目 录第 二 章核酸的结构和功能
Structure and Function of Nucleic Acid
目 录核 酸 (nucleic acid)
是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。
目 录一、核酸的发现和研究工作进展
1868年 Fridrich Miescher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发现 DNA的双螺旋结构
1968年 Nirenberg发现 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发明 PCR 技术
1990年 美国启动 人类基因组计划 (HGP)
1994年 中国人类基因组计划启动
2001年 美、英等国 完成人类基因组计划基本框架目 录二、核酸的分类及分布
90%以上分布于细胞核,其余分布于核外 如线粒体,叶绿体,质粒等 。
分布于胞核、胞液。
(deoxyribonucleic acid,
DNA)
(ribonucleic acid,RNA)
脱氧核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型 (genotype)。
参与细胞内 DNA遗传信息的表达。某些病毒 RNA也可作为遗传信息的载体。
目 录第一节核酸的化学组成及其一级结构
The Chemical Component and Primary
Structure of Nucleic Acid
目 录核酸的化学组成
1,元素组成
C,H,O,N,P（ 9~10%）
2,分子组成
—— 碱基 (base)：嘌呤碱，嘧啶碱
—— 戊糖 (ribose)：核糖，脱氧核糖
—— 磷酸 (phosphate)
目 录嘌呤 (purine)
N
N
N H
N
1
2
3
4
5
67
8
9
N
N
N H
N
N H
2
腺嘌呤 (adenine,A)
N
N H
N H
N
N H
2
O
鸟嘌呤 (guanine,G)
碱 基目 录
N
N H
1
3
2
4
5
6
嘧啶 (pyrimidine)
胞嘧啶 (cytosine,C)
N
N H
N H
2
O
尿嘧啶 (uracil,U)
N H
N H
O
O
胸腺嘧啶 (thymine,T)
N H
N H
O
O
CH
3
目 录戊 糖
（构成 RNA）
1′
2′3′
4′
5′
O H
O
CH
2
OH
O H O H
核糖 (ribose)
（构成 DNA）
O H
O
CH
2
OH
O H
脱氧核糖 (deoxyribose)
目 录核苷,AR,GR,UR,CR
脱氧核苷,dAR,dGR,dTR,dCR
一、核苷酸的结构
1,核苷 (ribonucleoside)的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过 糖苷键 连接形成核苷（脱氧核苷）。
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
1′
1
目 录
P
O
O
O H
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
核苷酸：
AMP,GMP,UMP,CMP
脱氧核苷酸：
dAMP,dGMP,dTMP,dCMP
2,核苷酸 (ribonucleotide)的结构与命名核苷 （ 脱氧核苷）和磷酸以 磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
含核苷酸的生物活性物质：
NAD+,NADP+,CoA-SH,FAD 等都含有 AMP
多磷酸核苷酸,NMP,NDP,NTP
环化核苷酸,cAMP,cGMP
N
O
C H
2
O
O HO H
N
N
N
N H
2
P
O
O H
OH
AMP
N
O
C H
2
O
O HO H
N
N
N
N H
2
P
O
O H
OP
O
O H
OH
ADP
N
O
C H
2
O
O HO H
N
N
N
N H
2
P
O
O H
OP
O
O H
OP
O
O H
OH
ATP
N
O
C H
2
O
O HO
N
N
N
N H
2
PO
O H
cAMP
NADP+NAD+
目 录
5′端
3′端
3,核苷酸的连接核苷酸之间以磷酸二酯键 连接形成多核苷酸链，即核酸。
C
G
A
目 录二、核酸的一级结构定义核酸中核苷酸的排列顺序 。
由于核苷酸间的差异主要是碱基不同,所以也称为 碱基序列 。
5′ 端
3′端
C
G
A
A G
P5? P
T
P
G
P
C
P
T
P OH 3?
书写方法
5? pApCpTpGpCpT-OH 3?
5? A C T G C T 3?
目 录目 录第二节
DNA的空间结构与功能
Dimensional Structure and
Function of DNA
目 录
DNA的二级结构 -双螺旋结构
– DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义
– DNA双螺旋结构模型要点
DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装
– DNA的超螺旋结构
– 原核生物 DNA的高级结构
– DNA在真核生物细胞核内的组装
DNA的功能目 录一,DNA的二级结构
—— 双螺旋结构
（一） DNA双螺旋结构的研究背景碱基组成分析
Chargaff 规则,[A] = [T]
[G]? [C]
碱基的理化数据分析
A-T,G-C以 氢键 配对较合理
DNA纤维的 X-线衍射图谱分析目 录
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（ Watson,Crick,1953）
DNA分子由两条 相互平行但走向相反 的脱氧多核苷酸链组成,两链以 -脱氧核糖 -磷酸 -为骨架,以 右手螺旋 方式绕同一公共轴盘 。 螺旋直径为 2nm,形成大沟 (major
groove) 及小沟 (minor
groove)相间 。
目 录
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（ Watson,Crick,1953）
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側,与对側碱基形成 氢键配对 （ 互补配 对形式,A=T;
G?C） 。
相邻碱基平面距离 0.34nm，
螺旋一圈螺距 3.4nm，一圈
10对碱基。
目 录目 录碱基互补配对
TA GC
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（ Watson,Crick,1953）
氢键 维持双链 横向稳定性,碱基堆积力 维持双链 纵向稳定性 。
目 录
（三） DNA双螺旋结构的多样性目 录目 录二,DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装
（一） DNA的超螺旋结构超螺旋结构 (superhelix 或 supercoil)
DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋 (positive supercoil)
盘绕方向与 DNA双螺旋方同相同负超螺旋 (negative supercoil)
盘绕方向与 DNA双螺旋方向相反目 录意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于 DNA复制和 RNA转录过程具有关键作用。
目 录
（二）原核生物 DNA的高级结构目 录
（三） DNA在真核生物细胞核内的组装真核生物染色体由 DNA和蛋白质构成,
其基本单位是 核小体 (nucleosome)。
核小体的组成
DNA,约 200bp
组蛋白,H1
H2A,H2B
H3
H4
目 录目 录目 录三,DNA的功能
DNA的基本功能是以 基因 的形式荷载遗传信息,并作为基因复制和转录的模板 。 它是生命遗传的物质基础,也是个体生命活动的信息基础 。
基因从结构上定义,是指 DNA分子中的特定区段,其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能 。
目 录第三节
RNA的结构与功能
Structure and Function of RNA
目 录
RNA的种类、分布、功能核蛋白体 RN A
信使 RN A
转运 RN A
核内不均一 RNA
核内小 RNA
胞浆小 RNA
细胞核和胞液 线粒体 功 能
rRNA
mR N A
mt rR N A
tR NA
mt mR N A
mt tR NA
HnR NA
SnR NA
SnoR NA
scR N A/7 SL - RN A
核蛋白体组分蛋白质合成模板转运氨基酸成熟 mR N A 的前体参与 hnR NA 的剪接、转运
rRNA 的加工、修饰蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分核仁小 RNA
功 能的前体的剪接、转运的加工、修饰一,信使 RNA的结构与功能
hnRNA
内含子
(intron)
mRNA
* mRNA成熟过程外显子
(exon)
目 录目 录
* mRNA结构特点
1,大多数真核 mRNA的 5′末端均在转录后加上一个 7-甲基鸟苷,同时第一个核苷酸的 C′2也是甲基化,形成帽子结构,m7GpppNm-。
2,大多数真核 mRNA的 3′末端有一个多聚腺苷酸
(polyA)结构，称为多聚 A尾。
目 录帽子结构目 录
mRNA核内向胞质的转位
mRNA的稳定性维系翻译起始的调控帽子结构和 多聚 A尾的功能目 录
* mRNA的功能把 DNA所携带的遗传信息,按碱基互补配对原则,抄录并传送至核糖体,用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序 。
DNA
mRNA
蛋白转录翻译原核细胞 细胞质细胞核
DNA
内含子外显子转录转录后剪接转运
mRNA
hnRNA
翻译蛋白真核细胞目 录
* tRNA的一级结构特点
含 10~20% 稀有碱基，如 DHU
3′末端为 — CCA-OH
5′末端大多数为 G
具有 T?C
二、转运 RNA的结构与功能目 录
N
N H
N H
N
N
O
C H
3
C H
3
N
N
N H
N
NH
C H
2
C H C
C H
3
C H
3
N H
N H
O
O
H
H
H
H
N H
N H
S
O
N,N二甲基鸟嘌呤
N6-异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶
4-巯尿嘧啶稀有碱基目 录
* tRNA的二级结构
—— 三叶草形
氨基酸臂
DHU环
反密码环
额外环
TΨC环氨基酸 臂额外环目 录
* tRNA的三级结构
—— 倒 L形
* tRNA的功能活化,搬运氨基酸到核糖体,参与蛋白质的翻译 。
目 录
* rRNA的结构三、核蛋白体 RNA的结构与功能
* rRNA的功能参与组成核蛋白体,作为蛋白质生物合成的场所 。
目 录
* rRNA的种类（根据沉降系数）
真核生物
5S rRNA
28S rRNA
5.8S rRNA
18S rRNA
原核生物
5S rRNA
23S rRNA
16S rRNA
目 录核蛋白体的组成原核生物（以大肠杆菌为例） 真核生物（以小鼠肝为例）
小亚基 30S 40S
rRNA 16S 1542个核苷酸 18S 1874个核苷酸蛋白质 21种 占总重量的 40% 33种 占总重量的 50%
大亚基 50S 60S
rRNA 23S
5S
2940个核苷酸
120个核苷酸
28S
5.85S
5S
4718个核苷酸
160个核苷酸
120个核苷酸蛋白质 31种 占总重量的 30% 49种 占总重量的 35%
目 录四,其他小分子 RNA及 RNA组学除了上述三种 RNA外,细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子 RNA,统称为非 mRNA小 RNA(small non-messenger RNAs,
snmRNAs)。
snmRNAs
目 录
snmRNAs的 种类核内小 RNA
核仁小 RNA
胞质小 RNA
催化性小 RNA
小片段干涉 RNA
snmRNAs的 功能参与 hnRNA和 rRNA的加工和转运。
目 录
RNA组学研究细胞中 snmRNAs的种类,
结构和功能 。 同一生物体内不同种类的细胞,
同一细胞在不同时间,不同状态下 snmRNAs
的表达具有时间和空间特异性 。
RNA组学核 酸 的 理 化 性 质
The Physical and Chemical Characters
of Nucleic Acid
第 四 节目 录目 录
1,DNA或 RNA的定量
OD260=1.0相当于
50μg/ml双链 DNA
40μg/ml单链 DNA（或 RNA）
20μg/ml寡核苷酸
2.判断核酸样品的纯度
DNA纯品,OD260/OD280 = 1.8
RNA纯品,OD260/OD280 = 2.0
OD260的应用目 录二,DNA的变性 (denaturation)
定义,在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链的过程。
方法,过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、
酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。
变性后其它理化性质变化：
OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失目 录目 录
DNA变性的本质是双链间氢键的断裂例：变性引起紫外吸收值的改变
DNA的紫外吸收光谱
增色效应,DNA变性时其溶液 OD260增高的现象 。
目 录热变性
解链曲线,如果在连续加热 DNA的过程中以温度对 A260（ absorbance,A,A260代表溶液在
260nm处的吸光率 ） 值作图,所得的曲线称为解链曲线 。 目 录
Tm,变性是在一个相当窄的温度范围内完成,
在这一范围内,紫外光吸收值达到最大值的
50%时的温度称为 DNA的解链温度,又称融解温度 (melting temperature,Tm) 。 其大小与
G+C含量成正比 。
目 录三,DNA的复性与分子杂交
DNA复性 (renaturation)的定义在适当条件下，变性 DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为 复性 。
减色效应
DNA复性时，其溶液 OD260降低。
热变性的 DNA经缓慢冷却后即可复性，
这一过程称为 退火 (annealing) 。
目 录目 录在 DNA变性后的复性过程中,如果将不同种类的 DNA单链分子或 RNA分子放在同一溶液中,只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系,在适宜的条件 （ 温度及离子强度 ） 下,就可以在不同的分子间形成 杂化双链 (heteroduplex)。
这种杂化双链可以在不同的 DNA与 DNA
之间形成,也可以在 DNA和 RNA分子间或者
RNA与 RNA分子间形成 。 这种现象称为核酸分子杂交 。
核酸分子杂交 (hybridization)
目 录目 录
DNA-DNA
杂交双链分子变性 复性不同来源的
DNA分子目 录目 录核酸分子杂交的应用研究 DNA分子中某一种基因的位置定两种核酸分子间的序列相似性检测某些专一序列在待检样品中存在与否是基因芯片技术的基础目 录第 五 节核 酸 酶
Nuclease
目 录核酸酶 是指所有可以水解核酸的酶
依据底物不同分类
DNA酶 (deoxyribonuclease,DNase)：
专一降解 DNA。
RNA酶 (ribonuclease,RNase)：
专一降解 RNA。
依据切割部位不同
核酸内切酶,分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。
核酸外切酶,5′→3 ′或 3′→5 ′核酸外切酶。
目 录
参与 DNA的合成与修复及 RNA合成后的剪接等重要基因复制和基因表达过程
负责清除多余的,结构和功能异常的核酸,
同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸
在消化液中降解食物中的核酸以利吸收
体外重组 DNA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核酸酶的功能目 录核 酶
催化性 DNA (DNAzyme) 人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段，也能序列特异性降解 RNA。
催化性 RNA (ribozyme) 作为序列特异性的核酸内切酶降解 mRNA。
Structure and Function of Nucleic Acid
目 录核 酸 (nucleic acid)
是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。
目 录一、核酸的发现和研究工作进展
1868年 Fridrich Miescher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发现 DNA的双螺旋结构
1968年 Nirenberg发现 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发明 PCR 技术
1990年 美国启动 人类基因组计划 (HGP)
1994年 中国人类基因组计划启动
2001年 美、英等国 完成人类基因组计划基本框架目 录二、核酸的分类及分布
90%以上分布于细胞核,其余分布于核外 如线粒体,叶绿体,质粒等 。
分布于胞核、胞液。
(deoxyribonucleic acid,
DNA)
(ribonucleic acid,RNA)
脱氧核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型 (genotype)。
参与细胞内 DNA遗传信息的表达。某些病毒 RNA也可作为遗传信息的载体。
目 录第一节核酸的化学组成及其一级结构
The Chemical Component and Primary
Structure of Nucleic Acid
目 录核酸的化学组成
1,元素组成
C,H,O,N,P（ 9~10%）
2,分子组成
—— 碱基 (base)：嘌呤碱，嘧啶碱
—— 戊糖 (ribose)：核糖，脱氧核糖
—— 磷酸 (phosphate)
目 录嘌呤 (purine)
N
N
N H
N
1
2
3
4
5
67
8
9
N
N
N H
N
N H
2
腺嘌呤 (adenine,A)
N
N H
N H
N
N H
2
O
鸟嘌呤 (guanine,G)
碱 基目 录
N
N H
1
3
2
4
5
6
嘧啶 (pyrimidine)
胞嘧啶 (cytosine,C)
N
N H
N H
2
O
尿嘧啶 (uracil,U)
N H
N H
O
O
胸腺嘧啶 (thymine,T)
N H
N H
O
O
CH
3
目 录戊 糖
（构成 RNA）
1′
2′3′
4′
5′
O H
O
CH
2
OH
O H O H
核糖 (ribose)
（构成 DNA）
O H
O
CH
2
OH
O H
脱氧核糖 (deoxyribose)
目 录核苷,AR,GR,UR,CR
脱氧核苷,dAR,dGR,dTR,dCR
一、核苷酸的结构
1,核苷 (ribonucleoside)的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过 糖苷键 连接形成核苷（脱氧核苷）。
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
1′
1
目 录
P
O
O
O H
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
核苷酸：
AMP,GMP,UMP,CMP
脱氧核苷酸：
dAMP,dGMP,dTMP,dCMP
2,核苷酸 (ribonucleotide)的结构与命名核苷 （ 脱氧核苷）和磷酸以 磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
含核苷酸的生物活性物质：
NAD+,NADP+,CoA-SH,FAD 等都含有 AMP
多磷酸核苷酸,NMP,NDP,NTP
环化核苷酸,cAMP,cGMP
N
O
C H
2
O
O HO H
N
N
N
N H
2
P
O
O H
OH
AMP
N
O
C H
2
O
O HO H
N
N
N
N H
2
P
O
O H
OP
O
O H
OH
ADP
N
O
C H
2
O
O HO H
N
N
N
N H
2
P
O
O H
OP
O
O H
OP
O
O H
OH
ATP
N
O
C H
2
O
O HO
N
N
N
N H
2
PO
O H
cAMP
NADP+NAD+
目 录
5′端
3′端
3,核苷酸的连接核苷酸之间以磷酸二酯键 连接形成多核苷酸链，即核酸。
C
G
A
目 录二、核酸的一级结构定义核酸中核苷酸的排列顺序 。
由于核苷酸间的差异主要是碱基不同,所以也称为 碱基序列 。
5′ 端
3′端
C
G
A
A G
P5? P
T
P
G
P
C
P
T
P OH 3?
书写方法
5? pApCpTpGpCpT-OH 3?
5? A C T G C T 3?
目 录目 录第二节
DNA的空间结构与功能
Dimensional Structure and
Function of DNA
目 录
DNA的二级结构 -双螺旋结构
– DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义
– DNA双螺旋结构模型要点
DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装
– DNA的超螺旋结构
– 原核生物 DNA的高级结构
– DNA在真核生物细胞核内的组装
DNA的功能目 录一,DNA的二级结构
—— 双螺旋结构
（一） DNA双螺旋结构的研究背景碱基组成分析
Chargaff 规则,[A] = [T]
[G]? [C]
碱基的理化数据分析
A-T,G-C以 氢键 配对较合理
DNA纤维的 X-线衍射图谱分析目 录
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（ Watson,Crick,1953）
DNA分子由两条 相互平行但走向相反 的脱氧多核苷酸链组成,两链以 -脱氧核糖 -磷酸 -为骨架,以 右手螺旋 方式绕同一公共轴盘 。 螺旋直径为 2nm,形成大沟 (major
groove) 及小沟 (minor
groove)相间 。
目 录
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（ Watson,Crick,1953）
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側,与对側碱基形成 氢键配对 （ 互补配 对形式,A=T;
G?C） 。
相邻碱基平面距离 0.34nm，
螺旋一圈螺距 3.4nm，一圈
10对碱基。
目 录目 录碱基互补配对
TA GC
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（ Watson,Crick,1953）
氢键 维持双链 横向稳定性,碱基堆积力 维持双链 纵向稳定性 。
目 录
（三） DNA双螺旋结构的多样性目 录目 录二,DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装
（一） DNA的超螺旋结构超螺旋结构 (superhelix 或 supercoil)
DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋 (positive supercoil)
盘绕方向与 DNA双螺旋方同相同负超螺旋 (negative supercoil)
盘绕方向与 DNA双螺旋方向相反目 录意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于 DNA复制和 RNA转录过程具有关键作用。
目 录
（二）原核生物 DNA的高级结构目 录
（三） DNA在真核生物细胞核内的组装真核生物染色体由 DNA和蛋白质构成,
其基本单位是 核小体 (nucleosome)。
核小体的组成
DNA,约 200bp
组蛋白,H1
H2A,H2B
H3
H4
目 录目 录目 录三,DNA的功能
DNA的基本功能是以 基因 的形式荷载遗传信息,并作为基因复制和转录的模板 。 它是生命遗传的物质基础,也是个体生命活动的信息基础 。
基因从结构上定义,是指 DNA分子中的特定区段,其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能 。
目 录第三节
RNA的结构与功能
Structure and Function of RNA
目 录
RNA的种类、分布、功能核蛋白体 RN A
信使 RN A
转运 RN A
核内不均一 RNA
核内小 RNA
胞浆小 RNA
细胞核和胞液 线粒体 功 能
rRNA
mR N A
mt rR N A
tR NA
mt mR N A
mt tR NA
HnR NA
SnR NA
SnoR NA
scR N A/7 SL - RN A
核蛋白体组分蛋白质合成模板转运氨基酸成熟 mR N A 的前体参与 hnR NA 的剪接、转运
rRNA 的加工、修饰蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分核仁小 RNA
功 能的前体的剪接、转运的加工、修饰一,信使 RNA的结构与功能
hnRNA
内含子
(intron)
mRNA
* mRNA成熟过程外显子
(exon)
目 录目 录
* mRNA结构特点
1,大多数真核 mRNA的 5′末端均在转录后加上一个 7-甲基鸟苷,同时第一个核苷酸的 C′2也是甲基化,形成帽子结构,m7GpppNm-。
2,大多数真核 mRNA的 3′末端有一个多聚腺苷酸
(polyA)结构，称为多聚 A尾。
目 录帽子结构目 录
mRNA核内向胞质的转位
mRNA的稳定性维系翻译起始的调控帽子结构和 多聚 A尾的功能目 录
* mRNA的功能把 DNA所携带的遗传信息,按碱基互补配对原则,抄录并传送至核糖体,用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序 。
DNA
mRNA
蛋白转录翻译原核细胞 细胞质细胞核
DNA
内含子外显子转录转录后剪接转运
mRNA
hnRNA
翻译蛋白真核细胞目 录
* tRNA的一级结构特点
含 10~20% 稀有碱基，如 DHU
3′末端为 — CCA-OH
5′末端大多数为 G
具有 T?C
二、转运 RNA的结构与功能目 录
N
N H
N H
N
N
O
C H
3
C H
3
N
N
N H
N
NH
C H
2
C H C
C H
3
C H
3
N H
N H
O
O
H
H
H
H
N H
N H
S
O
N,N二甲基鸟嘌呤
N6-异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶
4-巯尿嘧啶稀有碱基目 录
* tRNA的二级结构
—— 三叶草形
氨基酸臂
DHU环
反密码环
额外环
TΨC环氨基酸 臂额外环目 录
* tRNA的三级结构
—— 倒 L形
* tRNA的功能活化,搬运氨基酸到核糖体,参与蛋白质的翻译 。
目 录
* rRNA的结构三、核蛋白体 RNA的结构与功能
* rRNA的功能参与组成核蛋白体,作为蛋白质生物合成的场所 。
目 录
* rRNA的种类（根据沉降系数）
真核生物
5S rRNA
28S rRNA
5.8S rRNA
18S rRNA
原核生物
5S rRNA
23S rRNA
16S rRNA
目 录核蛋白体的组成原核生物（以大肠杆菌为例） 真核生物（以小鼠肝为例）
小亚基 30S 40S
rRNA 16S 1542个核苷酸 18S 1874个核苷酸蛋白质 21种 占总重量的 40% 33种 占总重量的 50%
大亚基 50S 60S
rRNA 23S
5S
2940个核苷酸
120个核苷酸
28S
5.85S
5S
4718个核苷酸
160个核苷酸
120个核苷酸蛋白质 31种 占总重量的 30% 49种 占总重量的 35%
目 录四,其他小分子 RNA及 RNA组学除了上述三种 RNA外,细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子 RNA,统称为非 mRNA小 RNA(small non-messenger RNAs,
snmRNAs)。
snmRNAs
目 录
snmRNAs的 种类核内小 RNA
核仁小 RNA
胞质小 RNA
催化性小 RNA
小片段干涉 RNA
snmRNAs的 功能参与 hnRNA和 rRNA的加工和转运。
目 录
RNA组学研究细胞中 snmRNAs的种类,
结构和功能 。 同一生物体内不同种类的细胞,
同一细胞在不同时间,不同状态下 snmRNAs
的表达具有时间和空间特异性 。
RNA组学核 酸 的 理 化 性 质
The Physical and Chemical Characters
of Nucleic Acid
第 四 节目 录目 录
1,DNA或 RNA的定量
OD260=1.0相当于
50μg/ml双链 DNA
40μg/ml单链 DNA（或 RNA）
20μg/ml寡核苷酸
2.判断核酸样品的纯度
DNA纯品,OD260/OD280 = 1.8
RNA纯品,OD260/OD280 = 2.0
OD260的应用目 录二,DNA的变性 (denaturation)
定义,在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链的过程。
方法,过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、
酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。
变性后其它理化性质变化：
OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失目 录目 录
DNA变性的本质是双链间氢键的断裂例：变性引起紫外吸收值的改变
DNA的紫外吸收光谱
增色效应,DNA变性时其溶液 OD260增高的现象 。
目 录热变性
解链曲线,如果在连续加热 DNA的过程中以温度对 A260（ absorbance,A,A260代表溶液在
260nm处的吸光率 ） 值作图,所得的曲线称为解链曲线 。 目 录
Tm,变性是在一个相当窄的温度范围内完成,
在这一范围内,紫外光吸收值达到最大值的
50%时的温度称为 DNA的解链温度,又称融解温度 (melting temperature,Tm) 。 其大小与
G+C含量成正比 。
目 录三,DNA的复性与分子杂交
DNA复性 (renaturation)的定义在适当条件下，变性 DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为 复性 。
减色效应
DNA复性时，其溶液 OD260降低。
热变性的 DNA经缓慢冷却后即可复性，
这一过程称为 退火 (annealing) 。
目 录目 录在 DNA变性后的复性过程中,如果将不同种类的 DNA单链分子或 RNA分子放在同一溶液中,只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系,在适宜的条件 （ 温度及离子强度 ） 下,就可以在不同的分子间形成 杂化双链 (heteroduplex)。
这种杂化双链可以在不同的 DNA与 DNA
之间形成,也可以在 DNA和 RNA分子间或者
RNA与 RNA分子间形成 。 这种现象称为核酸分子杂交 。
核酸分子杂交 (hybridization)
目 录目 录
DNA-DNA
杂交双链分子变性 复性不同来源的
DNA分子目 录目 录核酸分子杂交的应用研究 DNA分子中某一种基因的位置定两种核酸分子间的序列相似性检测某些专一序列在待检样品中存在与否是基因芯片技术的基础目 录第 五 节核 酸 酶
Nuclease
目 录核酸酶 是指所有可以水解核酸的酶
依据底物不同分类
DNA酶 (deoxyribonuclease,DNase)：
专一降解 DNA。
RNA酶 (ribonuclease,RNase)：
专一降解 RNA。
依据切割部位不同
核酸内切酶,分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。
核酸外切酶,5′→3 ′或 3′→5 ′核酸外切酶。
目 录
参与 DNA的合成与修复及 RNA合成后的剪接等重要基因复制和基因表达过程
负责清除多余的,结构和功能异常的核酸,
同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸
在消化液中降解食物中的核酸以利吸收
体外重组 DNA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核酸酶的功能目 录核 酶
催化性 DNA (DNAzyme) 人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段，也能序列特异性降解 RNA。
催化性 RNA (ribozyme) 作为序列特异性的核酸内切酶降解 mRNA。
