第三章核酸结构的功能讲义.ppt

第三章 核酸结构与功能 (Structure and Function of Nucleic Acid) 二、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 2003年 人类基因组计划完成—— 约3～4万个基因 糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键。 几种稀有核苷 常见（脱氧）核苷酸的结构和命名 ATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。它的结构如下： 腺苷酸及其多磷酸化合物 cAMP(cGMP)的结构 二、DNA的空间结构与功能 三种DNA双螺旋构象比较 (三) DNA的功能 (一) tRNA的特点 1.含 10~20% 稀有碱基，如 DHU、 T?C。 2. 3′末端为 — CCA-OH； 5′末端大多数为G。 沉降系数（sedimentation coefficient） 1982年Thomas Cech在研究四膜虫26 S rRNA前体加工时发现 rRNA前体自身具有自我催化的功能于是提出了核酶（ribozyme）的概念。最简单核酶的二级结构呈锤头状，既锤头结构。现以合成多种核酶，用以剪切破坏一些有害基因转录出的mRNA 或其前体、病毒RNA ，现已被试用于治疗肿瘤、病毒性疾病和基因治疗的研究。 1994年Breaker发现人工合成的DNA的某些 片断也具有酶的活性而称为脱氧核酶（deoxy-ribozyme ） 2．核酸的水解 （1）酸或碱水解 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。例如，在0.1 mol/L NaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解，DNA在同样条件下则不受影响。利用此性质可清除DNA中混杂的的RNA （2）酶水解 生物体内存在多种核酸水解酶。这些酶可以催化水解多聚核苷酸链中的磷酸二酯键。 以DNA为底物的DNA水解酶（DNases）和以RNA为底物的RNA水解酶（RNases）。 根据作用方式又分作两类：核酸外切酶和核酸内切酶。 核酸外切酶的作用方式是从多聚核苷酸链的一端（3′-端或5′-端）开始，逐个水解切除核苷酸；核酸内切酶的作用方式刚好和外切酶相反，它从多聚核苷酸链中间开始，在某个位点切断磷酸二酯键。 在分子生物学研究中最有应用价值的是限制性核酸内切酶。这种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。 DNA变性的特征 DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，通常将引起DNA变性的温度称为融点，用T 表示。 一般DNA的T 值在70-85?C之间。DNA的Tm值与分子中的G和C的含量有关。 G和C的含量高，T 值高。因而测定Tm值，可反映DNA分子中G, C含量，可通过经验公式计算： （G+C)%=(Tm-69.3)X2.44 核酸探针 用放射性核素等标记的已知核苷酸片断称核酸探针。用于遗传疾病、细菌、病毒的诊断。 核酸的变性、复性和杂交 DNA变性 天然状态 (2)增色效应： DNA变性时其溶液OD260增高的现象。 DNA的紫外吸收光谱 200 250 260 300 1.5 1.0 0.5 波长(nm) 吸光度值 变性状态 天然状态 (3)Tm：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。 解链曲线：在连续加热DNA的过程中以温度为横坐标，以吸光度A260为纵坐标作图，所得的曲线称为解链曲线。 76 80 84 88 92 96 100 ℃ OD260 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 Tm (二) DNA的三级结构 1.原核生物DNA的超螺旋结构 (1) 定义 即在DNA二级结构的基础上进一步折叠成环状或麻花状的超螺旋结构(superhelix 或