第二章核酸学生ppt课件

1、第第 二二 章章核核 酸酸CHEMISTRY OF CHEMISTRY OF NUCLEIC ACIDNUCLEIC ACID 核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可短少的组成部分。短少的组成部分。 核酸是生命遗传信息的携带者和传送者，核酸是生命遗传信息的携带者和传送者，它不仅对于生命的延续，生物物种遗传特性它不仅对于生命的延续，生物物种遗传特性的坚持，生长发育，细胞分化等起着重要的的坚持，生长发育，细胞分化等起着重要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等也亲密相关。代谢病等也亲密相关。 因此，核酸是现代生物化学

2、、分子生物学因此，核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要根底之一。和医学的重要根底之一。 核酸概述核酸概述 一核酸的开展史一核酸的开展史 1. 18691. 1869年年, ,瑞士年轻的医生瑞士年轻的医生Friedrich Miescher Friedrich Miescher 在废弃的在废弃的外科绷带上的血细胞核中分别外科绷带上的血细胞核中分别到一种物质，含有高比例的磷，到一种物质，含有高比例的磷，他将其命名为他将其命名为“核素核素 nucleinnuclein。 后来，发现有剧烈的酸性，后来，发现有剧烈的酸性，改名为改名为“核酸核酸nucleic nucleic acidacid。虽然

3、。虽然MiescherMiescher并不知并不知道，但他发现了道，但他发现了DNADNA！ 2. 不久，不久，Hoppe-Seyler 从酵母细胞中分别从酵母细胞中分别了类似的物质，如今知道是了类似的物质，如今知道是RNA。 3. 20世纪世纪50年代以前，年代以前，“四核苷酸假说四核苷酸假说比较流行，但缺乏构造方面的多样性，因此比较流行，但缺乏构造方面的多样性，因此普遍以为核酸不大能够有重要的生理功能。普遍以为核酸不大能够有重要的生理功能。 4. 1943年，年，Chargaff等证明等证明DNA中中4种碱种碱基的比例并不相等。基的比例并不相等。 5. 1944年，年， 美国生化学家美国生

4、化学家Avery经过肺炎经过肺炎双球菌转化实验，证明双球菌转化实验，证明DNA是遗传物质。是遗传物质。6. 1953年年, James Watson and Francis Crick提出了提出了DNA的双螺旋构造模型。的双螺旋构造模型。 二核酸概念二核酸概念 和蛋白质一样，核酸是一种重要的生物高和蛋白质一样，核酸是一种重要的生物高分子化合物，是由其构造单体核苷酸经过分子化合物，是由其构造单体核苷酸经过3 , 5 - 磷酸二酯键聚合而成的长链，继而构磷酸二酯键聚合而成的长链，继而构成具有复杂三维构造的大分子化合物。成具有复杂三维构造的大分子化合物。 核酸是动物、植物、微生物机体的重要组核酸是动

5、物、植物、微生物机体的重要组成成分，约占细胞干重的成成分，约占细胞干重的 。 三核酸分类和分布三核酸分类和分布 1. 核酸的分类核酸的分类 根据核酸的化学组成，分为两类根据核酸的化学组成，分为两类: 核糖核酸核糖核酸 ribonucleic acid 简写为：简写为：RNA 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 deoxyribonucleic acid 简写为：简写为： DNA 2. 2. 核酸的主要分布核酸的主要分布 DNADNA：主要分布在真核细胞的细胞核：主要分布在真核细胞的细胞核中，在线粒体、叶绿体等细胞器中也含有中，在线粒体、叶绿体等细胞器中也含有较少的较少的DNADNA。原核细胞那么分布在其

6、拟。原核细胞那么分布在其拟核区。核区。 RNARNA：主要分布在真核细胞的细胞质：主要分布在真核细胞的细胞质中，核糖体上含量最多。细胞核的核仁区中，核糖体上含量最多。细胞核的核仁区域进展旺盛的域进展旺盛的RNARNA合成占合成占RNARNA总量的总量的10%10%。 目前发现每种病毒中只含其中一类核酸，目前发现每种病毒中只含其中一类核酸，因此共有两类病毒：因此共有两类病毒： DNADNA病毒病毒DNA virusDNA virus RNARNA病毒病毒RNA virusRNA virus 四核酸的重要性四核酸的重要性 1. DNA是主要遗传物质，是遗传信息的载体。是主要遗传物质，是遗传信息的载

7、体。 证据有：证据有： 细菌转化实验。细菌转化实验。1944年年Avery 第一次证明第一次证明了了DNA是细菌转化的因子。是细菌转化的因子。 噬菌体侵染细菌实验。噬菌体侵染细菌实验。1952 年，年， Hershey 和和Chase 噬菌体感染实验。噬菌体感染实验。 2. RNA在蛋白质生物合成中起重要作用。在蛋白质生物合成中起重要作用。肺炎球菌转化实验肺炎球菌转化实验III S型细胞型细胞有毒有毒II R型细胞型细胞无毒无毒破碎细胞破碎细胞DNAase降降解后的解后的DNAII R型细胞接受型细胞接受III S型型DNA只需只需II R型型大多数仍大多数仍为为II R型型少数少数II R型

8、细胞被转化型细胞被转化产生产生III S型荚膜型荚膜S光滑光滑 SR RR粗糙粗糙+DNA噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验 一、核酸的化学组成一、核酸的化学组成 核酸的元素组成核酸的元素组成: : C C、H H、O O、N N、P P 其中其中P P在各种核酸中的含量在各种核酸中的含量比较恒定：比较恒定： RNARNA平均含磷量平均含磷量8.9%8.9% DNA DNA平均含磷量平均含磷量9.1% 9.1% 核酸的逐级水解过程：核酸的逐级水解过程： 核酸酶；核酸酶； 核苷酸酶；核苷酸酶； 核苷酶核苷酶 磷酸磷酸 核酸核酸 核苷酸核苷酸 戊糖戊糖 核苷核苷 碱基碱基 一戊糖一戊糖pento

9、sepentose RNARNA中的戊糖为中的戊糖为-D-D-核糖核糖 -D-D-riboseribose DNADNA中的戊糖为中的戊糖为-D-2-D-2-脱氧核糖脱氧核糖(-D-2-deoxyribose)(-D-2-deoxyribose)OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脱氧核糖RiboseDeoxyribose213 4 5 2 二含氮碱基氮碱二含氮碱基氮碱 核酸中的碱基分为两类，即嘌呤碱和嘧啶碱。两类核酸中的碱基分为两类，即嘌呤碱和嘧啶碱。两类核酸中所含的主要碱基都是核酸中所含的主要碱基都是4 4种：种： 1. 1. 嘌呤碱嘌呤碱puri

10、ne purine 为嘌呤的衍生物，两种：为嘌呤的衍生物，两种： 腺嘌呤腺嘌呤adenine Ade or A adenine Ade or A 鸟嘌呤鸟嘌呤guanine Gua or G guanine Gua or G 嘌呤环嘌呤环腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤N9是成苷位置是成苷位置 2.嘧啶碱嘧啶碱pyrimidine 胞嘧啶胞嘧啶 cytosine Cyt or C 尿嘧啶尿嘧啶 uracil Ura or U 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 thymine Thy or T RNA中的碱基为胞嘧啶和尿嘧啶；中的碱基为胞嘧啶和尿嘧啶； DNA中的碱基为胞嘧啶和胸腺嘧啶。中的碱基为胞嘧啶和胸腺嘧啶。 N

11、1是成苷位置是成苷位置123456pyrimidine ring system 嘧啶环嘧啶环 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 尿嘧啶尿嘧啶 3. 稀有碱基修饰碱基、微量碱基稀有碱基修饰碱基、微量碱基 含量甚少的碱基，多数为主要碱基的修饰物。含量甚少的碱基，多数为主要碱基的修饰物。tRNA中大约有中大约有10%。 4. 碱基的构造特征碱基的构造特征 1构造互变构造互变酮式酮式 烯醇式烯醇式氨基氨基 亚氨基亚氨基 2 2嘌呤碱和嘧啶碱分子中都含有共轭双键嘌呤碱和嘧啶碱分子中都含有共轭双键体系，在紫外区有吸收体系，在紫外区有吸收260 nm260 nm左右左右 三核苷三核苷nucleoside 核苷

12、是戊糖和碱基经过糖苷键构成的糖核苷是戊糖和碱基经过糖苷键构成的糖苷。苷。 由戊糖核糖或脱氧核糖的第由戊糖核糖或脱氧核糖的第1位位C碳碳原子与嘌呤碱的第原子与嘌呤碱的第9位位N原子或嘧啶碱的原子或嘧啶碱的第第1位位N原子经过原子经过N-糖苷键相连。核苷为糖苷键相连。核苷为-型，碱基平面与戊糖平面相互垂直。型，碱基平面与戊糖平面相互垂直。胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2 核苷有两类，分别存在于核苷有两类，分别存在于RNAR

13、NA和和DNADNA中：中： 核糖核苷核糖核苷ribonucleosideribonucleoside 脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷deoxyribonucleosidedeoxyribonucleoside Adenosine Guanosine Cytidine UridineThere are two types nucleoside ProteinsnucleosideDeoxynucleoside核酸中的稀有核苷：核酸中的稀有核苷：次黄苷次黄苷 inosine, I 假尿苷假尿苷( pseudouridine, ) 7-甲基鸟苷甲基鸟苷 7-methylguanosine, m7G 二氢

14、尿嘧啶核苷二氢尿嘧啶核苷 dihydrouridine, DHU 四核苷酸四核苷酸nucleotide 核苷酸是核苷的磷酸酯。核苷酸是核苷的磷酸酯。 在核苷酸的核糖上，有在核苷酸的核糖上，有3个游离的羟基，它们个游离的羟基，它们磷酸化可构成磷酸化可构成2-、3-和和5-核苷酸。核苷酸。 在脱氧核苷酸核糖上，有在脱氧核苷酸核糖上，有2个游离羟基，磷酸个游离羟基，磷酸化构成化构成3-和和5-脱氧核苷酸。脱氧核苷酸。 生物体游离核苷酸多为生物体游离核苷酸多为5-核苷酸。核苷酸。 水解核酸得到水解核酸得到5-核苷酸和核苷酸和3-核苷酸。核苷酸。OHH腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸 AMP Adenosine

15、 monophosphate脱氧腺嘌呤核苷酸脱氧腺嘌呤核苷酸dAMP Deoxyadenosine monophosphate RNA中的核苷酸有中的核苷酸有4种：种： 腺嘌呤核糖核苷一磷酸腺苷一磷酸、腺苷酸腺嘌呤核糖核苷一磷酸腺苷一磷酸、腺苷酸 adenosine monophosphate AMP 鸟嘌呤核糖核苷一磷酸鸟苷一磷酸、鸟苷酸鸟嘌呤核糖核苷一磷酸鸟苷一磷酸、鸟苷酸 guanosine monophosphate GMP 胞嘧啶核糖核苷一磷酸胞苷一磷酸、胞苷酸胞嘧啶核糖核苷一磷酸胞苷一磷酸、胞苷酸 cytidine monophosphate CMP 尿嘧啶核糖核苷一磷酸尿苷一磷酸

16、、尿苷酸尿嘧啶核糖核苷一磷酸尿苷一磷酸、尿苷酸 uridine monophosphate UMPAMPGMPUMPCMP DNA中的脱氧核苷酸有中的脱氧核苷酸有4种：种： 腺嘌呤脱氧核糖核苷一磷酸脱氧腺苷酸腺嘌呤脱氧核糖核苷一磷酸脱氧腺苷酸 deoxyadenosine monophosphate dAMP 鸟嘌呤脱氧核糖核苷一磷酸脱氧鸟苷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷一磷酸脱氧鸟苷酸 deoxyguanosine monophosphate dGMP 胞嘧啶脱氧核糖核苷一磷酸脱氧胞苷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷一磷酸脱氧胞苷酸 deoxycytidine monophosphate dCMP 胸腺嘧啶脱氧核

17、糖核苷一磷酸脱氧胸苷酸胸腺嘧啶脱氧核糖核苷一磷酸脱氧胸苷酸 deoxythymidine monophosphate dTMPdAMPdGMPdTMPdCMP 五重要的其他核苷酸衍生物五重要的其他核苷酸衍生物 1. 1. 多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸 各种核苷一磷酸各种核苷一磷酸NMPNMP继续磷酸化继续磷酸化可生成为核苷二磷酸可生成为核苷二磷酸NDPNDP和核苷三磷和核苷三磷酸酸NTPNTP例如：例如： AMPAMPadenosine monophosphateadenosine monophosphate ADPADPadenosine diphosphateadenosine diphosp

18、hate ATPATPadenosine triphosphateadenosine triphosphateAMPADPATP2. 环化核苷酸环化核苷酸NcAMPcGMP二、核酸的一级构造二、核酸的一级构造 指核苷酸残基沿多核苷酸链的陈列次序。指核苷酸残基沿多核苷酸链的陈列次序。 实验证明，实验证明，DNADNA和和RNARNA是没有分支的多核是没有分支的多核苷酸链。苷酸链。 1. 1. 衔接方式：衔接方式： 3, 5-3, 5-磷酸二酯键磷酸二酯键 2. 2. 确定：确定：3-3-末端和末端和5-5-末端末端 3. 3. 核酸的一级构造：各种不同的核苷酸在核酸的一级构造：各种不同的核苷酸在

19、多核苷酸链上的陈列顺序。多核苷酸链上的陈列顺序。5-末端磷酸末端磷酸3-末端羟基末端羟基3，5-磷磷酸二酯键酸二酯键 4. 4. 核酸一级构造的表达方式：核酸一级构造的表达方式： 1 1化学构造式：繁琐、复杂。化学构造式：繁琐、复杂。 2 2简写式简写式 pApCpGpUpCpApCpGpUpC p p表示为磷酸基团，表示为磷酸基团，p p在碱基的左侧表示与在碱基的左侧表示与戊糖的戊糖的5-OH5-OH结合，右侧表示与戊糖的结合，右侧表示与戊糖的3-3-OHOH结合。结合。 读向：左读向：左 右右 碱基序列：碱基序列：5 3 5 3 T C A T G A5P P P P P P OH 35p

20、TpCpApTpGpA-OH 35TCATGA 33竖线式竖线式 三、DNA的二级构造双螺旋构造 一双螺旋构造的主要根据一双螺旋构造的主要根据 1. DNA1. DNA碱基组成的碱基组成的ChargaffChargaff规那么规那么 组成的四种碱基：组成的四种碱基：A A、G G、C C、T T 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，A=TA=T 鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数相等，鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数相等，C=GC=G 嘌呤碱基总数嘌呤碱基总数= =嘧啶碱基总数嘧啶碱基总数 即：即：A+G=C+TA+G=C+T DNA DNA的碱基组成有物种的特异性，不同的碱基组成有物种的特

21、异性，不同物种的物种的DNADNA有其独特的碱基组成。有其独特的碱基组成。 同一物种不同组织、器官有一样同一物种不同组织、器官有一样DNADNA碱碱基基组成，不受生长发育、营养情况及环境影响。组成，不受生长发育、营养情况及环境影响。DNA来源来源腺嘌呤腺嘌呤A 胸腺嘧啶胸腺嘧啶T鸟嘌呤鸟嘌呤G胞嘧啶胞嘧啶CA+T/G+C大肠杆菌大肠杆菌25.424.824.125.71.01小麦小麦27.327.122.822.71.21鼠鼠28.628.421.421.51.33猪：肝猪：肝29.429.720.520.51.43胸腺胸腺30.028.920.420.7脾脾29.629.220.420.8酵

22、母酵母31.332.918.717.51.079不同生物来源的不同生物来源的DNA四种碱基比例关系四种碱基比例关系 2. X-光衍射数据 1938年，Astbury等用小牛胸腺DNA纤维做X-射线衍射分析，发现有0.34nm的周期变化。 以后Franklin和Wilkins对DNA的X-衍射进展了更多的研讨，获得明晰的衍射图谱。阐明DNA是由2条或2条以上的多核苷酸链组成，沿长轴有0.34nm和3.4nm两个重要的周期性变化。 DNA的的Na盐纤维和盐纤维和DNA晶体的晶体的X光衍射图谱光衍射图谱Franklin 3DNA的滴定曲线的滴定曲线 DNA分子中的磷酸基可被滴定，碱基的分子中的磷酸基

23、可被滴定，碱基的可解离基团不能被滴定。可解离基团不能被滴定。 1953年，年，J. Watson和和F. Crick 在前人研在前人研讨任务根底上，根据讨任务根底上，根据DNA结晶结晶X-衍射图谱，衍射图谱，提出了著名的提出了著名的DNA双螺旋构造模型双螺旋构造模型The double helical model of DNA structure，并对模型的生物学意义作出了科学的解释并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测，这是和预测，这是20世纪生物科学最伟大的成世纪生物科学最伟大的成就。因此而获得了诺贝尔奖。就。因此而获得了诺贝尔奖。 二二 双螺旋构造模型双螺旋构造模型B-DNA要点要点

24、 1. DNA分子由两条反向平行的多核苷分子由两条反向平行的多核苷 酸链酸链一条链一条链5 3, 另一条链另一条链3 5沿同一中心沿同一中心轴右手环绕而成。轴右手环绕而成。 磷酸与脱氧核糖经过磷酸与脱氧核糖经过 3, 5- 磷酸二酯键相衔磷酸二酯键相衔接，构成接，构成DNA分子的主链骨架。分子的主链骨架。 两条主链是由磷酸两条主链是由磷酸-脱氧核糖交替而成，位于脱氧核糖交替而成，位于双螺旋外侧，侧链碱基位于双螺旋内侧。双螺旋外侧，侧链碱基位于双螺旋内侧。 碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行. 2. 两条链之间存在碱基互补的关系。即：两条链之间存在碱基互

25、补的关系。即： A和和T配对，中间构成两个氢键；配对，中间构成两个氢键； C和和G配对，中间构成三个氢键。配对，中间构成三个氢键。5533 3. 螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直间隔0.34nm,螺旋构造每隔10个碱基对base pair, bp反复一次，间隔为3.4nm。 4. 双螺旋的外表含有明显的大沟和小沟，其宽度分别为2.2nm和1.2nm，其碱基对暴露在外，与其他调理分子相互作用。 5. 双螺旋构造的稳定要素双螺旋构造的稳定要素 1互补碱基之间氢键互补碱基之间氢键 主要决议碱基配对的特异性，而对双螺旋主要决议碱基配对的特异性，而对双螺旋稳定的奉献不是最重要的。稳定的奉献不是最重要的。

26、 2碱基堆积力碱基堆积力 包括疏水作用和范德华力。为螺旋稳定的包括疏水作用和范德华力。为螺旋稳定的主要作用力。主要作用力。 3溶液中的阳离子或带正电荷的化合溶液中的阳离子或带正电荷的化合物对物对DNA外表磷酸基团的中和，消除了静电外表磷酸基团的中和，消除了静电斥力。斥力。 三三DNA二级构造的构象类型二级构造的构象类型 DNA在不同盐溶液及不同相对湿度下可以各在不同盐溶液及不同相对湿度下可以各种不同形状存在：种不同形状存在：1B-DNA 相对湿度相对湿度92%的钠盐，典型的的钠盐，典型的Watson-Crick双螺旋双螺旋DNA，右手双螺旋，每圈，右手双螺旋，每圈螺旋螺旋10.4个个bp，螺距

27、：，螺距：3.32nm。2A-DNA 相对湿度相对湿度75%钠盐，右手双螺钠盐，右手双螺旋，外形粗短。旋，外形粗短。RNA-RNA、RNA-DNA杂交分杂交分子具有这种构造。子具有这种构造。3Z-DNA 1979年年Rich等发现。等发现。 GC交替交替的寡聚体，左手螺旋，外形细长。天然的寡聚体，左手螺旋，外形细长。天然B-DNA的部分区域可以构成的部分区域可以构成Z-DNA。A-DNA B-DNA Z-DNA 四四 DNA双螺旋构造模型的意义双螺旋构造模型的意义 该模型提示了该模型提示了DNA作为遗传物质的稳定性特作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原那么，这征，最有价值的是

28、确认了碱基配对原那么，这是是是是DNA复制、转录和反转录的分子根底，亦复制、转录和反转录的分子根底，亦是遗传信息传送和表达的分子根底。该模型的是遗传信息传送和表达的分子根底。该模型的提出是本世纪生命科学的艰苦突破之一，它奠提出是本世纪生命科学的艰苦突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速开展的基石。飞速开展的基石。四、四、DNA的高级构造的高级构造 DNA在双螺旋构造根底上经过扭曲和在双螺旋构造根底上经过扭曲和折叠所构成构象。超螺旋是三级构造主要折叠所构成构象。超螺旋是三级构造主要方式。方式。 一一 双链环状双链环状DNA分子分子dcD

29、NA 存在于某些细菌的染色存在于某些细菌的染色体、质粒、病毒、真核生物体、质粒、病毒、真核生物的线粒体和叶绿体中。的线粒体和叶绿体中。 在共价闭环双螺旋根底上在共价闭环双螺旋根底上进一步改动盘曲进一步改动盘曲,构成超螺构成超螺旋旋(supercoil)体积进一步紧体积进一步紧缩。缩。 拓扑连环数拓扑连环数linking numberlinking number L L：一：一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数。条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数。 改动数改动数twisting numbertwisting number T T ：B-B-DNADNA模型双螺旋数。模型双螺旋数。 超螺旋数超螺旋

30、数writhing numberwrithing numberW W L = T + L = T + W W W = 0 W = 0 松弛环松弛环 W 0 W 0 W 0 正超螺旋正超螺旋 左手扭曲左手扭曲 二双链线性二双链线性DNAdsDNA分子分子 存在于真核生物的染色质和一些病毒中。存在于真核生物的染色质和一些病毒中。五、五、DNA和基因组和基因组 本部分为自学内容。本部分为自学内容。六、六、RNA的构造和功能的构造和功能 组成组成RNA的戊糖是核糖，主要碱基：的戊糖是核糖，主要碱基： A、U、G、C， U替代替代DNA中的中的T，还常，还常有一些稀有碱基。有一些稀有碱基。 RNA的构造

31、单位主要是四种核苷酸：的构造单位主要是四种核苷酸：AMP、GMP、CMP、UMP。 核苷酸衔接方式：核苷酸衔接方式：3, 5- 磷酸二酯键。磷酸二酯键。 天然天然RNA分子都是单链线形分子分子都是单链线形分子有些病毒是双链有些病毒是双链 ，可本身回折，构，可本身回折，构成部分双螺旋成部分双螺旋A-型，型，AU、GC，RNA中约中约40%-70%的核苷酸参与螺旋的的核苷酸参与螺旋的构成。构成。 稳定性较差，易水解。稳定性较差，易水解。4功能：专注携带氨基酸，是氨基酸功能：专注携带氨基酸，是氨基酸运载工具。有些运载工具。有些tRNA可作为反转录酶的可作为反转录酶的引物，参与引物，参与DNA的合成。

32、的合成。 2. tRNA一级构造一级构造 1组成：组成：70-90个核苷酸规范：个核苷酸规范：76nt。 2不变和半不变的核苷酸：约有不变和半不变的核苷酸：约有20多种。多种。 半不变的核苷酸主要是嘌呤或嘧啶间的互换的半不变的核苷酸主要是嘌呤或嘧啶间的互换的核苷酸。核苷酸。 3TCG序列：序列：54-57位，与位，与 5S rRNA结合结合并与并与 tRNA 空间构造有关。空间构造有关。 4修饰碱基修饰核苷酸：转录后加工修饰碱基修饰核苷酸：转录后加工而构成，而构成，2-19个，个，70多种，占多种，占10%。 3. tRNA的二级构造的二级构造 tRNA的二级构造都呈的二级构造都呈“三叶草三叶

33、草 外形，普外形，普通可将其分为四臂四环：通可将其分为四臂四环：四环四环二氢尿嘧啶环：二氢尿嘧啶环：8-12nt反密码环：反密码环：7ntTC环环:7nt额外环额外环4-5nt 可变可变四臂四臂氨基酸臂：氨基酸臂：7bp 3 -CCA二氢尿嘧啶臂：二氢尿嘧啶臂：D臂臂 3bp反密码臂：反密码臂：5bpTC臂：臂：5bp酵母酵母tRNA Ala 的二级构造的二级构造DHU环环IGC反密码子反密码子反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂可变环可变环CCAAla3 5 TC环环 4. tRNA的三级构造的三级构造 倒倒“L形，是形，是一切一切tRNA折叠后折叠后构成大小类似及构成大小类似及三维构象类似三三

34、维构象类似三级构造，这有利级构造，这有利于携带的氨基酸于携带的氨基酸的的tRNA进入核糖进入核糖体的特定部位。体的特定部位。二二mRNAmessenger RNA 概念：概念：1961年年Jacob和和Monod提出用信提出用信使使RNA命名。是带有从命名。是带有从DNA上的到信息上的到信息并指点蛋白质合成的一类并指点蛋白质合成的一类RNA分子，称分子，称信使信使RNA。 含量：含量：3-5% 平均分子量平均分子量50万，万，8S。 功能：蛋白质合成模板遗传密码。功能：蛋白质合成模板遗传密码。 hnRNA：真核生物：真核生物RNA前体，需剪接、前体，需剪接、加工后为成熟的加工后为成熟的mRNA

35、。 三三rRNA ribosomal RNA 占占RNA总量的总量的80，与蛋白质结合组，与蛋白质结合组成核糖体，是生物体内蛋白质合成的场所。成核糖体，是生物体内蛋白质合成的场所。 种类：种类： 细菌有细菌有16S、5S、23S三种，组成三种，组成30S的的转录单位。转录单位。 真核生物有真核生物有18S、5.8S、28S和和5S四种，四种，前前3种组成种组成45S的转录单位，的转录单位，5S rRNA单独单独转录。转录。 rRNA的二级构造：茎环构造的二级构造：茎环构造大肠杆菌大肠杆菌 5S rRNA 构造构造七、核酸的理化性质七、核酸的理化性质 核酸的构造特点：分子大，有一些可核酸的构造特

36、点：分子大，有一些可解离的基团，具有共轭双键等。解离的基团，具有共轭双键等。 一普通理化性质一普通理化性质 1. 两性电解质。含有磷酸基和碱基，两性电解质。含有磷酸基和碱基，但表现为酸性。但表现为酸性。 2. RNA纯品是白色的粉末，纯品是白色的粉末，DNA为疏为疏松的石棉一样的纤维状固体。松的石棉一样的纤维状固体。 3. 线性大分子，极不对称，具有粘度线性大分子，极不对称，具有粘度高，抗剪切力差等特点。高，抗剪切力差等特点。 3. 溶解性：溶解性：RNA和和DNA都是极性的化合物，都是极性的化合物，普通都微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等普通都微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂，但其

37、钠盐易溶于水。有机溶剂，但其钠盐易溶于水。 4. RNA的磷酸二酯键对碱敏感，室温下，被的磷酸二酯键对碱敏感，室温下，被稀碱水解为稀碱水解为2- 或或3- 核苷酸。核苷酸。DNA在碱中虽变在碱中虽变性，但不被水解，所以性，但不被水解，所以DNA更稳定。更稳定。 5. 鉴别鉴别DNA和和RNA的反响：的反响：RNA：D-核糖核糖 + 浓盐酸浓盐酸 + 苔黑酚苔黑酚 绿色绿色DNA：D-2-脱氧核糖脱氧核糖 + 酸酸 + 二苯胺二苯胺 蓝紫色蓝紫色 二核酸的紫外吸收二核酸的紫外吸收 1. 核酸中的碱基有共轭双键体系，有核酸中的碱基有共轭双键体系，有独特的紫外线吸收光谱，其吸收峰独特的紫外线吸收光谱

38、，其吸收峰240-290nm，最大吸收峰，最大吸收峰260nm。 2. 天然核酸比其各核天然核酸比其各核苷酸成分的光吸收值之苷酸成分的光吸收值之和少和少30-40%如图。如图。1. 天然天然DNA2. 变性变性DNA3. 核苷酸总吸收值核苷酸总吸收值 三核酸的变性、复性与分子杂交三核酸的变性、复性与分子杂交 1. 核酸的变性核酸的变性 1变性变性denaturation的概念的概念 某些理化要素使核酸分子互补双链之间某些理化要素使核酸分子互补双链之间的氢键断裂，使双螺旋变成松散单链的过的氢键断裂，使双螺旋变成松散单链的过程。程。 2变性要素变性要素 热变性：热变性：80几分钟，螺旋几分钟，螺旋

39、线团线团 酸碱变性酸碱变性pH小于小于4或大于或大于11 变性剂尿素、盐酸胍、甲醛变性剂尿素、盐酸胍、甲醛 3变性表征变性表征 黏度下降、比旋光度下降、沉降系数添黏度下降、比旋光度下降、沉降系数添加、浮力密度增大、酸碱滴定曲线改动、生物加、浮力密度增大、酸碱滴定曲线改动、生物活性丧失。活性丧失。 增色效应增色效应hyperchromic effect： 变性后的核酸紫外吸收值添加的景象。变性后的核酸紫外吸收值添加的景象。 4热变性和热变性和Tm DNA的热变性是迸发式的，变性作用发的热变性是迸发式的，变性作用发生在一个很窄的温度范围内。生在一个很窄的温度范围内。 Tm：即解链温度或熔解温度：即解链温度或熔解温度melting temperature，指核酸加热变性过程中，指核酸加热变性过程中，A260紫外吸收的添加量达最大量一半时的温紫外吸收的添加量达最大量一半时的温度。度。 在在Tm时，时，DNA内内50%的双链构造被解开。的双链构造被解开。 DNA的的Tm普通在普通在82 -95之间。之间。DNA的热变性曲线的热变性曲线 影响影响Tm值大小要素值大小要素 核酸均一性：均一性高，变性温度范围越窄。核酸均一性：均一性高，变性温度范围越窄。 G-C含量与含量与Tm值成正比。阅历公式：值成正比。阅历公式： Tm=69.3+0.41(G+C)%l 介质离子