生物化学 第五章核酸的结构与功能幻灯片.pptVIP

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。 碱基的互变异构体 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。 真核细胞染色质DNA与原核生物DNA的一级结构特点 真核细胞染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白和RNA组成。其中DNA分子量很大，它是遗传信息的载体。与原核细胞染色质DNA比较在一级结构上真核细胞DNA具有以下显著特点： （1）重复顺序：真核细胞染色质DNA具有许多重复排列的核苷酸序列，称为重复顺序。按重复程序不同可分为高度重复顺序，中度重复顺序和单一顺序三种。 1）高度重复顺序：许多真核细胞染色质DNA都含有高度重复顺序。这种重复顺序结构的“基础顺序”短，含5~100bp，重复次数可高达几百万次（106~107）。高度重复顺序结构中G-C含量高，进而CsCl梯度离心时常在DNA主峰旁显示一个或多个小峰，这些小峰称为卫星峰，这部分DNA又称为卫星DNA。 这种DNA的GC含量一般少于主带中的DNA。浮力密度也低。 2）中度重复顺序：这种结构的“基础顺序”长，可达300bp，或更长，重复次数从几百到几千不等。组蛋白基因，rRNA基因（rDNA）及tRNA基因（tDNA）大多数为中度重复顺序。 3）单一顺序：又称单拷贝顺序，真核细胞中，除组蛋白外，其他所有蛋白质都是由DNA中单一序列决定的。每一序列片段决定一个蛋白质结构，为一个蛋白质的结构基因。迄今为止，在真核生物中还没有发现一个蛋白质基因是多顺反子结构。 （2）间隔顺序与插入顺序：在真核细胞DNA分子中，除了编码蛋白质和RNA的基因序列片段外，还有一些片段不编码任何蛋白质和RNA，它们可以存在于基因与基因之间，也可以存在于基因之内。前者称为间隔顺序，后者称为插入顺序。在许多DNA分子中，常常含有长短不一的间隔顺序，也常常出现一些插入顺序将一个基因分成几段，如鸡卵清蛋白基因、珠蛋白基因都含有插入顺序。通常把基因的插入顺序称为内含子（intron），把编码蛋白质的基因顺序称为外显子（exon）。 （3）回文结构：在真核细胞DNA分子中，还存在许多特殊的序列。这种结构中脱氧核苷酸的排列在DNA两条链中的顺读与倒读意义是一样的（即脱氧核苷酸排列顺序相同），脱氧核苷酸以一个假想的轴成为180°旋转对称（即使轴旋转180°两部分结构完全重合），这种结构称为回文结构。如下所示： 原核生物DNA顺序组织具有以下不同特点： （1）原核生物在DNA顺序组织上的最大特点是基因重叠，如病毒DNA分子一般都不大，但又必须装入相当多的基因，因此可能在这种压力下导致病毒DNA在进化过程中重叠起来。 （2）在原核生物的DNA顺序组织中，每个转录的mRNA常常包含了多个顺反子，而且功能上有关的顺反子通常串联在一个mRNA分子上。 （3）原核生物DNA顺序所含有的结构基因是连续的，一般不含有插入或间隔序列，而且在转录调控区的DNA顺序的组织形式是多种多样的，调控区的不同组织形式与不同的生物功能有明显关系。 亲水性的骨架位于双链的外侧。 疏水性的碱基位于双链的内侧。 干涉RNA和微小RNA 1）小的干涉RNA(SiRNA)：SiRNA是含有21~22个 单核苷酸长度的双链RNA，通常人工合成的SiRNA 为 22个碱基左右的单核苷酸双链RNA。细胞内的 SiRNA系由双链RNA(dsRNA)经特异RNA酶Ⅲ家族 的Dicer核酸酶切割形成的19~21个碱基左右的双链 RNA。这种小分子dsRNA可以促使与其互补的 mRNA被核酸酶切割降解，从而有效的定向抑制靶 基因的表达。将由dsRNA诱导的这种基因沉默效应 定义为RNAi(RNA干涉，RNA interfence)。 2)微小RNA(miRNA)：miRNA是一类含19~25单核苷酸的单链RNA，在3′端有1~2个碱基长度变化，广泛存在于真核生物中，如脊椎动物、软体动物、环节动物、节肢动物等，不编码任何蛋白，本身不具有开放阅读框架(open read frame，DRF)；具有保守性、时序性和组织特异性，即在生物发育的不同阶段有不同的miRNA表达，在不同组织中表达不同类型的miRNA。成熟的miRNA5′端为磷酸基，3′端为羟基，它们