二核酸的化学.ppt.Convertor(1)

1、第二章 核酸的化学核酸是重要的生物大分子，是生物化学和分子生物学研究的重要对象和领域，生物特征是由生物大分子决定的。生物大分子有4类：核酸、蛋白质、多糖、脂质复合物。糖和脂质物质是有酶（蛋白质）催化合成的，他们与蛋白质在一起，增加了蛋白质结构与功能的多样性。蛋白质的合成取决于核酸；然而生物功能通过蛋白质实现，包括核酸合成也有赖于蛋白质的作用，因此重要的生物大分子是核酸和蛋白质。由生物大分子和有关生物分子与无机分子或离子共同构成生物机体不同层次的结构；生物大分子之间以及与其他分子之间的相互作用决定了一切生命活动。核酸化学的内容核酸的概念和重要性核酸的组成成分DNA的结构DNA和基因组RNA的结构

2、和功能核酸的性质核酸的序列测定一、核酸的概念和重要性（一）核酸的发现和研究简史核酸的发现： 1869年瑞士青年科学家Miescher从脓细胞核中分离出含磷很高的酸性化合物，称为核素（nuclein）； 1889年Altman制备了不含蛋白质的核酸制品，命名为核酸（nucleic acid）。核酸的早期研究： 193040年，Kossel & Levene等确定核酸的的组分，但化学研究偏离了正确方向， “四核苷酸假说”核酸由四种核苷酸单体聚合而成，缺乏结构方面的多样性 ；显微紫外分光技术证明核酸高度特异性。DNA双螺旋结构模型的建立：Chargaff发现碱基组成，Wilkins和Fran

3、klin得到DNA X射线衍射结果，Pauling提出蛋白质-螺旋等。认为是20世纪自然科学中最伟大的成就之一。 DNA聚合酶、中心法则，操纵子学说生物技术的兴起：20世纪70年代诞生DNA重组技术，1981年发现核酶，1983年发现反义RNA等。人类基因组计划开辟了生命科学新纪元：1986年人类基因组计划提出（二）核酸的种类和分布种类：DNA和RNADNA分布：原核细胞中DNA集中在核区，质粒；（质粒：指染色体外基因，它们能够自主复制，并给出附加的性状）;真核细胞中DNA分布在核内，组成染色体（线形的双链，末端具有高度重复序列形成的端粒结构）或染色质，叶绿体、线粒体等细胞器也含有DNA。（病

4、毒只含DNA或RNA）RNA分布：原核和真核参与Pr合成的RNA都有三类：tRNA 、 rRNA、mRNA,主要分布在细胞质。20世纪80年代以来，陆续发现新的巨特殊功能的RNA（如：SnRNA，反义RNA等）（三）核酸的生物功能1、DNA是主要的遗传物质 证据：1）DNA是染色体的主要成分，染色体与遗传有关；2）核内DNA含量恒定，而且与染色体数目平行；3）代谢上高度稳定，不受营养、年龄、疾病等影响；4）作用于DNA的物化因素都可引起遗传性状的改变；DNA可以复制、分子量大（1061011），排列方式无穷，信息贮存有可能；5）细菌的转化实验（直接） 此外，RNA、Pr。 2、RNA主要作用是

5、从DNA “转录”遗传信息，并指导蛋白质的生物合成（凡进行着蛋白质生物合成的细胞，RNA的含量就丰富）。 3、RNA功能的多样性： （1）控制蛋白质合成 （2）作用于RNA转录后加工与修饰 （3）基因表达与细胞功能调节 （4）生物催化与其他细胞持家功能 （5）遗传信息的加工与进化 核酸概念：核酸是由许多单核苷酸按一定顺序以磷酸二脂键连接起来的多聚核苷酸。（四）核酸的概念核酸 nucleic acid核苷酸 nucleotide核苷 nucleoside磷酸 phosphate嘌呤碱 purine base 或 嘧啶碱 pyrimidine base（碱基 base）核糖 ribose 或 脱氧

6、核糖 deoxyribose （戊糖 amyl sugar）二、核酸的组成成分核酸的组成成分核酸是一种线性多聚核苷酸。DNA和RNA在组成成份上略有不同。OHOH2COHOHOH12OHOH2COHOH12-D-核糖-D-2-脱氧核糖O核糖 + H +糠醛甲基间苯二酚FeCl3绿色产物脱氧核糖 + H+ -羟基-酮戊醛二苯胺蓝色产物RNA和DNA定性、定量测定(一)核糖和脱氧核糖核糖和脱氧核糖(二)嘌呤碱与嘧啶碱腺嘌呤Adenine鸟嘌呤Guanine胞嘧啶Cytosine胸腺嘧啶Thymine尿嘧啶Uracil嘌呤碱腺嘌呤Adenine鸟嘌呤Guanine嘧啶碱胞嘧啶cytosine尿嘧啶U

7、racil胸腺嘧啶Thymine植物中有大量5-甲基胞嘧啶。E.coli噬菌体中，5-羟甲基胞嘧啶代替C。稀有碱基：100余种，多数是甲基化的产物。DNA由A、G、C、T碱基构成。RNA由A、G、C、U碱基构成。 修饰碱基互变异构(三)核苷核苷由戊糖和碱基缩合而成的糖苷，糖环上C1与嘧啶碱的N1或与嘌呤碱的N9连接。核酸中的核苷均为-型核苷 DNA 的戊糖是：脱氧核糖RNA 的戊糖是：核糖核苷核苷(四)核苷酸(P44）核苷中戊糖C3、C5羟基被磷酸酯化，生成核苷酸。1、 构成DNA、RNA的核苷酸2、 细胞内游离核苷酸及其衍生物核苷5-多磷酸化合物ATP、GTP、CTP、pppA、pppG在能

8、量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。辅酶类核苷酸环核苷酸 环核苷酸cAMP（3，5-cAMP） cGMP（3，5-cGMP）它们作为激素的第二信使起作用，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。核苷5多磷酸3多磷酸化合物ppGpp pppGpp ppApp腺苷酸及其磷酸化合物ATP (腺嘌呤核糖核苷三磷酸)ATP的性质（略）ATP 是生物体内最重要的能量转换中间体。ATP 水解释放出来的能量用于推动生物体内各种需能的生化反应。ATP 分子的最显著特点是含有两个高能磷酸键。ATP水解时, 可以释放出大量自由能。ATP 也是一种很好的磷酰化剂。磷酰化反应的底物可以是普通的有机分子，也可以是酶。磷酰化的底

9、物分子具有较高的能量（活化分子），是许多生物化学反应的激活步骤。GTP (鸟嘌呤核糖核苷三磷酸)GTP是生物体内游离存在的另一种重要的核苷酸衍生物。它具有ATP 类似的结构, 也是一种高能化合物。GTP主要是作为蛋白质合成中磷酰基供体。在许多情况下, ATP 和 GTP 可以相互转换。 cAMP 和 cGMPcAMP(3,5- 环腺嘌呤核苷一磷酸)和 cGMP( 3,5-环鸟嘌呤核苷一磷酸)的主要功能是作为细胞之间传递信息的信使。cAMP 和 cGMP 的环状磷酯键是一个高能键。在 pH 7.4 条件下, cAMP 和 cGMP 的水解能约为43.9 kj /mol，比 ATP 水解能高得多。

10、(五)核苷酸的连接方式1、核苷酸间的连接方式是:3-5-磷酸二 酯键 2、核酸分子的结构特点（1）核酸骨架；（2）水溶性；（3）走向3、用简写式表示核酸的一级结构 如：pApCp GpTpA pA-C-G-T-A pACGTA 竖线式4、简化式的读向是从左到右（5 3），若双链须标明链的走向。核苷酸的连接方式三、DNA的结构DNA的分子结构可分为一级、二级和三级结构。特别是这三种结构在一定条件下，君可以真实存在。一级结构在高温及低离子浓度下存在；二级结构是双螺旋结构，是DNA在通常条件下细胞内基因表达时的主要存在形式；三级结构是超螺旋结构，是DNA在细胞周期的某一时期被包装时所采用的存在形式。

11、DNA的一级结构：就是指脱氧核苷酸分子间连接方式及排列顺序。DNA的二级结构：DNA的两条多聚核苷酸链间通过氢键形成的双螺旋结构。DNA的三级结构：DNA分子（双螺旋）通过扭曲和折叠所形成的特定构象。DNA的结构因为DNA的脱氧核苷酸只在它们所携带的碱基上有区别，所以脱氧核苷酸的序列常被认为是碱基序列（base sequence)。 DNA分子很大,通常一个染色体就是一个DNA分子，最大的染色体DNA可超过108bp，即Mr大于1×1011，信息量巨大。 DNA一级结构由4种类型的脱氧核苷酸通过3-5-磷酸二 酯键连接而成的直线形（高等生物）或环形多聚体（病毒和细菌），DNA没有侧链

12、和分支。有n个核苷酸组成的DNA链中可能有的不同序列总数为4n。 DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。（如：七个音符）表示方法：通常碱基序列由DNA链的53方向写。(一)DNA的一级结构DNA的一级结构(二) DNA的双螺旋二级结构 1953年，Watson和Crick根据Chargaff 规律和DNA 纤维的X光衍射数据提出了DNA的双螺旋结构模型。 Chargaff 规律 20世纪40年代应用层析法和紫外分光光度技术测定碱基组成 a、所有DNA中（A=T，G=C 且A+G=C+T A+C=G+T）b. D

13、NA的碱基组成具有种的特异性，即不同生物的DNA皆有自己独特的碱基组成。c. DNA碱基组成对于同一物种没有组织和器官的特异性。d. 年龄、营养状况、环境等因素不影响DNA的碱基组成。DNA的Na盐纤维和 DNA晶体的X光衍射分析Wilkins和Franklin发现不同来源的DNA纤维具有相似的X射线衍射图谱，说明可能有共同的分子模型 电位滴定证明：磷酸基可滴定，嘌呤与嘧啶的可解离基团不能滴定，说明由氢键连接。1、 双螺旋结构建立的依据2、 双螺旋结构模型的要点（1）DNA分子是由两条方向相反的平行多核苷酸链构成的，一条链的5末端与另一条链的3一末端相对（图26）。两条链的糖-磷酸主链都是右手

14、螺旋，有一共同的螺旋轴，螺旋表面有一条大沟和一条小沟。（2）两条链上的碱基均在主链内侧，一条链上的A一定与另一条链上的T配对，G一定与C配对。根据碱基构象研究的结果，A与T配对形成两个氢键，G与C配对形成3个氢键（图28）。由于碱基对的大小基本相同，所以无论碱基序列如何，双螺旋DNA分子整个长度的直径相同，螺旋直径为2nm。碱基之间的配对关系称碱基互补，根据碱基互补的原则，在一条链的碱基序列已确定后，另一条链必有相对应的碱基序列。 （3）成对碱基大致处于同一平面，该平面与螺旋轴基本垂直。糖环平面与螺旋轴基本平行，磷酸基连在糖环的外侧。相邻碱基对平面间的距离为0.34nm，该距离使碱基平面间的电

15、子云可在一定程度上互相交盖，形成碱基堆积力。双螺旋每转一周有10个碱基对，每转的高度（螺距）为3.4nm。DNA分子的大小常用碱基对数（base pair，bp）表示，而单链分子的大小则常用碱基数（base，b）来表示。 （4）大多数天然 DNA属双链结构 DNA（dsDNA），某些病毒的 DNA是单链分子DNA（ssDNA）。 （5）双链DNA分子主链上的化学键受碱基配对等因素影响旋转受到限制，使DNA分子比较刚硬，呈比较伸展的结构。但一些化学键亦可在一定范围内旋转，使DNA分子有一定的柔韧性，双螺旋结构可以发生一定的变化而形成不同的类型，亦可进一步扭曲成三级结构。双螺旋结构模型双螺旋结构模

16、型碱基间的连接(碱基互补)HH(3)HH(2)3、DNA双螺旋的构象类型B-DNAA-DNAZ-DNA主链呈锯齿型左向盘绕，直径约1.8nm，螺距4.5nm，每一转含12个bp，只有小沟。B-DNA与Z-DNA的相互转换可能和基因的调控有关。DNA双螺旋的构象类型（三）DNA的三级结构环形线形1、环状DNA 双链DNA多数为线形分子，生物体内有些DNA是以双链环状DNA的形式存在，包括：某些病毒DNA、某些噬菌体DNA、某些细菌染色体DNA、细菌质粒DNA、真核细胞中的线粒体DNA、叶绿体DNA，在细胞内，由于DNA分子与其他分子（特别是蛋白质）的相互作用，使DNA双螺旋进一步扭曲成三级结构。

17、超螺旋是双链环状DNA三级结构中最常见的形式。超螺旋DNA具有更为致密的结构，可以将很长的DNA分子压缩在一个较小的体积内，且由于其密度较大，在离心场中和凝胶电泳中的移动速度亦较快。环形DNA的超螺旋形成（1） 松弛环形DNA：线形DNA直接环化 如图 2-l l所示（图中的 L表示 DNA中一条链绕另一条链的总次数，T表示双螺旋的圈数，W表示超螺旋数），一段双螺旋圈数为25的BDNA，在25周螺旋均已形成的情况下连接成环形时，双链环不发生进一步扭曲，称松弛环形DNA（图2-11B）。（2） 解链环形DNA：线形DNA拧松后再环化 但若将上述线形 DNA的螺旋先拧松两周再连接成环状时，解链部分

18、形成突环称解链环形 DNA（图 2-1l D）。 （3） 负超螺旋与正超螺旋DNA：线形DNA拧松或拧紧后再环化，成为超螺旋结构。 解链环形DNA存在扭曲张力，即突环部分有形成双螺旋的趋势。在突环形成双螺旋时，由于双链两端处于固定状态，两条链之间的扭曲必然引起双链环向右手方向的扭曲，使之形成右手超螺旋，又称负超螺旋（图211E）。 在环状DNA的两条链均不断开的情况下，若双螺旋进一步解开，即会形成左手方向的超螺旋，称正超螺旋。上例中若解链环形DNA的双螺旋再解开两周，T由23变为21，则除突环加大外，双链环会向左手方向扭曲两周，形成两圈正超螺旋。 绳子的两股以右旋方向缠绕，如果在绳子一端向松缠

19、方向旋转，再将绳子两端连接起来，会产生一个右旋的超螺旋，以解除外加的旋转所造成的胁变，这样的超螺旋称负超螺旋。 如果在一端使绳子向缠紧的方向旋转，再将绳子两端连接起来，会产生一个左旋的超螺旋，以解除外加的旋转造成的胁变，这样的超螺旋叫正超螺旋。2、线状DNA真核细胞染色质和一些病毒的DNA是双螺旋线形分子。当线形DNA的两端均固定时也可形成超螺旋结构。染色质DNA的结构极复杂，由于与组蛋白结合，其两端不能自由转动。双螺旋DNA分子先盘绕组蛋白形成核粒（或称核小体）（图2-12）。许多核粒由DNA链连在一起构成念珠状结构。每个核粒的直径为10-11nm，它是由DNA分子在组蛋白核心外面缠绕约两次

20、构成的。根据所含碱性氨基酸 Lys/Arg比值不同，组蛋白可分为H1、H2A、H2B、H3、H4五类，均为单链蛋白质，分子量11000-21000。核粒的核心含H2A、H2B、H3、H4各两分子对称聚集成组蛋白八聚体，146bp长度的DNA双螺旋盘绕在八聚体上形成核小体。核小体间DNA长度15-100bp（一般60bp）其上结合有一分子H1。随着细胞周期性变化，这种串联的核小体结构，即染色质，将进一步折叠，最终成为染色体。因此染色体和染色质是同一种核蛋白体核小体在不同折叠层次上的不同存在形式。 据估算，人的DNA大分子在染色质中反复折叠盘绕共压缩 8 00010 000倍。线状DNA超螺旋结构

21、 真核生物染色体组装多级螺旋模型压缩倍数 7 6 40 5 （8400） DNA 核小体 螺线管 超螺线管 染色单体 一级包装 二级包装 三级包装 四级包装DNATranscriptionRNA（mRNA、tRNA、rRNA）TranslationProtein基因基因 是DNA片段的核苷酸序列，DNA分子中最小的功能单位。结构基因调节基因基因组四、DNA与基因组1除调节序列和信号序列外，DNA的大部分是为蛋白质编码的结构基因，且每个基因在DNA分子中只出现一次或几次。2功能相关的基因常串联在一起，并转录在同一mRNA分子（多顺反子）中，这种现象在真核生物中很少见。3. 有基因重叠现象。这种现

22、象主要存在于病毒DNA分子中，可能是由于DNA分子太小，又要装人相当数量基因的缘故。 原核生物基因组的特点1. 重复序列真核生物基因组的特点(1)2. 有断裂基因mRNA1 872bp内含子（intron)：基因中不为多肽编码的居间序列。外显子（exons）：为多肽编码的基因片段。：由于基因中内含子的存在。例外：组蛋白基因(histongene)和干扰素基因(interferon gene)没有内含子。真核生物基因组的特点(2)五、RNA的结构与功能 RNA的一级结构： RNA是AMP、GMP、CMP、UMP通过3，5磷酸二酯键形成的线形多聚体。 组成RNA的戊糖是核糖 碱基中RNA的U替代D

23、NA中的T，此外，RNA中还有一些稀有碱基。 大多数天然RNA分子都是单链线形分子，只有部分区域是双螺旋结构。双螺旋区一般占RNA分子的50%左右。RNA的类型细胞中的RNA，按其在蛋白质合成中所起的作用，主要可分为三种类型 核糖体RNA（ rRNA）、转运 RNA （tRNA）、信使 RNA （mRNA） 此外，真核结构基因转录产生的mRNA前体分子，因大小很不均一，称核内不均一RNA（hnRNA）。许多种小分子RNA，如核内小RNA（snRNA），反义RNA（asRNA）等。不同种类的RNA结构和功能各不相同。（一）tRNAtRNA约占细胞RNA总量的15，由核内形成并迅速加工后进人细胞质

24、，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。虽然大多数蛋白质仅有20种氨基酸组成，但一种氨基酸可有一种以上的tRNA每种tRNA可运载一种特定的氨基酸，细胞内一般有50种以上不同的tRNA，有些真核生物细胞甚至可多达100多种。tRNA的三叶草二级结构模型1965年Holley等测定了酵母丙氨酸tRNA的一级结构，并提出tRNA的三叶草二级结构模型（图217）目前已测出400多种tRNA的一级结构，不同的tRNA分子所含核苷酸的数目有所不同，但除个别例外，均具类似的三叶草二级结构。三叶草型二级结构的主要特征 1分子中由AU、GC碱基对构成的双螺旋区称臂，不能配对的

25、部分称环，tRNA一般由四环四臂组成。 25端 l-7位与近 3端的 6772位形成7bp的反平行双链称氨基酸臂，3端有共同的-CCA-OH结构，其羟基可与该tRNA所能携带的氨基酸形成共价键。 3第1025位形成34bp的臂和814b的环，由于环上有二氢尿嘧啶（D），故称为D环，相应的臂称为D臂。 4第2743位有5bp 的反密码子臂和7b的反密码子环，其中3436位是与mRNA相互作用的反密码子。 5第4448位为可变环，80的tRNA由45b组成，20的tRNA由1321b组成。 6第4965位为5bp 的TC臂，和7b的TC环，因环中有TC序列而得名。 7tRNA分子中含有多少不等的修

26、饰碱基，某些位置上的核苷酸在不同的tRNA分子中很少变化，称不变核苷酸。 补充说明：1966年Crick对于tRNA能识别几种密码子的现象，提出碱基配对的“摆动学说”：认为除A-U、G-C配对外，还有非标准配对，I-A、I-C、I-U，并强调密码子的5端第1、2个碱基严格遵循标准配对，而第3个碱基可以非标准配对，具有一定程度的摆动灵活性。tRNA的三级结构tRNA的三级结构很像倒写的字母L。tRNA的倒L结构与核糖体上的空穴相符。L型分子表面化学基团排列的微妙变化，与一些酶和蛋白质与tRNA分子的相互识别有关。（二）rRNArRNA占总RNA的80%左右,与蛋白质（40%）共同组成核糖体。核糖

27、体可分为大小两个亚基，其亚基组成及rRNA的种类和沉降系数如表2-4所示功能：rRNA是构成核糖体的骨架，与核糖体结合蛋白一起构成核糖体，为蛋白质的合成提供场所。rRNA所有生物的核糖体都是由大小不同的两个亚基所组成，大小亚基分别由几种rRNA和数十种蛋白质组成。蛋白质生物合成是细胞代谢最复杂也是最核心的过程，其中涉及到200多种生物大分子参与作用。核糖体是蛋白质合成的工厂，其结构一直备受关注。20世纪70年代，通过电子显微镜观察显示了核糖体大亚基和小亚基的粗略结构。其后用免疫电镜、中子衍射等技术，才得出核糖体更精细的结构。按照传统看法，rRNA是核糖体的骨架，蛋白质的肽键是由核糖体上的肽基转

28、移酶催化下合成的。直到 90年代初，HFNoller等证明大肠杆菌 23 S rRNA能够催化肽键的形成，才证明核糖体是一种核酶，从而根本改变了传统的观点。核糖体催化肽键合成的是rRNA，蛋白质只是维持rRNA构象，起辅助的作用。 rRNA2000年对核糖体晶体学研究取得划时代意义的成果，几个实验室分别解析了核糖体大小亚基高分辨率的结构。在核糖体中含有超过4 500个核苷酸的 rRNA以及数十种蛋白质分子，如此复杂的复合物能够在原子水平上揭示其结构，这允分代表了当今科学达到的水平，有助于阐明核糖体的作用机制，也揭示了RNARNA与RNA蛋白质相互作用的规律。下图所示为大肠杆菌16 S rRNA

29、和5 S rRNA的二级结构。 （三）mRNA和hnRNAmRNA约占细胞总RNA的35，是蛋白质合成的模板。代谢活跃，寿命较短。mRNA的核苷酸序列决定相应蛋白质的氨基酸序列，其分子长度差异很大。原核生物mRNA的转录和翻译在细胞同一空间进行，两个过程常紧密偶联同时发生。真核生物mRNA的前体在细胞核内合成，包括内含子和外显子的整个基因均被转录，形成分子大小极不均一的hnRNA。hnRNA被加工为成熟的 mRNA（见第十二章），进人细胞质指导蛋白质合成。mRNAmRNA是从DNA上转录而来的，其功能是依据DNA的遗传信息，指导各种蛋白质的生物合成，每一种蛋白质都由一种相应的mRNA编码，细胞

30、内 mRNA种类很多，大小不一，每种含量极低。从功能上讲，一个基因就是一个顺反子，原核生物的mRNA是多顺反子，真核mRNA是单顺反子。顺反子：是由顺反试验所规定的遗传单位，相当于一种蛋白质的基因。真核mRNA真核生物的mRNA都是单顺反子，其一级结构的通式如图134所示。真核生物mRNA的5端有帽子（cap）结构，然后依次是5非编码区、编码区、3非编码区，3端为聚腺昔酸（polyadenylic acid，poly（A）尾巴。其分子内有时还有极少甲基化的碱基。 真核mRNA（1） 3-端有一段约30-300核苷酸的polyA。 PolyA是转录后，经polyA聚合酶添加上，polyA聚合酶对

31、mRNA专一。原核mRNA一般无polyA。polyA与mRNA半寿期有关，新合成的mRNA，其polyA较长；而衰老的mRNA，其polyA较短。 polyA功能：PolyA是mRNA由核进入胞质所必需的形式。 PolyA大大提高mRNA在胞质中的稳定性。（2） 5-帽子 5末端的鸟嘌呤N7被甲基化，鸟嘌呤核苷酸经焦磷酸与相邻的一个核苷酸相连，形成5-5-磷酸二酯键。帽子的功能：可抵抗5核酸外切酶降解mRNA。 可为核糖体提供识别位点，使mRNA很快与核糖体结合，促进蛋白质合成起始复合物的形成。原核mRNA原核生物以操纵子作为转录单位，产生多顺反子 mRNA（mRNA），即一条 mRNA链上

32、有多个编码区，5端和 3端各有一段非翻译区（UTR）。原核生物 mRNA,包括噬菌体RNA，都无修饰碱基。 原核mRNA由先导区、插入序列、翻译区和末端序列组成。没有5帽子和3polyA。 举列：MS2病毒mRNA，3569 b，有三个顺反子，分别编码A蛋白、外壳蛋白和复制酶三种蛋白质。 5端先导区中，有一段富含嘌呤的碱基序列，典型的为5-AGGAGGU-3，位于起始密码子AUG前约10核苷酸处，此序列称SD序列。SD序列和核糖体16S的rRNA的3末端富含嘧啶碱基的序列互补，这种互补序列与mRNA对核糖体的识别有关。原核mRNA代谢很快，半寿期几秒至十几分钟。（四）snRNA和asRNAsn

33、RNA主要存在于细胞核中，少数穿梭于核质之间，或存在于细胞质中。snRNA存在广泛，但含量不高，只占细胞 RNA总量的 0ll，分子大小多为58300b。其中 5端有帽子结构，分子内含U多的称U-RNA，不同结构的U-RNA称为U1、U2等。5端无帽子结构的按沉降系数或电泳迁移率排列，如4.5SRNA、7SRNA等。同一种小RNA的结构差异用阿拉伯数字或英文字母表示，如 7 S-l、7 S-2等。 snRNA均与蛋白质连在一起，以核糖核酸蛋白（RNP）的形式存在。URNP在hnRNA及rRNA的加工中有重要作用，其他 snRNA在控制细胞分裂和分化，协助细胞内物质运输，构成染色质等方面有重要作

34、用。 1983年在原核生物发现的asRNA可通过互补序列与特定的mRNA结合，抑制mRNA的翻译，随后在真核生物亦发现了asRNA，并发现asRNA除主要在翻译水平抑制基因表达外，还可抑制DNA的复制和转录。asRNA已用于抑制导致水果腐烂的酶，延长水果保存期等，并可能为某些疾病的治疗提供新途径。 1981年，Cech发现RNA的催化活性，提出核酶（ribozyme）的概念。现在发现的核酶大部分参加RNA的加工和成熟，但现在发现的核酶也有催化C-N键的合成,23SrRNA具肽酰转移酶活性。说明RNA的催化功能是一个很值得研究的领域。RNA在DNA复制、转录、翻译中均有一定的调控作用，与细胞内或

35、细胞间一些物质的运输和定位有关。由于RNA既可以做为遗传物质，又可以实现某些通常由蛋白质完成的使命，故RNA在生命起源方面的重要性十分引人关注。（五）RNA的其它功能例题：如果人体有 1014个细胞，每一细胞DNA含量为 6.4×109bp，试计算一下人体 DNA的总长度为多少米？它相当于地球到太阳的距离（2.2X109m）之几倍？22X1011m，100倍。六 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核酸的分子杂交（一）一般理化性质1、 核酸和核苷酸既有磷酸基，又有碱性基团，所以都是两性电解质，因磷酸的酸性强，通常表现为酸性。2、DNA为白色纤维

36、状固体，RNA为白色粉末，微溶于水，不溶于一般有机溶剂。常用乙醇从溶液中沉淀核酸。3、大多数DNA为线形分子，分子极不对称，其长度可以达到几个cm而分子的直径只有2nm。 DNA溶液的粘度极高，而RNA溶液要小得多。4 、核酸可被酸、碱或酶水解成为各种组分，用层析、电泳等方法分离，其水解程度因水解条件而异。RNA能在室温条件下被稀碱水解成核苷酸而DNA对碱较稳定，常利用此性质测定RNA的碱基组成或除去溶液中的RNA杂质。5、 D-核糖与浓盐酸和苦黑酚（甲基间苯二酚）共热产生绿色；D-2-脱氧核糖与酸和二苯胺一同加热产生蓝紫色。可利用这两种糖的特殊颜色反应区别DNA和RNA或做为二者定量测定的基

37、础。（二）核酸的紫外吸收性质核酸中的嘌呤和嘧啶环的共轭体系强烈吸收260290nm波段紫外光，其最高的吸收峰接近260nm。因此可利用核酸的这一光学特性来定位测定它在细胞和组织中的分布，细胞的紫外光照相主要是利用核酸的强列吸收紫外光作用，也可利用此性质测定嘌呤或嘧啶衍生物在纯溶液中的含量，以及它们在色谱和电泳谱上的位置。当暴露在250290nm的紫外光下时，载体发出浅蓝色荧光。RNA的紫外吸收光谱与DNA的吸收光谱差别不大。 核酸的光吸收值常比其各核苷酸成分的光吸收值之和少3040。这是由于有规律的双螺旋结构中碱基紧密地堆积在一起造成的。 (三）核酸结构的稳定性1碱基对间的氢键 在DNA双螺旋

38、和RNA的双螺旋区，碱基对的大小使其在螺旋内的距离很适合于形成氢键。氢键是一种较弱的非共价键，但许多氢键的集合能量是很大的。如果不能使许多氢键同时打开，局部打开的氢键有恢复原有状态保持分子构象不变的趋势。RNA形成三级结构时，单链突环互相靠近形成的环间碱基对，是三级结构稳定的重要因素。 2碱基堆积 在DNA双螺旋和RNA的螺旋区，相邻碱基平面间的距离使平面上下分布的电子云可以相互作用，同时，环境中的水对疏水的碱基产生的作用力也有助于螺旋内的碱基堆积成有规律的疏水核心。螺旋外围的核糖和磷酸基上的亲水基因，使环境中的水在螺旋外围形成水壳，亦有助于螺旋的稳定。RNA单链区的碱基平面也能形成堆积力。碱基堆积力对维持核酸的空间结构起主要作用。 核酸结构的稳定性3环境中的正离子 DNA双螺旋和RNA的螺旋区外侧带负电荷的磷酸基在不与正离子结合的状态下有静电斥力。环境中带正电荷的Na+、K+、Mg2+、Mn2+等离子，原核生物细胞内带正电荷的多胺类，真核细胞中带正电荷的组蛋白等，均可与磷酸基团结合，消除静电斥力，对核酸的结构有重要的稳定作用。（四）核酸的变性1变性的概念 核酸变性指双螺旋区氢键断裂，空间结构破坏，形成单链无规线团状态的过程。变性只涉