核酸(nucleicacid)

是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。核酸(nucleicacid)是以核苷酸為基本組成單1一、核酸的發現和研究工作進展1868年FridrichMiescher從膿細胞中提取“核素”1944年Avery等人證實DNA是遺傳物質1953年Watson和Crick發現DNA的雙螺旋結構1965年Nirenberg發現遺傳密碼1970年Temin和Baltimore發現逆轉錄酶1981年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法1985年Mullis發明PCR技術1990年美國啟動人類基因組計劃(HGP)

1994年中國人類基因組計劃啟動2001年美、英等國完成人類基因組計劃基本框架一、核酸的發現和研究工作進展1868年Fridrich2二、核酸的分類及分布90%以上分布于細胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質粒等。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的基因型(genotype)。參與細胞內DNA遺傳信息的表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。二、核酸的分類及分布90%以上分布于細胞核，其余分布于3第一節核酸的化學組成及其一級結構TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid第一節4核酸的化學組成1.元素組成C、H、O、N、P（9~10%）2.分子組成——堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿——戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖——磷酸(phosphate)核酸的化學組成1.元素組成2.分子組成——堿基(ba5嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌6嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)7

堿基的互變異構酮式－烯醇C=OC-OHNN氨基－亞氨基C-NH2C=NH2+

+HNHN

受介質pH影響堿基的互變異構酮式－烯醇8戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)H戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)9核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR一、核苷酸的結構1.核苷(ribonucleoside)的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。1′1核苷：AR,GR,UR,CR一、核苷酸的結構1.核苷10核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

2.核苷酸(ribonucleotide)的結構與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

核苷酸：2.核苷酸(ribonucleotide)的結構與11電腦模型圖簡化式酯鍵糖苷鍵電腦模型圖12體內重要的游離核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物質：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP環化核苷酸:cAMP，cGMPAMPADPATPcAMPNADP+NAD+體內重要的游離核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物質：135′端3′端3.核苷酸的連接核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGA5′端3′端3.核苷酸的連接核苷酸之間以磷酸二酯鍵14二、核酸的一級結構定義核酸中核苷酸的排列順序。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CGA二、核酸的一級結構定義5′端3′端CGA15AGP5PTPGPCPTPOH3書寫方法5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3目錄AGP5PTPGPCPTP16第二節DNA的空間結構與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA第二節17DNA的二級結構-雙螺旋結構DNA雙螺旋結構的研究背景和歷史意義DNA雙螺旋結構模型要點DNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝DNA的超螺旋結構原核生物DNA的高級結構DNA在真核生物細胞核內的組裝DNA的功能DNA的二級結構-雙螺旋結構18一、DNA的二級結構——雙螺旋結構一、DNA的二級結構19（一）DNA雙螺旋結構的研究背景和歷史意義堿基組成分析Chargaff規則：[A]=[T][G][C]堿基的理化數據分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理DNA纖維的X-線衍射圖譜分析目錄（一）DNA雙螺旋結構的研究背景和歷史意義堿基組成分析20Chargaff規則任何一種生物中各堿基相對比例相同

即：A=T，G=C；不同生物的DNA,其堿基組成不同；同一個體不同器官、組織的DNA,其堿基組成相同。DNA雙螺旋結構發現的歷史意義：揭示了生物體遺傳信息儲存及表達的分子機制開創了現代分子生物學是生物學發展史上的里程碑Chargaff規則21（二）DNA雙螺旋結構模型要點（Watson,Crick,1953）DNA分子由兩條相互平行但走向相反的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以-脫氧核糖-磷酸-為骨架，以右手螺旋方式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為2nm，形成大溝(majorgroove)及小溝(minorgroove)相間。目錄（二）DNA雙螺旋結構模型要點DNA分子由兩條相互平行但22（二）DNA雙螺旋結構模型要點

（Watson,Crick,1953）堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內側，與對側堿基形成氫鍵配對（互補配對形式：A=T;GC）。相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對堿基。目錄（二）DNA雙螺旋結構模型要點堿基垂直螺旋軸居雙螺23堿基互補配對

TAGC堿基互補配對TAGC24CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件25CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件26（二）DNA雙螺旋結構模型要點

（Watson,Crick,1953）氫鍵維持雙鏈橫向穩定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩定性。目錄（二）DNA雙螺旋結構模型要點氫鍵維持雙鏈橫向穩定27（三）DNA雙螺旋結構的多樣性目錄（三）DNA雙螺旋結構的多樣性目錄28B-B-29CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件30CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件31CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件32二、DNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝（一）DNA的超螺旋結構超螺旋結構(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結構。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反二、DNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝（一）DNA的超螺33意義DNA超螺旋結構整體或局部的拓撲學變化及其調控對于DNA復制和RNA轉錄過程具有關鍵作用。意義34（二）原核生物DNA的高級結構（二）原核生物DNA的高級結構35（三）DNA在真核生物細胞核內的組裝真核生物染色體由DNA和蛋白質構成，其基本單位是核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4（三）DNA在真核生物細胞核內的組裝真核生物染色體由DNA和36CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件37CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件38三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復制和轉錄的模板。它是生命遺傳的物質基礎，也是個體生命活動的信息基礎。基因從結構上定義，是指DNA分子中的特定區段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，39第三節

RNA的結構與功能StructureandFunctionofRNA第三節

RNA的結構與功能Structureand40RNA的種類、分布、功能RNA的種類、分布、功能41一、信使RNA的結構與功能hnRNA內含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)目錄一、信使RNA的結構與功能hnRNA內含子mRNA42*mRNA結構特點1.大多數真核mRNA的5′末端均在轉錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結構：m7GpppNm-。2.大多數真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結構，稱為多聚A尾。*mRNA結構特點1.大多數真核mRNA的5′末端均在轉43帽子結構帽子結構44mRNA核內向胞質的轉位mRNA的穩定性維系翻譯起始的調控帽子結構和多聚A尾的功能eIF4A帽結合蛋白（CBPs)polyA結合蛋白(PAB)mRNA核內向胞質的轉位帽子結構和多聚A尾的功能eIF4A帽45*mRNA的功能把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白轉錄翻譯原核細胞細胞質細胞核DNA內含子外顯子轉錄轉錄后剪接轉運mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細胞*mRNA的功能DNAmRNA蛋白轉錄翻譯原核細胞46*

tRNA的一級結構特點含10~20%稀有堿基，如DHU3′末端為—CCA-OH5′末端大多數為G具有TC二、轉運RNA的結構與功能*tRNA的一級結構特點二、轉運RNA的結構與功能47N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶稀有堿基N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶48*tRNA的二級結構——三葉草形

氨基酸臂DHU環反密碼環額外環TΨC環氨基酸臂額外環*tRNA的二級結構氨基酸臂額外環49*tRNA的三級結構——倒L形*tRNA的功能活化、搬運氨基酸到核糖體，參與蛋白質的翻譯。*tRNA的三級結構*tRNA的功能50*rRNA的結構三、核蛋白體RNA的結構與功能*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質生物合成的場所。*rRNA的結構三、核蛋白體RNA的結構與功能*rRNA51*rRNA的種類（根據沉降系數）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA*rRNA的種類（根據沉降系數）真核生物原核生物52核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個核苷酸18S1874個核苷酸蛋白質21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個核苷酸120個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸160個核苷酸120個核苷酸蛋白質31種占總重量的30%49種占總重量的35%核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為53四、其他小分子RNA及RNA組學除了上述三種RNA外，細胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統稱為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。

snmRNAs四、其他小分子RNA及RNA組學除了上述三種RNA外，細胞54snmRNAs的種類核內小RNA核仁小RNA胞質小RNA催化性小RNA小片段干涉RNA

snmRNAs的功能參與hnRNA和rRNA的加工和轉運。snmRNAs的種類snmRNAs的功能55RNA組學研究細胞中snmRNAs的種類、結構和功能。同一生物體內不同種類的細胞、同一細胞在不同時間、不同狀態下snmRNAs的表達具有時間和空間特異性。RNA組學RNA組學研究細胞中snmRNAs的種類、結構和功能。同一生56核酸和蛋白質的比較核酸和蛋白質的比較57核酸的理化性質ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節目錄核酸的理化性質第四節目錄58CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件591.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當于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:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0OD260的應用目錄1.DNA或RNA的定量OD260的應用目錄60二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質變化：OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失目錄二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化61DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂62例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應：DNA變性時其溶液OD260增高的現象。目錄例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應：D63熱變性解鏈曲線：如果在連續加熱DNA的過程中以溫度對A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm處的吸光率）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。目錄熱變性解鏈曲線：如果在連續加熱DNA的過程中以溫度對A26064Tm：變性是在一個相當窄的溫度范圍內完成，在這一范圍內，紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(meltingtemperature,Tm)。其大小與G+C含量成正比。目錄Tm：變性是在一個相當窄的溫度范圍內完成，在這一范圍內，紫65三、DNA的復性與分子雜交

DNA復性(renaturation)的定義在適當條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復天然的雙螺旋構象，這一現象稱為復性。減色效應DNA復性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復性，這一過程稱為退火(annealing)。目錄三、DNA的復性與分子雜交DNA復性(renatura66在DNA變性后的復性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或RNA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關系，在適宜的條件（溫度及離子強度）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DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現象稱為核酸分子雜交。核酸分子雜交(hybridization)在DNA變性后的復性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或67CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件68DNA-DNA雜交雙鏈分子變性復性不同來源的DNA分子DNA-DNA變性復性不同來源的DNA分子69CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件70核酸分子雜交的應用研究DNA分子中某一種基因的位置定兩種核酸分子間的序列相似性檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否是基因芯片技術的基礎核酸分子雜交的應用71探針在核酸雜交的基礎上發展起來的一種用于研究核酸和基因診斷的新技術稱為探針技術。探針：單鏈的核苷酸聚合體標記后，就可以稱為探針。探針在核酸雜交的基礎上發展起來的一種用于研究核酸和基因診斷的72第五節

核酸酶

Nuclease第五節

核酸酶

Nuclease73核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依據底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA。依據切割部位不同核酸內切酶：分為限制性核酸內切酶和非特異性限制性核酸內切酶。核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶。核酸酶是指所有可以水解核酸的酶74參與DNA的合成與修復及RNA合成后的剪接等重要基因復制和基因表達過程負責清除多余的、結構和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細胞的外源性核酸在消化液中降解食物中的核酸以利吸收體外重組DNA技術中的重要工具酶生物體內的核酸酶負責細胞內外催化核酸的降解核酸酶的功能參與DNA的合成與修復及RNA合成后的剪接等重要基因復制和基75核酶催化性DNA(DNAzyme)人工合成的寡聚脫氧核苷酸片段，也能序列特異性降解RNA。催化性RNA(ribozyme)

作為序列特異性的核酸內切酶降解mRNA。核酶催化性DNA(DNAzyme)人工合76核酸(nucleicacid)

是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。核酸(nucleicacid)是以核苷酸為基本組成單77一、核酸的發現和研究工作進展1868年FridrichMiescher從膿細胞中提取“核素”1944年Avery等人證實DNA是遺傳物質1953年Watson和Crick發現DNA的雙螺旋結構1965年Nirenberg發現遺傳密碼1970年Temin和Baltimore發現逆轉錄酶1981年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法1985年Mullis發明PCR技術1990年美國啟動人類基因組計劃(HGP)

1994年中國人類基因組計劃啟動2001年美、英等國完成人類基因組計劃基本框架一、核酸的發現和研究工作進展1868年Fridrich78二、核酸的分類及分布90%以上分布于細胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質粒等。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的基因型(genotype)。參與細胞內DNA遺傳信息的表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。二、核酸的分類及分布90%以上分布于細胞核，其余分布于79第一節核酸的化學組成及其一級結構TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid第一節80核酸的化學組成1.元素組成C、H、O、N、P（9~10%）2.分子組成——堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿——戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖——磷酸(phosphate)核酸的化學組成1.元素組成2.分子組成——堿基(ba81嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌82嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)83

堿基的互變異構酮式－烯醇C=OC-OHNN氨基－亞氨基C-NH2C=NH2+

+HNHN

受介質pH影響堿基的互變異構酮式－烯醇84戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)H戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)85核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR一、核苷酸的結構1.核苷(ribonucleoside)的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。1′1核苷：AR,GR,UR,CR一、核苷酸的結構1.核苷86核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

2.核苷酸(ribonucleotide)的結構與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

核苷酸：2.核苷酸(ribonucleotide)的結構與87電腦模型圖簡化式酯鍵糖苷鍵電腦模型圖88體內重要的游離核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物質：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP環化核苷酸:cAMP，cGMPAMPADPATPcAMPNADP+NAD+體內重要的游離核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物質：895′端3′端3.核苷酸的連接核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGA5′端3′端3.核苷酸的連接核苷酸之間以磷酸二酯鍵90二、核酸的一級結構定義核酸中核苷酸的排列順序。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CGA二、核酸的一級結構定義5′端3′端CGA91AGP5PTPGPCPTPOH3書寫方法5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3目錄AGP5PTPGPCPTP92第二節DNA的空間結構與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA第二節93DNA的二級結構-雙螺旋結構DNA雙螺旋結構的研究背景和歷史意義DNA雙螺旋結構模型要點DNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝DNA的超螺旋結構原核生物DNA的高級結構DNA在真核生物細胞核內的組裝DNA的功能DNA的二級結構-雙螺旋結構94一、DNA的二級結構——雙螺旋結構一、DNA的二級結構95（一）DNA雙螺旋結構的研究背景和歷史意義堿基組成分析Chargaff規則：[A]=[T][G][C]堿基的理化數據分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理DNA纖維的X-線衍射圖譜分析目錄（一）DNA雙螺旋結構的研究背景和歷史意義堿基組成分析96Chargaff規則任何一種生物中各堿基相對比例相同

即：A=T，G=C；不同生物的DNA,其堿基組成不同；同一個體不同器官、組織的DNA,其堿基組成相同。DNA雙螺旋結構發現的歷史意義：揭示了生物體遺傳信息儲存及表達的分子機制開創了現代分子生物學是生物學發展史上的里程碑Chargaff規則97（二）DNA雙螺旋結構模型要點（Watson,Crick,1953）DNA分子由兩條相互平行但走向相反的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以-脫氧核糖-磷酸-為骨架，以右手螺旋方式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為2nm，形成大溝(majorgroove)及小溝(minorgroove)相間。目錄（二）DNA雙螺旋結構模型要點DNA分子由兩條相互平行但98（二）DNA雙螺旋結構模型要點

（Watson,Crick,1953）堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內側，與對側堿基形成氫鍵配對（互補配對形式：A=T;GC）。相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對堿基。目錄（二）DNA雙螺旋結構模型要點堿基垂直螺旋軸居雙螺99堿基互補配對

TAGC堿基互補配對TAGC100CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件101CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件102（二）DNA雙螺旋結構模型要點

（Watson,Crick,1953）氫鍵維持雙鏈橫向穩定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩定性。目錄（二）DNA雙螺旋結構模型要點氫鍵維持雙鏈橫向穩定103（三）DNA雙螺旋結構的多樣性目錄（三）DNA雙螺旋結構的多樣性目錄104B-B-105CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件106CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件107CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件108二、DNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝（一）DNA的超螺旋結構超螺旋結構(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結構。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反二、DNA的超螺旋結構及其在染色質中的組裝（一）DNA的超螺109意義DNA超螺旋結構整體或局部的拓撲學變化及其調控對于DNA復制和RNA轉錄過程具有關鍵作用。意義110（二）原核生物DNA的高級結構（二）原核生物DNA的高級結構111（三）DNA在真核生物細胞核內的組裝真核生物染色體由DNA和蛋白質構成，其基本單位是核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4（三）DNA在真核生物細胞核內的組裝真核生物染色體由DNA和112CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件113CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件114三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復制和轉錄的模板。它是生命遺傳的物質基礎，也是個體生命活動的信息基礎。基因從結構上定義，是指DNA分子中的特定區段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，115第三節

RNA的結構與功能StructureandFunctionofRNA第三節

RNA的結構與功能Structureand116RNA的種類、分布、功能RNA的種類、分布、功能117一、信使RNA的結構與功能hnRNA內含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)目錄一、信使RNA的結構與功能hnRNA內含子mRNA118*mRNA結構特點1.大多數真核mRNA的5′末端均在轉錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結構：m7GpppNm-。2.大多數真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結構，稱為多聚A尾。*mRNA結構特點1.大多數真核mRNA的5′末端均在轉119帽子結構帽子結構120mRNA核內向胞質的轉位mRNA的穩定性維系翻譯起始的調控帽子結構和多聚A尾的功能eIF4A帽結合蛋白（CBPs)polyA結合蛋白(PAB)mRNA核內向胞質的轉位帽子結構和多聚A尾的功能eIF4A帽121*mRNA的功能把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白轉錄翻譯原核細胞細胞質細胞核DNA內含子外顯子轉錄轉錄后剪接轉運mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細胞*mRNA的功能DNAmRNA蛋白轉錄翻譯原核細胞122*

tRNA的一級結構特點含10~20%稀有堿基，如DHU3′末端為—CCA-OH5′末端大多數為G具有TC二、轉運RNA的結構與功能*tRNA的一級結構特點二、轉運RNA的結構與功能123N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶稀有堿基N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶124*tRNA的二級結構——三葉草形

氨基酸臂DHU環反密碼環額外環TΨC環氨基酸臂額外環*tRNA的二級結構氨基酸臂額外環125*tRNA的三級結構——倒L形*tRNA的功能活化、搬運氨基酸到核糖體，參與蛋白質的翻譯。*tRNA的三級結構*tRNA的功能126*rRNA的結構三、核蛋白體RNA的結構與功能*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質生物合成的場所。*rRNA的結構三、核蛋白體RNA的結構與功能*rRNA127*rRNA的種類（根據沉降系數）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA*rRNA的種類（根據沉降系數）真核生物原核生物128核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個核苷酸18S1874個核苷酸蛋白質21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個核苷酸120個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸160個核苷酸120個核苷酸蛋白質31種占總重量的30%49種占總重量的35%核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為129四、其他小分子RNA及RNA組學除了上述三種RNA外，細胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統稱為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。

snmRNAs四、其他小分子RNA及RNA組學除了上述三種RNA外，細胞130snmRNAs的種類核內小RNA核仁小RNA胞質小RNA催化性小RNA小片段干涉RNA

snmRNAs的功能參與hnRNA和rRNA的加工和轉運。snmRNAs的種類snmRNAs的功能131RNA組學研究細胞中snmRNAs的種類、結構和功能。同一生物體內不同種類的細胞、同一細胞在不同時間、不同狀態下snmRNAs的表達具有時間和空間特異性。RNA組學RNA組學研究細胞中snmRNAs的種類、結構和功能。同一生132核酸和蛋白質的比較核酸和蛋白質的比較133核酸的理化性質ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節目錄核酸的理化性質第四節目錄134CDESIGNA第二章核酸的結構和功能Zhang課件1351.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當于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:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0OD260的應用目錄1.DNA或RNA的定量OD260的應用目錄136二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質變化：OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失目錄二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化137DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂138例：變性引起紫