生物化學(xué)課件：第3,4節(jié)

1、第三節(jié)第三節(jié) RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)一、RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)1. 1. 單鏈狀，但許多區(qū)單鏈狀，但許多區(qū)域可自身進(jìn)行堿基配對(duì)域可自身進(jìn)行堿基配對(duì)，形成回折。，形成回折。2. 2. 堿基配對(duì)規(guī)則：堿基配對(duì)規(guī)則：A-UA-U，G-CG-C，不能配對(duì)區(qū)不能配對(duì)區(qū)域形成突起。域形成突起。3. 3. RNARNA分子比分子比DNADNA分子小得多，一般含幾分子小得多，一般含幾十至幾千個(gè)核苷酸十至幾千個(gè)核苷酸 RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)一、RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)核苷酸之間核苷酸之間的連結(jié)方式：的連結(jié)方式：3,5-3,5-磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵多聚核苷酸鏈的結(jié)構(gòu)：與多聚脫氧核苷酸鏈類似。

2、多聚核苷酸鏈的結(jié)構(gòu)：與多聚脫氧核苷酸鏈類似。RNARNA分子比分子比DNADNA分子小得多，一般含幾十至幾千個(gè)核分子小得多，一般含幾十至幾千個(gè)核苷酸；而且大多數(shù)是單鏈。苷酸；而且大多數(shù)是單鏈。 RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)tRNA分子功能：tRNA：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，負(fù)責(zé)運(yùn)送氨基酸 RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)一、RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)tRNA分子特點(diǎn)：v數(shù)百種，分子量小，只有數(shù)百種，分子量小，只有73-9373-93個(gè)核苷酸組成個(gè)核苷酸組成，主要特點(diǎn)為含稀有核苷。，主要特點(diǎn)為含稀有核苷。 RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)一、RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)vA-UA-U，G-CG-C堿基對(duì)雙螺旋堿基對(duì)雙螺旋區(qū)為

3、臂，其它區(qū)域?yàn)榄h(huán)區(qū)為臂，其它區(qū)域?yàn)榄h(huán)。四臂四環(huán)。四臂四環(huán)。v3 3 端都為端都為CCACCA，用以接用以接受氨基酸，叫葉柄；受氨基酸，叫葉柄； 55端都為端都為pGpG v 有十幾個(gè)恒定的核苷酸有十幾個(gè)恒定的核苷酸，對(duì)于維持其空間結(jié)構(gòu)對(duì)于維持其空間結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)生物功能起重要和實(shí)現(xiàn)生物功能起重要作用作用 RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)tRNA分子vA-UA-U，G-CG-C堿基對(duì)雙螺旋堿基對(duì)雙螺旋區(qū)為臂，其它區(qū)域?yàn)榄h(huán)區(qū)為臂，其它區(qū)域?yàn)榄h(huán)。四臂四環(huán)。四臂四環(huán)。v3 3 端都為端都為CCACCA，用以接用以接受氨基酸，叫葉柄；受氨基酸，叫葉柄； 55端都為端都為pGpG RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)tRNA

4、分子v可變環(huán)，由可變環(huán)，由3-183-18核苷核苷酸組成酸組成v二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶( (D D環(huán)環(huán)) ) RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)tRNA分子vT TCC( (為假尿苷為假尿苷) )3、tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu) 倒倒L L型型：一端是一端是CCACCA，另一端是反密碼子環(huán)。另一端是反密碼子環(huán)。二級(jí)結(jié)構(gòu)：三葉草形二級(jí)結(jié)構(gòu)：三葉草形四環(huán)四環(huán) 二氫尿嘧啶環(huán)（二氫尿嘧啶環(huán)（D D環(huán)）、反密碼環(huán)、額外環(huán)、環(huán)）、反密碼環(huán)、額外環(huán)、T T C C環(huán)環(huán)四臂四臂 氨基酸臂、二氫尿嘧啶臂、反密碼臂、氨基酸臂、二氫尿嘧啶臂、反密碼臂、T T C C臂臂 結(jié)構(gòu)為行結(jié)構(gòu)為行使功能提使功能提供基礎(chǔ)供基礎(chǔ) RNA的分子結(jié)構(gòu)的

5、分子結(jié)構(gòu)tRNA分子rRNA分子核糖體核糖體rRNArRNA原核生原核生物物7070S S3030S S1616S S5050S S2323S S、5S5S真核生真核生物物8080S S4040S S1818S S6060S S2828S S、5S5S、5.8S5.8S RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)v占細(xì)胞內(nèi)總占細(xì)胞內(nèi)總RNARNA的的8080左右，由左右，由120-5000120-5000個(gè)核苷酸組個(gè)核苷酸組成，但種類很少，只有成，但種類很少，只有3-43-4種。種。rRNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)v與蛋白質(zhì)結(jié)合，組成大小亞基。與蛋白質(zhì)結(jié)合，組成大小亞基。v具有酶功能，如核酶。

6、具有酶功能，如核酶。v合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。v二級(jí)結(jié)構(gòu)可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)。也呈莖也呈莖環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)結(jié)構(gòu)大腸桿菌大腸桿菌 5 5S rRNA S rRNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)模型的二級(jí)結(jié)構(gòu)模型 RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)rRNA分子大腸桿菌大腸桿菌 5 5S rRNA S rRNA 的三級(jí)結(jié)構(gòu)模型的三級(jí)結(jié)構(gòu)模型 RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)rRNA分子mRNA分子 RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)v含量少，單鏈分子大小不一，也能形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)。含量少，單鏈分子大小不一，也能形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)。vmRNAmRNA是蛋白質(zhì)生物合成的模板。是蛋白質(zhì)生物合成的模板。v每一種蛋白質(zhì)都有對(duì)應(yīng)的每一種蛋

7、白質(zhì)都有對(duì)應(yīng)的mRNAmRNA，種類多。種類多。mRNA分子1) 1) 原核生物的原核生物的mRNAmRNA是多順反子的，真核生物的是多順反子的，真核生物的mRNAmRNA是單順反子的；是單順反子的；2) 2) 原核原核mRNA 5mRNA 5端無帽子結(jié)構(gòu)，真核端無帽子結(jié)構(gòu)，真核mRNA 5mRNA 5端端有一段帽子結(jié)構(gòu)（有一段帽子結(jié)構(gòu)（m m7 7GpppNmpNmpGpppNmpNmp- -）；）；3) 3) 原核原核mRNA 3mRNA 3端無端無PolyAPolyA，真核真核mRNA 3mRNA 3端有端有PolyAPolyA。 RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)( (一）一般的物理性質(zhì)一）一

8、般的物理性質(zhì) DNA DNA為白色纖維狀固體為白色纖維狀固體; ; RNARNA為白色粉末狀固體為白色粉末狀固體 第四節(jié)第四節(jié) 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)1、形態(tài)2、溶解性 微溶于水，不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般的有微溶于水，不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般的有機(jī)溶劑；機(jī)溶劑；DNADNA在溶液中粘度大，在溶液中粘度大，RNARNA粘度小。粘度小。 核酸既含有核酸既含有酸性的磷酸基團(tuán)，又含有弱堿性的酸性的磷酸基團(tuán)，又含有弱堿性的堿基，堿基，故可發(fā)生兩性解離。其解離狀態(tài)隨溶液的故可發(fā)生兩性解離。其解離狀態(tài)隨溶液的pHpH值而改變。值而改變。 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)3 3、兩性解離、兩性解離

9、由于磷酸基團(tuán)的酸性很強(qiáng)，所以由于磷酸基團(tuán)的酸性很強(qiáng)，所以pIpI較低較低，整個(gè)分，整個(gè)分子相當(dāng)于多元酸。子相當(dāng)于多元酸。 利用核酸的兩性解離可以通過調(diào)節(jié)核酸溶液的等利用核酸的兩性解離可以通過調(diào)節(jié)核酸溶液的等電點(diǎn)來沉淀核酸，也可通過電泳分離純化核酸。電點(diǎn)來沉淀核酸，也可通過電泳分離純化核酸。 嘌呤和嘧啶具有共軛雙鍵，能強(qiáng)烈吸收紫外光。嘌呤和嘧啶具有共軛雙鍵，能強(qiáng)烈吸收紫外光。在在260260nmnm處有最大吸收峰。對(duì)于純的處有最大吸收峰。對(duì)于純的DNADNA或或RNARNA，可可以通過測(cè)得以通過測(cè)得A A260260來測(cè)定核酸的含量。來測(cè)定核酸的含量。純的純的DNADNA：A260/ A280

10、=A260/ A280 =1.81.8 純的純的RNARNA：A260/ A280 =A260/ A280 =2.02.0 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)( (二）紫外吸收性質(zhì)二）紫外吸收性質(zhì) A260/ A280A260/ A280值值可以反映核酸的純度?？梢苑从澈怂岬募兌取?、核酸的變性 核酸變性后，在核酸變性后，在260260nmnm處的吸收值上升，這叫處的吸收值上升，這叫增色效應(yīng)增色效應(yīng)( (hyperchromic effect)hyperchromic effect)。增色效應(yīng)常增色效應(yīng)?？捎脕砗饬靠捎脕砗饬緿NADNA變性的程度。變性的程度。( (三）核酸的變性、復(fù)性三）核酸的變性

11、、復(fù)性 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì) 核酸在某些物理或化學(xué)因素的作用下，其核酸在某些物理或化學(xué)因素的作用下，其空間空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起理化性質(zhì)的改變及生物活發(fā)生改變，從而引起理化性質(zhì)的改變及生物活性的降低或喪失。引起變性的因素有：加熱、酸堿性的降低或喪失。引起變性的因素有：加熱、酸堿、尿素、甲醛等。、尿素、甲醛等。2、增色效應(yīng) 熱變性中光吸收達(dá)到最大吸收（完全變性）一熱變性中光吸收達(dá)到最大吸收（完全變性）一半（雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半）時(shí)的溫度稱為半（雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半）時(shí)的溫度稱為DNADNA的熔的熔點(diǎn)或熔解溫度（點(diǎn)或熔解溫度（TmTm）。( (三）核酸的變性、復(fù)性三）核酸的變性、復(fù)性

12、核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)3、熔解溫度 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)熱變性曲線熱變性曲線 ( (熔解曲線熔解曲線) )圖5-26 Tm的示意圖在在DNADNA發(fā)生熱變性發(fā)生熱變性的過程中，的過程中，A A260260隨隨溫度的變化曲線。溫度的變化曲線。( (三）核酸的變性、復(fù)性三）核酸的變性、復(fù)性 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)3、熔解溫度 TmTm值與值與DNADNA的的均一性均一性、G-CG-C含量含量、介質(zhì)離子強(qiáng)度介質(zhì)離子強(qiáng)度、pHpH等因素有關(guān)。等因素有關(guān)。 （G-CG-C）%=%=（Tm-69.3Tm-69.3）2.442.44( (三）核酸的變性、復(fù)性三）核酸的變性、復(fù)性 核酸的理

13、化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)4、復(fù)性 (renaturation) DNADNA水溶液加熱變性時(shí)，雙螺旋兩條鏈分開；如水溶液加熱變性時(shí)，雙螺旋兩條鏈分開；如果緩慢冷即，兩條鏈可以完全重新結(jié)合成各原來一果緩慢冷即，兩條鏈可以完全重新結(jié)合成各原來一樣的雙股螺旋過程。樣的雙股螺旋過程。復(fù)性是變性的逆轉(zhuǎn)。但需要一定的條件，要在復(fù)性是變性的逆轉(zhuǎn)。但需要一定的條件，要在一定的鹽濃度下緩慢降溫。一定的鹽濃度下緩慢降溫。什么問題？說明什么？什么問題？說明什么？ 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)圖 5-27 DNA分子的熱變性與復(fù)性( (三）核酸的變性、復(fù)性三）核酸的變性、復(fù)性 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)5、減色效應(yīng)( (hypochromic effect)hypochromic effect) 當(dāng)變性的當(dāng)變性的DNADNA經(jīng)復(fù)性以重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)復(fù)性以重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，其溶液的其溶液的A A260260值則減小，這種現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)。值則減小，這種現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)。( (三）核酸的變性、復(fù)性三）核酸的變性、復(fù)性 核酸的理化性質(zhì)核酸的理化性質(zhì)6、分子雜交 (hybridization)( (三）核酸的變性、