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1、转基因转基因是指将人工分离和修饰过的基因导入到生是指将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术（因技术（TransgeneTransgenetechnologytechnology）。）。棉花、番木瓜，还有国际上的大豆、油菜籽杂交杂交（hybridization）是两条单链）是两条单链DNA或或RNA的碱基配对，是通过不同的基因型的个体之间的碱基配对，是通过不同的基因型的个体之间的交配而取得某些双亲基因重新组合的个体的的交配而取得某
2、些双亲基因重新组合的个体的方法。方法。圣女果、彩色甜椒、小南瓜、小黄瓜、胡萝卜、甜玉米、紫薯等全球首例体内全球首例体内CRISPR基因编辑临床试验扬帆基因编辑临床试验扬帆起航。起航。2019-08-05到底什么是到底什么是CRISPR？ 它的中它的中文名很长很拗口，和英文一样不知文名很长很拗口，和英文一样不知道怎么念，却能顾名思义，了解其道怎么念，却能顾名思义，了解其基因序列上的特点，那就是基因序列上的特点，那就是成成簇的、规律间隔的、短回文、重复簇的、规律间隔的、短回文、重复序列（序列（clustered regularly interspaced short palindromic rep
3、eats，CRISPR）。）。第四章第四章 核酸化学核酸化学一、核酸的发现一、核酸的发现:1869年，瑞士生物学家年，瑞士生物学家Miescher（米歇（米歇尔）从外科手术绷带上脓细胞的细胞核中分离出来的白色微酸尔）从外科手术绷带上脓细胞的细胞核中分离出来的白色微酸性有机物性有机物“核素核素”，即后来的，即后来的DNA。二、核酸的类别、分布和功能二、核酸的类别、分布和功能第一节第一节 概述概述原核：裸露的核原核：裸露的核DNADNA分子、质粒分子、质粒DNADNA（原核生物细胞内存在于核原核生物细胞内存在于核 DNA外，能够独立外，能够独立 自主地进行复制并稳定遗传的双链环自主地进行复制并稳定
4、遗传的双链环 状状DNA分子。）分子。）真核：细胞核真核：细胞核DNADNA：与组蛋白、非组蛋白形成染色体：与组蛋白、非组蛋白形成染色体 细胞器细胞器DNADNA：双链环形，一般裸露：双链环形，一般裸露1.1.类别：类别：DNA和和RNA2.2.分布：分布：RNARNA主要分布于细胞质，对于主要分布于细胞质，对于DNADNA：3 3、功能：、功能：直接证据：直接证据：19441944，O. Avery O. Avery （艾佛利）（艾佛利） 肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验19521952，A.D Hershey A.D Hershey 和和M. ChaseM. Chase（赫尔希，蔡斯）
5、（赫尔希，蔡斯） 噬菌体感染实验噬菌体感染实验（2 2）RNA RNA 的功能的功能参与蛋白质的生物合成参与蛋白质的生物合成（1 1）DNA DNA 是主要的遗传物质是主要的遗传物质肺炎球菌转化实验肺炎球菌转化实验S型：细菌有荚膜，菌落光滑，型：细菌有荚膜，菌落光滑，毒性菌株毒性菌株R型：细菌无荚膜，菌落粗糙，型：细菌无荚膜，菌落粗糙，非毒性菌株非毒性菌株（2 2）RNA RNA 的功能的功能参与蛋白质的生物合成参与蛋白质的生物合成mRNAmRNA信使信使tRNAtRNA（运载氨基酸）（运载氨基酸）核糖体核糖体核糖体蛋白（核糖体蛋白（r r蛋白）蛋白）rRNArRNA（转肽酶活性）（转肽酶活性
6、）细胞中其他种类细胞中其他种类RNA:RNA:1.1.核内不均一核内不均一RNARNA（hnRNAhnRNA）: :成熟成熟mRNAmRNA的合成前体的合成前体2.2.核小核小RNARNA（snRNAsnRNA）: :参与参与RNARNA修饰加工及基因表达调控修饰加工及基因表达调控短干扰短干扰RNARNA或沉默或沉默RNARNA，是一个长，是一个长2020到到2525个核苷酸的双股个核苷酸的双股RNARNA，在生物学上有许多不同的用途。目前已知，在生物学上有许多不同的用途。目前已知siRNAsiRNA主要参与主要参与RNARNA干扰现象，以带有专一性的方式调节基因的表达。干扰现象，以带有专一性
7、的方式调节基因的表达。3.3.小干扰小干扰RNARNA（siRNAsiRNA）4.4.小激活小激活RNARNA（saRNAsaRNA）5.RNA5.RNA组学：研究细胞中全部组学：研究细胞中全部RNARNA基因和基因和RNARNA分子的结构和功能。分子的结构和功能。saRNAsaRNA能识别基因启动子上特定序列、诱导相应基因的转录能识别基因启动子上特定序列、诱导相应基因的转录, ,从而实现基因激活从而实现基因激活. .第二节第二节 核酸的化学组成核酸的化学组成核酸（多聚核苷酸）核酸（多聚核苷酸） 水解水解 n核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖碱基碱基1、核酸中的戊糖、核酸中的戊糖:-D-呋喃
8、戊糖呋喃戊糖核酸的元素组成：核酸的元素组成：C C、H H、O O、N N、P P（9-10%9-10%），），不含不含S S核酸的基本组成单位：单核苷酸核酸的基本组成单位：单核苷酸2 2 2 2、碱基、碱基、碱基、碱基（1 1 1 1）嘌呤（）嘌呤（）嘌呤（）嘌呤（PurinePurinePurinePurine）1 12 23 34 45 56 69 97 78 8l腺嘌呤腺嘌呤Adenine A Al鸟嘌呤鸟嘌呤guanine guanine GG（2 2 2 2）嘧啶（）嘧啶（）嘧啶（）嘧啶（PyrimidinePyrimidinePyrimidinePyrimidine）1 12 2
9、3 34 45 56 6胸腺嘧啶胸腺嘧啶thymine thymine T T尿嘧啶尿嘧啶uracil uracil U U胞嘧啶胞嘧啶cytosine cytosine C C 核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶(m5C )5-羟甲基胞嘧啶羟甲基胞嘧啶(Om5C )次黄嘌呤（次黄嘌呤（I）核苷是核糖或脱氧核糖与嘌呤或嘧啶碱基生成的糖苷。核苷是核糖或脱氧核糖与嘌呤或嘧啶碱基生成的糖苷。N-N-糖苷键糖苷键: :在嘌呤核苷中均为在嘌呤核苷中均为C C1 1-N-N9 9，嘧啶核苷酸中的糖苷键为，嘧啶核苷酸中的糖苷键为C C1 1-N-N1
10、 11 1 2 2 3 3 4 4 5 5 (OH(OH) )3 3 3 3、核苷、核苷、核苷、核苷1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 (OH)(OH)5 5C C假尿苷（假尿嘧啶核糖糖苷，假尿苷（假尿嘧啶核糖糖苷，）4 4 4 4、核苷酸：核苷的磷酸酯、核苷酸：核苷的磷酸酯、核苷酸：核苷的磷酸酯、核苷酸：核苷的磷酸酯（A A、U U、G G、C C）（A A、T T、G G、C C）核苷酸的其他表示方法：核苷酸的其他表示方法：5-5-核苷酸核苷酸pApA，pTpT，pGpG，pCpC， pUpU。3-3-核苷酸核苷酸ApAp，TpTp，GpGp，CpCp，UpUp。游离的游离的2-2-核
11、苷酸较少，用核苷酸较少，用Gp2 Gp2 表示相应的表示相应的2-2-核苷酸。核苷酸。核苷酸的命名核苷酸的命名:-P109:-P109二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸：二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸：二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸：二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸：环化核苷酸环化核苷酸环化核苷酸环化核苷酸激素第一信使。许多激素通过环化核苷酸起作用，所以激素第一信使。许多激素通过环化核苷酸起作用，所以称为第二信使，它们是重要的代谢调节物质。称为第二信使，它们是重要的代谢调节物质。3,5 -3,5 -环化腺苷酸（环化腺苷酸（cAMPcAMP）和）和3 ,5 -3 ,5 -环化鸟环化鸟苷酸（苷酸（cGMPcGMP）在调
12、节中有相互制约关系。）在调节中有相互制约关系。第三节第三节第三节第三节 核酸的分子结构核酸的分子结构核酸的分子结构核酸的分子结构一、一、DNADNA的一级结构的一级结构由数量极其庞大的四种脱氧核糖核苷酸由数量极其庞大的四种脱氧核糖核苷酸（dAMPdAMP、dGMPdGMP、dCMPdCMP、dTMPdTMP）通过）通过3 3,5,5- -磷酸二酯键连接起来的直线形磷酸二酯键连接起来的直线形或环状多聚体。直线形多聚核苷酸链或环状多聚体。直线形多聚核苷酸链具有方向性具有方向性:5:5 3 3。通常通常5 5- -端为磷酸基团，端为磷酸基团，3 3- -端为端为-OH-OH。3355DNADNADN
13、ADNA分子大小的表示：分子大小的表示：分子大小的表示：分子大小的表示： 通常一个染色体中就是一个通常一个染色体中就是一个DNADNA分子（通常为双链），分子（通常为双链），最大的染色体最大的染色体DNADNA可超过可超过10108 8bpbp也表示为也表示为100Mb100Mb、10105 5KbKb人类基因组大小为人类基因组大小为3.2Gb3.2Gb（3.2X103.2X109 9b b），大约能为），大约能为31 31 000000个蛋白质编码。实际上，编码序列只占基因组的个蛋白质编码。实际上，编码序列只占基因组的1.1%1.1%到到1.4%1.4%。DNADNA的二级结构的二级结构DN
14、ADNA的三级结构的三级结构DNA DNA 与蛋白质复合物结构与蛋白质复合物结构二、二、二、二、DNADNADNADNA的空间结构的空间结构的空间结构的空间结构（一）（一）DNADNA的二级结构的二级结构1953年由年由美国科学家美国科学家J.D.Watson( 1928-)和英国科学家和英国科学家F.Crick（19162004）提出提出DNA双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。在发表在发表DNA双螺旋结构论文后不久，双螺旋结构论文后不久，自然自然杂志随后不久又发表了杂志随后不久又发表了克里克的另一篇论文，阐明了克里克的另一篇论文，阐明了DNA的半保留复制机制。的半保留复制机制。（3 3）已知核
15、酸化学结构和核苷酸键长和键角等）已知核酸化学结构和核苷酸键长和键角等1 1、双螺旋结构模型建立和提出主要有、双螺旋结构模型建立和提出主要有3 3个依据个依据（a）通常不同的物种，其）通常不同的物种，其DNA碱基组成不同。碱基组成不同。（ b ）同一物种的不同组织，其）同一物种的不同组织，其DNA碱基组成相同碱基组成相同（ c ）在特定的物种中，其）在特定的物种中，其DNA碱基组成不随机体年龄、营养碱基组成不随机体年龄、营养 状况或所处环境的变化而变化。状况或所处环境的变化而变化。（d）在所有生物）在所有生物DNA中，中，A-T，G-C 嘌呤总数等于嘧啶总数：嘌呤总数等于嘧啶总数：A+G=C+T
16、英国威尔金斯（英国威尔金斯（Wilkins）和弗兰克林（）和弗兰克林（Franklin）发现不同来源）发现不同来源的的DNA纤维具有相似的纤维具有相似的X-射线衍射图谱。这说明射线衍射图谱。这说明DNA可能有共同可能有共同的分子模型。并从图谱分析的分子模型。并从图谱分析DNA呈螺旋状结构。呈螺旋状结构。（1）查加夫定则）查加夫定则-P112（2）对）对DNA纤维的纤维的x-晶体衍射分析晶体衍射分析2 2 2 2、Watson-CrickWatson-CrickWatson-CrickWatson-Crick结构模型结构模型结构模型结构模型要点要点要点要点1.1.构架：构架：3.3.碱基配对规律：碱基配对规律：2.2.成分排布：成分排布：4.4.结构参数：结构参数：两链反向平行链沿同一中心轴缠绕，且均为右旋。表面形两链反向平行链沿同一中心轴缠绕，且均为右旋。表面形成一个大沟和一个小沟成一个大沟和一个小沟A=TA=T（两个氢键）（两个氢键）,GC,GC（三个氢键）（三个氢键） 糖糖- -磷酸主链构成亲水骨架在螺旋外侧，碱基对平面在内侧，磷酸主链构成亲水骨架在螺旋外侧，碱基对平面在内侧，它们
