第2章 核酸的结构与功能-2012.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 DNA分子间的三链结构 二、tRNA是蛋白质合成中氨基酸载体 tRNA的特点： 1、有较多的稀有碱基； 2、二级结构三叶草型，三级结构倒L形； 3、 3’端有CCA-OH的氨基酸臂；4、有反密码子环和反密码子anticoden； 5、分子最小，由74～95核苷酸组成。 tRNA的功能： 氨基酸的转运工具。 （一）tRNA中含有多种稀有碱基 假尿苷（?） 二氢尿嘧啶（DHU） Am CH3 CH3 H3C m26G H H 5 几种稀有核苷酸 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 三、以rRNA为组分的核蛋白体是蛋白质合成的场所 rRNA特点： 细胞内含量最多的RNA(80％)。 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。 rRNA功能： 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） 大肠杆菌的核蛋白体 18S rRNA的二级结构 5S RNA的二级结构 蛋白质合成时形成的复合体 IF-3 IF-1 A U G 5 3 IF-2 GTP IF-2 -GTP GDP Pi RNA组学是研究细胞内snmRNA的种类、结构和功能。同一生物体内不同种类的细胞、同一细胞在不同时空状态下snmRNAs表达谱的变化，以及与功能之间的关系。 四、snmRNA参与了基因表达的调控 细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子RNA，统称为非mRNA小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 snmRNAs 核内小RNA 核仁小RNA 胞质小RNA 催化性小RNA 小片段干涉 RNA 参与hnRNA的加工剪接 snmRNAs的种类 snmRNAs的功能 2006年度诺贝尔生理学或医学奖得主 克雷格·梅洛 安德鲁·法尔 (Craig C. Mello ) (Andrew Z. Fire ) siRNA是生物宿主对外源侵入的基因表达的双链RNA进行切割所产生的特定长度和特定核酸序列的小片段RNA。 siRNA可以与外源基因表达的mRNA相结合，并诱发这些mRNA的降解。 基于此机理，人们发明了RNA干扰(RNA interference，RNAi)技术。 小片段干扰RNA 实验： Napoli (1990) 将紫色色素基因引入开紫花的矮牵牛。 期望：紫色更深。 结果： 植物产生了白花。 解释：紫色色素基因被抑制了，这种现象称共抑制cosuppression (Jorjensom R, 1990) RNAi的发现及作用方式 实验一 实验：Fire等（1998）将dsRNA注入线虫合胞腺体。 结论： dsRNA 比反义RNA更能减少 mex-3 mRNA的量， 同时抑制信号可以从细胞到细胞进行传递。 dsRNA的抑制效率 实验二 1、三链结构triplex DNA三链间的碱基配对 DNA分子内的三链结构 多聚嘌呤 多聚嘧啶 鸟嘌呤之