核酸的结构和功能专家讲座.pptx

生物化学与分子生物学第二章核酸结构和功效核酸(nucleicacid)1868年FridrichMiescher从脓细胞中提取核素。1944年Avery等人证实DNA是遗传物质。1953年Watson和Crick发觉DNA双螺旋结构。1968年Nirenberg发觉遗传密码。1975年Temin和Baltimore发现逆转录酶。1981年Gilbert和Sanger建立DNA测序方法。1985年Mullis创造PCR技术。1990年美国启感人类基因组计划(HGP)。1994年中国人类基因组计划开启。年美英等国完成人类基因组计划。核酸分类及分布第一节核酸化学组成以及一级结构TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid分子组成碱基(base)是含氮杂环化合物。嘌呤(purine，Pu)碱基互变异构体戊糖脱氧核苷核苷或脱氧核苷与磷酸经过酯键结合组成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。多磷酸核苷酸环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中第二信使。生物氧化体系主要成份，在传递质子或电子过程中含有主要作用。组成RNA碱基、核苷以及核苷酸组成DNA碱基、核苷、核苷酸二、DNA是脱氧核苷酸经过3,5-磷酸二酯键连接形成大分子5´-末端交替磷酸基团和戊糖组成了DNA骨架(backbone)。三、RNA也是含有3,5-磷酸二酯键线性大分子定义核酸中核苷酸排列次序。因为核苷酸间差异主要是碱基不一样，所以也称为碱基序列。A单链DNA和RNA分子大小惯用核苷酸数目（nucleotide，nt）表示；双链核酸分子大小惯用碱基(base或kilobase)数目来表示。小核酸片段(<50bp)常被称为寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中DNA和RNA长度能够高达几十万个碱基。第二节DNA空间结构与功效DimensionalStructureandFunctionofDNADNA空间结构又分为二级结构(secondarystructure)和高级结构。一、DNA二级结构是双螺旋结构不一样生物种属DNA碱基组成不一样同一个体不一样器官或组织DNA碱基组成相同对于一特定组织DNA，其碱基组分不随年纪、营养状态和环境而改变[A]=[T]，[G]=[C]两条多聚核苷酸链在空间走向呈反向平行(anti-parallel)。两条链中一条链5→3方向是自上而下，而另一条链5→3方向是自下而上。两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋(right-handed)结构。双螺旋结构直径为2.37nm，螺距为3.54nm。脱氧核糖和磷酸基团组成亲水性骨架位于双螺旋结构外侧，疏水碱基位于内侧。双螺旋结构表面形成了一个大沟(majorgroove)和一个小沟(minorgroove)。DNA双螺旋结构示意图3.DNA双链之间形成了互补碱基对碱基互补配对:腺嘌呤/胸腺嘧啶大沟与小沟相邻两个碱基对会有重合，产生了疏水性碱基堆积力(basestackinginteraction)。碱基堆积力和互补碱基正确氢键共同维系着DNA结构稳定。碱基堆积作用力（三）DNA双螺旋结构多样性（四）DNA多链结构真核生物DNA3-末端是富含GT屡次重复序列，因而本身形成了折叠四链结构。二、DNA高级结构是超螺旋结构（一）原核生物DNA环状超螺旋结构（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构DNA染色质展现出串珠样结构。染色质基本单位是核小体(nucleosome)。核小体串珠样结构DNA经过屡次折叠，被压缩了8000～10000倍，组装在直径只有数微米细胞核内。真核生物染色体DNA是生物遗传信息载体，并为基因复制和转录提供了模板。它是生命遗传物质基础，也是个体生命活动信息基础。基因是携带遗传信息DNA片段，它们序列信息意义及其在DNA整个分子上排布特点将在第十三章详述。DNA含有高度稳定性特点，用来保持生物体系遗传相对稳定性。同时，DNA又表现出高度复杂性特点，它能够发生各种重组和突变，适应环境变迁，为自然选择提供机会。第三节RNA结构与功效RNA与蛋白质共同负责基因表示和表示过程调控。RNA通常以单链形式存在，但有复杂局部二级结构或三级结构。RNA比DNA小多。RNA种类、大小和结构远比DNA表现出多样性。动物细胞内主要RNA种类及功效信使RNA(messengerRNA,mRNA)是细胞内合成蛋白质模板。生物体内mRNA丰度最小、种类最多、大小也各不相同、寿命最短。mRNA初级产物为不均一核RNA(hnRNA)，含有内含子(intron)和外显子(exon)。hnRNA经过剪切后成为成熟mRNA。成熟mRNA由氨基酸编码区和非编码区组成。5