生物化学核酸化学核酸46节.pptx
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1、2023/3/191RNA与与DNA的比较的比较RNADNA碱基碱基A、G、C、UA、G、C、T戊糖戊糖-D-核糖核糖-D-2脱氧脱氧核糖核糖碱基含量碱基含量A与与U的含量不一定相同;的含量不一定相同;G与与C的含量也不一定相同的含量也不一定相同 A=TG=C 碱基互补配对碱基互补配对U与与A,G与与CA与与T,G与与C分子大小分子大小不等,从几十不等,从几十至数千个核苷酸至数千个核苷酸 因物种不同而异,因物种不同而异,但较但较RNA大得多大得多 结构结构单链,局部互补配对单链,局部互补配对形成双螺旋形成双螺旋 双链,形成双链,形成双螺旋结构双螺旋结构 功能功能 多样,涉及遗传信息表达多样,涉
2、及遗传信息表达的各个的各个方面方面 携带遗传信息携带遗传信息 第1页/共74页2023/3/192真核细胞内真核细胞内RNA的种类及功能的种类及功能种类种类细胞定位细胞定位英文缩写英文缩写分子大小及沉降系数分子大小及沉降系数功能功能信使信使RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核线粒体线粒体mRNAmt mRNA取取决决于于编编码码蛋蛋白白质质的的大大小小,100010,000个核苷酸个核苷酸940S 蛋白质合成蛋白质合成的模板的模板 转运转运RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核线粒体线粒体tRNAmt tRNA4S,74-95个核苷酸个核苷酸3.24S 转运氨基酸转运氨基酸 核糖体核糖体RNA胞浆及细胞核胞
3、浆及细胞核线粒体线粒体rRNAmt rRNA28S,5400个核苷酸个核苷酸18S,2100个核苷酸个核苷酸5.8S,160个核苷酸个核苷酸5S,120个核苷酸个核苷酸16S,1650个核苷酸个核苷酸12S,1100个核苷酸个核苷酸 与蛋白质共同与蛋白质共同构成核糖体构成核糖体 第2页/共74页2023/3/193种类种类细胞定位细胞定位英文缩写英文缩写分子大小及沉降系数分子大小及沉降系数功能功能不均一不均一核核RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核hnRNA成熟成熟mRNA及其及其他他RNA的前体的前体 小核小核RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核snRNA100300个核苷酸个核苷酸 参与参与hnRNA
4、的的剪接、转运剪接、转运 小核仁小核仁RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核snoRNArRNA的加工的加工与修饰与修饰 小胞质小胞质RNA胞浆及胞浆及粗面内质网粗面内质网 scRNA/7SL-RNA 129个核苷酸个核苷酸 信号识别颗粒的信号识别颗粒的组成成分,选择组成成分,选择分泌蛋白分泌蛋白(续表)真核细胞内(续表)真核细胞内RNA的种类及功能的种类及功能第3页/共74页2023/3/194一、转运一、转运RNA结构与功能结构与功能 p496 (一)一级结构1.分子较小,由7495个核苷酸构成,S4非标准碱基配对2.3-CCA-OH,5末端多为G3.tRNA是修饰成分最多修饰成分最多的核酸(10
5、20%)如DHU、TC等稀有碱基。4.转运RNA约占细胞中RNA总量的10%15%第4页/共74页2023/3/195(DHU)第5页/共74页2023/3/1965次黄嘌呤核苷(I)R假尿嘧啶核苷()NHCR5第6页/共74页2023/3/197(二)tRNA的二级结构 一级结构中存在一些能局部互补配对一级结构中存在一些能局部互补配对的核苷酸序列,可以形成的核苷酸序列,可以形成局部双链局部双链,使,使tRNA的二级结构呈的二级结构呈三叶草形三叶草形(cloverleaf)(1965,Holley)第7页/共74页2023/3/198DHU 环反密码环T C 环额外环(可变的)tRNA 的二级
6、结构 三叶草形氨基酸臂作为分类的依据识mRNA上的密码子识别氨酰tRNA合成酶识别核蛋白体第8页/共74页2023/3/199(三)tRNA 的三级结构倒 L 形第9页/共74页2023/3/1910第10页/共74页2023/3/1911mRNA作为指导合成蛋白质的模板,含量3-5%.种类多、拷贝少、寿命短、修饰成分少是其特点。mRNA的主体序列是编码区,在其上游5侧和下游3侧都有非编码区。真核生物mRNA分子两端还有5帽子和3尾部结构二、信使二、信使RNA的结构与功能的结构与功能第11页/共74页2023/3/1912原核细胞mRNAmRNA的结构特点53顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序
7、先导区末端顺序由先导序列,编码区和末端序列等组成,为多顺反子结构第12页/共74页2023/3/1913DNADNAIPO abc转录转录 翻译翻译 重叠基因重叠基因 (overlapping gene)蛋白蛋白A蛋白蛋白B蛋白蛋白C原核细胞mRNA的结构特点第13页/共74页2023/3/1914真核生物mRNA的结构1种类多,拷贝少,序列短,修饰碱基少;2由5帽子结构,非编码区,编码区,非编码区和3polyA结构等组成,为单顺反子结构.35帽子结构与蛋白质合成的正确起始有关,可对抗核酸外切酶。第14页/共74页2023/3/1915第15页/共74页2023/3/1916帽子结构通常有三种
8、类型:O型:m7G5ppp5Np型:m7G5ppp5NmpNp型:m7G5ppp5NmpNmpNpG:N:m在字母左侧表示碱基被甲基化,在右侧表示核糖被甲基化右上角数字表示甲基化位置,右下角的数字表示甲基数目第16页/共74页2023/3/1917HNCH3m7G帽子帽子0保证转录的正确起始抗53核酸外切酶的活性。功能第17页/共74页2023/3/1918U系列核内小RNA(snRNA)也有5帽子结构,但它们的帽子是三甲基鸟苷三磷酸(m32,2,7G5ppp5Np)有些病毒也有帽子和尾结构,有些没有PolyA尾:防止mRNA被核酸酶降解与mRNA其出核有关第18页/共74页2023/3/19
9、19三、核糖体三、核糖体RNA的结构与功能的结构与功能 核糖体RNA(rRNA)是细胞内含量最多的RNA,约占RNA总量的75%80%。rRNA与蛋白质共同构成核糖体或称为核蛋白体(ribosome),是细胞内蛋白质生物合成的场是细胞内蛋白质生物合成的场所。所。原核生物与真核生物的核糖体均由大亚基和小亚基构成。第19页/共74页2023/3/1920原核及真核生物核糖体的组成原核及真核生物核糖体的组成核糖体核糖体亚单位亚单位rRNA蛋白质蛋白质原核生物原核生物(70S)小亚基小亚基(30S)大亚基大亚基(50S)16S rRNA5S rRNA23S rRNA21种种31种种真核生物真核生物(8
10、0S)小亚基小亚基(40S)大亚基大亚基(60S)18S rRNA5.8S RNA5S rRNA28S rRNA33种种49种种第20页/共74页2023/3/1921rRNA的结构特征的结构特征rRNA一级结构的一个特征就是甲基化残基的存在,主要的修饰位点在-D-核糖的C2-OH。二级结构的模型也已构建出来,rRNA分子内部局部碱基互补,形成许多“茎环”结构,为核糖体蛋白的结合与组装提供了结构基础。第21页/共74页2023/3/1922原核生物原核生物16S rRNA的的二级结构二级结构第22页/共74页2023/3/1923第23页/共74页2023/3/1924四、其它小分子四、其它小
11、分子RNARNA及及RNARNA组学组学RNARNA组学研究小的非信使组学研究小的非信使RNARNA(small non-messenger RNAsmall non-messenger RNA)小的非信使小的非信使RNARNA包括;包括;核内小核内小RNARNA核仁小核仁小RNARNA胞质小胞质小RNARNA催化性小催化性小RNARNA(核酶)(核酶)小片段干扰小片段干扰RNARNA等等第24页/共74页2023/3/1925五五.真核生物细胞中真核生物细胞中DNA的组装的组装核小体第25页/共74页2023/3/192660bp缠绕1.75圈约140160bp第26页/共74页2023/3
12、/1927真核生物染色体DNA组装不同层次的结构DNA(2nm)核小体链(11nm,每个核小体200bp)纤丝(30nm,每圈6个核小体)突环(150nm,每个突环大约75000bp)玫瑰花结(300nm,6个突环)螺旋圈(700nm,每圈30个玫瑰花)染色体(1400nm,每个染色体含10个玫瑰花200bp)第27页/共74页2023/3/1928第28页/共74页2023/3/1929第29页/共74页2023/3/1930线粒体线粒体DNA 在真核细胞中,在真核细胞中,DNA除了存在于细胞除了存在于细胞核内,还有少量的核内,还有少量的DNA位于细胞的线粒体中,位于细胞的线粒体中,称为线粒
13、体称为线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)。)。mtDNA与细菌的与细菌的DNA相似,也相似,也是超螺旋双链环状分子,裸露而不与组蛋白是超螺旋双链环状分子,裸露而不与组蛋白结合,分散在线粒体基质的不同区域结合,分散在线粒体基质的不同区域第30页/共74页2023/3/1931一般性质紫外吸收变性与复性核酸的分子杂交 第五节核酸的性质第31页/共74页2023/3/19321.粘度高长度与直径之比高达107 7 2.密度浮力密度 DNA1.7,RNA,1.6,蛋白质,1.351.40。线形双螺旋DNA、线形单链DNA、超螺旋DNA沉降系数之比为1:1.14:1.4。一、
14、一般性质:第32页/共74页2023/3/1933 3.酸碱性:两性偏酸4.溶解性:固体,都溶于水,不溶于一般有机溶剂5.颜色反应(定糖法测定含量)RNA与盐酸、苔黑酚(甲基间苯二酚)反应呈绿色;DNA与二苯胺酸性时共热,生成蓝色产物。第33页/共74页2023/3/19346.核酸的水解酸、碱或酶水解 核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。酸易水解N-糖苷键,DNA的嘌呤碱在pH2以下即脱落而成无嘌呤酸。碱易水解磷酸酯键,RNA在0.3N碱中即被水解,DNA对碱相对较稳定。RNA在0.1 mol/L NaOH溶液生成环状磷酸二酯,进而生
15、成2-或3-磷酸核苷第34页/共74页2023/3/1935核酸酶的分类:1.按作用底物:RNase DNase2.按对底物的作用方式:核酸内切酶核酸外切酶3.按对磷酸二酯键的断裂方式:3OH与磷酸之间断裂:蛇毒磷酸二酯酶5 OH与磷酸之间断裂:牛脾磷酸二酯酶4.按水解磷酸二酯键的专一程度特异性水解:非特异性水解第35页/共74页2023/3/1936限制性核酸内切酶:限制性核酸内切酶:在分子生物学研究中最有应用在分子生物学研究中最有应用价值。例如价值。例如EcoRIEcoRIn能够切割能够切割DNADNA的双链,的双链,水解水解不需要不需要ATPATP。n可以特异性的水解核酸中某些可以特异性
16、的水解核酸中某些特定碱基顺序特定碱基顺序部位。部位。n即识别即识别二倍对称性二倍对称性的序列,做的序列,做交错交错切割,产生切割,产生粘性粘性末端,末端,可以形成可以形成重组重组分子。常用于克分子。常用于克隆和序列分析隆和序列分析EcoRIEcoRI,一种限制性内切酶,一种限制性内切酶回文序列回文序列粘性末端粘性末端内切酶作用于特异的回文序列内切酶作用于特异的回文序列,可产生可产生2 2种末端中的其中一种种末端中的其中一种1.1.粘性末端粘性末端2.2.平头末端平头末端第36页/共74页2023/3/1937第37页/共74页2023/3/1938二、紫外吸收核酸中的嘌呤环与嘧啶环在260nm
17、处有最大紫外吸收。第38页/共74页2023/3/1939第39页/共74页2023/3/1940OD260的应用1.DNA或RNA的定量OD2601.0相当于:50g/ml双链DNA40g/ml单链DNA(RNA)20g/ml寡核苷酸2.判断样品的纯度DNA纯品:OD260/OD280达到1.8RNA纯品:OD260/OD280达到2.0第40页/共74页2023/3/1941(一)核酸的变性1.1.概念:指核酸双螺旋区的的氢键断裂,变成单链无规则线团结构的过程。2.2.变性因素:温度升高、过酸过碱、纯水、甲醛和尿素等的存在3.3.变性实质:双链间氢键断开,成为两条单链并不涉及磷酸二酯键的断
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- 生物化学 核酸 化学 46
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