生化第二章核酸的結(jié)構(gòu)和功能1868年FridrichMiescher從膿細(xì)胞中提取核素。1944年Avery等人證實DNA就是遺傳物質(zhì)。1953年Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA得雙螺旋結(jié)構(gòu)。1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼。1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。1981年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法。1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)。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。核酸研究得發(fā)展簡史核酸得分類及分布90%以上分布于細(xì)胞核,其余分布于線粒體、葉綠體、質(zhì)粒等。分布于胞核、胞液。deoxyribonucleicacid,DNAribonucleicacid,RNA脫氧核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息,決定細(xì)胞和個體得基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息得表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息得載體。第一節(jié)核酸得化學(xué)組成以及一級結(jié)構(gòu)TheChemicalponentandPrimaryStructureofNucleicAcid一、核酸得化學(xué)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)核酸組成DNA得組成單位就是脫氧核糖核苷酸(deoxyribonucleotide)RNA得組成單位就是核糖核苷酸(ribonucleotide)。堿基(base)就是含氮得雜環(huán)化合物。堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中僅存在于RNA中僅存在于DNA中堿基嘌呤(purine,Pu)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點嘧啶(pyrimidine,Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)堿基得互變異構(gòu)體

決定于環(huán)境PH值與雜環(huán)得質(zhì)子解離常數(shù)G,T,UA,C戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)脫氧核糖得化學(xué)穩(wěn)定性比核糖好核苷:AR,GR,UR,CR脫氧核苷:dAR,dGR,dTR,dCR核苷(ribonucleoside)得形成戊糖與含氮堿基脫水縮合而生成C-N鍵-N-糖苷鍵脫氧核苷嘌呤N-9與脫氧核糖C-1

通過

-N-糖苷鍵相連形成脫氧核苷(deoxyribonucleoside)。NNNN9NH2OOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵天然條件下,由于空間位阻效應(yīng),核糖和堿基處于反式構(gòu)象

嘧啶N-1與核糖C-1

通過

-N-糖苷鍵相連形成核苷(ribonucleoside)。核苷糖苷鍵1′1假尿嘧啶(Ψ)核苷得糖苷鍵不就是C-N鍵,而就是C-C鍵糖苷鍵核苷酸: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)。核苷酸(ribonucleotide)多磷酸核苷酸酸酐鍵(高能磷酸鍵)體內(nèi)重要得游離核苷酸及其衍生物含核苷酸得生物活性物質(zhì):NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP多磷酸核苷酸:ATP,GTP,UTP-Glc環(huán)化核苷酸:cAMP,cGMPAMPADPATPcAMPNADP+NAD+能量分子第二信使輔酶得結(jié)構(gòu)成分體內(nèi)重要得游離核苷酸及其衍生物結(jié)合到人類某種神經(jīng)細(xì)胞表面得受體,引發(fā)一連串信號傳遞,主要就是cAMP及其下游得磷酸化及去磷酸化反應(yīng),最后導(dǎo)致該神經(jīng)元細(xì)胞反應(yīng)遲鈍。Nature(2002)418:734腺苷Nature(2002)418:734腺苷酸環(huán)化酶體內(nèi)重要得游離核苷酸及其衍生物Why?5′端3′端核苷酸得連接

CGA一個脫氧核苷酸3得羥基與另一個核苷酸5

得α-磷酸基團(tuán)縮合形成磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)。多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有方向性得線性分子,稱為多聚脫氧核苷酸(polydeoxynucleotide),即DNA鏈。核苷酸的連接

一個脫氧核苷酸3的羥基與另一個核苷酸5

的α-磷酸基團(tuán)縮合形成磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)。多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有方向性的線性分子，稱為多聚脫氧核苷酸(polydeoxynucleotide)，即DNA鏈。交替得磷酸基團(tuán)和戊糖構(gòu)成了DNA得骨架(backbone)。RNA也就是具有3

,5

-磷酸二酯鍵得線性大分子RNA也就是多個核苷酸分子通過3

,5

-磷酸二酯鍵連接形成得線性大分子,也具有5

→3

方向性;RNA得戊糖就是核糖;RNA得嘧啶就是胞嘧啶和尿嘧啶。構(gòu)成RNA得四種基本核苷酸就是AMP、GMP、CMP和UMP。二、核酸得一級結(jié)構(gòu)定義:核酸中核苷酸得排列順序。由于核苷酸間得差異主要就是堿基不同,所以也稱為堿基序列。5′端3′端CGAA

G

P5

PT

PG

PC

PT

POH3

書寫方法5

pApCpTpGpCpT-OH

3

ACTGCT核酸具有方向性,一端稱為5’-端,另一端稱為3’-端單鏈DNA和RNA分子得大小常用核苷酸數(shù)目(nucleotide,nt)表示;雙鏈核酸分子得大小常用堿基(base或kilobase)數(shù)目來表示。小得核酸片段(<50bp)常被稱為寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中得DNA和RNA得長度可以高達(dá)幾十萬個堿基。第二節(jié)DNA得空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNADNA得空間結(jié)構(gòu)又分為二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)和高級結(jié)構(gòu)。DNA得空間結(jié)構(gòu)(spatialstructure)構(gòu)成DNA得所有原子在三維空間得相對位置關(guān)系。一、DNA得二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)(一)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)得研究背景

Chargaff規(guī)則堿基得理化數(shù)據(jù)分析

A-T、G-C以氫鍵配對較合理DNA纖維得X-線衍射圖譜分析不同生物種屬得DNA得堿基組成不同同一個體得不同器官或組織得DNA堿基組成相同對于一特定組織得DNA,其堿基組分不隨年齡、營養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境而變化[A]=[T],[G]

[C]R、Franklin&M、Wilkins(層析和紫外吸收光譜)(二)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(Watson,Crick,1953)DNA分子就是反向平行得互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu);DNA分子為右手螺旋結(jié)構(gòu)螺旋直徑為2、37nm,相鄰堿基平面距離0、34nm,螺旋一圈螺距3、54nm,一圈10對堿基1、DNA由兩條多聚脫氧核苷酸鏈組成2、核糖與磷酸位于外側(cè)骨架:-脫氧核糖-磷酸-堿基:“掛”在主鏈骨架上脫氧核糖和磷酸基團(tuán)組成得親水性骨架位于雙螺旋結(jié)構(gòu)得外側(cè),疏水得堿基位于內(nèi)側(cè)。雙螺旋結(jié)構(gòu)得表面形成了一個大溝(majorgroove)和一個小溝(minorgroove)。

為什么DNA要保存在TE溶液中？磷酸骨架在中性pH下,會帶有許多負(fù)電荷,導(dǎo)致兩股DNA相互排斥分離而變性,要加入鎂離子穩(wěn)定之,因此DNA不能溶在純水中。真核細(xì)胞核中含帶有強(qiáng)正電性得組蛋白(histone),與DNA結(jié)合成復(fù)雜得結(jié)構(gòu),并中和掉核酸得負(fù)電荷。TE就是含陽離子弱堿性緩沖液,對DNA得堿基有保護(hù)性(DNA在TE中保存得穩(wěn)定性較好,不易破壞其完整性或產(chǎn)生開環(huán)及斷裂)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)得示意圖DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)得俯視圖大溝與小溝C-1ˊC-1ˊC-1ˊC-1ˊ堿基互補(bǔ)配對:A=T;G

CDNA得兩條鏈則互為互補(bǔ)鏈(plementarystrand)。堿基對平面與螺旋軸垂直。AGC3、DNA雙鏈之間形成了互補(bǔ)堿基對堿基互補(bǔ)配對就是半保留復(fù)制得基礎(chǔ)堿基堆積力:堿基平面之間得疏水作用力氫鍵: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

4、堿基對得疏水作用力和氫鍵共同維持著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)得穩(wěn)定相鄰兩個堿基對會有重疊,產(chǎn)生了疏水性得堿基堆積力(basestackinginteraction)。(三)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)得多樣性DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)受環(huán)境得離子強(qiáng)度和相對濕度得影響(四)DNA得多鏈結(jié)構(gòu)Hoogsteen氫鍵在酸性得溶液中,胞嘧啶得N-3原子被質(zhì)子化,可與鳥嘌呤得N-7原子形成氫鍵;同時,胞嘧啶得N-4得氫原子也可與鳥嘌呤得O-6形成氫鍵,這種氫鍵被稱為Hoogsteen氫鍵。Hoogsteen氫鍵,不破壞Watson-Crick氫鍵,由此形成了C＋GC得三鏈結(jié)構(gòu)(triplex)。三鏈結(jié)構(gòu)7634鳥嘌呤之間通過8個Hoogsteen氫鍵形成特殊得四鏈結(jié)構(gòu)(tetraplex)。四鏈結(jié)構(gòu)真核生物DNA3

-末端就是富含GT得多次重復(fù)序列,因而自身形成了折疊得四鏈結(jié)構(gòu)。二、DNA得高級結(jié)構(gòu)就是超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同。負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反。意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部得拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對于DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。原核生物DNA多為環(huán)狀得雙螺旋分子

,以負(fù)超螺旋得形式存在,平均每200堿基就有一個超螺旋形成。(二)DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)得組裝真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成,其基本單位就是核小體(nucleosome)。核小體得組成DNA:約200bp組蛋白:H1H2A,H2BH3H4DNA染色質(zhì)呈現(xiàn)出得串珠樣結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)得基本單位就是核小體(nucleosome)。DNA染色質(zhì)得電鏡圖像真核生物中得核小體結(jié)構(gòu):DNA雙螺旋形成超螺旋結(jié)構(gòu),再與核內(nèi)得蛋白質(zhì)結(jié)合,形成核小體得結(jié)構(gòu)DNA纏繞八聚體1、75圈,然后與H1連接,形成串珠狀結(jié)構(gòu)核小體串珠樣得結(jié)構(gòu)雙鏈DNA得折疊和組裝DNA經(jīng)過多次折疊,被壓縮了8000～10000倍,組裝在直徑只有數(shù)微米得細(xì)胞核內(nèi)。意義:有規(guī)律壓縮體積,減少占用得空間真核生物得染色體兩個功能區(qū):端粒(telomeres):染色體末端膨大得粒狀結(jié)構(gòu),由染色體末端DNA(端粒DNA)與DNA結(jié)合蛋白構(gòu)成。與染色體結(jié)構(gòu)得穩(wěn)定性、完整性以及衰老和腫瘤得發(fā)生發(fā)展相關(guān)。著絲粒(centromere):兩個染色單體得連接位點,富含A、T序列。細(xì)胞分裂時,著絲?？煞珠_使染色體均等有序地進(jìn)入子代細(xì)胞。三、DNA得功能DNA得基本功能就是以基因得形式荷載遺傳信息,并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄得模板。她就是生命遺傳得物質(zhì)基礎(chǔ),也就是個體生命活動得信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義,就是指DNA分子中得特定區(qū)段,其中得核苷酸排列順序決定了基因得功能?；?gene):DNA分子中具有特定生物學(xué)功能得片段基因組(genome):一個生物體得全部DNA序列稱?；蚪M得大小與生物得復(fù)雜性有關(guān),如病毒SV40得基因組大小為5、1×103bp,大腸桿菌為5、7×106bp,人為3×109bp。第三節(jié)

RNA得結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNARNA通常以單鏈形式存在,但也可形成局部得雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA分子得種類較多,分子大小變化較大,功能多樣化。RNA與蛋白質(zhì)共同負(fù)責(zé)基因得表達(dá)和表達(dá)過程得調(diào)控。為什么RNA在堿性條件下容易被水解而斷裂？RNA得種類、分布、功能RNA種類縮寫細(xì)胞內(nèi)位置功能核糖體RNArRNA細(xì)胞質(zhì)核糖體組成成分信使RNAmRNA細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運RNAtRNA細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運氨基酸微RNAmicroRNA細(xì)胞質(zhì)翻譯調(diào)控胞質(zhì)小RNAscRNA/7SL-RNA細(xì)胞質(zhì)信號肽識別體得組成成分不均一核RNAhnRNA細(xì)胞核成熟mRNA得前體核小RNAsnRNA細(xì)胞核參與hnRNA得剪接、轉(zhuǎn)運核仁小RNAsnoRNA核仁rRNA得加工和修飾線粒體核糖體RNAmtrRNA線粒體核糖體組成成分線粒體信使RNAmtmRNA線粒體蛋白質(zhì)合成模板線粒體轉(zhuǎn)運RNAmttRNA線粒體轉(zhuǎn)運氨基酸一、信使RNA(messengerRNA)信使RNA(messengerRNA,mRNA)就是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)得模板。生物體內(nèi)mRNA得豐度最小(2-5%)、種類最多、大小也各不相同、壽命最短。mRNA得初級產(chǎn)物為不均一核RNA(hnRNA),含有內(nèi)含子(intron)和外顯子(exon)。hnRNA經(jīng)過剪切后成為成熟得mRNA。*mRNA結(jié)構(gòu)特點1、大多數(shù)真核mRNA得5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲基鳥苷,同時第一個核苷酸得C′2得羥基也就是甲基化,形成帽子結(jié)構(gòu):m7GpppN-。2、大多數(shù)真核mRNA得3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu),稱為多聚A尾。帽子結(jié)構(gòu):m7GpppNmmRNA得帽結(jié)構(gòu)可以與帽結(jié)合蛋白(capbindingprotein,CBP)結(jié)合。使mRNA免遭核酸酶得攻擊與帽結(jié)合蛋白復(fù)合體結(jié)合,參與mRNA和核糖體得結(jié)合,啟動蛋白質(zhì)得生物合成5pppGp…5GpppGp…pppGPPi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)得生成5ppGp…磷酸酶Pi

5,5-三磷酸結(jié)構(gòu)加尾(addingtail)尾部修飾就是和轉(zhuǎn)錄終止同時進(jìn)行得過程。polyA得有無與長短,就是維持mRNA作為翻譯模板得活性,以及增加mRNA本身穩(wěn)定性得因素。一般真核生物在胞漿內(nèi)出現(xiàn)得mRNA,其polyA長度為100至200個核苷酸之間,也有少數(shù)例外。mRNA得多聚A尾在細(xì)胞內(nèi)與poly(A)結(jié)合蛋白(poly(A)-bindingprotein,PABP)結(jié)合編碼區(qū):mRNA分子中每三個相鄰得核苷酸組成一組,在蛋白質(zhì)翻譯合成時代表一個特定得氨基酸,這種核苷酸三聯(lián)體稱為遺傳密碼(coden)位于起始密碼子和終止密碼子之間得核苷酸序列稱為開放閱讀框(openreadingframe,ORF),決定了多肽鏈得氨基酸序列。功能:為蛋白質(zhì)得合成提供模板原核生物基因表達(dá)得特異性基因表達(dá)在真核細(xì)胞和原核細(xì)胞中表現(xiàn)出不同得時空特性真核生物基因表達(dá)得特異性二、轉(zhuǎn)運RNA(transferRNA)轉(zhuǎn)運RNA(transferRNA,tRNA)在蛋白質(zhì)合成過程中作為各種氨基酸得載體,將氨基酸轉(zhuǎn)呈給mRNA。由74～95核苷酸組成;占細(xì)胞總RNA得15%;具有很好得穩(wěn)定性。N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶稀有堿基(rarebase)就是指除A、G、C、U外得一些堿基1、tRNA中含有多種稀有堿基tRNA分子中得稀有堿基均就是轉(zhuǎn)錄后修飾而成得雙氫尿嘧啶假尿嘧啶核苷7-甲基鳥嘌呤tRNA分子中得幾種重要得稀有堿基*tRNA得二級結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)額外環(huán)TΨC環(huán)氨基酸臂額外環(huán)2、tRNA含有莖環(huán)結(jié)構(gòu)*tRNA得三級結(jié)構(gòu)——倒L形tRNA得3-末端為CCA結(jié)尾。3-末端得A與氨基酸以酯鍵相連生成氨基酰-tRNA

。不同得tRNA結(jié)合不同得氨基酸。3、tRNA得3-末端連接氨基酸反密碼環(huán)可以與mRNA上得密碼子互補(bǔ)配對,將合適得氨基酸攜帶到合適得位置tRNA得功能:作為各種氨基酸得轉(zhuǎn)運載體在蛋白質(zhì)合成中轉(zhuǎn)運氨基酸原料4、tRNA得反密碼子識別mRNA得密碼子tRNATyr:可以和Tyr結(jié)合得tRNATyr-tRNATyr:結(jié)合了Tyr得tRNA命名原則:三、核蛋白體RNA(ribosomalRNA)*rRNA得功能參與組成核蛋白體,作為蛋白質(zhì)生物合成得場所。rRNA就是細(xì)胞中含量最多得RNA,占總量得80%。核蛋白體得組成原核生物(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(zhì)21種占總重量得40%33種占總重量得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(zhì)31種占總重量得30%49種占總重量得35%S:沉降系數(shù)

核糖體及rRNA得結(jié)構(gòu)

Euk中大多與細(xì)胞骨架和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合在一起(游離、多聚)●就是翻譯進(jìn)行得場所,含大小亞基●Prok、protein約占細(xì)胞得10％,RNA占總RNA得80％,Euk中相對比例小些●細(xì)菌中常以多聚核糖體得形式3、核糖體得活性位點30S小亞基頭部基底部中間有一豁口50S大亞基三個突起長鏈非編碼RNA(longnon-codingRNA,lncRNA)非編碼RNA(

Non-codingRNA,ncRNA)不編碼蛋白質(zhì)但具有重要生物學(xué)功能得RNA分子。短鏈(小)非編碼RNA(smallnon-codingRNA,sncRNA)四、其她非編碼RNA參與基因表達(dá)得調(diào)控參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控、RNA得剪切和修飾、mRNA得穩(wěn)定和翻譯調(diào)控、蛋白質(zhì)得穩(wěn)定和轉(zhuǎn)運、染色體得形成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等細(xì)胞重要功能lncRNA功能lncRNA在結(jié)構(gòu)上類似于mRNA,但序列中不存在開放讀框。許多已知得lncRNAs由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄并經(jīng)可變剪切形成,通常被多聚腺苷酸化。lncRNA起初被認(rèn)為就是基因組轉(zhuǎn)錄得“噪音”,就是RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄得副產(chǎn)物,不具有生物學(xué)功能。然而,近年來得研究表明,lncRNA參與了X染色體沉默,基因組印記以及染色質(zhì)修飾,轉(zhuǎn)錄激活,轉(zhuǎn)錄干擾,核內(nèi)運輸?shù)榷喾N重要得調(diào)控過程。哺乳動物基因組序列中4%~9%得序列產(chǎn)生得轉(zhuǎn)錄本就是lncRNA核內(nèi)小RNA核仁小RNA胞質(zhì)小RNA催化性小RNA小干涉RNA

微RNA短鏈非編碼RNA亦稱為非編碼小RNA(smallnon-messengerRNA)

核內(nèi)小RNA(smallnuclearRNA,snRNA)位于細(xì)胞核內(nèi)。snRNA有5種,分別稱為U1、U2、U4、U5、U6,她們與多種蛋白形成復(fù)合體,參與真核細(xì)胞hnRNA得內(nèi)含子加工剪接(第十六章)。核仁小RNA(smallnucleolarRNA,snoRNA):定位于核仁,主要參與rRNA得加工和修飾,如rRNA中核糖C-2

得甲基化修飾。胞質(zhì)小RNA(smallcytoplasmicRNA,scRNA):存在于細(xì)胞質(zhì)中,參與形成信號識別顆粒,引導(dǎo)含有信號肽得蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成(第十七章)。催化性小RNA亦被稱為核酶(ribozyme)。就是細(xì)胞內(nèi)具有催化功能得一類小分子RNA,具有催化特定RNA降解得活性,在RNA得剪接修飾中具有重要作用。小干擾RNA(smallinterferingRNA,siRNA)就是生物宿主對于外源侵入基因表達(dá)得雙鏈RNA進(jìn)行切割所產(chǎn)生得具有特定長度(21～23bp)和特定序列得小片段RNA。這些siRNA可以單鏈形式與外源基因表達(dá)得mRNA相結(jié)合,并誘導(dǎo)相應(yīng)mRNA降解。AndrewZacharyFire諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(2006年)CraigCameronMello微RNA(microRNAs,miRNAs)miRNA就是真核生物中廣泛存在得一種長約21到23個核苷酸得RNA分子,可調(diào)節(jié)其她基因得表達(dá)。miRNA來自一些從DNA轉(zhuǎn)錄而來,但無法進(jìn)一步轉(zhuǎn)譯成蛋白質(zhì)得RNA。miRNA通過與靶mRNA特異結(jié)合,從而抑制轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá),在調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞周期、生物體發(fā)育時序等方面起重要作用微RNA(microRNAs,miRNAs)RNA組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs得種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類得細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs得表達(dá)具有時間和空間特異性。RNA組學(xué)核酸得理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)一、核酸得一般理化性質(zhì)核酸具有酸性;DNA分子粘度大;RNA分子粘度小能吸收紫外光,最大吸收峰為260nm?？捎糜诤怂岬枚ㄐ院投繙y定各種堿基得紫外吸收光譜(pH7、0)DNA或RNA得定量A260=1、0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA(dsDNA)40μg/ml單鏈DNA(ssDNAorRNA)20μg/ml寡核苷酸確定樣品中核酸得純度

純DNA:A260/A280=1、8

純RNA:A260/A280=2、0紫外吸收得應(yīng)用二、DNA得變性(denaturation)定義:在某些理化因素作用下,DNA雙鏈解開成兩條單鏈得過程。方法:過量酸,堿,加熱,變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其她理化性質(zhì)變化: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DNA變性得本質(zhì)就是雙鏈間氫鍵得斷裂部分解鏈雙鏈DNA部分變性DNA得電鏡圖像增色效應(yīng)(hyperchromiceffect):DNA變性時其溶液OD260增高得現(xiàn)象。DNA解鏈時得紫外吸收變化Single-strandedDouble-helical熱變性解鏈曲線:如果在連續(xù)加熱DNA得過程中以溫度對A260(absorbance,A,A260代表溶液在260nm處得吸光率)值作圖,所得得曲線稱為解鏈曲線。解鏈溫度(meltingtemperature,Tm)解鏈過程中,紫外吸光度得變化達(dá)到最大變化值得一半時所對應(yīng)得溫度。Tm得高低與DNA分子中G+C得含量有關(guān),G+C得含量越高,則Tm越高。Tm得高低還與溶液得離子濃度有關(guān)核酸復(fù)性得速度與其基因復(fù)雜度有關(guān)三、DNA得復(fù)性

DNA復(fù)性(renaturation)得定義在適當(dāng)條件下,變性DNA得兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然得雙螺旋構(gòu)象,這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。減色效應(yīng)DNA復(fù)性時,其溶液OD260降低。熱變性得DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性,這一過程稱為退火(annealing)。兩條來源不同得單鏈核酸(DNA或RNA),只要她們有大致相同得互補(bǔ)堿基順序,在適宜得條件(溫度及離子強(qiáng)度)下,經(jīng)退火處理即可復(fù)性,形成新得雜種雙螺旋,這一現(xiàn)象稱為核酸得分子雜交。四、分子雜交與探針技術(shù)利用核酸得分子雜交,可以確定或?qū)ふ也煌锓N中具有同源順序得DNA或RNA片段。在核酸雜交分析過程中,常將已知順序得核酸片段用放射性同位素或生物素進(jìn)行標(biāo)記。這種帶有一定標(biāo)記得已知順序得核酸片段稱為探針。研究DNA分子中某一種基因得位置。監(jiān)定兩種核酸分子間得序列相似性。檢測靶基因在待檢樣品中存在與否。核酸分子雜交得應(yīng)用第五節(jié)

核酸酶

Nuclease依據(jù)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(jù)對底物作用方式不同核酸內(nèi)切酶:在DNA或RNA分子內(nèi)部切斷磷酸二酯鍵

。核酸外切酶:水解核酸分子鏈末端得磷酸二酯鍵。有5′→3′或3′→5′核酸外切酶。核酸酶就是指所有可以水解核酸得酶。參與DNA得合成與修復(fù)及RNA合成后得剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過程負(fù)責(zé)清除多余得、結(jié)構(gòu)和功能異常得核酸,同時也可以清除侵入細(xì)胞得外源性核酸在消化液中降解食物中得核酸以利吸收體外重組DNA技術(shù)中得重要工具酶生物體內(nèi)得核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸得降解核酸酶得功能催化性DNA(DNAzyme):人工合成得寡聚脫氧核苷酸片段,也能序列特異性降解RNA。催化性RNA(ribozyme):作為序列特異性得核酸內(nèi)切酶降解RNA。核酶T、Cech1988年諾貝爾化學(xué)獎

大多數(shù)核酶通過催化轉(zhuǎn)磷酸酯和磷酸二酯鍵水解反應(yīng)參與RNA自身剪切、加工過程應(yīng)用核酶得RNA修復(fù)功能治療遺傳疾病利用核酶(ribozyme)定點切割RNA分子得特性,設(shè)計核酶進(jìn)行抗病毒、抗腫瘤和針對某些疾病得研究,取得了不少進(jìn)展、目前,針對乙肝病毒(HBV)和丙肝病毒(HCV)得核酶治療進(jìn)入了預(yù)臨床,而針對人免疫缺損病毒(HIV)得核酶治療正在進(jìn)行I期/II期臨床試驗、此外,核酶抗病毒研究得對象有:A型流感病毒、人乳頭狀瘤病毒(HPV)、人T細(xì)胞白血病病毒(HTLV)、昆蟲核多角體病毒(NPV)等、依據(jù)同樣原理,在了解腫瘤發(fā)病得分子機(jī)制得基礎(chǔ)上,可設(shè)計核酶進(jìn)行抗腫瘤研究,如切割BCR/ABL融合mRNA治療慢性骨髓型白血病,針對PML/RARα治療抗維甲酸早幼粒細(xì)胞白血病,切割bcl-2mRNA治療前列腺癌,針對突變p53mRNA抑制肺癌細(xì)胞,等等。選擇題練習(xí)核酸化學(xué)1、Theelementthatcouldbeusedinnucleicacidquantitationis()A、CB、OC、ND、HE、P2、Thebasicunitpositionofnucleicacidis()A、RiboseanddeoxyriboseB、phosphoricacidandpentaglucoseC、PentaglucoseandbasicgroupD、mononucleotideE、phosphoricacid,pentoseandbasicgroup3、脫氧核糖核苷酸徹底水解,生成得產(chǎn)物得產(chǎn)物就是()A核糖和磷酸