原核基因结构示意图.PPT

基因工程Gene Engineering 第2章 基因工程的分子生物学基础 Basic Molecular Biology of Gene Engineering 2.1 核酸的结构与功能 2.1.1 遗传物质与DNA和RNA 1）DNA是主要遗传物质 作为遗传物质的DNA主要特性： 1）储存遗传信息； 2）将遗传信息传递给子代； 3）物理和化学性质稳定； 4）具有遗传变异特性。 2）RNA也是遗传物质 在某些病毒中，它的核酸只有RNA，如逆转录病 毒，类病毒。 1.染色质与DNA （Chromosome and DNA） H2A H2B H3 H4各2分子～200bp DNA H1 核酸酶处理核小体产生含146bp核心颗粒。 146bp围绕核心颗粒形成1.8圈，每圈约80bp 染色质的高级结构 DNA containing genes is tightly packed into  chromosomes 2 DNA的结构与功能 核酸的化学组成 （2）核苷 (Nucleoside) (3) 核苷酸 （Nucleotide) 核酸的共价结构主要指的是一级结构 一级结构：分子内核苷酸的排列顺序。 DNA的一级结构 主要功能：DNA信息分子中核苷酸的排列顺序储存着特定的遗传信息。 1、一类信息是负责编码细胞内组成型蛋白质氨基酸序列的信息。 2、另一类是负责编码一大类重要的调控蛋白以及决定基因表达的开启或关闭的序列元件，即负责基因表达的调节控制。这部分DNA在细胞的不同周期、个体的发育不同阶段、不同组织器官及不同的环境使基因选择性表达。 DNA的共价结构主要指双螺旋结构。 DNA的二级结构与功能 DNA的二级结构：是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构。 基本特点： （1）主链：是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘绕所形成的；DNA分子中的脱氧核糖与磷酸交替连接并排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧； （2）碱基对：两条链上的碱基之间通过氢键结合形成碱基对，它们之间的规律是嘌呤与嘌呤配对；嘧啶与嘧啶配对。 （3）大沟是双螺旋与双螺旋之间形成的沟，小沟是双螺旋的互补链之间形成的沟。 （4）结构参数：螺旋直径2nm,每圈含10bp,螺距3.4nm，相邻碱基对的平面距离0.34nm。 DNA二级结构的其他形式 DNA的几种构型：通常情况下DNA的二级结构分为两大类： 右手螺旋：A-DNA and B-DNA 左手螺旋：Z-DNA DNA的水溶液通常为B-DNA，另外 A-T丰富的DNA片段常呈现B-DNA； DNA的双链中一条被相应RNA链所替换，就会形成A-DNA。如，在杂交分子或DNA处于转录状态时； B型 DNA中的多聚G-C区易形成左手螺旋DNA,即Z型DNA DNA的几种构型 (3) DNA的三级结构与意义 DNA的三级结构：是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构，成为超螺旋结构（superhelix or super coil)。 2.1.3 RNA的二级结构与功能 核酸组成：A、G、U、C RNA单链线型分子，自身形成二级或三级结构。除tRNA外，几乎都与蛋白质结合。 功能：信息分子，功能分子。 重要功能：① 参与蛋白质合成； ② 具有生物催化剂的功能； ③ RNA转录后的剪接与加工； ④ 参与基因的表达调控； ⑤ 与生物体的进化有关； Phosphodiester bonds in RNA 细胞内RNA的分布 成熟的RNA主要分布在细胞质中。 主要分为三大类：转运RNA（tRNA）；信使RNA（mRNA）；核蛋白体RNA（rRNA）。 细胞核内的RNA（nRNA），另一部分是核内小RNA（snRNA）核不均一RNA（hnRNA），转移－信使RNA（tmRNA）siRNA，micRNA。 RNA的分类概述 1、mRNA的结构 mRNA存在于细胞质，总量不到细胞总RNA的5％； 真核细胞mRNA是单顺反子(monocistron)； 原核细胞是多顺反子(poly-cistron)； 1、含有稀有碱基和稀有核苷酸，达核苷酸总量的5－20％； 2、3’端含有一个CCA序列，是所有tRNA接受氨基酰化的位置，它是tRNA合成后加上的； 3、所有的tRNA分子形成三叶草的二级结构和L型构象； 4、tRNA分子有5个臂和4个环； 3. rRNA的结构 rRNA是所有RNA中含量最多的一类，占细胞总RNA的80％以上；与蛋白质结合存在。 核糖体由RNA和蛋白组成，真核细胞中1：1，原核细胞中2：1。 rRNA 中