第二章核酸化学中职生物化学.pptx

第二章核酸化学中职生物化学一、核酸得发现和研究工作进展一、核酸得发现和研究工作进展 18681868年年 Fridrich Fridrich MiescherMiescher(弗弗雷雷德德里里希希、米米歇歇尔尔)从从脓脓细细胞胞中中提提取取“核素核素”19441944年年 Avery(Avery(埃弗里埃弗里)等人证实等人证实DNADNA就是遗传物质就是遗传物质19531953年年 Watson Watson和和CrickCrick发现发现DNADNA得双螺旋结构得双螺旋结构19681968年年 Nirenberg Nirenberg发现遗传密码发现遗传密码19751975年年 Temin Temin和和BaltimoreBaltimore发发现逆转录酶现逆转录酶19811981年年 Gilbert Gilbert和和SangerSanger建建立立DNADNA测序方法测序方法19851985年年 Mullis Mullis发明发明PCRPCR技术技术19901990年年 美国启动人类基因组计划美国启动人类基因组计划(HGP)(HGP)19941994年年 中国人类基因组计划启动中国人类基因组计划启动20012001年年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架美、英等国完成人类基因组计划基本框架FriedrichMiescher(1844-1895)Friedrich Miescher worked at the Physiological Laboratory of the University of Basel and in Tbingen and is most well known for his discovery of the nucleic acids、(DNA Pioneers and Their Legacy by Ulf Lagerkvist,1998,Yale University Press,ISBN 0-300-07184-1)、To read excerpts from this book,click DNA Pioneers、米歇尔米歇尔FriedrichMiescher(18441895)米歇尔米歇尔,瑞士生物学家瑞士生物学家,生前工作于巴塞尔大学得生理学研生前工作于巴塞尔大学得生理学研究室。以发现核酸而闻名世界。究室。以发现核酸而闻名世界。米歇尔小时候有严重得听力障碍米歇尔小时候有严重得听力障碍,因此在童年时代因此在童年时代,尽管她尽管她非常聪明非常聪明,但总就是害羞并很内向。她酷爱音乐但总就是害羞并很内向。她酷爱音乐,与其父亲一样与其父亲一样就是一个天才歌手就是一个天才歌手,在学校得学习成绩很好。在学校得学习成绩很好。1865年米歇尔成年米歇尔成为一名医学生为一名医学生,1868年获医学博士学位。但听力问题就是她成年获医学博士学位。但听力问题就是她成为临床医生得障碍。为临床医生得障碍。1868年年,米歇尔感兴趣研究白细胞。为了得到足够得白细米歇尔感兴趣研究白细胞。为了得到足够得白细胞胞,她从医院得外科绷带中洗脱脓液得白细胞她从医院得外科绷带中洗脱脓液得白细胞,分离细胞核分离细胞核,得得到一些粘稠得物质到一些粘稠得物质,并经实验证明含有磷和氮并经实验证明含有磷和氮,称为核素。随后称为核素。随后得研究证明这一物质具有酸性得研究证明这一物质具有酸性,故称为核酸。这就是米歇尔首故称为核酸。这就是米歇尔首次发现了重要得生命物质之一次发现了重要得生命物质之一核酸。核酸。1879187918791879年年KosselKossel(科塞尔科塞尔)经过经过1010年得年得努力努力,搞清楚核素中有四种不同得组搞清楚核素中有四种不同得组成部分成部分:A,T,C:A,T,C和和G G。1889 1889 1889 1889年年AltmanAltman(阿特曼阿特曼)建议将核素改建议将核素改名为名为“核酸核酸”,”,并且已经认识到并且已经认识到“核核素素”乃乃“核酸核酸”与蛋白质得复合体。与蛋白质得复合体。19091909年年Levene(莱文莱文)发现酵发现酵母得核酸含有核糖。母得核酸含有核糖。19301930年年Levene发现动物细胞发现动物细胞得核酸含有一种特殊得核糖即得核酸含有一种特殊得核糖即脱氧核糖脱氧核糖,得出了一个错误概得出了一个错误概念念:植物核酸含核糖植物核酸含核糖,动物核酸动物核酸含脱氧核糖。这个错误概念一含脱氧核糖。这个错误概念一直延续到直延续到1938年年,这时方清楚这时方清楚RNA和和DNA得区别。得区别。Levene还提出了核酸得还提出了核酸得“磷酸磷酸-核糖核糖(碱基碱基)-磷酸磷酸”得骨架结构得骨架结构,解决解决了了DNA分子得线性问题分子得线性问题,还在还在1935年提出年提出“四核苷酸四核苷酸”学说学说,认为这四种核苷酸得聚合体就认为这四种核苷酸得聚合体就是构成核酸得基本单位。是构成核酸得基本单位。Reichard,P、J、Biol、Chem、2002;277:13355-13362OswaldT、Avery(1877-1955)、埃弗里埃弗里,O、T、OswaldTheodoreAvery(18771955)美国细菌学家。美国细菌学家。1877年年10月月21日生于加拿大新斯科舍哈利法克日生于加拿大新斯科舍哈利法克斯。斯。1904年毕业于哥伦比亚大学医学院年毕业于哥伦比亚大学医学院,后到布鲁克林得霍格兰实验后到布鲁克林得霍格兰实验室研究并讲授细菌学和免疫学。室研究并讲授细菌学和免疫学。1913年转到纽约得洛克菲勒研究所年转到纽约得洛克菲勒研究所附属医院工作附属医院工作,直到直到1948年退休。她和年退休。她和C、麦克劳德、麦克劳德、M、麦卡锡于、麦卡锡于1944年重做年重做1928年年Griffith(格里菲斯格里菲斯)得细菌转化实验共同发现不同得细菌转化实验共同发现不同型得肺炎双球菌得转化因子就是型得肺炎双球菌得转化因子就是DNA。这项实验第一次证明了遗传。这项实验第一次证明了遗传物质就是物质就是DNA而不就是蛋白质。而不就是蛋白质。虽然这一发现虽然这一发现,曾引起争论和怀疑曾引起争论和怀疑,但得确推动了但得确推动了DNA得研究得研究,直至直至1953年年DNA双螺旋结构得发现。她双螺旋结构得发现。她还通过对肺炎双球菌得免疫性研究还通过对肺炎双球菌得免疫性研究,提出肺炎双球菌可根据其免疫得提出肺炎双球菌可根据其免疫得专一性来进行分类专一性来进行分类,而这种免疫专一性就是由于不同菌型得荚膜中所而这种免疫专一性就是由于不同菌型得荚膜中所含得多糖引起得。由此她建立起对不同型肺炎双球菌得灵敏检验法。含得多糖引起得。由此她建立起对不同型肺炎双球菌得灵敏检验法。1955年年2月月20日卒于美国田纳西州纳什维尔。日卒于美国田纳西州纳什维尔。9大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流19281928年年GriffithGriffith得细菌转化实验得细菌转化实验 1944年年Avery等等重做重做1928年年Griffith(格里菲斯格里菲斯)得得细菌转化实验细菌转化实验,证明证明DNA就是遗传物质。但人们对此持就是遗传物质。但人们对此持怀疑态度怀疑态度,理由就是理由就是:(1)因认为蛋白因认为蛋白质质相对分子质量大相对分子质量大,结构复杂结构复杂,二十种二十种氨基酸得排列组合将就是个天文数字氨基酸得排列组合将就是个天文数字,可作为一种遗传可作为一种遗传信息。而信息。而DNA相对分子质量小相对分子质量小,只含只含4种不同得碱基种不同得碱基,人人们一度认为不同种得有机体得核酸只有微小得差异。们一度认为不同种得有机体得核酸只有微小得差异。(2)认为转化实验中认为转化实验中DNA并未能提得很纯并未能提得很纯,还附有其她还附有其她物质。物质。(3)即使转化因子确实就是即使转化因子确实就是DNA,但也可能但也可能DNA只就只就是对荚膜形成起着直接得化学效应是对荚膜形成起着直接得化学效应,而不就是充当遗传而不就是充当遗传信息得载体。信息得载体。1952年Hershey&Chase(赫希和蔡斯)得T2噬菌体感染实验进一步证明DNA就是遗传物质。1952年年HersheyandChase得得T2噬菌体感染噬菌体感染实验实验二、核酸得分类及分布二、核酸得分类及分布 90%90%以以上上分分布布于于细细胞胞核核，其其余余分分布布于于核外核外如线粒体，叶绿体，质粒等。如线粒体，叶绿体，质粒等。分布于分布于细胞质中细胞质中。(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型体的基因型(genotype)。参与细胞内参与细胞内DNA遗传信息的表遗传信息的表达。某些病毒达。某些病毒RNA也可作为遗也可作为遗传信息的载体。传信息的载体。核酸核酸第一节第一节核酸核酸分子分子得化学组成得化学组成The Chemical ponent of Nucleic Acid1、元素组成元素组成C、H、O、N、P(910%)2、分子组成分子组成一、核酸得化学组成一、核酸得化学组成戊戊 糖糖（构成（构成RNA）12345核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)-D-核糖核糖-D-2-脱氧核糖脱氧核糖嘌呤嘌呤(purine)腺嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G)碱碱基基嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine,T)(构成构成RNARNA)(构成构成DNADNA)核苷核苷:AR,GR,UR,CR脱氧核苷脱氧核苷:dAR,dGR,dTR,dCR1.核苷核苷(ribonucleoside)的形成的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。11二、核酸得基本二、核酸得基本组成组成单位单位核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸:AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸脱氧核苷酸:dAMP,dGMP,dTMP,dCMP2.核苷酸核苷酸(ribonucleotide)核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。12345核酸核酸戊糖戊糖碱基碱基核苷核苷核苷酸核苷酸RNARNAD D核核糖糖A A(腺嘌呤腺嘌呤)G G(鸟嘌呤鸟嘌呤)C C(胞嘧啶胞嘧啶)U U(尿嘧啶尿嘧啶)A AR R(腺苷腺苷)G GR R(鸟苷鸟苷)C CR(R(胞苷胞苷)U UR(R(尿苷尿苷)AMPAMPGMPGMPCMPCMPUMPUMPDNADNA D D 2 2脱脱氧氧核核糖糖A A(腺嘌呤腺嘌呤)G G(鸟嘌呤鸟嘌呤)C C(胞嘧啶胞嘧啶)T T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)dAdAR R(脱氧腺苷脱氧腺苷)dGdGR R(脱氧鸟苷脱氧鸟苷)dCdCR R(脱脱 氧氧 胞胞 苷苷)dT)dTR R(脱氧胸苷脱氧胸苷)dAMPdAMPdGMPdGMPdCMPdCMPdTMPdTMPDNA与与RNA基本组成成分比较基本组成成分比较3 3、体内重要得游离核苷酸及其衍生物体内重要得游离核苷酸及其衍生物含核苷酸得生物活性物质含核苷酸得生物活性物质:NADNAD+(辅酶辅酶)、NADPNADP+(辅酶辅酶)、CoA-SHCoA-SH、FADFAD 等都含有等都含有 AMP AMPl 多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸:NMP,NDP,NTPl 环化核苷酸环化核苷酸:cAMP,cGMPAMPAMPADPADPATPATPcAMPcAMPNADP+NAD+第二节第二节核酸核酸得得一级一级结构结构5端端3端端核苷酸的连接核苷酸的连接 一分子的核苷酸的3-羟基团与另一分子核苷酸的5-磷酸基团通过脱水可形成3,5-磷酸二酯键，从而将两分子核苷酸连接起来。CGA定义定义指指多多核核苷苷酸酸链链中中核核苷苷酸酸得得种种类类、比比例例和和排排列列顺顺序。序。由由于于核核苷苷酸酸间间得得差差异异主主要要就就是是碱碱基基不不同同,所所以以也也称为碱基序列。称为碱基序列。55端端3端端CGA核酸核酸得一级结构得一级结构编写式编写式:DNA:5DNA:5-A-T-G-C-A-3-A-T-G-C-A-3RNA:5RNA:5-U-G-C-C-A-3-U-G-C-C-A-3第三节第三节DNA得得空间结构空间结构双螺旋结构双螺旋结构、三级结构、三级结构1、DNA双螺旋结构得研究背景双螺旋结构得研究背景碱基组成分析碱基组成分析Chargaff规则：规则：A=TG C碱基的理化数据分析（滴定）碱基的理化数据分析（滴定）A-T、G-C以以氢键氢键配对较合理配对较合理DNA纤维的纤维的X-线衍射图谱分析线衍射图谱分析沃沃森森和和克克里里克克在在实实验验室室成成功功搭搭建建DNA分分子子双双螺螺旋旋结结构构模模型。型。2 2、DNADNA双螺旋双螺旋结构结构模型要点模型要点(1)DNA分子由两条脱氧多核苷酸链(简称DNA单链)组成,两条链沿着同一根轴平行盘绕,形成右手双螺旋结构。螺旋中得两条链方向相反,即其中一条链得方向为53,而另一条链得方向为35。(2)磷酸基和脱氧核糖位于螺旋外侧,彼此之间通过磷酸二酯键连接,形成DNA骨架。嘌呤碱和嘧啶碱基位于螺旋得内侧,糖环平面与碱基环平面之间得角度近似直角。(3)双螺旋得直径约为2nm。每条链相邻两个碱基平面之间得距离为0、34nm,两个核苷酸之间得夹角为36。每10个碱基对形成一个螺旋,其螺矩(即螺旋旋转一圈)高度为3、4nm。2.0nm小小沟沟大大沟沟(4)两条链由碱基间氢键相连。碱基间形成氢键有一定得规律:腺嘌呤与胸腺嘧啶成对,鸟嘌呤与胞嘧啶成对。A和T间形成两个氢键,G和C间形成三个氢键,这种碱基之间相互配对称为碱基互补。(5)沿螺旋轴方向观察,配对得碱基并不充满双螺旋得全部空间。由于碱基对得方向性,使得碱基对占据得空间不对称,因此在双螺旋得表面形成两个凹下得槽,一个较大,一个较小,分别称为大沟和小沟,又可称为深沟和浅沟。(6)DNA双螺旋得稳定因素DNA双螺旋结构在生理条件下就是很稳定得。双螺旋稳定得力:氢键 碱基堆积力(疏水相互作用及范德华力)离子键等则DNA变性剂(热、pH、脲/酰胺、有机溶剂)DNA右双螺旋结构模型要点总结右双螺旋结构模型要点总结(Watson,Crick,1953)1、右双螺旋、右双螺旋,反向平行反向平行2、碱基在内、碱基在内,主链在外主链在外3、碱基互补、碱基互补,AT,GC4、螺旋一圈、螺旋一圈,十对碱基十对碱基5、结构稳定、结构稳定,副键维系副键维系6、大沟小沟、大沟小沟,调节关键调节关键3 3、DNADNA得三级结构得三级结构 在DNA双螺旋二级结构得基础上,双螺旋扭曲或再次螺旋就构成DNA得三级结构。超螺旋就是DNA三级结构得一种常见形式。超螺旋得形成与分子能量状态有关。(1)(1)原核生物原核生物DNADNA得三级结构得三级结构 绝大多数原核生物得DNA都就是共价封闭得环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状得超螺旋三级结构。(2)(2)真核生物中得核小体结构真核生物中得核小体结构 在真核生物中,双螺旋得DNA分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕,从而形成特殊得串珠状结构,称为核小体。核小体就是染色质得基本组成单位。4 4、DNADNA得得功能功能(1)生物遗传信息得载体(2)基因复制和转录得模板基因:具有遗传效应得DNA片段,就是遗传信息得结构和功能单位。分类:(1)编码蛋白质(2)没有翻译产物(3)不转录得DNA片段基基因因诊诊断断:利用现代分子生物学和分子遗传学得技术和方法,直接检测基因结构或表达水平就是否正常,从而对疾病做出诊断得方法。基基因因治治疗疗:指将人得正常基因或有治疗作用得基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因得缺陷并发挥治疗作用,从而达到治疗疾病目得得生物医学新技术。基因组基因组:指一个细胞或生物体所含得全套基因。基基因因组组学学:就就是发展和应用DNA制图、测序新技术以及计算机程序,分析生命体全部基因结构和功能得一门学科。原核生物基因组特点原核生物基因组特点:1 1、基因组较小基因组较小,通常只有一个通常只有一个DNADNA分子分子2 2、功能相关得基因常构成一个功能相关得基因常构成一个转录单位转录单位操纵子操纵子(Operon)3 3、无重复序列无重复序列4 4、DNADNA顺序所含有得结构基因顺序所含有得结构基因就是连续得就是连续得,一般不含有间隔序一般不含有间隔序列或很短列或很短5 5、有重叠基因有重叠基因1 1、基因组较大基因组较大2 2、不存在操纵子结构不存在操纵子结构3 3、有重复序列有重复序列(1 1)高度重复序列高度重复序列(卫星卫星DNADNA)(2 2)中度重复序列中度重复序列 A A、串联重复序列串联重复序列:小卫星小卫星DNA,DNA,微卫星微卫星DNADNA和和rDNArDNA B B、散布重复序列散布重复序列:短散布元件短散布元件,长散布元件和转座子长散布元件和转座子(3 3)低度重复序列低度重复序列(4 4)单一序列单一序列4 4、有断裂基因有断裂基因(内含子和外显子内含子和外显子)真核生物基因组特点真核生物基因组特点:鸡卵清蛋白得基因第四节第四节 RNARNA得得空间空间结构结构(一)RNA得类型 mRNA tRNA rRNA 少数RNA病毒(二二)RNA)RNA得结构特征得结构特征(1)RNA得基本组成单位就是AMP、GMP、CMP和UMP。一般含有较多种类得稀有碱基核苷酸。(2)每分子RNA中约含有几十个至数千个NMP,与DNA相似,彼此通过3,5-磷酸二酯键连接而成多核苷酸链。(3)RNA主要就是单链结构,但局部区域也卷曲形成双螺旋结构,或称为发夹结构(hairpair stucture)。双链部位得碱基一般彼此形成氢键而互相配对,即A-U及 G-C,双链区有些不参与配对得碱基往往被排斥在双链外,形成环状突起。(4)RNA与DNA对碱得稳定性不同,RNA易被碱水解,使5-磷酸酯键断开,形成3-磷酸酯键得单核苷酸。(三三)参与蛋白质生物合成得三类参与蛋白质生物合成得三类RNARNA得结构得结构1 1、转运转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)得结构与功能得结构与功能(1)一级结构 tRNA分子量最小,由74-95个核苷酸组成;含有较多得稀有碱基;3末端为-C-C-A-OH结构。(2)tRNA(2)tRNA得二级结构得二级结构tRNA得二级结构由于局部双螺旋得形成,含有3个发夹结构、4个螺旋区、3个环和1个附加叉而呈现“三叶草”形,故称为“三叶草”结构。tRNA得“三叶草”形结构包括:氨基酸臂、DHU(二氢尿嘧啶)环、反密码环、额外环和T(胸苷假尿苷)环五部分。氨基酸臂氨基酸臂TC环环反密码环反密码环DHU环环额外环额外环 (1)氨基酸接受区包含有tRNA得3-末端和5-末端,3-末端得最后3个核苷酸残基都就是CCA,A为核苷。氨基酸可与其成酯,该区在蛋白质合成中 起 携 带 氨 基 酸 得 作 用。(2)反密码区与氨基酸接受区相对得一般含有7个核苷酸残基得区域,其中正中得3个核苷酸残基称为反密码子。(3)二氢尿嘧啶区 该区含有二氢尿嘧啶。(4)TC区 该区与二氢尿嘧啶区相对,假尿嘧啶核苷胸腺嘧啶核糖核苷环(TC)由7个核苷酸组成,通过由5对碱基组成得双螺旋区(TC臂)与tRNA得其余部分相连。除个别例外,几乎所有tBNA在此环中都含有TC。(5)可变区 位于反密码区与TC区之间,不同得tRNA该区变化较大。*tRNA得三级结构得三级结构倒倒L形形*tRNA得功能得功能活活化化、搬搬运运氨氨基基酸酸到到核核糖糖体体,参参与与蛋蛋白白质得翻译。质得翻译。2、信使信使RNA得结构与功能得结构与功能hnRNA内含子内含子(intron)mRNA*mRNA成熟过程成熟过程 外显外显子子(exon)目目录录*mRNA结构特点结构特点1、大大多多数数真真核核mRNA得得5末末端端均均在在转转录录后后加加上上一一个个7-甲甲基基鸟鸟嘌嘌呤呤-三三磷磷酸酸核核苷苷,同同时时第第一一个个核核苷苷酸酸得得C2也也就就是是甲甲基基化化,形形成成帽帽子子结结构构:m7GpppN。2、大多数真核大多数真核mRNA得得3末端有一个多聚腺苷末端有一个多聚腺苷酸酸(polyA)结构结构,称为多聚称为多聚A尾。尾。帽子结构帽子结构帽子结构可保护帽子结构可保护mRNA免受核酸酶从免受核酸酶从5端端得降解作用得降解作用,并在翻译起始中具有促进核糖并在翻译起始中具有促进核糖体与体与mRNA得结合、加速翻译起始速度得得结合、加速翻译起始速度得作用。作用。多聚多聚A尾可增加尾可增加mRNA得稳定性和维持其得稳定性和维持其翻译活性。翻译活性。帽子结构和多聚帽子结构和多聚A尾得功能尾得功能*mRNA得功能得功能把把DNA所所携携带带得得遗遗传传信信息息,按按碱碱基基互互补补配配对对原原则则,抄抄录录并并传传送送至至核核糖糖体体,用用以以决决定定其其合成蛋白质得氨基酸排列顺序。合成蛋白质得氨基酸排列顺序。DNAmRNA蛋白蛋白转录转录翻译翻译原核细胞原核细胞细胞质细胞质细胞核细胞核DNA内含子内含子外显子外显子转录转录转录后剪接转录后剪接转运转运mRNAhnRNA翻译翻译蛋白蛋白真核细胞真核细胞原核生物原核生物mRNAmRNA结构特点结构特点一一般般都都为为多多顺顺反反子子结结构构。即即一一个个单单链链mRNAmRNA分分子子可作为多种多肽和蛋白肽链合成得模板。可作为多种多肽和蛋白肽链合成得模板。mRNAmRNA得得转转录录和和翻翻译译就就是是耦耦合合得得,即即mRNAmRNA分分子子一一边进行转录边进行转录,同时一边进行翻译。同时一边进行翻译。mRNAmRNA分分子子包包含含有有先先导导区区、翻翻译译区区和和非非翻翻译译区区,即即在两个顺反子之间有不参加翻译得插入序列。在两个顺反子之间有不参加翻译得插入序列。真核生物真核生物mRNAmRNA结构特点结构特点mRNAmRNA得得3-3-末末端端有有一一段段多多聚聚腺腺苷苷酸酸(polyA),polyA),5-5-末端有帽子结构。末端有帽子结构。mRNAmRNA一一般般为为单单顺顺反反子子,即即一一个个mRNAmRNA分分子子只只为为一一种种多肽编码。多肽编码。mRNAmRNA得得转转录录和和翻翻译译就就是是分分开开进进行行得得,先先在在核核内内转转录录产产生生hnRNA,hnRNA,转转运运到到胞胞质质内内后后,再再在在核核外外加加工工为为成熟得成熟得mRNAmRNA,然后起翻译作用。然后起翻译作用。*rRNA得结构得结构3、核、核糖糖体体RNA得结构与功能得结构与功能*rRNA得功能得功能参参与与组组成成核核蛋蛋白白体体,作作为为蛋蛋白白质质生生物物合成得场所。合成得场所。16S rRNA*rRNA得种类得种类(根据沉降系数根据沉降系数S)真核生物真核生物5SrRNA28SrRNA5、8SrRNA18SrRNA原核生物原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA核蛋白体得组成核蛋白体得组成原核生物原核生物(以大肠杆菌为例以大肠杆菌为例)真核生物真核生物(以小鼠肝为例以小鼠肝为例)小亚基小亚基30S30S40S40SrRNArRNA16S16S15421542个核苷酸个核苷酸18S18S18741874个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质2121种种占总重量得占总重量得40%40%3333种种占总重量得占总重量得50%50%大亚基大亚基50S50S60S60SrRNArRNA23S23S5S5S29402940个核苷酸个核苷酸120120个核苷酸个核苷酸28S28S5 5、85S85S5S5S47184718个核苷酸个核苷酸160160个核苷酸个核苷酸120120个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质3131种种占总重量得占总重量得30%30%4949种种占总重量得占总重量得35%35%1 1、一般理化性质一般理化性质两性物质，通常表现为酸性DNA纯品为白色纤维状固体，RNA纯品为白色粉末，均微溶于水，不溶于有机溶剂DNA溶液的粘度极高，而RNA溶液要小得多溶液中的核酸分子在引力场的作用下可以沉降。第第五五节节核酸得核酸得主要主要理化性质理化性质2 2、核酸得紫外吸收、核酸得紫外吸收在核酸分子中,由于嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系,因而具有独特得紫外线吸收光谱,一般在260nm左右有最大吸收峰,可以作为核酸及其组份定性和定量测定得依据。以A260/A280进行定性、定量。DNA和RNA溶液中加入溴化乙锭(EB),在紫外下发出荧光。增色效应增色效应:核核酸酸水水解解为为核核苷苷酸酸,A260增增 高高30%40%得得 现现象。象。3 3、核酸核酸得变性得变性(denaturation)定义定义:双螺旋区氢键双螺旋区氢键断裂断裂,空间结构破坏空间结构破坏,形成单链形成单链无规线团状态得过程。无规线团状态得过程。方法方法:强酸强酸,强碱强碱,高温高温,变性试剂如尿素、变性试剂如尿素、酰胺酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。变性后其她理化性质变化变性后其她理化性质变化:A260增高增高(增色效应增色效应)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生物活性丧失生物活性丧失DNADNA变性得本质就是双链间氢键得断裂变性得本质就是双链间氢键得断裂例例:变性引起紫外吸收值得改变变性引起紫外吸收值得改变DNA得紫外吸收光谱得紫外吸收光谱增色效应增色效应:DNA变性时其溶液变性时其溶液A260增高得现象。增高得现象。热变性热变性解解链链曲曲线线:如如果果在在连连续续加加热热DNADNA得得过过程程中中以以温温度度对对A A260(absorbance260,260(absorbance260,A A260260代代表表溶溶液液在在260nm260nm处处得得吸吸光光率率)值值作作图图,所所得得得得曲曲线线称称为为解解链链曲曲线线或或热变性曲线。热变性曲线。Tm:变变性性就就是是在在一一个个相相当当窄窄得得温温度度范范围围内内完完成成,在在这这一一范范围围内内,紫紫外外光光吸吸收收值值达达到到最最大大值值得得50%时时得得温温度度称称为为核核酸酸得得解解链链温温度度,又又称称变变性性温温度度(meltingtemperature,Tm)。影响影响Tm得因素得因素 1、G-C对含量对含量:含量越高含量越高,Tm得值越大得值越大,当当G-C得含得含量上升量上升1%,则则Tm上升上升0、4。马默多蒂。马默多蒂(Marmur-Doty)关系关系式式:Tm=69、3+0、41(G+C)%,或或GC%=(Tm-69、3)2、44 2、溶液得离子强度、溶液得离子强度:较高时较高时,Tm得值较大。得值较大。3、溶液得、溶液得pH:酸性条件下酸性条件下,核酸容易脱嘌呤核酸容易脱嘌呤;碱性碱性条件下条件下,核酸容易变性核酸容易变性,通常加通常加NaOH维持变性状态。维持变性状态。4、变性、变性剂剂:尿素尿素,甲醛甲醛,甲酰胺等化学试剂可以降低甲酰胺等化学试剂可以降低Tm得值得值,称作变性剂。称作变性剂。4、核酸得复性、核酸得复性核酸复性核酸复性(renaturation)得定义得定义在适当条件下在适当条件下,变性核酸得两条互补链可重变性核酸得两条互补链可重新缔合成双螺旋得过程称为复性。新缔合成双螺旋得过程称为复性。减色效应减色效应核酸复性时核酸复性时,其溶液其溶液A260降低。降低。热变性得核酸经缓慢冷却后即可复性热变性得核酸经缓慢冷却后即可复性,这这一过程称为退火一过程称为退火(annealing)。影响复性速度得因素影响复性速度得因素1、复性得温度复性得温度:Tm252、单链片段得浓度单链片段得浓度:浓度越高浓度越高,复性得速度越快复性得速度越快;3、单链片段得长度单链片段得长度:片段越大片段越大,复性得速度越慢复性得速度越慢;4、单链片段得复杂度单链片段得复杂度:重复序列越多重复序列越多,复性得速度越复性得速度越快快;5、溶液得离子强度溶液得离子强度:适当增高溶液得离子强度适当增高溶液得离子强度,复性复性得速度会增高。得速度会增高。在在DNA变变性性后后得得复复性性过过程程中中,如如果果将将不不同同种种类类得得DNA单单链链分分子子或或RNA分分子子放放在在同同一一溶溶液液中中,只只要要两两种种单单链链分分子子之之间间存存在在着着一一定定程程度度得得碱碱基基配配对对关关系系,在在适适宜宜得得条条件件(温温度度及及离离子子强强度度)下下,就就可可以以在在不不同同得得分分子子间间形形成成杂杂化化双双链链(heteroduplex)。这这种种杂杂化化双双链链可可以以在在不不同同得得DNA与与DNA之之间间形形成成,也也可可以以在在DNA和和RNA分分子子间间或或者者RNA与与RNA分分子子间间形形成成。这这种种现现象象称称为为核核酸酸分子杂交。分子杂交。六、核酸得分子杂交六、核酸得分子杂交(hybridization)