核苷酸與核酸NucleotidesandNucleicAcids-文檔資料

1、12核核 酸酸(nucleic acid) 是以是以核苷酸核苷酸為基本組成單位的生物大為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。分子，攜帶和傳遞遺傳信息。3核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展 18691869年年 Fridrich MiescherFridrich Miescher從膿細(xì)胞中提取從膿細(xì)胞中提取“核素核素” ” 19441944年年 AveryAvery等人等人證實(shí)證實(shí)DNADNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)19531953年年 WatsonWatson和和CrickCrick發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNADNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)19681968年年 NirenbergNire

2、nberg發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)遺傳密碼遺傳密碼19751975年年 TeminTemin和和BaltimoreBaltimore發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶19811981年年 GilbertGilbert和和SangerSanger建建立立DNA DNA 測(cè)序方法測(cè)序方法19851985年年 MullisMullis發(fā)明發(fā)明PCR PCR 技術(shù)技術(shù)19901990年年 美國啟動(dòng)美國啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃( (HGPHGP) ) 19941994年年 中國人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)中國人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)20012001年年 美、英等國美、英等國完成人類基因組計(jì)劃基本框架完成人類基因組計(jì)劃基本框架4第一節(jié)第一

3、節(jié)核酸概述核酸概述The Generality of Nucleic Acids 5一、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸一、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸核酸核酸在核酸酶的作用下水解成在核酸酶的作用下水解成核苷酸。核苷酸。 二、核苷酸由堿基、戊糖、磷酸組成二、核苷酸由堿基、戊糖、磷酸組成核苷酸核苷酸由堿基由堿基(base)、戊糖、戊糖(pentose)和和磷酸磷酸3種成分以共價(jià)鍵依次連接而成。種成分以共價(jià)鍵依次連接而成。6核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成 元素組成元素組成C、H、O、N、P（9%10%） 分子組成分子組成 堿基堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿：嘌呤堿，嘧啶堿 戊糖戊糖(pentose)：核糖

4、，脫氧核糖：核糖，脫氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)7核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷或核苷或脫氧核脫氧核苷苷核酸酶核酸酶水解水解核苷酶核苷酶核糖核糖脫氧核糖脫氧核糖堿基堿基戊糖戊糖嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶8（一）核酸中的堿基分為嘧啶堿和嘌呤堿兩類（一）核酸中的堿基分為嘧啶堿和嘌呤堿兩類1 1核酸中常見的核酸中常見的5 5種堿基種堿基嘌呤嘌呤 (purine) NNN HN123456789NNN HNN H2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NN HN HNN H2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)堿堿 基基:9NNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosi

5、ne, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3102核酸中存在稀有堿基核酸中存在稀有堿基 核酸中還有一些含量甚少的堿基，稱為核酸中還有一些含量甚少的堿基，稱為稀有堿基稀有堿基(rare base)。稀有堿基種類很多，大多數(shù)都是甲基化堿。稀有堿基種類很多，大多數(shù)都是甲基化堿基。基。tRNA中含有較多的稀有堿基，可高達(dá)中含有較多的稀有堿基，可高達(dá)10%。 DNARNA嘌呤嘌呤m7G 7-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤 N6，N6-2 m6A N6，N6-二甲基腺嘌呤二甲基腺嘌呤N6-m6A N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤N6-m

6、6A N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤m7G 7-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤嘧啶嘧啶m5 C 5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶DHU 二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶hm5 C 5-羥甲基胞嘧啶羥甲基胞嘧啶T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶核酸中部分稀有堿基核酸中部分稀有堿基11（二）核苷酸中的戊糖有核糖和脫氧核糖兩類（二）核苷酸中的戊糖有核糖和脫氧核糖兩類核糖核苷酸：核糖核苷酸：-D-D-核糖核糖脫氧核糖核苷酸：脫氧核糖核苷酸： -D-2-D-2 - -脫氧核糖脫氧核糖12戊戊 糖糖（構(gòu)成（構(gòu)成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（構(gòu)成（構(gòu)成DNA）OHOCH2OHOH脫氧核糖脫氧核糖(deoxy

7、ribose)H13（三）堿基和和戊糖縮合成核苷酸（三）堿基和和戊糖縮合成核苷酸1.1.堿基堿基和和戊糖戊糖縮合成核苷縮合成核苷 -N-N-糖苷鍵糖苷鍵 2.2.糖苷鍵是可以旋轉(zhuǎn)糖苷鍵是可以旋轉(zhuǎn) 堿基位置存在順式和反式結(jié)構(gòu)堿基位置存在順式和反式結(jié)構(gòu)14OHOHHOHHHHOCH2NHNNNONH2OHOHHOHHHHOCH2NHNNNONH2OHOHHOHHHHOCH2NNHOOOHHHOHHHHOCH2NNHOO 順式鳥嘌呤核苷順式鳥嘌呤核苷反式鳥嘌呤核苷反式鳥嘌呤核苷反式胞嘧啶核苷反式胞嘧啶核苷反式胞嘧啶脫氧核苷反式胞嘧啶脫氧核苷15POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸

8、：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷（脫氧核苷）和磷酸以核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。 （四）核苷與磷酸以酯鍵連接成核苷酸（四）核苷與磷酸以酯鍵連接成核苷酸16 腺嘌呤核苷三磷酸腺嘌呤核苷三磷酸 ATP腺嘌呤脫氧核苷一磷酸腺嘌呤脫氧核苷一磷酸 dAMP環(huán)式腺苷一磷酸環(huán)式腺苷一磷酸cAMP環(huán)式鳥苷一磷酸環(huán)式鳥苷一磷酸cGMP鳥苷四磷酸鳥苷四磷酸 ppGpp17體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物l 含核苷酸的生物活性物質(zhì)：含核苷

9、酸的生物活性物質(zhì)： NADNAD+ +、NADPNADP+ +、CoA-SHCoA-SH、FADFAD 等都含有等都含有 AMPAMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPl 環(huán)化核苷酸環(huán)化核苷酸: : cAMP，cGMPNADP+NAD+18 三、核苷酸通過三、核苷酸通過3 3 ,5,5 - -磷酸二酯鍵連接磷酸二酯鍵連接成多聚核苷酸成多聚核苷酸（一）（一）3 , 5 -磷酸二酯鍵是核酸的基本結(jié)構(gòu)鍵磷酸二酯鍵是核酸的基本結(jié)構(gòu)鍵19 3 , 5 -磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵205 端端3 端端CGA（二）多聚核苷酸鏈有（二）多聚核苷酸鏈有方向性方向性 21A G P5 P T PG

10、PC PT P OH 3 書寫方法書寫方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 目目 錄錄22 四、核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類四、核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類（一）（一）RNARNA是單鏈多聚核糖核苷酸是單鏈多聚核糖核苷酸 （二）（二）DNADNA是單鏈或雙鏈多聚脫氧核糖核酸是單鏈或雙鏈多聚脫氧核糖核酸（三）組成（三）組成DNADNA和和RNARNA成分不同成分不同（四）多聚核苷酸中核苷酸的排列順序是核苷酸的基本（四）多聚核苷酸中核苷酸的排列順序是核苷酸的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)23五、核苷酸還有其他功能五、核苷酸還有其他功能脫氧核苷酸脫氧核苷酸主要的作用是

11、主要的作用是DNADNA的組成成分，為的組成成分，為數(shù)不多的參與代謝的調(diào)節(jié)。數(shù)不多的參與代謝的調(diào)節(jié)。核糖核苷酸核糖核苷酸除了是除了是RNARNA的組成成分外，還以多的組成成分外，還以多種方式參與細(xì)胞內(nèi)的生理和生化過程。種方式參與細(xì)胞內(nèi)的生理和生化過程。24第二節(jié)第二節(jié)DNADNA的三維結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)The Three Dimensional Structure of DNA 25DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景和歷史意義雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景和歷史意義DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)DNADNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組

12、裝的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝DNADNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物原核生物DNADNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu)DNADNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝DNADNA的功能的功能基本內(nèi)容基本內(nèi)容26一、一、 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)27（一）（一）Waston和和Crick提出提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)則規(guī)則：A = T G C 堿基的理化數(shù)據(jù)分析堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以以氫鍵氫鍵配對(duì)較合理配對(duì)較合理 DNA纖維的纖維的X-線衍射圖譜分析線衍射圖譜分析 目目 錄錄28不同生物來

13、源的不同生物來源的DNADNA堿基組成堿基組成( (摩爾，摩爾，mole)mole)與堿基比（與堿基比（molemole比）比） 來源來源AGCTA/TG/CG+C嘌呤嘌呤/嘧啶嘧啶人人30.419.919.930.11.011.039.81.01牛胸腺牛胸腺28.221.522.527.81.010.9644.00.99牛脾牛脾27.922.722.127.31.011.0144.71.04牛精子牛精子28.722.222.027.21.061.0144.21.04豬豬29.820.720.729.11.021.0041.41.01酵母酵母31.718.317.432.60.971.0535

14、.71.00大腸桿菌大腸桿菌26.024.925.223.91.090.9950.11.04結(jié)核桿菌結(jié)核桿菌15.134.935.414.61.030.9970.31.00 包括包括5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶 比值偏離比值偏離1 ：1是實(shí)驗(yàn)誤差所致是實(shí)驗(yàn)誤差所致29uDNA分子由兩條分子由兩條相互平行相互平行但走向相反但走向相反的脫氧多核苷酸的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以鏈組成，兩鏈以-脫氧核糖脫氧核糖-磷酸磷酸-為骨架，以為骨架，以右手螺旋右手螺旋方式繞同一公共軸盤。螺旋方式繞同一公共軸盤。螺旋直 徑 為直 徑 為 2 n m ， 形 成 大 溝， 形 成 大 溝(major groove)及小

15、溝及小溝(minor groove)相間。相間。（二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)具有特征性雙螺旋結(jié)構(gòu)具有特征性 （Watson, Crick, 1953）1、DNA是反向平行的互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu)是反向平行的互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu)30u堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成氫鍵配氫鍵配對(duì)對(duì)（互補(bǔ)配對(duì)形式：（互補(bǔ)配對(duì)形式：A=T; G C） 。u相鄰堿基平面距離相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10對(duì)堿基。對(duì)堿基。2、DNA雙鏈為右手螺旋結(jié)構(gòu)雙鏈為右手螺旋結(jié)構(gòu)31 DNA雙鏈模型雙鏈模型 32堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì) 33u氫鍵

16、氫鍵維持雙鏈維持雙鏈橫向穩(wěn)定橫向穩(wěn)定性性，堿基堆積力堿基堆積力維持雙維持雙鏈鏈縱向穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性。3、疏水力和氫鍵維系、疏水力和氫鍵維系DNA雙螺旋的穩(wěn)定雙螺旋的穩(wěn)定34 Watson-Grick和和Hoogsteen DNA螺旋中堿基對(duì)間氫鍵的位置螺旋中堿基對(duì)間氫鍵的位置35（三）（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)具有多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)具有多樣性目目 錄錄36 不同類型的不同類型的DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) 37A 型型B 型型Z 型型外型外型粗短粗短中中細(xì)長細(xì)長螺旋方式螺旋方式右手右手右手右手左手左手直徑直徑26 A20 A18 A每螺旋的堿基對(duì)數(shù)每螺旋的堿基對(duì)數(shù)1110.512每堿基對(duì)的升距每

17、堿基對(duì)的升距2.6 A3.4 A3.7 A螺距螺距2.533.544.56糖苷鍵構(gòu)型糖苷鍵構(gòu)型反式反式反式反式嘧啶反式，嘌呤嘧啶反式，嘌呤順式順式大溝大溝窄深窄深寬深寬深平坦平坦小溝小溝寬淺寬淺窄深窄深較窄、很深較窄、很深軸心與堿基對(duì)的關(guān)系軸心與堿基對(duì)的關(guān)系不穿過堿基對(duì)不穿過堿基對(duì)穿過堿基對(duì)穿過堿基對(duì)不穿過堿基對(duì)不穿過堿基對(duì)A、B和和Z型型DNA分子的比較分子的比較 38（四）某些（四）某些DNA DNA 具有更復(fù)雜的螺旋結(jié)構(gòu)具有更復(fù)雜的螺旋結(jié)構(gòu)H-DNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 1. Hoogsteen堿基配對(duì)堿基配對(duì) 形成三股螺旋形成三股螺旋DNA 392 4條多聚鳥嘌呤核苷酸鏈形成四螺旋條多聚鳥嘌呤

18、核苷酸鏈形成四螺旋DNA40 堿基序列依賴性的局部堿基序列依賴性的局部DNA 可形成發(fā)夾形或十字形結(jié)構(gòu)可形成發(fā)夾形或十字形結(jié)構(gòu)3.在特異堿基序列基礎(chǔ)上在特異堿基序列基礎(chǔ)上DNA局部可形成特殊結(jié)構(gòu)局部可形成特殊結(jié)構(gòu) 41二、二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同雙螺旋方同相同 負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋(negative sup

19、ercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反雙螺旋方向相反 42意義意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于變化及其調(diào)控對(duì)于DNA復(fù)制和復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。程具有關(guān)鍵作用。 43（一）原核生物（一）原核生物DNA的是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)的是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)44（二）真核生物的線粒體、葉綠體（二）真核生物的線粒體、葉綠體DNA也是也是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu) 真核細(xì)胞中含有核外遺傳物質(zhì)的細(xì)胞器。線粒體真核細(xì)胞中含有核外遺傳物質(zhì)的細(xì)胞器。線粒體DNA(mtDNA)是一個(gè)封閉的雙鏈環(huán)狀分子。人是一個(gè)封閉的雙鏈環(huán)狀分子。人mtDNA全

20、長全長16,569個(gè)堿基對(duì)，共計(jì)個(gè)堿基對(duì)，共計(jì)37個(gè)基因個(gè)基因, 分別編碼分別編碼13個(gè)蛋個(gè)蛋白質(zhì)、白質(zhì)、2個(gè)個(gè)rRNA、22個(gè)個(gè)tRNA。45（三）拓?fù)洚悩?gòu)酶改變超螺旋的數(shù)量和類型（三）拓?fù)洚悩?gòu)酶改變超螺旋的數(shù)量和類型環(huán)狀環(huán)狀DNA的三種拓?fù)洚悩?gòu)體示意圖的三種拓?fù)洚悩?gòu)體示意圖1核酸分子具有拓?fù)浜怂岱肿泳哂型負(fù)渫之悩?gòu)體同分異構(gòu)體 462拓?fù)洚悩?gòu)酶（拓?fù)洚悩?gòu)酶（Topoisomerase）催化）催化DNA連環(huán)數(shù)的改變連環(huán)數(shù)的改變 概念概念：能夠引起拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng)的酶。：能夠引起拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng)的酶。作用作用：對(duì)：對(duì)DNA分子的作用是既能切開又能連接磷酸二分子的作用是既能切開又能連接磷酸二酯鍵，使酯鍵

21、，使DNA不至于打結(jié)，適當(dāng)時(shí)候又把切口封閉，使不至于打結(jié)，適當(dāng)時(shí)候又把切口封閉，使DNA的拓?fù)洚悩?gòu)體發(fā)生改變的拓?fù)洚悩?gòu)體發(fā)生改變。 類型類型：大腸桿菌至少有：大腸桿菌至少有2型型4種拓?fù)洚悩?gòu)酶。種拓?fù)洚悩?gòu)酶。型拓?fù)湫屯負(fù)洚悩?gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶異構(gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶 ，其功能是去除，其功能是去除負(fù)超螺旋而松弛負(fù)超螺旋而松弛DNA ；型拓?fù)洚悩?gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶型拓?fù)洚悩?gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶，其功能是引入負(fù)超螺旋，其功能是引入負(fù)超螺旋 。 真核生物細(xì)胞同樣有真核生物細(xì)胞同樣有I型拓?fù)洚悩?gòu)酶型拓?fù)洚悩?gòu)酶和和II型拓?fù)洚悩?gòu)酶型拓?fù)洚悩?gòu)酶。I型拓?fù)洚悩?gòu)酶，包括拓?fù)洚?/p>

22、構(gòu)酶型拓?fù)洚悩?gòu)酶，包括拓?fù)洚悩?gòu)酶I 和和III；II型拓?fù)洚悩?gòu)酶，型拓?fù)洚悩?gòu)酶，包括拓?fù)洚悩?gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶II和和II。與原核生物的拓?fù)洚悩?gòu)酶不同，。與原核生物的拓?fù)洚悩?gòu)酶不同，真核生物的拓?fù)洚悩?gòu)酶真核生物的拓?fù)洚悩?gòu)酶I能消除負(fù)超螺旋也能消除正超螺旋，能消除負(fù)超螺旋也能消除正超螺旋，拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶III只消除負(fù)螺旋，但活性較低。只消除負(fù)螺旋，但活性較低。 47三、真核生物三、真核生物DNADNA與組蛋白組成高度有序的染與組蛋白組成高度有序的染色體色體（一）核小體（一）核小體(nucleosome)是是染色質(zhì)染色質(zhì)的基本的基本組成單位，由組成單位，由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成和蛋白質(zhì)構(gòu)成 。1

23、雙鏈雙鏈DNA纏繞在組蛋白核心上構(gòu)成核小體纏繞在組蛋白核心上構(gòu)成核小體DNA：約約200bp 組蛋白：組蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H448 核小體的結(jié)構(gòu)示意圖核小體的結(jié)構(gòu)示意圖a 組蛋白八聚體核心組蛋白八聚體核心 b 核小體核小體 c 直徑直徑30nm纖維的剖面圖顯示纖維的剖面圖顯示H1的位置的位置 d 核小體組成串珠樣的染色質(zhì)核小體組成串珠樣的染色質(zhì)acbd49502組蛋白是小分子量的堿性蛋白質(zhì)組蛋白是小分子量的堿性蛋白質(zhì) 組蛋白組蛋白分子質(zhì)量在分子質(zhì)量在11kD到到21kD之間，組蛋白中之間，組蛋白中富含精氨酸和賴氨酸。各種真核細(xì)胞都有富含精氨酸和賴氨酸。各種真核細(xì)胞都有5種組蛋白

24、，種組蛋白，但分子質(zhì)量和氨基酸的順序有些差異。在所有真核但分子質(zhì)量和氨基酸的順序有些差異。在所有真核生物中生物中H3，H4組蛋白氨基酸序列高度保守，提示功組蛋白氨基酸序列高度保守，提示功能是相同的。但是各種生物的能是相同的。但是各種生物的H1、H2A、H2B的相的相似性很少。似性很少。 51（二）（二）核小體核小體進(jìn)一步組裝成染色質(zhì)進(jìn)一步組裝成染色質(zhì)/染色體染色體1核小體組成核小體組成30nm纖維纖維 2螺線管進(jìn)一步折疊、包裝為染色質(zhì)和染色體螺線管進(jìn)一步折疊、包裝為染色質(zhì)和染色體 5253 端粒端粒著絲粒著絲粒端粒端粒端粒和著絲粒的結(jié)構(gòu)示意圖端粒和著絲粒的結(jié)構(gòu)示意圖基因，分散的重復(fù)序列和多重復(fù)

25、制起點(diǎn)基因，分散的重復(fù)序列和多重復(fù)制起點(diǎn)（三）真核生物染色體有（三）真核生物染色體有端粒端粒和和著絲粒著絲粒兩個(gè)兩個(gè)功能區(qū)功能區(qū)54端粒酶端粒酶 端粒酶端粒酶RNA 模板模板DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白TRF1和和TRF2端粒結(jié)構(gòu)端粒結(jié)構(gòu)a 端粒末端端粒末端DNA序列和端粒酶及端粒酶中的序列和端粒酶及端粒酶中的RNA序列序列 b 端粒末端結(jié)構(gòu)示意圖端粒末端結(jié)構(gòu)示意圖1端粒是染色體末端的結(jié)構(gòu)端粒是染色體末端的結(jié)構(gòu) 圖 a圖 b552著絲粒是連接兩個(gè)染色單體的中心部位著絲粒是連接兩個(gè)染色單體的中心部位 著絲粒著絲粒（centromere）在有絲分裂時(shí)，使染色體均等）在有絲分裂時(shí)，使染色體均等有序地進(jìn)入子

26、代細(xì)胞。著絲粒是一段有序地進(jìn)入子代細(xì)胞。著絲粒是一段DNA序列，富含序列，富含AT堿基對(duì)。酵母著絲粒長堿基對(duì)。酵母著絲粒長130bp，序列簡單，而高等真核生，序列簡單，而高等真核生物細(xì)胞的著絲粒很長，含有上千個(gè)串聯(lián)的短序列拷貝，短物細(xì)胞的著絲粒很長，含有上千個(gè)串聯(lián)的短序列拷貝，短序列的方向是相同的。著絲粒中的重復(fù)序列的方向是相同的。著絲粒中的重復(fù)DNA序列在不同的序列在不同的物種間變化很大，說明這些序列的進(jìn)化速率很快。著絲粒物種間變化很大，說明這些序列的進(jìn)化速率很快。著絲粒中這種比較簡單的中這種比較簡單的DNA的確切功能依然不清楚。的確切功能依然不清楚。 56四、四、DNADNA是遺傳的物質(zhì)基

27、礎(chǔ)是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA的基本功能是以的基本功能是以基因基因的形式荷載遺的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)。的信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指是指DNA分子中的分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。因的功能。 57（一）肺炎球菌轉(zhuǎn)化證明（一）肺炎球菌轉(zhuǎn)化證明DNADNA傳遞遺傳信息傳遞遺傳信息 （二）細(xì)胞中全部遺傳信息稱為基因組（二）細(xì)胞中全部遺傳信息稱為基因組基因組基因組（geno

28、me）就是一個(gè)細(xì)胞或病毒的全部遺就是一個(gè)細(xì)胞或病毒的全部遺傳信息。絕大多數(shù)生物個(gè)體的基因組是傳信息。絕大多數(shù)生物個(gè)體的基因組是DNA，但有些病，但有些病毒的基因組是毒的基因組是RNA。 （三）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的（三）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的DNADNA活性不同活性不同常染色質(zhì)常染色質(zhì)（euchromatin），相對(duì)比較伸展，是基相對(duì)比較伸展，是基因表達(dá)活躍區(qū)域。對(duì)因表達(dá)活躍區(qū)域。對(duì)DNase敏感。敏感。異染色質(zhì)異染色質(zhì)（heterochromatin），折疊壓縮程度較折疊壓縮程度較高，是轉(zhuǎn)錄不活躍的區(qū)段，占染色質(zhì)的高，是轉(zhuǎn)錄不活躍的區(qū)段，占染色質(zhì)的10%，如著絲粒、，如著絲粒、端粒等。端粒等。5

29、8第三節(jié)第三節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能 RNA Structure and Function59 RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)RNARNA分子中各核苷之間的連接方式（分子中各核苷之間的連接方式（3 3 -5-5 磷酸二磷酸二酯鍵）和排列順序叫做酯鍵）和排列順序叫做RNARNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu). .線性結(jié)構(gòu)，部分區(qū)域是雙螺旋線性結(jié)構(gòu)，部分區(qū)域是雙螺旋核糖核糖堿基堿基:A U C G:A U C G 稀有堿基稀有堿基(tRNA)(tRNA) 60動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要的動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要的RNARNA種類及功能種類及功能細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功能功能核蛋白體核蛋白體RNArRNAmtRNA核蛋白

30、體組成成分核蛋白體組成成分(不均一核不均一核RNA)hnRNA成熟成熟mRNA的前體的前體信使信使RNA mRNAmtRNA蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNAmtRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸細(xì)胞內(nèi)小細(xì)胞內(nèi)小RNA 核內(nèi)小核內(nèi)小RNAsnRNA參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn) 核仁小核仁小RNAsnoRNArRNA的加工和修飾的加工和修飾 胞質(zhì)小胞質(zhì)小RNAscRNA蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成信號(hào)等蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成信號(hào)等61二、信使二、信使RNA具有共同的基本結(jié)構(gòu)框具有共同的基本結(jié)構(gòu)框 架和編碼功能架和編碼功能hnRNA 內(nèi)含子內(nèi)含子( (intron) )mRNA * m

31、RNA成熟過程成熟過程 外顯子外顯子( (exon) )目目 錄錄62（一）（一）5 -端具有共同的帽結(jié)構(gòu)端具有共同的帽結(jié)構(gòu)大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一、二個(gè)核苷酸的甲基鳥苷，同時(shí)第一、二個(gè)核苷酸的C 2也是也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。mRNA的帽結(jié)構(gòu)的帽結(jié)構(gòu)可以與一類稱為帽結(jié)合蛋白可以與一類稱為帽結(jié)合蛋白（cap binding proteins, CBPs）的分子結(jié)合。這種）的分子結(jié)合。這種mRNA和和CBPs復(fù)合物對(duì)于復(fù)合物對(duì)于mRNA從細(xì)胞核向細(xì)胞從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、與

32、核蛋白體的結(jié)合、與翻譯起始因子質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、與核蛋白體的結(jié)合、與翻譯起始因子的結(jié)合以及的結(jié)合以及mRNA穩(wěn)定性的維持等均有重要作用。穩(wěn)定性的維持等均有重要作用。63帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)真核真核mRNA的的5 -末端末端7-甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化 O64 真核真核mRNA的的5 -末端末端7-甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化 655帽子結(jié)構(gòu)功能可抵抗可抵抗55核酸外切酶降解核酸外切酶降解mRNAmRNA?？蔀楹颂求w提供識(shí)別位點(diǎn)，使可為核糖體提供識(shí)別位點(diǎn)，使mRNAmRNA很快與核糖體結(jié)合，很快與核糖體結(jié)合，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成起

33、始復(fù)合物的形成。促進(jìn)蛋白質(zhì)合成起始復(fù)合物的形成。66（二）（二）3 -末端具有多聚末端具有多聚A尾結(jié)構(gòu)尾結(jié)構(gòu) 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的3 末端有一個(gè)多聚腺苷末端有一個(gè)多聚腺苷酸酸poly(A)結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)，稱為多聚多聚A尾尾。Poly(A)在細(xì)胞內(nèi)與在細(xì)胞內(nèi)與Poly(A)結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白Poly(A) binding protein, PABP)相結(jié)合而存在，每相結(jié)合而存在，每1020個(gè)堿基結(jié)合一個(gè)個(gè)堿基結(jié)合一個(gè)PABP單體。所以，真核細(xì)胞的單體。所以，真核細(xì)胞的mRNA的的3 -端實(shí)際上是一個(gè)端實(shí)際上是一個(gè)Poly(A)和蛋白質(zhì)多聚和蛋白質(zhì)多聚體形成的復(fù)合物。體形成的復(fù)合物。 6

34、7mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移mRNA的穩(wěn)定性維系的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控翻譯起始的調(diào)控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能尾的功能AAUAAA-polyA310-30個(gè)堿基683polyA結(jié)構(gòu)功能69（三）信使（三）信使RNA中間序列編碼多肽鏈中間序列編碼多肽鏈mRNA把把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。mRNA分子從分子從5 -末端的末端的AUG開始，每開始，每3個(gè)個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上一個(gè)氨基酸，稱為核

35、苷酸為一組，決定肽鏈上一個(gè)氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼(triplet code)或或密碼子密碼子(codon)。由。由AUG及其后的連續(xù)三聯(lián)體密碼及其后的連續(xù)三聯(lián)體密碼(無終止信號(hào)無終止信號(hào))組組成的核苷酸序列稱為成的核苷酸序列稱為開放閱讀框開放閱讀框(open reading frame，ORF)，是多肽鏈的編碼序列。，是多肽鏈的編碼序列。70DNAmRNA蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯原核細(xì)胞原核細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核DNA內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯翻譯蛋白蛋白真核細(xì)胞真核細(xì)胞 71真核生物的mRNA與原核生物的mRNA的區(qū)別

36、從分子結(jié)構(gòu)上來看，真核生物和原核生物的mRNA是完全一樣的，都是核糖核酸，由四種核糖核苷酸組成，并且都是由基因轉(zhuǎn)錄而來。但兩者有很多區(qū)別，如下：（1）原核生物mRNA常以多順反子的形式存在。真核生物mRNA一般以單順反子的形式存在。 （2）原核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄與翻譯一般是偶聯(lián)的，真核生物轉(zhuǎn)錄的mRNA前體則需經(jīng)轉(zhuǎn)錄后加工，加工為成熟的mRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合生成信息體后才開始工作。（3）原核生物mRNA半壽期很短，一般為幾分鐘。真核生物mRNA的半壽期較長，有的可達(dá)數(shù)日。（4）原核與真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也不同。真核生物mRNA由5端帽子結(jié)構(gòu)、5端不翻譯區(qū)、翻譯區(qū)、3端不翻譯區(qū)和3端聚腺苷酸

37、尾巴組成，原核生物mRNA無5端帽子結(jié)構(gòu)和3端聚腺苷酸尾巴。 72（一）（一） tRNAtRNA分子含有較多稀有堿基分子含有較多稀有堿基 含含 10% 20% 10% 20% 稀有堿基，如稀有堿基，如 DHUDHU 3 3 末端為末端為 CCA-OH CCA-OH 5 5 末端大多數(shù)為末端大多數(shù)為G G 具有具有 T T C C 三、轉(zhuǎn)運(yùn)三、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA具有特征性的分子結(jié)構(gòu)具有特征性的分子結(jié)構(gòu)73NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,N二甲基鳥嘌呤二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶巰尿嘧啶 稀

38、有堿基稀有堿基 74tRNA中常見的稀有堿基中常見的稀有堿基 75 1. DHU環(huán)環(huán) 2. 反密碼環(huán)反密碼環(huán) 3. 額外環(huán)額外環(huán) 4.TC環(huán)環(huán) 5. 氨基酸臂氨基酸臂 氨基酸臂末端氨基酸臂末端CCA-OHT環(huán)環(huán)識(shí)別核糖體，識(shí)別核糖體，促使促使tRNA與核蛋白體與核蛋白體結(jié)合結(jié)合額外環(huán)額外環(huán)3-18個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸是是tRNA分類的指標(biāo)分類的指標(biāo)三聯(lián)密碼子三聯(lián)密碼子DH環(huán)環(huán) 與氨基酰與氨基酰tRNA合成酶合成酶結(jié)合有關(guān)結(jié)合有關(guān)酵母丙氨酸酵母丙氨酸t(yī)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)（二）（二） tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)形似三葉草的二級(jí)結(jié)構(gòu)形似三葉草455776（三）（三） tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)是倒的三級(jí)結(jié)構(gòu)是倒L型

39、型* tRNA的功能的功能活化、搬運(yùn)氨基活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。白質(zhì)的翻譯。77 AUAACACCGCGGCUUUUGAAAACGGGGGGUCGA C A CGUGUCGGTAUG CCUCAAAADDGCGCAUUCmGmAYC5G7G22OH-35757065605550403530252015105pA1G2G7環(huán)環(huán)氨基酸臂氨基酸臂DHU環(huán)環(huán)反密碼環(huán)反密碼環(huán)反密碼子反密碼子tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)及氫鍵的位置三級(jí)結(jié)構(gòu)及氫鍵的位置78* rRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)四、核糖體四、核糖體RNA的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜79* rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）的種類（根據(jù)沉

40、降系數(shù)） 真核生物真核生物5S rRNA28S rRNA5.8S rRNA18S rRNA 原核生物原核生物5S rRNA23S rRNA16S rRNA（一）原核生物的有（一）原核生物的有3種種rRNA，真核生物有，真核生物有4種種rRNA80（二）原核生物和真核生物的核糖體均由（二）原核生物和真核生物的核糖體均由容易解聚的大、小兩個(gè)亞基組成。容易解聚的大、小兩個(gè)亞基組成。原核生物（以大腸桿菌為例）原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)21種種占總重量的

41、占總重量的40%33種種占總重量的占總重量的50%大亞基大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)31種種占總重量的占總重量的30%49種種占總重量的占總重量的35%81rRNA與與核核糖糖體體蛋白質(zhì)共同構(gòu)成蛋白質(zhì)共同構(gòu)成核核糖糖體體，是是蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所：為肽鏈合成所需要：為肽鏈合成所需要的的mRNA、tRNA、多種蛋白因子提供了相互、多種蛋白因子提供了相互結(jié)合的位點(diǎn)和相互作用的空間環(huán)境。結(jié)合的位點(diǎn)和相互作用的空間環(huán)境。（三）核糖

42、體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所（三）核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所82五、細(xì)胞內(nèi)尚有大量其他小分子五、細(xì)胞內(nèi)尚有大量其他小分子RNA除了上述三種除了上述三種RNA外，細(xì)胞的不同部位外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為非非mRNA小小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 snmRNAs83snmRNAs的種類的種類核內(nèi)小核內(nèi)小RNARNA核仁小核仁小RNARNA胞質(zhì)小胞質(zhì)小RNARNA催化性小催化性小RNARNA小片段干涉小片段干涉 RNARNA 84（一）細(xì)胞核內(nèi)?。ㄒ唬┘?xì)胞核內(nèi)小RNARNA參與參與mRNAmR

43、NA前體的剪接過程前體的剪接過程snRNA長度（nt）剪接hnRNA的靶位點(diǎn)U1U2U4U5 U6U7165189145115106635-端 內(nèi)含子腺苷酸分支點(diǎn) 5端，補(bǔ)充分支點(diǎn)轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，3剪接點(diǎn)，使外顯子連接轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)組蛋白H3前體的mRNA3末端裂解85（二）催化性（二）催化性RNA也參與特殊也參與特殊RNA剪接剪接 一些小一些小RNA分子具有催化特定分子具有催化特定RNA降解的活性，降解的活性，在在RNA合成后的剪接中具有重要作用。這種具有催化合成后的剪接中具有重要作用。這種具有催化作用的小作用的小RNA亦被稱為亦被稱為核酶核酶(ribozyme)或催化性或催化性RNA (catal

44、ytic RNA) 。（三）核仁?。ㄈ┖巳市NA參與參與rRNA中核苷酸殘基的中核苷酸殘基的修飾修飾（四）小干擾（四）小干擾RNA參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控86RNA組學(xué)研究細(xì)胞中組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。 RNA組學(xué)組學(xué)87第第 四四 節(jié)節(jié)核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 質(zhì)質(zhì)Physical-chemical Characters of Nucleic Ac

45、ids目目 錄錄88核酸的酸堿及溶解度性質(zhì)核酸的酸堿及溶解度性質(zhì)核酸為多元酸，具有較強(qiáng)的酸性核酸為多元酸，具有較強(qiáng)的酸性?？膳c金屬離子成鹽，不溶于乙醇或異丙醇可與金屬離子成鹽，不溶于乙醇或異丙醇一、核酸可被酸、堿水解一、核酸可被酸、堿水解目目 錄錄核酸中的核酸中的糖苷鍵糖苷鍵和和磷酸酯磷酸酯鍵都能被酸、鍵都能被酸、堿和酶水解。堿和酶水解。 891 1 酸水解酸水解 對(duì)酸的敏感性：糖苷鍵磷酸酯鍵對(duì)酸的敏感性：糖苷鍵磷酸酯鍵 嘌呤糖苷鍵嘧啶糖苷鍵嘌呤糖苷鍵嘧啶糖苷鍵 利用酸水解可以研究核酸的堿基組成。利用酸水解可以研究核酸的堿基組成。2 2 堿水解堿水解RNARNA的磷酸酯鍵對(duì)堿敏感。的磷酸酯鍵對(duì)

46、堿敏感。 DNADNA抗堿水解?？箟A水解。 生物學(xué)意義：生物學(xué)意義： DNADNA更穩(wěn)定，遺傳信息。更穩(wěn)定，遺傳信息。 RNARNA是是DNADNA的信使，完成任務(wù)后迅速降解。的信使，完成任務(wù)后迅速降解。90 3 酶水解（1）非特異的磷酸二酯酶： 蛇毒磷酸二酯酶水解DNA（RNA）得5-核苷酸 牛脾磷酸二酯酶水解DNA（RNA）得3-核苷酸 （2）特異的磷酸二酯酶 核酸酶 （3）N-糖苷酶91NHNNHNONH2NHNNNOHNH2GNHNHOONNOHOHUNHNHOOCH3NNOHOHCH3TNNNHNNH2NHNNHNNHANNHNH2ONHNHNHOC二、核酸是兩性化合物二、核酸是兩性

47、化合物（一）堿基可發(fā)生互變異構(gòu)（一）堿基可發(fā)生互變異構(gòu)92 （二）堿基在體液環(huán)境中以堿性解離為主（二）堿基在體液環(huán)境中以堿性解離為主v核酸的兩性性質(zhì)及等電點(diǎn)核酸的兩性性質(zhì)及等電點(diǎn)v與蛋白質(zhì)相似，核酸分子中既含有酸性基團(tuán)（磷酸基）與蛋白質(zhì)相似，核酸分子中既含有酸性基團(tuán)（磷酸基）也含有堿性基團(tuán)（氨基），因而核酸也具有兩性性質(zhì)。也含有堿性基團(tuán)（氨基），因而核酸也具有兩性性質(zhì)。v由于核酸分子中的磷酸是一個(gè)中等強(qiáng)度的酸，而堿性由于核酸分子中的磷酸是一個(gè)中等強(qiáng)度的酸，而堿性（氨基）是一個(gè)弱堿，所以核酸的等電點(diǎn)比較低。（氨基）是一個(gè)弱堿，所以核酸的等電點(diǎn)比較低。vRNARNA的等電點(diǎn)比的等電點(diǎn)比DNADNA

48、低的原因，是低的原因，是RNARNA分子中核糖基分子中核糖基2-OH2-OH通過氫鍵促進(jìn)了磷酸基上質(zhì)子的解離。通過氫鍵促進(jìn)了磷酸基上質(zhì)子的解離。DNADNA沒沒有這種作用。有這種作用。（三）核酸分子是酸性化合物（三）核酸分子是酸性化合物93核核苷苷酸酸的的解解離離曲曲線線pK1 = 0.9第一磷酸基第一磷酸基pK3 = 6.2第二磷酸基第二磷酸基pK2 = 3.7含氮環(huán)含氮環(huán)腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸pK1 = 0.7第一磷酸基第一磷酸基pK3 = 6.1第二磷酸第二磷酸基基pK2 = 3.7含氮環(huán)含氮環(huán)烯醇式羥烯醇式羥基基鳥嘌呤核苷鳥嘌呤核苷酸酸pK1 = 0.8第一磷酸基第一磷酸基pK3 =

49、 6.3第二磷酸基第二磷酸基pK2 = 4.3含氮環(huán)含氮環(huán)胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸pK1 = 1.0第一磷酸基第一磷酸基pK3 = 6.4第二磷酸基第二磷酸基烯醇式羥基烯醇式羥基尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸離子化離子化程度程度pI=(pK1 + pK2 )/294三、核酸溶液有高分子性質(zhì)三、核酸溶液有高分子性質(zhì)粘度粘度 ：DNA DNA RNARNAdsDNA dsDNA ssDNAssDNA沉降系數(shù)沉降系數(shù)：溶液中的核酸在離心力場(chǎng)中可下沉。溶液中的核酸在離心力場(chǎng)中可下沉。DNADNA分子分子經(jīng)反復(fù)盤曲形成超螺旋后，其沉降系數(shù)增加，超螺經(jīng)反復(fù)盤曲形成超螺旋后，其沉降系數(shù)增加，超螺旋松解后其沉降系數(shù)

50、減小。旋松解后其沉降系數(shù)減小。95四、核酸有紫外線吸收的特性四、核酸有紫外線吸收的特性核酸的紫外吸收（核酸的紫外吸收（ODOD260260） 單核苷酸單核苷酸 ssDNAssDNA（或（或RNARNA） dsDNA dsDNA 96971. DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相當(dāng)于相當(dāng)于50g/ml雙鏈雙鏈DNA40g/ml單鏈單鏈DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2. 判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度DNA純品純品: OD260/OD280 = 1.8RNA純品純品: OD260/OD280 = 2.0OD260的應(yīng)用的應(yīng)用98五、核酸具有五、核酸具有變性、復(fù)

51、性和雜交行為變性、復(fù)性和雜交行為定義定義：在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開雙鏈解開成兩條單鏈的過程。成兩條單鏈的過程。方法：方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、 酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：變性后其它理化性質(zhì)變化：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堿滴定曲線改變酸堿滴定曲線改變生物活性喪失生物活性喪失（一）核酸變性時(shí)空間構(gòu)象破壞（一）核酸變性時(shí)空間構(gòu)象破壞99DNADNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂變性的本質(zhì)是雙鏈間氫

52、鍵的斷裂100例：變性引起紫外吸收值的改變例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。增高的現(xiàn)象。101熱變性熱變性解鏈曲線：解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱如果在連續(xù)加熱DNADNA的過程中以溫度的過程中以溫度對(duì)對(duì)A260(absorbance, A, A260A260(absorbance, A, A260代表溶液在代表溶液在260nm260nm處處的吸光率的吸光率) )值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。102 Tm：變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍

53、內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達(dá)到最大值的在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達(dá)到最大值的50%時(shí)的溫度稱為時(shí)的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解的解鏈溫度，又稱融解溫度溫度(melting temperature, Tm)。影響因素影響因素：1DNA均一性決定熔解溫度范圍大小；均一性決定熔解溫度范圍大??；2G-C堿基對(duì)含量決定熔解溫度高低；堿基對(duì)含量決定熔解溫度高低；3介質(zhì)中的離子強(qiáng)度影響變性。介質(zhì)中的離子強(qiáng)度影響變性。（二）（二）TmTm值是值是DNADNA變性的重要參數(shù)變性的重要參數(shù)103（三）變性的核酸可以復(fù)性與分子雜交（三）變性的核酸可以復(fù)性與分子雜交 DNA復(fù)性復(fù)性(renaturati

54、on)的定義的定義在適當(dāng)條件下，變性在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性復(fù)性。減色效應(yīng)減色效應(yīng)DNA復(fù)性時(shí)，其溶液復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。降低。熱變性的熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為這一過程稱為退火退火(annealing) 。1變性的核酸可復(fù)性變性的核酸可復(fù)性 1042. 具有同源序列的核酸分子可相互雜交具有同源序列的核酸分子可相互雜交在在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或單鏈分子或RNA分子放在同一

55、溶液中，只要兩種單鏈分子之分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度及間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈（heteroduplex）。）。這種雜化雙鏈可以在不同的這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與與DNA之間形成，也之間形成，也可以在可以在DNA和和RNA分子之間或者分子之間或者RNA和和RNA分子之間形成。分子之間形成。這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交（核酸分子雜交（hybridyzation）。105106DNA-DNA雜交雙鏈分子雜交雙鏈分子變性變性 復(fù)性復(fù)性