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1、二章核酸的结构和功能Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望核酸的发现和研究工作进展核酸的发现和研究工作进展 1868年年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取从脓细胞中提取“核素核素” 1944年年 Avery等人等人证实证实DNA是遗传物质是遗传物质1953年年 Watson和和Crick发现发现DNA的双螺旋结构的双螺旋结构1968年年 Nirenberg发现发现遗传密码遗传密码1975年年 Temin和和Baltimore发现发现逆转录酶逆转录酶1981年
2、年 Gilbert和和Sanger建立建立DNA 测序方法测序方法1985年年 Mullis发明发明PCR 技术技术1990年年 美国启动美国启动人类基因组计划人类基因组计划(HGP) 1994年年 中国人类基因组计划启动中国人类基因组计划启动2001年年 美、英等国美、英等国完成人类基因组计划基本框架完成人类基因组计划基本框架二、核酸的分类及分布二、核酸的分类及分布 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如线粒体，叶绿体，质粒等。核外如线粒体，叶绿体，质粒等。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。( DNA)(RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携
3、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。核酸的化学组成核酸的化学组成 1. 元素组成元素组成: C、H、O、N、P（910%）2. 分子组成分子组成 碱基：嘌呤碱，嘧啶碱碱基：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖：核糖，脱氧核糖戊糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸第一节第一节核酸的化学组成及一级结构核酸的化学组成及一级结构一、核苷酸的结构一、核苷酸的结构两类核酸的基本化学组成比较两类核酸的基本化学组成比较 嘌呤碱嘌呤碱 腺嘌呤腺嘌呤 (A
4、 ) 腺嘌呤腺嘌呤 (A) 鸟嘌呤鸟嘌呤 (G) 鸟嘌呤鸟嘌呤 (G) 嘧啶碱嘧啶碱 胞嘧啶胞嘧啶 (C) 胞嘧啶胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶尿嘧啶 (U)碱基碱基戊糖戊糖D-2-脱氧核糖脱氧核糖 D-核糖核糖酸酸磷酸磷酸 磷酸磷酸DNA RNA嘌呤嘌呤腺嘌呤腺嘌呤(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)碱碱 基基嘧啶嘧啶胞嘧啶胞嘧啶(C)尿嘧啶尿嘧啶(U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)戊戊 糖糖（构成（构成RNA）12345核糖核糖（构成（构成DNA）脱氧核糖脱氧核糖核苷：核苷：AR, GR, UR, CR脱氧核苷：脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR 核苷的形成核苷的形成碱基和核糖（脱
5、氧核糖）通过碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖糖苷键苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。连接形成核苷（脱氧核苷）。11核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷酸的结构与命名核苷酸的结构与命名核苷（脱氧核苷）和磷酸以核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键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）。 体内重要的游离核苷酸及其衍生物体内重要的游离核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物质：含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含等都含有有 AMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：
6、NMP，NDP，NTPl 环化核苷酸环化核苷酸: : cAMP，cGMPAMPAMPADPADPATPATPcAMPcAMPNADP+NAD+二、核酸的一级结构二、核酸的一级结构定义定义核核酸酸中中核核苷苷酸酸的的排排列顺序。列顺序。由由于于核核苷苷酸酸间间的的差差异异主主要要是是碱碱基基不不同同，所所以也称为以也称为碱基序列碱基序列。55端端3端端CGA5端端3端端 核苷酸的连接核苷酸的连接 核苷酸之间以核苷酸之间以磷酸二酯键磷酸二酯键连接形连接形成多核苷酸链，即成多核苷酸链，即核酸。核酸。CGAA G P5 P T PG PC PT P OH 3 书写方法书写方法5 pApGpTpGpCp
7、T-OH 3 5 A G T G C T 3 与与DNA的差别在于：的差别在于：1、戊糖是核糖而非脱氧核糖、戊糖是核糖而非脱氧核糖2、嘧啶成分是胞嘧啶（、嘧啶成分是胞嘧啶（C）和尿）和尿嘧啶（嘧啶（U），），无胸腺嘧啶（无胸腺嘧啶（T） 核酸分子的大小常用碱基数目或核酸分子的大小常用碱基数目或碱基对数目来表示。核酸片段碱基对数目来表示。核酸片段RNA-DNA 杂化分子杂化分子DNA分子分子三、三、DNA的复性与分子杂交的复性与分子杂交 变性的变性的DNA在去除变性因素并处于适在去除变性因素并处于适当的条件下，彼此分离的双链又可重新结当的条件下，彼此分离的双链又可重新结合恢复天然的双螺旋结构这一
8、过程称为合恢复天然的双螺旋结构这一过程称为复复性性。1.概念概念2. 复性速度受温度的影响复性速度受温度的影响热变性的热变性的DNA经缓慢冷却后即可复经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为性，这一过程称为退火退火。复性后复性后DNADNA分子性质分子性质一系列的理化性质随即恢复一系列的理化性质随即恢复d. 生物活性部分恢复生物活性部分恢复a. 260nm处的处的紫外吸收值下降紫外吸收值下降b. 粘度上升粘度上升c. 浮力、密度降低浮力、密度降低（减色效应）（减色效应）在在DNA变变性性后后的的复复性性过过程程中中，如如果果将将不不同同种种类类的的DNA单单链链分分子子或或RNA分分子子放放在在同同
9、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的的碱碱基基配配对对关关系系，在在适适宜宜的的条条件件（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的的分分子子间间形形成成杂化双链杂化双链。这这种种杂杂化化双双链链可可以以在在不不同同的的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。核酸分子杂交核酸分子杂交DNA-DNA杂交双链分子杂交双链分子变性变性 复性复性 不同来源的不同来源的DNA分子分子 核酸分子杂交的
10、应用核酸分子杂交的应用（1）研究）研究DNA分子中某一种基因的位置分子中某一种基因的位置（2）确定两种核酸分子间的序列相似性）确定两种核酸分子间的序列相似性（3）检测某些专一序列在待检样品中存在与否）检测某些专一序列在待检样品中存在与否（4）是基因芯片技术的基础）是基因芯片技术的基础 可发生杂交的核酸分子可发生杂交的核酸分子(1)两条同源的两条同源的DNA链链(2)两条同源的两条同源的RNA链链(3)一条一条DNA链一条链一条RNA链链核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶是指所有可以水解核酸的酶依据底物不同分类依据底物不同分类DNA酶：酶：专一降解专一降解DNA。RNA酶：酶：专一降解专一降解
11、RNA。依据切割部位不同依据切割部位不同核酸内切酶：核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。异性限制性核酸内切酶。核酸外切酶：核酸外切酶：53或或35核酸外切酶。核酸外切酶。第第 五五 节节 核核 酸酸 酶酶u参参与与DNA的的合合成成与与修修复复及及RNA合合成成后后的的剪剪接接等重要基因复制和基因表达过程等重要基因复制和基因表达过程 u负负责责清清除除多多余余的的、结结构构和和功功能能异异常常的的核核酸酸，同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸 u在消化液中降解食物中的核酸以利吸收在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 u体外重组体外重组DNA技术中的重要工具酶技术中的重要工具酶 生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解 核酸酶的功能核酸酶的功能 核核 酶酶u催化性催化性DNA 人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段，人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段，也能序列特异性降解也能序列特异性降解RNA。 u催化性催化性RNA 作为序列特异性的核酸内切酶降作为序列特异性的核酸内切酶降解解mRNA。
