分子生物學(xué)學(xué)習(xí)課件：第一部分 核酸的結(jié)構(gòu)與功能

核苷酸的結(jié)構(gòu)與功能TheStructureandFunctionofNucleotides1脫氧核糖核酸：其基本組成單位是脫氧核糖核苷酸(deoxyribonucleotide,DNA)核糖核酸：其基本組成單位是核糖核苷酸(ribonucleotide,RNA)

核酸(nucleicacid)是生物信息大分子天然存在的核酸可以分為：2核酸的化學(xué)組成

元素組成C、H、O、N、P（P的含量相對恒定，為9%~10%）

分子組成——堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿——戊糖(pentose)：核糖，脫氧核糖——磷酸(phosphate)3一、戊糖、磷酸和堿基是核苷酸的基本成分核苷酸由堿基(base)、戊糖(pentose)和磷酸3種成分以共價(jià)鍵依次連接而成。核酸在酶的作用下水解為核苷酸(nucleotide)。

4核酸核苷酸磷酸核苷或脫氧核苷核酸酶水解核苷酶核糖脫氧核糖堿基戊糖嘌呤嘧啶核苷酸由堿基(base)、戊糖(pentose)和磷酸3種成分以共價(jià)鍵依次連接而成。5（一）核酸中的堿基分為嘧啶堿和嘌呤堿兩類核酸中常見的5種堿基嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基:66-氨基嘌呤2-氨基-6-酮基嘌呤嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)72，4-二酮基嘧啶5-甲基尿嘧啶2-酮基-4-氨基嘧啶堿基可發(fā)生互變異構(gòu)烯醇式酮式氨式亞氨式體液環(huán)境下，以氨式、酮式為主！8嘌呤堿基的N-1和嘧啶堿基的N-3的質(zhì)子解離常數(shù)決定了該N原子在一定pH條件下是氫的受體還是供體。嘌呤、嘧啶既可酸性解離，又可堿性解離，體液中以堿性解離為主。9核酸中存在稀有堿基核酸中還有一些含量甚少的堿基，稱為稀有堿基(rarebase)。稀有堿基種類很多，大多數(shù)都是甲基化堿基（堿基、核糖上都可以）。tRNA中含有較多的稀有堿基，可高達(dá)10%。DNARNA嘌呤m7G7-甲基鳥嘌呤N6，N6-2m6AN6，N6-二甲基腺嘌呤N6-m6AN6-甲基腺嘌呤N6-m6AN6-甲基腺嘌呤m7G7-甲基鳥嘌呤嘧啶m5C5-甲基胞嘧啶DHU二氫尿嘧啶Hm5C5-羥甲基胞嘧啶T胸腺嘧啶核酸中部分稀有堿基10（二）核苷酸中的戊糖有核糖和脫氧核糖兩類核糖核苷酸：β-D-核糖脫氧核糖核苷酸：β-D-2-脫氧核糖

戊糖是核苷酸的另一個(gè)基本成分。

更為穩(wěn)定！11戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)H12（三）堿基和和戊糖縮合成核苷酸1.

堿基和戊糖縮合成核苷(nucleoside)

β-N-糖苷鍵嘌呤類核苷→C-1’&N-9嘧啶類核苷→C-1’&N-1

2.N-糖苷鍵對酸不穩(wěn)定3.糖苷鍵是可以旋轉(zhuǎn)的堿基位置存在順式和反式結(jié)構(gòu)由于空間位阻效應(yīng)，天然條件下為反式。13核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

（四）核苷與磷酸以酯鍵連接成核苷酸14

腺嘌呤核苷三磷酸ATP腺嘌呤脫氧核苷一磷酸dAMP環(huán)式腺苷一磷酸cAMP環(huán)式鳥苷一磷酸cGMP鳥苷四磷酸ppGpp15二、核苷酸在人體具有除構(gòu)成核酸外的多種功能

核苷酸是細(xì)胞內(nèi)化學(xué)能載體ATP、GTP、CTP、UTP等核苷酸可以作為細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信使cAMP、cGMP等核苷酸是一些重要輔酶的結(jié)構(gòu)成分核苷酸是重要的藥物研究對象

16三、核苷酸的理化性質(zhì)是其分離鑒定的基礎(chǔ)核苷酸一般為白色粉末或結(jié)晶狀物，平均分子量約為340。溶于水，水溶液呈酸性。不溶于丙酮、乙醇等有機(jī)溶劑。17（一）核苷酸的紫外吸收特征可用于其定性定量分析最大吸收峰在260nm附近18各種核苷酸都有特征性的紫外吸收光譜，可以鑒定核苷酸種類。根據(jù)核苷酸在特定波長處的最大吸光度(Amax)與其摩爾消光系數(shù)(E260nm)的比值可以計(jì)算出核苷酸的含量。溶液的pH值對核苷酸的紫外吸收光度值影響較大，故測定時(shí)需要調(diào)至一定的pH值。19（二）核苷酸的解離特征可用于其分離純化核苷酸分子在特定溶液中各基團(tuán)的解離常數(shù)（pK）和等電點(diǎn)（pI）均為特征性常數(shù)，這些特性賦予核苷酸以層析和電泳行為的差異，因此被廣泛用于核苷酸的分離和純化。例如，薄層層析、離子交換層析、毛細(xì)管電泳等技術(shù)都可用于分離和純化核苷酸。20第三章

多聚核苷酸與核酸

PolynucleotidesANDNucleicAcids21第一節(jié)多聚核苷酸Polynucleotides22一、多聚核苷酸就是核苷酸的多聚物多個(gè)核苷酸（nucleitide）通過3，5-磷酸二酯鍵（phosphodiesterbond）連接、形成的鏈狀聚合物，即多聚核苷酸（polynucleotides）。23

3,5-磷酸二酯鍵（一）3,5-磷酸二酯鍵是核酸的基本結(jié)構(gòu)鍵245端3端CGA（二）多聚核苷酸鏈有方向性

多聚核苷酸鏈只能從5’-末端向3’末端延長。25AGP5PTPGPCPTPOH3（三）書寫方法5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3目錄線條式字母式26（四）核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類RNA是單鏈多聚核糖核苷酸DNA是單鏈或雙鏈多聚脫氧核糖核酸二、多聚核苷酸鏈在細(xì)胞內(nèi)通過復(fù)制和轉(zhuǎn)錄而合成生物體內(nèi)的DNA鏈或RNA鏈的合成是在包括DNA聚合酶或RNA聚合酶在內(nèi)的一組酶共同參與下完成的。這個(gè)合成過程以dNTP或NTP為原料，以單鏈DNA鏈為模板，逐步地完成從5-末端到3-末端的合成。以DNA為模板合成DNA鏈和RNA鏈的過程分別稱為復(fù)制（第十六章）和轉(zhuǎn)錄（第十七章）。28三、多聚核苷酸鏈可在體外經(jīng)多種方式合成

（一）DNA聚合酶鏈反應(yīng)是當(dāng)前獲得DNA片段最常用技術(shù)

（二）單鏈寡脫氧核糖核苷酸鏈可利用亞磷酰胺三酯方法合成

（三）核糖核苷酸鏈可利用體外轉(zhuǎn)錄體系合成29四、核苷酸的排列順序就是多聚核苷酸鏈的一級結(jié)構(gòu)

定義多聚核苷酸鏈的核苷酸從5-末端到3-末端的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。5端3端CGA30第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和功能

StructureandFunctionofDNA

31一、DNA的二級結(jié)構(gòu)是右手雙螺旋32（一）DNA的堿基組成遵循Chargaff法則

Chargaff規(guī)則不同種屬生物的DNA堿基組成不同；同一個(gè)體不同器官、不同組織的DNA具有相同的堿基組成；對于一個(gè)特定的組織的DNA，其堿基組份不隨其年齡、營養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境而變化；腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾數(shù)相等，鳥嘌呤與胞嘧啶的摩爾數(shù)相等。[A]=

[T][G]

[C]

33DNA是反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)兩條多聚核苷酸鏈相互平行但走向相反，圍繞著同一個(gè)螺旋軸形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)由脫氧核糖和磷酸基團(tuán)構(gòu)成的親水性骨架(backbone)位于雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)，而疏水的堿基位于內(nèi)側(cè)。從外觀上看，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面存在一個(gè)大溝(majorgroove)和一個(gè)小溝(minorgroove)（二）DNA二級結(jié)構(gòu)是右手雙螺旋（Watson,Crick,1953）34DNA雙鏈之間具有堿基互補(bǔ)關(guān)系堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成氫鍵配對(互補(bǔ)配對形式：A=T;GC)堿基對的平面與螺旋軸垂直，戊糖環(huán)則與螺旋軸平行。相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對堿基，直徑為2nm。35疏水作用力和氫鍵維系DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定相鄰的兩個(gè)堿基對平面在旋進(jìn)過程中發(fā)生相互重疊(overlapping)，由此產(chǎn)生了疏水性的堿基堆積力(basestackinginteraction)。這種堿基堆積力和互補(bǔ)堿基對的氫鍵共同維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并且堿基堆積力在雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定中起著更為重要的作用。36（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有多種類型

當(dāng)DNA所處環(huán)境的離子強(qiáng)度、相對濕度改變后，DNA結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。人們將Watson&Crick提出的稱為B型。當(dāng)環(huán)境相對濕度降低后，稱為A型。Z型是左手螺旋。DNA空間結(jié)構(gòu)還會受核苷酸序列的影響而形成一些特殊的二級結(jié)構(gòu)（如發(fā)夾結(jié)構(gòu)）。A型-DNAB型-DNAZ型-DNA螺旋旋向右手螺旋右手螺旋左手螺旋螺旋直徑2.55nm2.37nm1.84nm每一螺旋的堿基對數(shù)目1110.512螺距2.53nm3.54nm4.56nm相鄰堿基對之間的垂直距離0.23nm0.34nm0.38nm糖苷鍵構(gòu)象反式反式嘧啶為反式,嘌呤為順式，反式和順式交替

相鄰堿基對之間的轉(zhuǎn)角3334.2每個(gè)二聚體為-60使構(gòu)象穩(wěn)定的相對環(huán)境濕度

75%92%堿基對平面法線與主軸的夾角1919大溝窄深寬深相當(dāng)平坦小溝寬淺窄深窄深不同構(gòu)象DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù)短粗胖長細(xì)瘦（四）某些狀態(tài)下DNA可形成多鏈結(jié)構(gòu)Hoogsteen氫鍵：在酸性溶液中，由于胞嘧啶堿基氮原子的質(zhì)子化，所形成的附加氫鍵。真核生物DNA是線性分子，它的3’端是富含GT序列的端粒。重復(fù)序列中的鳥嘌呤之間通過8個(gè)Hoohsteen氫鍵形成特殊的G-四鏈結(jié)構(gòu)。這些G-四鏈結(jié)構(gòu)還可出現(xiàn)在某些基因的啟動子序列中。39二、DNA在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成超螺旋結(jié)構(gòu)（一）超螺旋結(jié)構(gòu)具有不同的拓?fù)洚悩?gòu)體DNA在雙螺旋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通過盤繞和折疊所形成的空間構(gòu)象稱為三級結(jié)構(gòu)。40在原核生物，超螺旋結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是三級結(jié)構(gòu)；而真核生物的三級結(jié)構(gòu)是核小體??！超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)將DNA的兩端固定，使之旋進(jìn)過分或旋進(jìn)不足，DNA雙鏈上就會產(chǎn)生額外的張力而發(fā)生扭曲，以抵消張力。這種扭曲稱為DNA雙鏈的超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)旋進(jìn)過分的方向與DNA雙鏈的螺旋方向相同。

負(fù)超螺旋(negativesupercoil)旋進(jìn)過分的方向與DNA雙鏈的螺旋方向相反。

松弛態(tài)DNA(relaxedDNA)在溶液中是以能量最低的狀態(tài)存在的線性DNA

。

41自然條件下的DNA都是以負(fù)超螺旋的構(gòu)象存在的，也就是說，DNA的實(shí)際螺旋數(shù)要少于它含有的堿基對數(shù)目應(yīng)該對應(yīng)的螺旋數(shù)。負(fù)超螺旋狀態(tài)有利于解開DNA雙鏈。DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、組裝等許多過程都需要解開雙鏈才能進(jìn)行。生物體可以通過DNA的不同超螺旋結(jié)構(gòu)來控制其功能狀態(tài)。

42拓?fù)溥B環(huán)數(shù)—Lk：閉合環(huán)狀DNA的互繞數(shù)扭曲數(shù)——Tw；超螺旋數(shù)（纏繞數(shù)）——WrLk=Tw+Wr（Tw和Wr可相互轉(zhuǎn)化，總和不變）ΔLk>0，負(fù)超螺旋減少；反之，增多（二）原核生物DNA和線粒體DNA是環(huán)狀DNA的結(jié)構(gòu)原核生物的DNA都是閉合環(huán)狀的雙螺旋結(jié)構(gòu)。它在細(xì)胞內(nèi)緊密纏繞形成了致密的小體，稱為類核（nucleoid）。44線粒體和葉綠體是真核細(xì)胞中含有核外遺傳物質(zhì)的細(xì)胞器。線粒體DNA(mitochondrialDNA,

mtDNA)是一個(gè)封閉的雙鏈環(huán)狀分子。人mtDNA全長16,569個(gè)堿基對，共計(jì)37個(gè)基因,分別編碼13個(gè)蛋白質(zhì)、2個(gè)rRNA、22個(gè)tRNA。45（三）真核生物DNA與組蛋白組成高度有序的染色質(zhì)核小體(nucleosome)是染色質(zhì)的基本組成單位，由DNA和組蛋白構(gòu)成。8個(gè)組蛋白分子（2H2A+2H2B+2H3+2H4）構(gòu)成了一個(gè)八聚體的組蛋白核心(histonecore)。146bp長的DNA以左手螺旋方式在組蛋白核心上纏繞1.75圈形成核小體的核心顆粒(coreparticle)。2個(gè)核心顆粒之間的DNA（~50bp）與組蛋白H1結(jié)合，使核小體構(gòu)成串珠樣結(jié)構(gòu)，也稱染色質(zhì)纖維?！谝淮握郫B（壓縮7倍）（三）真核生物DNA與組蛋白組成高度有序的染色質(zhì)染色質(zhì)纖維按左手螺旋的方式卷曲，在組蛋白H1的參與下形成直徑為30nm、內(nèi)徑為10nm的中空螺線管(solenoid)。每周有6個(gè)核小體，組蛋白H1位于螺線管內(nèi)側(cè)，起著穩(wěn)定螺線管的作用?！诙握郫B（又壓縮100倍）進(jìn)一步卷曲和折疊成直徑為400nm的超螺線管——第三次折疊（又增加40倍）。之后，染色質(zhì)超螺線管進(jìn)一步壓縮成染色單體，在核內(nèi)組裝成染色體。三、DNA是生物遺傳信息的載體早在20世紀(jì)30年代，人們就已經(jīng)知道了染色體是遺傳物質(zhì)，也知道了DNA是染色體的組成部分。直到Avery等人采用細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1944年），后經(jīng)Hershey和Chase通過同位素標(biāo)記噬菌體DNA感染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)（1952年）才直接證明了DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。（一）DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA的遺傳信息是以基因的形式存在的?；?gene)是編碼RNA或多肽的DNA片段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。DNA利用四種堿基的不同排列對生物體的所有遺傳信息進(jìn)行編碼，經(jīng)過復(fù)制遺傳給子代，并通過轉(zhuǎn)錄和翻譯確保生命活動中所需的各種RNA和蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)有序合成。（二）DNA全部核苷酸序列組成基因組基因組(genome)就是一個(gè)生物體的全部遺傳信息，即DNA的全部核苷酸序列。絕大多數(shù)生物個(gè)體的基因組是DNA，但有些病毒的基因組是RNA。50DNA是生物遺傳信息的載體，并為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄提供了模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動的信息基礎(chǔ)。DNA具有高度穩(wěn)定性的特點(diǎn)，用來保持生物體系遺傳的相對穩(wěn)定性。同時(shí)，DNA又表現(xiàn)出高度復(fù)雜性的特點(diǎn)，它可以發(fā)生各種重組和突變，適應(yīng)環(huán)境的變遷，為自然選擇提供機(jī)會。第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能

StructureandFunctionofRNA52RNA是DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。RNA通常以單鏈線性形式存在，但是可以通過鏈內(nèi)的堿基互補(bǔ)配對形成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成三級結(jié)構(gòu)。與DNA相比，RNA的種類、大小、結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定性表現(xiàn)出了多樣化，這與它們的功能多樣化密切相關(guān)。真核細(xì)胞內(nèi)主要RNA的種類和功能種類細(xì)胞定位功能信使RNAmessengerRNA(mRNA)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體蛋白質(zhì)的合成模板非均一核RNAheterogeneousnuclearRNA(hnRNA)細(xì)胞核成熟mRNA的前體轉(zhuǎn)運(yùn)RNA

transferRNA(tRNA)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸核糖體RNA

ribosomalRNA(rRNA)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體構(gòu)成核糖體非編碼小RNAsmallnon-codingRNA(sncRNA)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)參與hnRNA的剪接和轉(zhuǎn)運(yùn)、rRNA加工、基因表達(dá)調(diào)控等一、信使RNA結(jié)構(gòu)含有氨基酸編碼序列hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)mRNA的豐度最小，但最復(fù)雜半衰期最短！55應(yīng)該說hnRNA也有帽子和polyA尾?。ㄒ唬﹎RNA5-末端具有帽結(jié)構(gòu)(capstructure)大多數(shù)真核mRNA的5末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)7-甲基鳥嘌呤-三磷酸核苷形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppN。mRNA的帽結(jié)構(gòu)可以與一類稱為帽結(jié)合蛋白(capbindingproteins,CBP)的分子結(jié)合。這種結(jié)合對維持mRNA的穩(wěn)定性、將mRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中、以及與核糖體以及翻譯起始因子的結(jié)合等密切相關(guān)。56

5’-帽結(jié)構(gòu)是由鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶加到轉(zhuǎn)錄后的mRNA的5’-端，形成5’-5’-三磷酸的特殊結(jié)構(gòu)，然后由SAM將一個(gè)甲基連接在鳥嘌呤的N-7上。與帽子結(jié)構(gòu)的鳥苷酸相鄰的第一、第二個(gè)核苷酸戊糖的C-2’原子上的羥基通常也會被甲基化。原核生物沒有這種結(jié)構(gòu)。說明此帽子結(jié)構(gòu)與生物進(jìn)化有關(guān)?。ǘ﹎RNA3-末端具有多聚A的尾結(jié)構(gòu)

大多數(shù)真核mRNA的3末端是一段有80~250個(gè)腺苷酸的多聚腺苷酸結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾(poly(A)-tail)

。多聚A尾在細(xì)胞內(nèi)與poly(A)結(jié)合蛋白[poly(A)-bindingprotein,PABP]相結(jié)合而存在，每10～20個(gè)腺苷酸結(jié)合一個(gè)PABP單體。所以，真核細(xì)胞的mRNA的3-端實(shí)際上是一個(gè)poly(A)和蛋白質(zhì)多聚體形成的復(fù)合物。

58mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能59（三）mRNA含有氨基酸密碼子mRNA的功能是轉(zhuǎn)錄核內(nèi)編碼蛋白質(zhì)信息的DNA堿基排列順序，并攜帶至細(xì)胞質(zhì)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。

mRNA分子從5-末端的第一個(gè)AUG(起始密碼子)開始，每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上一個(gè)氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcode)或密碼子(codon)。位于起始密碼子和終止密碼子之間的核苷酸序列稱為可讀框(openreadingframe，ORF)，可讀框內(nèi)的核苷酸序列決定了多肽鏈的氨基酸序列。60一條完整的mRNA包括5-非編碼區(qū)、編碼區(qū)和3-非編碼區(qū)。編碼區(qū)包括起始密碼子、編碼氨基酸的序列和終止密碼子。61總結(jié)：真核生物成熟mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1、有帽有尾2、有編碼區(qū)（三聯(lián)體密碼）和非編碼區(qū)（一）

tRNA分子含有稀有堿基

含10%~20%稀有堿基，如雙氫尿嘧啶(DHU)、假尿嘧啶核苷(pseudouridine,ψ)、甲基化的嘌呤。假尿嘧啶核苷不是雜環(huán)N-1與C-1’連，而是雜環(huán)C-5與C-1’連，是tRNA轉(zhuǎn)錄后加工生成的：尿嘧啶從核糖上移出，再以C-5與C-1’連。因此，tRNA中有假尿嘧啶核苷，但不含假尿嘧啶。所有稀有堿基均是轉(zhuǎn)錄后修飾得來的。使得轉(zhuǎn)運(yùn)RNA特殊，不易被降解二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA含有接納氨基酸和mRNA識別序列（二）tRNA有“三葉草”樣二級結(jié)構(gòu)和倒“L”形三級結(jié)構(gòu)

tRNA具有一些互補(bǔ)的序列，可以形成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)，在其中一些不能配對的核苷酸膨出，形成莖環(huán)(stem-loop)結(jié)構(gòu)或發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)。兩側(cè)為DHU環(huán)、TψC環(huán)；上下為氨基酸接納莖(aminoacidacceptorstem)和反密碼子環(huán)(anticodonloop)；還有一個(gè)額外環(huán)(extraloop)（可變→是tRNA分類的標(biāo)志）。雖然DHU環(huán)和TψC環(huán)在二級結(jié)構(gòu)還是各處一方，但由于氫鍵的作用，使得它們空間上接近，使得所有tRNA均有相似的倒“L”三級結(jié)構(gòu)。5’末端的7個(gè)核苷酸與靠近3’末端的序列形成了tRNA的氨基酸接納莖。3’末端為CCA-3’（實(shí)際有4個(gè)未成對核苷酸，CCA結(jié)構(gòu)具有普遍性）。氨基酸能以酯鍵接到此羥基上。出現(xiàn)在tRNA反密碼子環(huán)上并且可以和mRNA上多種堿基配對的是I！（聯(lián)系遺傳密碼的擺動性?。。┡c氨基酰-tRNA合成酶特異性辨認(rèn)有關(guān)！與核糖體表面特異性位點(diǎn)結(jié)合含有I、T、Ψ、DHU等堿基！5’端常為pG（1個(gè)游離磷酸）（三）tRNA有識別mRNA密碼的反密碼子*tRNA的功能活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。65注意：與mRNA中的ACG密碼相對應(yīng)的tRNA反密碼子是CGU（注意方向?。?’3’*是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA（占80%）。三、核糖體RNA與核糖體蛋白組成核糖體66*rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）

真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA

原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA（一）原核、真核rRNA分子質(zhì)量不同67核糖體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%68rRNA與核糖體蛋白質(zhì)共同構(gòu)成核糖體，是蛋白質(zhì)生物合成的場所：為肽鏈合成所需要的mRNA、tRNA、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。（二）rRNA參與組成的核糖體是蛋白質(zhì)翻譯的場所69四、非信使小RNA具有多樣性除了上述三種RNA外，細(xì)胞內(nèi)存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非信使小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。

snmRNAs非編碼RNA(non-codingRNA)專指那些具有調(diào)節(jié)作用的小RNA，如siRNA、miRNA等。70snmRNAs的種類核內(nèi)小RNA（smallnuclearRNA，snRNA）核仁小RNA（smallnucleolarRNA，snoRNA）胞質(zhì)小RNA（smallcytoplasmicRNA，scRNA）催化性小RNA（smallcatalyticRNA）小干擾RNA（smallinterferingRNA,siRNA）微小RNA（microRNA，miRNA）等在hnRNA和rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工、轉(zhuǎn)運(yùn)中發(fā)揮作用，有的參與基因表達(dá)調(diào)控等；是現(xiàn)代生物學(xué)研究的新領(lǐng)域。71真核細(xì)胞內(nèi)重要的snmRNAs種類英文名稱生物學(xué)功能核內(nèi)小RNAsmallnuclearRNA(snRNA)U含量多，參與hnRNA剪接(切內(nèi)含子)，5’末端有帽子結(jié)構(gòu)核仁小RNAsmallnucleolarRNA(snoRNA)參與rRNA核糖C-2’的甲基化、假尿嘧啶核苷化胞質(zhì)小RNAsmallcytoplamsicRNA(scRNA)蛋白質(zhì)的分選作用催化小RNAsmallcatalyticRNARNA剪接，包括核酶等小干擾RNAsmallinterferenceRNA(siRNA)參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)（基因沉默、基因敲減）；對外源入侵RNA基因的切割第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)ChemicalandPhysicalPropertiesofNucleicAcids73酸性條件下，DNA比RNA更易水解，糖苷鍵比磷酸酯鍵更易水解，嘌呤的糖苷鍵比嘧啶的更易水解。堿性條件下，RNA的磷酸酯鍵易被水解（因?yàn)镽NA的C-2’羥基的存在）。DNA對堿有一定的抗性。一、核酸具備多種基本物理化學(xué)性質(zhì)核酸中的糖苷鍵和磷酸酯鍵都能被酸、堿和酶水解。

（一）核酸可被酸、堿水解因此，DNA多保存在堿性溶液中；RNA多用蒸餾水（略酸性）保存。（二）核酸是兩性分子（堿基VS磷酸基團(tuán)）堿基可發(fā)生互變異構(gòu)堿基在體液環(huán)境中以堿性解離為主核酸分子是酸性化合物。75（三）核酸溶液具有高分子性質(zhì)黏滯度：DNA>>RNAdsDNA>ssDNA沉降系數(shù)：溶液中的核酸在離心力場中可下沉。DNA分子經(jīng)反復(fù)盤曲形成超螺旋后，其沉降系數(shù)增加，超螺旋松解后其沉降系數(shù)減小。（四）核酸具有紫外線吸收特性核酸的紫外吸收（OD260）

單核苷酸〉ssDNA（或RNA）〉dsDNA1.DNA或RNA的定量A260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA40μg/ml單鏈DNA（或RNA）20μg/ml寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度DNA純品:A260/A280=1.8RNA純品:A260/A280=2.0含雜蛋白和苯酚會降低A260的應(yīng)用78二、核酸變性、復(fù)性是很多分子生物學(xué)技術(shù)操作的基礎(chǔ)定義：核酸的變性(denaturation)指在理化因素下，DNA雙螺旋之間的氫鍵斷裂變成單鏈、或RNA局部氫鍵斷裂變成線性單鏈結(jié)構(gòu)的過程方法：過量酸、堿（酸堿變性），加熱（熱變性），變性試劑如尿素以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等變性后其它理化性質(zhì)變化：A260增高（增色效應(yīng)）粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失（一）核酸變性是雙鏈解離為單鏈的過程79不能說最大吸收峰波長發(fā)生轉(zhuǎn)移?。。ǘ┖怂嶙冃詴r(shí)伴有增色效應(yīng)DNA的紫外吸收光譜80相關(guān)概念：融解(melting)：將DNA的稀鹽溶液加熱到80~100℃，雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生解體，即DNA變性。增色效應(yīng)(hyperchromiceffect)：DNA變性過程中更多的堿基得以暴露，使得DNA的紫外吸收度(A260)增加的現(xiàn)象。溶解曲線(meltingcurve)：在緩慢加熱DNA的過程中，監(jiān)測A260值相對于的溫度變化，所得到的曲線。Tm：變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，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DNA的解鏈溫度，又稱熔解溫度(meltingtemperature,Tm)。此溫度下，50%的DNA雙鏈打開。影響因素：1．DNA的均一性決定熔解溫度的范圍大?。?．G-C含量決定溶解溫度的高低；3．介質(zhì)中的離子強(qiáng)度（越高越高，所以DNA制品在含鹽的緩沖溶液中保存較好）。Tm值是DNA變性的重要參數(shù)Tm值的經(jīng)驗(yàn)公式是：Tm=69.3+0.41（%G+C）82（三）變性的DNA可以復(fù)性

DNA復(fù)性(renaturation)的定義當(dāng)變性條件緩慢地除去后，兩條解離的互補(bǔ)單鏈可重