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1、第第1212章章 核酸通论核酸通论一、核酸的发现和研究简史一、核酸的发现和研究简史（一）、一）、早期的发现早期的发现186869， F. Miescher从脓细胞核中提出含磷量高从脓细胞核中提出含磷量高的核素（的核素（nuclein），），其后从鲑鱼精子中提取出鱼精其后从鲑鱼精子中提取出鱼精蛋白和核素。蛋白和核素。（二）、核酸化学的研究二）、核酸化学的研究1902，E. Fischer研究糖和嘌呤而获诺贝尔化学奖。研究糖和嘌呤而获诺贝尔化学奖。核酸中的嘌呤和嘧啶主要由核酸中的嘌呤和嘧啶主要由Kossel等人所鉴定。等人所鉴定。1910，Kossel 因核酸化学研究中的成就而获诺贝尔因核酸化学研
2、究中的成就而获诺贝尔生理学奖。生理学奖。1946，E. Chargaff测定了测定了DNA碱基，提出碱基，提出Chargaff法则。法则。1916 - 1928 - 1916 - University of London London, Great Britain Harvard University Cambridge, MA, USA Institute of Molecular Biology Cambridge, Great Britain Great Britain USA Great Britain Maurice Hugh Frederick Wilkins James Dewe
3、y Watson Francis Harry Compton Crick for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1965for their discoveries concerning
4、 genetic control of enzyme and virus synthesis 1910 - 19761902 - 19941920 - Institut Pasteur Paris, France Institut Pasteur Paris, France Institut Pasteur Paris, France France France France Jacques Monod Andre Michellwoff Francois Jacob 1927 - 1922 - 1922 - 1993National Institutes of Health Bethesda
5、, MD, USA University of Wisconsin Madison, WI, USA Cornell University Ithaca, NY, USA USA USA USA Marshall W. Nirenberg Har Gobind Khorana Robert W. Holley The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968 for their interpretation of the genetic code and its function in protein synthesis 什么是核酸？什么是核酸？18
6、681868年，年， F. Miescher，核酸最早分离自外核酸最早分离自外科绷带脓细胞的科绷带脓细胞的细胞核细胞核，并发现其含磷量超，并发现其含磷量超过当时发现的任何一种有机物，且过当时发现的任何一种有机物，且含有很强含有很强的酸性的酸性 得名核酸。得名核酸。其后核酸的其后核酸的组成和结构组成和结构被研究清楚。被研究清楚。生物功能生物功能也初步澄清。也初步澄清。核酸分为两大类：核酸分为两大类：脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（DNA） Deoxyribonucleic Acid核糖核酸核糖核酸（RNA） Ribonucleic Acid二、核酸的种类和分布二、核酸的种类和分布 90%90%以以上上
7、分分布布于于细细胞胞核核，其其余余分分布布于于核外核外如线粒体，叶绿体，质粒等。如线粒体，叶绿体，质粒等。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，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。DNA大多为双链分子大多为双链分子大多数是线性链状结构，大多数是线性链状结构，少部分呈环状少
8、部分呈环状分子量一般都很大分子量一般都很大脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA）染色体是DNA的载体DNA可通过复制遗传给下一代可通过复制遗传给下一代人体23对染色体,分别来自于父母复制后复制后的染色的染色体体DNA组成的差异决定：组成的差异决定： 细胞中细胞中蛋白质蛋白质、RNA的结构特征的结构特征子代遗传物质来自亲代：子代遗传物质来自亲代： 种瓜得瓜、种豆得豆种瓜得瓜、种豆得豆。DNA控制细胞分化、个体形成控制细胞分化、个体形成 乃至个体的生老病死。乃至个体的生老病死。任何一个多细胞生物的体细胞都含有任何一个多细胞生物的体细胞都含有 完全相同的基因组完全相同的基因组DNADNA。l l各组织
9、器官的细胞形状各异、功能不同？各组织器官的细胞形状各异、功能不同？ DNA表达差异表达差异核糖核酸（核糖核酸（RNA）RNA为单链分子为单链分子RNA主要负责主要负责DNA遗传信息的遗传信息的翻译和表达翻译和表达分子量比分子量比DNA小得多小得多RNA的类别的类别 mRNA tRNA rRNA mRNA tRNA rRNA mRNA tRNA rRNARNA的类别的类别 mRNA tRNA rRNAmRNA (信使信使RNA)约占总约占总RNA的的5%不同细胞的不同细胞的mRNA链长和分子量差异很大链长和分子量差异很大其其功功能能是是将将DNA的的遗遗传传信信息息传传递递到到蛋蛋白白质质合成基
10、地合成基地 核糖核蛋白体。核糖核蛋白体。Messenger RNAtRNA (转移转移RNA)约占总约占总RNA的的10-15%在在蛋蛋白白质质生生物物合合成成中中翻翻译译AA信信息息、将将相相应应AA转运到核糖核蛋白体转运到核糖核蛋白体每一个每一个AA至少有一个相应的至少有一个相应的tRNAtRNA分子大小相似，一般为分子大小相似，一般为73-78个核苷酸个核苷酸lTransfer RNArRNA (核糖体核糖体RNA)约占全部约占全部RNA的的80%是核糖核蛋白体的主要组成部分是核糖核蛋白体的主要组成部分功能与蛋白质生物合成相关。功能与蛋白质生物合成相关。Ribosome RNARNA的种
11、类、分布、功能的种类、分布、功能除除了了上上述述三三种种RNA外外，细细胞胞的的不不同同部部位位存存在在的的许许多多其其他他种种类类的的小小分分子子RNA，统统称称为为非非mRNA小小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 核糖体核糖体RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL -RNA 核糖体组分核糖体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成熟mRNA的前体的前体参与参与
12、hnRNA 的剪接、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分RNA信使信使RNARNA转运转运RNARNARNA核内小核内小胞浆小胞浆小RNARNA细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL -RNA 蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸的前体的前体的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分核仁小核仁小RNARNA含量含量8051
13、0-15三、核酸的生物功能三、核酸的生物功能（一）（一）DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质1944 ， O. Avery肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验1952 ， A.D Hershey 和和M. Chase 噬菌体感染实噬菌体感染实验验O.T.Avery 的细菌转化实验的细菌转化实验（二）二）RNA功能的多样性功能的多样性1、参与蛋白质的合成、参与蛋白质的合成 2、RNA的转录后加工与修饰的转录后加工与修饰3、参与基因表达的调控、参与基因表达的调控4、生物催化作用、生物催化作用RNARNA在蛋白质合成中起着重要的辅助作用在蛋白质合成中起着重要的辅助作用1.mRNA信使信使RNA2. rRNA核糖体核糖体RNA3. tRNA 转运转运RNA
