最少，约占。细胞质中含量最少，约占。 种类最多，一个基因往往有一种甚至多种种类最多，一个基因往往有一种甚至多种 mRNAmRNA。 一级结构差异很大。一级结构差异很大。 一、一、mRNAmRNA是蛋白质合成中的模板是蛋白质合成中的模板 1 1、mRNAmRNA的特点：的特点： hnRNA hnRNA 内含子内含子 (intr

29、on)(intron) mRNA mRNA 2 2、mRNAmRNA成熟成熟过程：过程： 外显外显 子子 (exon)(exon) 卵清蛋白卵清蛋白mRNA的成熟的成熟 成熟的成熟的mRNA由氨基酸由氨基酸编码区和非编码区编码区和非编码区构成。构成。 5 -末端的帽子末端的帽子(cap)结构和结构和3 -末端的多聚末端的多聚A尾尾 (poly-A tail)结构。结构。 从从AUG 开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨 基酸，称为基酸，称为三联体密码三联体密码(codon)。 53 m7GpppAAAAn 3非翻译区 5非翻译区 编码区 AUGUAA 3 3

30、、成熟、成熟的真核生物的真核生物mRNAmRNA O N N N N NH2 O OCH3 O HH H CH2 H OP O- O O HN N N O H2N N O OH HH H CH2 H OH OP O O- CH3 P O- O 5 23 5 n帽子结构帽子结构: : m7GpppNmm7GpppNm mRNAmRNA的帽结构可以与帽结合蛋白的帽结构可以与帽结合蛋白(cap (cap binding proteinbinding protein，CBP)CBP)结合。结合。 真核生物的真核生物的mRNAmRNA 的的3 -末端转录后末端转录后 加上一段长短不一的聚腺苷酸。加上一段

31、长短不一的聚腺苷酸。 nPolyPoly （A A）尾巴）尾巴 AAAAAAAAAAAAAAAAA mRNA核内向胞质的转位核内向胞质的转位 mRNA的稳定性维系的稳定性维系 翻译起始的调控翻译起始的调控 n帽子结构和帽子结构和多聚多聚A尾的功能尾的功能 4 4、 mRNAmRNA依照自身的碱基顺序指导蛋白质依照自身的碱基顺序指导蛋白质 氨基酸顺序的合成氨基酸顺序的合成 从从mRNAmRNA分子分子5 5末端起的第一个末端起的第一个AUGAUG开始，开始， 每每3 3个核苷酸为一组称为个核苷酸为一组称为密码子密码子(codon)(codon)或或 三联体密码三联体密码(triplet code

32、)(triplet code)。 AUGAUG被称为被称为起始密码子起始密码子；决定肽链终止的；决定肽链终止的 密码子则称为密码子则称为终止密码子终止密码子。 位于起始密码子和终止密码子之间的核苷位于起始密码子和终止密码子之间的核苷 酸序列称为酸序列称为开放阅读框开放阅读框(open reading frame, (open reading frame, ORF)ORF)，决定了多肽链的氨基酸序列，决定了多肽链的氨基酸序列 。 转运转运RNA(transfer RNA, tRNA)在蛋白质在蛋白质 合成过程中作为各种氨基酸的载体合成过程中作为各种氨基酸的载体, 将氨将氨 基酸转呈给基酸转呈给m

33、RNA。 由由70120核苷酸核苷酸组成；组成； 占细胞总占细胞总RNA的的15%； 具有很好的稳定性。具有很好的稳定性。 二、二、tRNAtRNA是蛋白质合成中的氨基酸是蛋白质合成中的氨基酸 载体载体 （一）（一）tRNAtRNA中含有多种稀有碱基中含有多种稀有碱基 * * tRNA tRNA的一级结构特点的一级结构特点 含含 1010 20% 20% 稀有碱基（稀有碱基（最多最多），），如如 DHUDHU 3 3 末端末端为为 - - CCA-OHCCA-OH 5 5 末端大多数为末端大多数为G G 具有具有 T T C C tRNA具有局部的茎具有局部的茎 环环(stem-loop)结构

34、结构 或发卡或发卡(hairpin)结结 构。构。 （二）（二）tRNAtRNA具有茎环结构具有茎环结构 tRNA的二级结构的二级结构 三叶草形三叶草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU环环 反密码环反密码环 TC环环 附加叉附加叉 tRNAtRNA的二级结构的二级结构主要特征主要特征： 1.三环四臂（部分还有额外环）三环四臂（部分还有额外环） 2.氨基酸臂氨基酸臂3端有端有CCA-OH的共有结构的共有结构 3.D环上有二氢尿嘧啶（环上有二氢尿嘧啶（D） 4.反密码环上的反密码子与反密码环上的反密码子与mRNA相互作用相互作用 5.可变环上的核苷酸数目可以变动可变环上的核苷酸数目可以变动 6.TC环含

35、有环含有T和和 7.含有修饰碱基和不变核苷酸含有修饰碱基和不变核苷酸 ntRNAtRNA的倒的倒L L三级结构三级结构 核蛋白体核蛋白体RNA(ribosomal RNARNA(ribosomal RNA，rRNA)rRNA)是细是细 胞内胞内含量最多含量最多的的RNA(80RNA(80) )。 rRNArRNA与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体 (ribosome)(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所为蛋白质的合成提供场所。 三、以三、以rRNArRNA为组分的核蛋白体为组分的核蛋白体 是蛋白质合成的场所是蛋白质合成的场所 n核蛋白体的组成核蛋白体的组成 原

36、核生物（以大肠杆菌为例）原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）真核生物（以小鼠肝为例） 小亚基小亚基30S40S rRNA16S1542个核苷酸个核苷酸18S1874个核苷酸个核苷酸 蛋白质蛋白质21种种占总重量的占总重量的40%33种种占总重量的占总重量的50% 大亚基大亚基50S60S rRNA23S 5S 2940个核苷酸个核苷酸 120个核苷酸个核苷酸 28S 5.85S 5S 4718个核苷酸个核苷酸 160个核苷酸个核苷酸 120个核苷酸个核苷酸 蛋白质蛋白质31种种占总重量的占总重量的30%49种种占总重量的占总重量的35% n18S rRNA18S rRNA的二级结

37、构的二级结构 四、小分子四、小分子RNARNA参与了基因表达的参与了基因表达的 调控调控 细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分 子子RNA，统称为，统称为非编码小非编码小RNA(small non- messenger RNAs, snmRNAs),其功能是调节其功能是调节 基因表达。基因表达。 nsnmRNAssnmRNAs n核酶核酶 某些小某些小RNA分子具有催化特定分子具有催化特定RNA降解降解 的活性，这种具有催化作用的小的活性，这种具有催化作用的小RNARNA亦被称亦被称 为为核酶核酶(ribozyme)或或催化性催化性RNA (cataly

38、tic RNA)。 RNARNA具有酶活性的发现具有酶活性的发现 Sidney Altman，Thomas R. Cech （1939-） （1947-） The Nobel Prize in Chemistry 1989 for their discovery of catalytic properties of RNA Lesson 4 The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid 第四第四节节 核酸的理化性质核酸的理化性质 一、核酸是具有很一、核酸是具有很强酸性的生物大强酸性的生物大 分子分子 核酸的酸碱及溶解度性质核酸的酸碱及

39、溶解度性质 l核酸为多元酸，具有较强的酸性。核酸为多元酸，具有较强的酸性。 核酸的高分子核酸的高分子性质性质 核酸在波长核酸在波长 260nm260nm 处有强烈的吸收，处有强烈的吸收， 是由碱基的是由碱基的共轭双键共轭双键所决定的。这一特所决定的。这一特 性常用作核酸的定性和定量分析。性常用作核酸的定性和定量分析。 二、核酸分子具有强烈的紫外吸收二、核酸分子具有强烈的紫外吸收 n碱基的紫外吸收光谱碱基的紫外吸收光谱 三、三、DNADNA变性是双链解离为单链的变性是双链解离为单链的 过程过程 在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA双链解双链解 开成两条单链的开成两条单链的过程，其过程，其本质是双链间氢本质是双链间氢 键的断裂键的断裂。 n定义定义 常见因素常见因素： 过量过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酸，碱，加热，变性试剂如尿素、 酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮 等。等。 协同性的协同性的 DNA解链解链 高温或极高温或极 端的端的pH nDNADNA的变性的变性 n部分变性部分变性DNADNA的电镜图像的电镜图像 变性后理化性质变化：变性后理化性质变化： OD260增高增高 粘度下降粘度下降 比旋度下降比旋度下降 浮力密度升高浮力密度升高 酸碱滴定曲线改变酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失生物