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第三章 核酸结构与功能 (Structure and Function of Nucleic Acid) 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 2000年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架 2001年 人类基因组计划完成—— 约3～4万个基因 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。 1953年 WatsonCrick DNA双螺旋结构模型 二、DNA的二级结构 Chargaff 规则 任何一种生物中各碱基相对比例相同 即：A=T，G=C； 不同生物的DNA,其碱基组成不同； 同一个体不同器官、组织的DNA,其碱基组成相同。 DNA双螺旋结构发现的历史意义： 揭示了生物体遗传信息储存及表达的分子机制 开创了现代分子生物学 是生物学发展史上的里程碑 四、 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。 (二) tRNA的结构 氨基酸臂 额外环 OH ACCAGAGGGC CCCCC GCAAG CCG CUCUCGUA U C TΨ C C GGGGG GGC A A G m D D G G D D D A A C A G U U A A A A ψ GUUC C D m A A C A TΨ环 DUH环 反密码环 反密码子 tRNA的二级结构 (1) tRNA的二级结构为平面卷曲的三叶草构型。 (2)由单链卷曲形成局部环状双链。 (3)反密码环，带有反密码子可破译遗传密码。 (4)氨基酸臂，直接结合被活化的氨基酸。 2. tRNA的三级结构 —— 倒L形 (三) tRNA的功能 破译遗传密码；活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。 X线衍射结构证明，tRNA的共同三级结构为倒L形。 (二) rRNA由单链卷曲构成的多茎环结构。 三、rRNA的结构与功能 (三)rRNA参与组成核糖体的大、小亚基，核糖体是蛋白质生物合成的场所。 (一) rRNA占总RNA的80％以上。 (四)根据沉降系数，rRNA在原核生物中有 5S,23S,16S 三种；在真核生物中有 5S,28S,5.8S,18S四种。 四、小分子核内RNA（ snmRNAs） 除了上述三种RNA外，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)。包括核内小RNA、核仁小RNA、胞质小RNA、催化性小RNA、小片段干涉 RNA。参与hnRNA和rRNA的加工和转运。 五、核酶 (一)具有催化功能的核酸称为核酶。 底物部分 (二) 核酶的锤头状结构 通常为60个核苷酸组成，包括有催化部分和底物部分组成锤头结构。 (三)核酶研究的意义 核酶的发现，对中心法则作了重要补充；是对传统酶学的挑战；利用核酶的结构设计合成人工核酶 。 * * 核酸(nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。 天然存在的核酸可分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。 核酸的分类及分布 90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。 分布于胞核、胞液。 (deoxyribonucleic acid, DNA) (ribonucleic acid, RNA) 脱氧核糖核酸 核糖核酸 携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。 参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。 第一节 核酸的化学组成 (The Chemical Component of Nucleic Acid) 组成核酸的主要元素：C、H、O、N、P（9%~10%） 分子组成: 碱基(base) 嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖(ribose) 核糖，脱氧核糖 磷酸(phosphate) 稀有碱基：如次黄嘌呤、