西南交通大学《分子生物学》课件-第2章核酸的结构与功能

第二章核酸的结构与功能西南交通大学《分子生物学》返回目录返回主页返回目录返回主页Nirenberg返回目录返回主页基因（gene）的现代分子生物学概念

1个遗传基本功能单位一段DNA或RNA（病毒）顺序贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列基因的基本结构5’、、、AGCCGACTATGTCGAAGCTT、、、、、、GCTTGACTATAAGACA、、、3’3‘、、、TCGGCTGATACAGCTTCTAA、、、、、、CGAACTGATATTCTGT、、、5‘转录调控区贮存RNA或蛋白质结构信息区转录终止区内容第一节核酸的化学组成以及一级结构第二节DNA的空间结构与功能第三节RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质第五节核酸酶返回目录返回主页基因的化学结构返回目录返回主页核酸的水解核酸核苷酸核酸酶水解核苷或脱氧核苷磷酸戊糖核苷酶水解碱基返回目录返回主页返回目录返回主页嘌呤和嘧啶构成核酸分子DNA和RNA含有2种嘌呤：A，GDNA和RNA也含有2种嘧啶：它们都含有C，但DNA含有T，而RNA含有U返回目录返回主页H（二）核苷酸的形成核苷酸中的磷酸含量返回目录返回主页返回目录返回主页1.4种dNTP以3’、5’磷酸二酯键相连构成一个没有分枝的线性大分子。2.它们的两个末端分别称5’末端（游离磷酸基）和3’末端（游离羟基）。DNA一级结构的基本特点返回目录返回主页C内容第一节核酸的化学组成以及一级结构第二节DNA的空间结构与功能第三节RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质第五节核酸酶返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页碱基对由于几何形状的限制，只能由嘧啶和嘌呤配对才能使碱基对合适地安置在双螺旋内。若两个嘧啶配对则几何形状太小，两个嘌呤配对则几何形状又太大，为双螺旋所容纳不下。只有A-T碱基和G-C碱基对的几何形状正适合双螺旋的大小。·返回目录返回主页返回目录返回主页DNA双螺旋结构的多样性在DNA双螺旋结构基础上形成的。双螺旋通过Watson—Crick氢键稳定，而三股螺旋通过Hoogsteen氢键稳定。返回目录返回主页返回目录返回主页超螺旋的生物学意义可能是：1.使DNA分子体积变小，对其在细胞的包装过程有利。2.增强DNA的稳定性。2.影响DNA分子与其它分子(如酶、蛋白质、核酸)之间的相互作用，从而影响了转录与复制过程。返回目录返回主页返回目录返回主页~150bp核小体结构返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页核小体折叠成染色体DNA是遗传信息的物质基础(1944年美国O.Avery)内容第一节核酸的化学组成以及一级结构第二节DNA的空间结构与功能第三节RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质第五节核酸酶返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页帽子结构返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页氨基酸臂返回目录返回主页返回目录返回主页返回目录返回主页真核生物的18SrRNA的二级结构呈花状，其中多个茎环结构为核蛋白体蛋白的结合和组装提供了结构基础返回目录返回主页4.其他非编码RNA参与基因表达的调控长链非编码RNA（longnon-codingRNA,lncRNA），>200nt短链非编码RNA（smallnon-codingRNA,sncRNA），<200nt返回目录返回主页核酸在真核细胞和原核细胞中表现出不同的时空特性内容第一节核酸的化学组成以及一级结构第二节DNA的空间结构与功能第三节RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质第五节核酸酶一、核酸的一般理化性质1.呈酸性2.粘度大3.在引力场中下沉4.在260nm有最大吸收峰

核酸的粘度*分子量越大粘度也越大RNA分子比DNA分子小，粘度也就小*生物分子的空间结构也影响粘度

核酸的紫外吸收特性嘌呤碱和嘧啶碱有共轭双键，都能强烈吸收紫外光，最大吸收波长为260nm蛋白质对紫外光的最大吸收波长是280nm1.DNA或RNA的定量OD260=1.0相当于50μg/ml双链DNA40μg/ml单链DNA（或RNA）20μg/ml寡核苷酸2.判断核酸样品的纯度DNA纯品:OD260/OD280=1.8RNA纯品:OD260/OD280=2.0OD260的应用二、DNA的变性定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。变性后其它理化性质变化：OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失

DNA的变性与降解的区别

降解其过程是不可逆的。是指多核苷酸链中的磷酸二酯键断裂，使分子量降低，不发生分子量的变化。一般是可逆的，变性不涉及共价键的断裂一级结构不破坏粘度改变，生物活性丧失DNA变性的本质是双链间氢键的断裂例：变性引起紫外吸收值的改变DNA的紫外吸收光谱增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。Tm：变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度，又称融解温度(Tm)。其大小与G+C含量成正比。pH和离子强度不变,根据Ｇ+Ｃ百分含量则可计算DNA样品的Tm值Tm＝69.3+0.41*％(G+C)Tm＝4*(G+C)+2*(A+T)(小于20bp)三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链复性：当变性条件缓慢去除后，两条解离的互补链可重新互补配对，恢复原来的双螺旋结构。退火（annealing）：热变性的DNA经缓慢冷却后复性。核酸杂交：DNA/DNA,DNA/RNA,RNA/RNA内容第一节核酸的化学组成以及一级结构第二节DNA的空间结构与功能第三节RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质第五节核酸酶返回目录返回主页返回目录返回主页核酶（Ribozyme）核酶的研究背景返回目录返回主页返回目录返回主页下一页核酶在医学上的应用核酶抗肝炎病毒的研究

目前人们已进行了核酶抗甲型肝炎病毒（HAV)，乙型肝炎病毒（HBV），丙型肝炎病毒（HCV）以及HDV作用的研究。人工设计核酶多为锤头状结构，少部分是采用发夹状