核酸的结构与功能(第).ppt

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 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。 一、核酸的一般性质 核酸的酸碱及溶解度性质 核酸为多元酸，具有较强的酸性。 核酸的高分子性质 粘度：DNARNA dsDNA ssDNA 沉降行为:不同构象的核酸分子的沉降的速率有很大差异，这是超速离心法提取和纯化核酸的理论基础。 第五节 核酸酶 Nuclease RNA的种类、分布、功能 信使RNA(messenger RNA, mRNA)是合成蛋白质的模板。 不均一核RNA(hnRNA)含有内含子(intron)和外显子(exon)。 外显子是氨基酸的编码序列，而内含子是非编码序列。 hnRNA经过剪切后成为成熟的mRNA。 一、mRNA是蛋白质合成中的模板 hnRNA 内含子 (intron) mRNA mRNA成熟过程 外显子 (exon) 从AUG 开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨基酸，称为三联体密码(codon)。 成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。 5?-末端的帽子(cap)结构和3?-末端的多聚A尾(poly-A tail)结构。 成熟的真核生物mRNA 帽子结构:m7GpppNm （一）大部分真核细胞mRNA的5末端都以7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷为起始结构 mRNA的帽结构可以与帽结合蛋白(cap binding protein，CBP)结合。 加帽过程 真核生物的mRNA 的3?-末端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸。 （二）在真核生物mRNA的3末端有多聚腺苷酸结构 加尾过程 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 （三）mRNA依照自身的碱基顺序指导蛋白质氨基酸顺序的合成 从mRNA分子5末端起的第一个AUG开始，每3个核苷酸为一组称为密码子(codon)或三联体密码(triplet code)。 AUG被称为起始密码子；决定肽链终止的密码子则称为终止密码子。 位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为开放阅读框(open reading frame, ORF)，决定了多肽链的氨基酸序列 。 （四）mRNA成熟过程是hnRNA的剪接过程 卵清蛋白mRNA的成熟 转运RNA(transfer RNA, tRNA)在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体, 将氨基酸转呈给mRNA。 由74～95核苷酸组成； 占细胞总RNA的15%； 具有很好的稳定性。 二、tRNA是蛋白质合成中氨基酸载体 （一）tRNA中含有多种稀有碱基 tRNA具有局部的茎环(stem-loop)结构或发卡(hairpin)结构。 （二）tRNA具有茎环结构 tRNA的二级结构 ——三叶草形 氨基酸臂 DHU环 反密码环 TψC环 附加叉 tRNA的倒L三级结构 tRNA的3?-末端都是以CCA结尾。 3?-末端的A与氨基酸共价连结，tRNA成为了氨基酸的载体。 不同的tRNA可以结合不同的氨基酸。 （三）tRNA的3?-末端连接氨基酸 tRNA的反密码子环上有一个由三个核苷酸构成的反密码子(anticodon)。 tRNA上的反密码子依照碱基互补的原则识别mRNA上的密码子。 （四）tRNA的反密码子识别mRNA的密码子 核蛋白体RNA(ribosomal RNA，rRNA)是细胞内含量最多的RNA(80％)。 rRNA与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所。 三、以rRNA为组分的核蛋白体是蛋白质合成的场所 核蛋白体的组成 占总重量的35% 49种 占总重量的30% 31种 蛋白质 4718个核苷酸 160个核苷酸 120个核苷酸 28S 5.85S 5S 2940个核苷酸 120个核苷酸 23S 5S rRNA 60S 50S 大亚基 占总重量的50% 33种 占总重量的40% 21种 蛋白质 1874个核苷酸 18S 1542个核苷酸 16S rRNA 40S 30S 小亚基 真核生物（以小鼠肝为例） 原核生物（以大肠杆菌为例） 大肠杆菌的核蛋