核酸的结构性质和功能精选PPT.ppt

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1、目录目录关于核酸的结构性质和功能第1页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录第一节 DNA的结构与功能一级结构：一级结构：DNA分子中脱氧单核苷酸的排列顺序，又称碱分子中脱氧单核苷酸的排列顺序，又称碱基序列基序列*一个一个1kb的基因，其可能的核苷酸排列顺序有的基因，其可能的核苷酸排列顺序有41000=10602种，而种，而直径直径10亿光年的宇宙，基体积不过亿光年的宇宙，基体积不过1084cm3或或10108A。(见见M.Eigen,Steps-Towards Life,oxford University press,1992)第2页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录第3页，讲稿共51张，创

2、作于星期二目录目录核苷酸是怎么连接的？核酸是由核苷酸聚合而成的多聚核苷酸（polynucleotide）。相邻二个核苷酸之间的连接键即：3，5磷酸二酯键。这种连接可理解为核苷酸糖基上的3位羟基与相邻5核苷酸的磷酸残基之间形成的两个酯键。多个核苷酸残基以这种方式连接而成的链式分子就是核酸。无论是DNA还是RNA，其基本结构都是如此，故又称DNA链或RNA链。第4页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录AUGCphosphodiester bonds第5页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录（一）（一）DNADNA的一级结构与功能的一级结构与功能 1.DNA1.DNA一级结构中贮存的生物遗传信息一级

3、结构中贮存的生物遗传信息 DNADNA是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都贮存在是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都贮存在DNADNA分子中。分子中。这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNADNA分子分子上，上，核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不同核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不同了。了。DNADNA的一级结构就是指核苷酸在的一级结构就是指核苷酸在DNADNA分子中的排列顺序。分子中的排列顺序。因此测定因此测定DNADNA的碱基排列顺序是分子生物学的基本课题之的碱基排列顺序是分子生物学的基本课题之一。一。功能-遗传信息的载体第6页，讲

4、稿共51张，创作于星期二目录目录基因基因-表现生物学功能表现生物学功能调控基因调控基因-基因选择性表达的信息基因选择性表达的信息DNA携带两类遗传信息第7页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录二级结构-双螺旋模型背景背景Avery证明证明DNA为遗传物质为遗传物质DNA为什么能作为遗传信息的载体，它是什么为什么能作为遗传信息的载体，它是什么样的结构？样的结构？第8页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录（一）DNA的双螺旋结构及其意义1、双螺旋结构模型建立前人所作的贡献Chargaff 研究小组确定碱基组成规律。Franklin和Wilkins等人，发现了DNA晶体的X线衍射图谱Watson和C

5、rick两位科学家于1953年提出DNA双螺旋结构模型第9页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录James WastonFrancis CrickRosalind FranklinMaurice Wilkins1962:Nobel Prize in Physiology and Medicine第10页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录Chargaff 研究小组的贡献19501953，Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行了分析研究，发现：DNA碱基组成有物种差异，且物种亲缘关系越远，差异越大；相同物种，不同组织器官中DNA碱基组成相同，而且不因年龄、环境及营养而改变；第11页，讲稿

6、共51张，创作于星期二目录目录 DNA分子中四种碱基的摩尔百分比具有一定的规律性，即A=T、G=C、A+G=T+C。这一规律被称为Chargaff规则。根据该规律、已知DNA分子中某一种碱基的百分数、可以推导其他三种碱基的百分数。第12页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录第13页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录1953年由Franklin和Wilkins等人完成的研究工作，发现了DNA晶体的X线衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明DNA是一种螺旋构象。DNA结晶体X衍射图象，成为“解决生命奥秘的钥匙”、这张照片表明DNA是一种可用简单方法来测定的有规则的结构，因为它能结晶。第14页，讲稿

7、共51张，创作于星期二目录目录X-ray sourceCrystallized DNAMaurice WilkinsDNA晶体的晶体的X线衍射图谱中存在线衍射图谱中存在两种周期性反射，并证明两种周期性反射，并证明DNA是一种是一种螺旋构象。螺旋构象。第15页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录第16页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录Watson和Crick两位科学家在前人工作基础上、于1953年提出来DNA双螺旋结构模型。这个模型至少要下列解决问题：第一、模型要反映出具有携带和传递遗传信息的功能；第二，模型能说明DNA自我复制机制；第三，模型能说明引起生物突变的原因；第四，模型必须符合化学

8、规律（碱基规律）第17页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录1953 J.D.Watson 和F.H.C.Cric在Nature发表DNA的双螺旋结构模型。two polynucleotide chains are twisting around each other in the form of a double helix.1963 Watson、Crick和Wilkins 同获诺贝尔生理奖/医学奖 第18页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录B型双螺旋模型结构要点1、双链、平行、反向、双链、平行、反向2、双链以氢键相连、双链以氢键相连-碱基互补配对原则碱基互补配对原则3、右手螺旋、右手螺

9、旋4、维持力、维持力-氢键氢键 碱基堆积力碱基堆积力 其他其他第19页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录思考DNA双链越长越稳定，还是越短越稳定？双链越长越稳定，还是越短越稳定？DNA在盐溶液中稳定，还是在水溶液中稳定？在盐溶液中稳定，还是在水溶液中稳定？第20页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录B-DNAB-DNA螺旋：螺旋：标准的Watson,Crick双螺旋，92%相对湿度的钠盐中的构型A-DNAA-DNA螺旋：螺旋：DNA在75%相对湿度的钠盐中的构型。C-DNA螺旋：DNA在66%相对湿度的锂盐中的构型。Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，这种螺旋模型可能可能在基因调控中起作用。3

10、 3、DNA的类型（的类型（DNADNA二级结构多样性）二级结构多样性）第21页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录不同不同DNA纤维的空间结构纤维的空间结构 类型结晶状态ANa盐，相对湿度75%时结晶BNa盐，相对湿度92%时结晶C锂盐，相对湿度66%时结晶第22页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录1979年，美国麻省理工学院A.Rich等从d(GCGCGC)d的脱氧6个核苷酸X线衍射结果发现，该片段以左手螺旋存在于结晶中，并提出了左手螺旋的Z-DNA模型。目前已知DNA双螺旋结构可分为A、B、C、D及Z型等数种，除Z型为左手双螺旋外，其余均为右手双螺旋。左手螺旋左手螺旋DNA第23页，讲

11、稿共51张，创作于星期二目录目录第24页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录天然细胞中天然细胞中DNA多为多为B型构象，且型构象，且B型构象的型构象的DNA活性最高。活性最高。但是在细胞中也存在其他构象的但是在细胞中也存在其他构象的DNA，且二级，且二级结构和高级结构之间存在相互转化，始终处在结构和高级结构之间存在相互转化，始终处在一个动力学平衡之中。一个动力学平衡之中。第25页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录三链结构 单链DNA与双链DNA分子中碱基发生相互作用、通过双链DNA的大沟的非碱基配对自发形成三链结构、含有同聚嘌呤-同聚嘧啶的镜象序列可形成三螺旋结构(Hoogsteen螺旋)、

12、称为H-螺旋。该螺旋常处在许多真核细胞基因的表达调节区。可能与基因表达的调节有关.4、其他类型DNA第26页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录第27页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录四链DNA双链DNA之间相互作用形成四链结构、鸟嘌呤可形成碱基四聚体。意义：可能存在于真核细胞染色体的端粒中第28页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录DNA分子中存在翻转重复序列、相互配对形成十字架或发夹结构 十字架结构十字架结构第29页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录双链回文序列双链回文序列可形成十字架可形成十字架结构结构第30页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录（三）（三）DNADNA的三级结构的

13、三级结构 DNADNA的三级结构指双螺旋链的扭曲。的三级结构指双螺旋链的扭曲。趋螺旋是趋螺旋是DNADNA三级结构的一种形式，三级结构的一种形式，DNADNA在核小体中的扭曲方式在核小体中的扭曲方式也是一种趋螺旋结构。也是一种趋螺旋结构。超螺旋的生物学意义可能是：超螺旋的生物学意义可能是：超螺旋的生物学意义可能是：超螺旋的生物学意义可能是：1.1.1.1.使使使使DNADNADNADNA分子体积变小，对其在细胞的包装过程有利。分子体积变小，对其在细胞的包装过程有利。分子体积变小，对其在细胞的包装过程有利。分子体积变小，对其在细胞的包装过程有利。（2.2102.2102.2102.2101111

14、1111公里公里公里公里,2.210,2.210,2.210,2.2109 9 9 9公里公里公里公里,100,100,100,100倍）倍）倍）倍）2.2.2.2.影响双螺旋的解链过程影响双螺旋的解链过程影响双螺旋的解链过程影响双螺旋的解链过程,从而影响从而影响从而影响从而影响DNADNADNADNA分子与其它分子分子与其它分子分子与其它分子分子与其它分子(如酶、蛋如酶、蛋如酶、蛋如酶、蛋白质、核酸白质、核酸白质、核酸白质、核酸)之间的相互作用。之间的相互作用。之间的相互作用。之间的相互作用。第31页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录DNA 超螺旋结构DNA三级结构为超螺旋结构超螺旋按其方

15、向分为正超螺旋和负超螺旋两种。真核生物中，DNA与组蛋白八聚体形成核小体结构时，存在着负超螺旋。研究发现，所有的DNA超螺旋都是由DNA拓扑异构酶产生的。第32页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录第33页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录（四）（四）（四）（四）DNADNADNADNA作为遗传物质的主要优点作为遗传物质的主要优点作为遗传物质的主要优点作为遗传物质的主要优点 1.1.信息量大，可以缩微；信息量大，可以缩微；2.2.表面互补，电荷互补，双螺旋结构说明了精确复制表面互补，电荷互补，双螺旋结构说明了精确复制 机理；机理；3.3.核糖的核糖的22脱氧，在水溶液中稳定性好；脱氧，在水溶

16、液中稳定性好；4.4.可以突变，以求进化（突变对个体是不幸的，进化对群可以突变，以求进化（突变对个体是不幸的，进化对群体是有利的）；体是有利的）；5.5.有有T T无无U U，基因组得以增大，而无，基因组得以增大，而无C C脱氨基成脱氨基成U U带来的潜在危带来的潜在危险。（尿嘧啶险。（尿嘧啶DNADNA糖苷酶可以灵敏识别糖苷酶可以灵敏识别DNADNA中的中的U U而随时将其剔除）而随时将其剔除）。然而，如果然而，如果然而，如果然而，如果DNADNADNADNA是最初的遗传物质，那么由于是最初的遗传物质，那么由于是最初的遗传物质，那么由于是最初的遗传物质，那么由于DNADNADNADNA复制需

17、复制需复制需复制需要酶，而酶是蛋白质，蛋白质又是由要酶，而酶是蛋白质，蛋白质又是由要酶，而酶是蛋白质，蛋白质又是由要酶，而酶是蛋白质，蛋白质又是由DNADNADNADNA的核苷酸序列编码的，的核苷酸序列编码的，的核苷酸序列编码的，的核苷酸序列编码的，这就成了一个鸡生蛋、蛋生鸡的问题。这就成了一个鸡生蛋、蛋生鸡的问题。这就成了一个鸡生蛋、蛋生鸡的问题。这就成了一个鸡生蛋、蛋生鸡的问题。80808080年代发现年代发现年代发现年代发现RNARNARNARNA拟酶，这拟酶，这拟酶，这拟酶，这个问题才得到解决。个问题才得到解决。个问题才得到解决。个问题才得到解决。第34页，讲稿共51张，创作于星期二目

18、录目录RNARNARNARNA作为遗传物质作为遗传物质作为遗传物质作为遗传物质 RNARNARNARNA拟酶集信息传递作用和酶学催化作用于一身，很可能是最初的遗传拟酶集信息传递作用和酶学催化作用于一身，很可能是最初的遗传拟酶集信息传递作用和酶学催化作用于一身，很可能是最初的遗传拟酶集信息传递作用和酶学催化作用于一身，很可能是最初的遗传物质。在这个基础上，一个物质。在这个基础上，一个物质。在这个基础上，一个物质。在这个基础上，一个RNARNARNARNA世界到世界到世界到世界到RNARNARNARNA蛋白质世界，由蛋白质世界，由蛋白质世界，由蛋白质世界，由RNARNARNARNA蛋白质世蛋白质世

19、蛋白质世蛋白质世界到界到界到界到DNADNADNADNA世界的进化图景，已被科学界广泛接受。世界的进化图景，已被科学界广泛接受。世界的进化图景，已被科学界广泛接受。世界的进化图景，已被科学界广泛接受。但但RNARNA作为最初遗传物质的设想，仍然有许多疑难。其中最大的疑难作为最初遗传物质的设想，仍然有许多疑难。其中最大的疑难是是RNARNA本身的起源问题。本身的起源问题。蛋白质因其缺乏遗传表面，而且遗传嗅觉不灵敏，不能作为遗传蛋白质因其缺乏遗传表面，而且遗传嗅觉不灵敏，不能作为遗传蛋白质因其缺乏遗传表面，而且遗传嗅觉不灵敏，不能作为遗传蛋白质因其缺乏遗传表面，而且遗传嗅觉不灵敏，不能作为遗传物质

20、，早已成为定论。物质，早已成为定论。物质，早已成为定论。物质，早已成为定论。第35页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录第二节 RNA的结构与功能一级结构一级结构通常为单链，局部可形成双链结构通常为单链，局部可形成双链结构核酸是生物体的主要高分子互化合物，它储存着生物体全核酸是生物体的主要高分子互化合物，它储存着生物体全部遗传信息，是基因表达不可缺少的基础物质。除部遗传信息，是基因表达不可缺少的基础物质。除DNADNA外，外，在生物体中还存在着另一类核酸在生物体中还存在着另一类核酸RNARNA。RNARNA有许多种，它们具有许多种，它们具有不同的生物学功能。有不同的生物学功能。第36页，讲稿共

21、51张，创作于星期二目录目录（一）（一）mRNAmRNAmRNAmRNA占细胞占细胞RNARNA总量的总量的1%1%5%5%，分子量范围几百，分子量范围几百2 2万个核苷万个核苷酸，变化大（酸，变化大（RT/PCRRT/PCR）。原核和真核生物）。原核和真核生物mRNAmRNA的结构不同。的结构不同。原核生物原核生物mRNAmRNA真核生物真核生物mRNAmRNA1.mRNA1.mRNA编码区编码区多顺反子（几个功能相关多顺反子（几个功能相关蛋白质）蛋白质）单顺反子单顺反子*（1 1种蛋白质）种蛋白质）2.52.5端帽子结构端帽子结构无帽子结构，（无帽子结构，（有有SDSD序列序列，RBSRB

22、S位于位于AUGAUG上游上游8 81313核苷核苷酸处，与翻译起始有关）。酸处，与翻译起始有关）。有帽子结构有帽子结构（0.1.20.1.2三种类型）三种类型）*使使mRNAmRNA免遭外切核酸酶降解，与翻译免遭外切核酸酶降解，与翻译起始有关（起始有关（CBPCBP）.3.33.3端端poly(A)poly(A)尾尾无无有，有，2020200200核苷酸核苷酸4.54.5.3.3端端mRNAmRNA非偏码区非偏码区有有有有 由间隔区转录得到非编码区广泛存在于原核生物由间隔区转录得到非编码区广泛存在于原核生物mRNAmRNA中中（如（如RBSRBS）。真核生物）。真核生物mRNAmRNA转录后

23、加工转录后加工,戴帽安尾。戴帽安尾。第37页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录 *顺反子（顺反子（cistroncistron）一段可供偏码的结构基因一段可供偏码的结构基因,是能够编码合成是能够编码合成多肽的多肽的DNADNA的最小单位，遗传的功能单位，由互补互析决定。由结的最小单位，遗传的功能单位，由互补互析决定。由结构基因转录生成的构基因转录生成的RNARNA序列亦称为顺反子。序列亦称为顺反子。单顺反子（单顺反子（monocistronmonocistron）真核的结构基因（及真核的结构基因（及mRNAmRNA）是单顺反）是单顺反子，一个蛋白基因为一个转录单位。子，一个蛋白基因为一个转录

24、单位。多顺反子（多顺反子（polycistronpolycistron）原核的结构基因（）原核的结构基因（mRNAmRNA）是多顺反子，）是多顺反子，多个蛋白基因串在一起为一个转录单位。多个蛋白基因串在一起为一个转录单位。*帽子结构中的核苷酸大多数为帽子结构中的核苷酸大多数为7 7甲基鸟苷（甲基鸟苷（m m7 7G G）.在其后面第在其后面第2 2和第和第3 3个核苷酸的核糖第个核苷酸的核糖第2 2位羟基上有时也甲基化。因此位羟基上有时也甲基化。因此通常帽子的结构可见通常帽子的结构可见3 3种类型：种类型：帽子帽子0 0型型 m m7 7G G（55）PPPPPP（55）NP.NP.帽子帽子1

25、 1型型 m m7 7G G（55）PPPPPP（55）NmpNP.NmpNP.帽子帽子2 2型型 m m7 7G G（55）PPPPPP（55）NmPNmPNP.NmPNmPNP.第38页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录（二）（二）tRNAtRNA tRNA tRNA的结构相当保守，各种物种的的结构相当保守，各种物种的tRNAtRNA均含有均含有73739393个核个核苷酸，苷酸，tRNAtRNA均有三叶草型的二级结构和均有三叶草型的二级结构和L L状的三级结构。状的三级结构。一端是一端是一端是一端是CCACCACCACCA结合氨基酸部位，另一端为反密码子环。结合氨基酸部位，另一端为反密

26、码子环。结合氨基酸部位，另一端为反密码子环。结合氨基酸部位，另一端为反密码子环。tRNAtRNAtRNAtRNA通晓通晓通晓通晓mRNAmRNAmRNAmRNA的核苷的核苷的核苷的核苷酸语言和蛋白质的氨基酸语言（酸语言和蛋白质的氨基酸语言（酸语言和蛋白质的氨基酸语言（酸语言和蛋白质的氨基酸语言（AARSAARSAARSAARS），是蛋白质翻译的译），是蛋白质翻译的译），是蛋白质翻译的译），是蛋白质翻译的译员。员。员。员。第39页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录（三）（三）rRNArRNA rRNA rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体，后者是蛋白质合成的场所。与核糖体蛋白共同构成核糖体，后者

27、是蛋白质合成的场所。核糖体的组成核糖体的组成原核生物（原核生物（70S，小，小30s大大50S）真核生物（真核生物（80S,小小40s大大60s）小小亚亚基基rRNA蛋白质蛋白质16S(有有mRNA识别结合位点识别结合位点)18S(有有mRNA识别结合位点识别结合位点)21种种33种种大大亚亚基基rRNA23S、5S（识别、结合（识别、结合tRNA）28S、5S、5.8S(识别、结合识别、结合tRNA)蛋白质蛋白质34种种49种种 一切生物的遗传密码都要在核糖体上翻译。病毒本身没有核糖体，其一切生物的遗传密码都要在核糖体上翻译。病毒本身没有核糖体，其mRNAmRNA要靠宿主细胞的核要靠宿主细胞

28、的核糖体来翻译。糖体来翻译。核糖体蛋白如何识别核糖体蛋白如何识别核糖体蛋白如何识别核糖体蛋白如何识别rRNArRNArRNArRNA上的结合位点，如何和上的结合位点，如何和上的结合位点，如何和上的结合位点，如何和rRNArRNArRNArRNA结合，不同核糖体蛋白彼此如何识别，怎样结合，不同核糖体蛋白彼此如何识别，怎样结合，不同核糖体蛋白彼此如何识别，怎样结合，不同核糖体蛋白彼此如何识别，怎样互相联结，组装成为功能性的核糖体，尚在研究之中。目前只知道彼此所处的相对位置，联结的细节不明。互相联结，组装成为功能性的核糖体，尚在研究之中。目前只知道彼此所处的相对位置，联结的细节不明。互相联结，组装成

29、为功能性的核糖体，尚在研究之中。目前只知道彼此所处的相对位置，联结的细节不明。互相联结，组装成为功能性的核糖体，尚在研究之中。目前只知道彼此所处的相对位置，联结的细节不明。第40页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录（四）具有催化活性的（四）具有催化活性的RNARNA（核酶，（核酶，ribozymeribozyme）1.19811.1981年，年，CechCech等人研究四膜虫（能自我拼接等人研究四膜虫（能自我拼接rRNArRNA）时发现）时发现核酶。核酶。2.2.分类分类（1 1）异体催化的剪切型（如）异体催化的剪切型（如RNase P RNase P 一种核酸内切酶）。一种核酸内切酶）。（

30、2 2）自体催化的剪切型（如植物类病毒）。）自体催化的剪切型（如植物类病毒）。（3 3）内含子的自我剪切型（如四膜虫大核）内含子的自我剪切型（如四膜虫大核26SrRNA26SrRNA前体）。前体）。3.3.生理功用生理功用 绝大部分核酶参入绝大部分核酶参入RNARNA的加工和成熟。的加工和成熟。4.4.反应机理反应机理 RNARNARNARNA为什么能成为催化中心为什么能成为催化中心为什么能成为催化中心为什么能成为催化中心？催化中心无非是提催化中心无非是提催化中心无非是提催化中心无非是提供一个表面，让参加反应的基团靠近并形成固定不变的空间关系供一个表面，让参加反应的基团靠近并形成固定不变的空间

31、关系供一个表面，让参加反应的基团靠近并形成固定不变的空间关系供一个表面，让参加反应的基团靠近并形成固定不变的空间关系，蛋白质以其侧链基团的多样性构成现代生物细胞中绝大部蛋白质以其侧链基团的多样性构成现代生物细胞中绝大部蛋白质以其侧链基团的多样性构成现代生物细胞中绝大部蛋白质以其侧链基团的多样性构成现代生物细胞中绝大部分的酶。然而，分的酶。然而，分的酶。然而，分的酶。然而，RNARNARNARNA分子能够以其分子的空间构型产生键的断分子能够以其分子的空间构型产生键的断分子能够以其分子的空间构型产生键的断分子能够以其分子的空间构型产生键的断裂和生成所必须的环境。催化裂和生成所必须的环境。催化裂和生

32、成所必须的环境。催化裂和生成所必须的环境。催化RNARNARNARNA（R R R R）和底物）和底物）和底物）和底物RNARNARNARNA（S S S S）之间的）之间的）之间的）之间的碱基配对可能是产生这种环境的主要因素。碱基配对可能是产生这种环境的主要因素。碱基配对可能是产生这种环境的主要因素。碱基配对可能是产生这种环境的主要因素。第41页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录5.5.现实意义现实意义（1 1 1 1）对研究生命起源和进化有意义）对研究生命起源和进化有意义）对研究生命起源和进化有意义）对研究生命起源和进化有意义 先有先有DNADNA还是还还是还 先有先有RNARNA抑或是

33、蛋白质？鸡生蛋，蛋生鸡？上个世纪抑或是蛋白质？鸡生蛋，蛋生鸡？上个世纪8080年代年代已已“定论定论”，很可能在原始生命中，很可能在原始生命中，RNARNA催化的断裂催化的断裂连接连接反应是最早出现的催化的过程。科学家推测在生命早期存在反应是最早出现的催化的过程。科学家推测在生命早期存在一个一个RNA worldRNA world。进化中。进化中RNARNA的催化功能交给了蛋白质，而遗传的催化功能交给了蛋白质，而遗传性息载体的功能交给了性息载体的功能交给了DNADNA。（2 2 2 2）对传统酶学提出挑战）对传统酶学提出挑战）对传统酶学提出挑战）对传统酶学提出挑战 蛋白酶取代核酶，绝大部分酶的

34、蛋白酶取代核酶，绝大部分酶的化学本质是蛋白质（侧链基团多样性，核酸无侧链）。化学本质是蛋白质（侧链基团多样性，核酸无侧链）。（3 3 3 3）抗病毒核酸，抗肿瘤核酸，基因治疗中的应用前景。）抗病毒核酸，抗肿瘤核酸，基因治疗中的应用前景。）抗病毒核酸，抗肿瘤核酸，基因治疗中的应用前景。）抗病毒核酸，抗肿瘤核酸，基因治疗中的应用前景。第42页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录第六节第六节 病毒核酸病毒核酸 按照细胞的特征按照细胞的特征(自我装配、自我调节、自我自我装配、自我调节、自我复制复制)l 病毒既不是真核细胞，也不是原核细胞，病毒既不是真核细胞，也不是原核细胞，l 它只是具有部分生命特征的

35、感染物。它只是具有部分生命特征的感染物。l 是一类亚显微专属性的细胞内寄生物。是一类亚显微专属性的细胞内寄生物。一、病毒的基本概念一、病毒的基本概念：第43页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录 病毒必须依赖宿主细胞进行繁殖，病毒必须依赖宿主细胞进行繁殖，它在细胞中它在细胞中复制和装配是靠细胞的代谢活动来完成的复制和装配是靠细胞的代谢活动来完成的。在细胞内组装成熟后释放到细胞外，感染其它细胞。在细胞内组装成熟后释放到细胞外，感染其它细胞。u 病毒概念的限定：病毒概念的限定：病毒粒子由蛋白质外壳与内部核酸构成；病毒粒子由蛋白质外壳与内部核酸构成；病毒粒子是由预先形成的组分装配而成的；病毒粒子是由

36、预先形成的组分装配而成的；病毒自身不具备能量代谢的遗传信息；病毒自身不具备能量代谢的遗传信息；病毒自身不具备物质代谢的遗传信息。病毒自身不具备物质代谢的遗传信息。病毒外壳蛋白质的作用：病毒外壳蛋白质的作用：一是保护核酸，防止被核酸酶破坏；一是保护核酸，防止被核酸酶破坏；二是识别宿主细胞，帮助病毒感染细胞。二是识别宿主细胞，帮助病毒感染细胞。第44页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录 根据病毒所含核酸的性质和状态不同分六类：根据病毒所含核酸的性质和状态不同分六类：双链双链DNAmRNA蛋白质蛋白质单链单链DNADNAmRNA蛋白质蛋白质双链双链RNAmRNA蛋白质蛋白质单链单链RNARNAmR

37、NA蛋白质蛋白质单链单链RNAmRNA蛋白质蛋白质单链单链RNADNADNAmRNA蛋白质蛋白质u 病毒的分类：病毒的分类：根据寄生的宿主不同分三类：根据寄生的宿主不同分三类：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）噬菌体）。第45页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录v 无外壳蛋白，仅有传染性的环状无外壳蛋白，仅有传染性的环状RNA分子称为分子称为类病毒类病毒(viroid)。类病毒主要在植物中引起一些疾病。类病毒主要在植物中引起一些疾病。v 无基因组，而仅由蛋白质组成的传染因子称为无基因组，而仅由蛋白质组成的传染因子称为朊病毒朊病毒(prions)。也称也称侵染

38、性蛋白质侵染性蛋白质或或蛋白质感染因子蛋白质感染因子。如疯牛病、脑软化病、如疯牛病、脑软化病、人纹状体脊髓变性病的感染因子。人纹状体脊髓变性病的感染因子。u 两类特殊的病毒两类特殊的病毒：第46页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录病毒核酸分子大小差别很大病毒核酸分子大小差别很大，一般在，一般在1030nm之间，之间，3kb300kb不等。不等。二、病毒核酸的一般特征二、病毒核酸的一般特征病毒核酸存在形式多样病毒核酸存在形式多样：如单链如单链RNARNA，双链，双链RNARNA，单链，单链DNADNA，双链，双链DNADNA。病毒核酸病毒核酸形状有线状和环状两种。形状有线状和环状两种。第47页

39、，讲稿共51张，创作于星期二目录目录病毒基因组病毒基因组具有操纵子结构具有操纵子结构,。噬菌体基因组中无内含子，但动物病毒噬菌体基因组中无内含子，但动物病毒的基因组中具有内含子。的基因组中具有内含子。病毒基因组织病毒基因组织有重叠基因有重叠基因的存在。的存在。病毒核酸分正、负链病毒核酸分正、负链：正链病毒（能起正链病毒（能起mRNA作用）作用）负链病毒（互补链作为负链病毒（互补链作为mRNA）第48页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录三、三、DNA病毒的核酸结构病毒的核酸结构线形双链线形双链DNA病毒的特殊结构：多在末端病毒的特殊结构：多在末端1、粘性末端、粘性末端2、末端重复序列、末端重复

40、序列3、末端回文结构、末端回文结构4、痘苗病毒：其两条多核苷酸链在末端以、痘苗病毒：其两条多核苷酸链在末端以 共价键相连，故与其它线形共价键相连，故与其它线形DNA病毒不同。病毒不同。5、腺病毒在、腺病毒在DNA两条链的两条链的5 端有一共价键连接端有一共价键连接 的蛋白质。的蛋白质。第49页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录四、四、RNA病毒的核酸结构病毒的核酸结构1、单链、单链RNA病毒：病毒：正链正链RNA病毒：病毒病毒：病毒RNA能起能起mRNA的作用的作用 负链负链RNA病毒：其互补链能起病毒：其互补链能起mRNA的作用的作用RNA 5 端有帽子，端有帽子，3 端有端有poly ARNA 5 端有三磷酸核苷，没有帽子；端有三磷酸核苷，没有帽子；互补链有帽。互补链有帽。3 端没有端没有poly A，需利用宿主的，需利用宿主的poly A聚合酶。聚合酶。2、逆转录病毒、逆转录病毒RNA：为正链为正链RNA，且有两条正链，且有两条正链RNA；5 端有一个连接结构形成端有一个连接结构形成“双倍体双倍体”。第50页，讲稿共51张，创作于星期二目录目录感感谢谢大大家家观观看看第51页，讲稿共51张，创作于星期二