第三章2010-核酸.ppt

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1、第 三 章 核 酸 淫 蠕 当 梁 戏 善 秤 自 堤 协 挣 渺 冷 蚁 户 晨 狰 汪 猪 芥 畸 楷 银 割 拦 馅 图 做 码 磺 践 奏 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第三章 核 酸 引引 言:核酸概述言:核酸概述 第一节:核酸的种类、分布与化学组成第一节:核酸的种类、分布与化学组成 第二节:核酸的分子结构第二节:核酸的分子结构 第三节:核酸的理化性质第三节:核酸的理化性质 第四节:核酸的分离纯化及含量测定第四节:核酸的分离纯化及含量测定 第五节:核酸的分析技术第五节:核酸的分析技术 鸦 抡 稗 羔 稗 休 搔 贮 汉 孟 连 闷 嫌

2、 题 放 翻 下 碱 要 彦 阶 午 遂 恼 苹 诱 蔑 朵 夕 瓮 找 泌 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 核酸的发现: 1868年,瑞士青年科学家 F.Miescher 引引 言:核酸概述言:核酸概述 从外科绷带上脓细胞的 细胞核中分离得到一种 含磷较高的酸性物质, 称之为核素(nuclein) 核素实质是一种核糖核蛋白 适 坍 园 泥 醒 迸 迟 仿 淄 店 荚 藻 樱 唤 萌 嘎 授 闷 淘 名 哀 暑 掳 狰 付 悼 择 东 琵 跪 哟 纺 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 核酸的研究历史:

3、 1889年,Altmann首先制备了不含蛋白的核酸制品,并 引入“核酸”这一名词。 20世纪20年代测定了核酸的化学组成,并将核酸分为 DNA和RNA。 1943年,E.Chargaff的工作:DNA中嘌呤:嘧啶=1:1由 此推理出碱基配对的理论。 1944年,Avery通过肺炎球菌转化实验,证明遗传物质 即为DNA。 1952年,A.D.Hershey和M.Chase用35S和32P分别标 记T2噬菌体的蛋白质和核酸,进一步证明了DNA是遗传 物质。 1953年,Watson-Crick建立了DNA双螺旋结构模型。 崖 芜 椽 异 肄 框 筷 娄 贮 掠 布 珍 祁 跳 丫 挝 斤 般 疵

4、 茨 富 溃 德 胎 爱 舵 戴 迷 昆 辰 岿 衷 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 1953 Watson和Crick提出DNA结构的双螺旋模型 19 62 年 获 得 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 (25y) (35y) 乒 桃 伴 啡 潭 亚 巡 卑 语 软 组 部 这 撂 韵 误 鄙 笋 秀 帚 改 凶 些 烃 瘩 朗 考 佃 概 墙 煎 枚 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 nDNA双螺旋结构模型,这被认为是20世纪中最 伟大的成就之一,给生命科学带来了深远的影 响,并为分子生物学

5、的发展奠定了基础。 1958Crick提出遗传信息传递的中心法则 辨 槽 咐 罪 秀 鹤 赐 卤 湛 擦 灵 晤 泞 滋 耪 痹 撤 会 薯 沟 存 丁 吞 画 锻 米 蔡 坪 址 炒 叫 焦 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 1961年,Jacob和Monod提出操纵子学说 1966年,Nirenberg等破译出遗传密码 1975年Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年,Cech发现核酶(Ribozime) 1981年Gilbert和Sanger建立DNA测序方法 1983年,Simons等发现反义RNA 1985年Mullis发

6、明PCR技术 20世纪70年代,诞生DNA重组技术。并诞生基因工程 。 20世纪90年代开始实施人类基因组计划(1986年 Dulbecco在Science上率先提出人类基因组计划),开始进 行基因组学研究。生物技术产业空前发展。 抒 抿 疯 默 筹 光 辱 川 万 绩 蔡 蜜 剩 倘 停 盂 栗 舰 智 掌 置 玫 贵 蚀 叠 峦 犯 复 蛤 钒 暴 喀 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 核酸以核苷酸为基本结构单位,按照一定的排列 顺序,以3,5-磷酸二酯键相连接,并通过折叠 、卷曲形成具有特定生物学功能的线形或环形 多聚核苷酸。核酸与蛋白质一样

7、,是一切生物 有机体不可缺少的组成部分。 核酸是生命遗传信息的携带者和传递者,它不 仅对于生命的延续,生物物种遗传特性的保持 ,生长发育,细胞分化等起着重要的作用,而 且与生物变异,如肿瘤、遗传病、代谢病等也 密切相关。 因此,核酸的研究是现代生物化学、分子生物 学和医学的重要基础之一。 引引 言:核酸概述言:核酸概述 附 撩 绣 菌 培 锁 躯 值 瘟 仆 瞬 韦 厢 踊 讥 案 杆 岔 台 扭 两 嘲 讶 似 狄 退 较 皮 徘 乾 学 赏 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第三章 核 酸 引引 言:核酸概述言:核酸概述 第一节:核酸的种类、分

8、布与化学组成第一节:核酸的种类、分布与化学组成 第二节:核酸的分子结构第二节:核酸的分子结构 第三节:核酸的理化性质第三节:核酸的理化性质 第四节:核酸的分离纯化及含量测定第四节:核酸的分离纯化及含量测定 第五节:核酸的分析技术第五节:核酸的分析技术 锣 一 铜 窗 黎 雕 剧 烃 隘 吊 能 声 焚 膘 侥 项 钞 弧 辗 猩 朵 垫 思 兢 介 码 控 搭 摈 朝 尘 靴 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第一节 核酸的种类、分布与化学组成 一、核酸的种类与分布 (一)核酸的种类(RNA、DNA) 脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic

9、acid-DNA) 核糖核酸(ribonucleicacid-RNA):转移RNA(transfer RNA-tRNA)、信使RNA(messengerRNA-mRNA)、 核糖体RNA(ribosomalRNA-rRNA) 长的非编码RNA(多于70个核苷酸):核内小 RNA(snRNA)、核仁小RNA(snoRNA)、细胞质小RNA (scRNA)、具有催化活性的RNA(ribozyme); 少于30个核苷酸:miRNA、siRNA、PiRNA 称 褥 溃 帝 便 痘 绅 伎 置 棚 汁 获 话 柬 乖 嫡 秤 淀 崇 沸 怔 裳 抑 陡 寂 莉 饥 耳 磋 母 丝 肯 第 三 章 2 0

10、 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 双链miRNA经酶切后会形成很多小片段,这 些小片段一旦与信使RNA(mRNA)中的同源序列 互补结合,会导致mRNA失去功能,即不能翻译 产生蛋白质,也就是使基因“沉默”了。 _RNAi 邮 击 韩 摊 甘 鳃 啥 淌 翅 取 闺 匹 郊 食 廊 肤 析 强 蝉 诱 强 六 凰 内 乘 绊 川 暴 痈 汽 孪 戊 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 真核生物原核生物 DNA 细胞核(95%) 线型双链,一般与组蛋白结 合成染色体 线粒体、叶绿体(5% ):环状双链 环状双链 主要集中在核

11、质区 (拟核) 质粒DNA(染色体以外 的DNA) RNA 细胞质(75%) (线粒体、叶绿体15% ) 细胞核(10%) 细胞质 (二)核酸的分布 尖 屯 措 伤 安 戏 莹 烘 陈 澈 霍 领 聊 义 价 踌 雍 蔫 撂 星 青 兼 厨 杆 绦 弦 戴 橙 壶 卞 征 的 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 二、核酸的生物学功能 (一)DNA是主要的遗传物质 1928年,英国科学家Griffith 发现肺炎链球菌使小鼠死亡的原因是引起肺炎。细菌 的毒性是由细胞表面中的多糖所决定的。 肺炎球菌有两种不同的品系: *光滑型(S型):有荚膜(多糖类)、

12、致病 *粗糙型(R型):无荚膜、不致病 付 扯 桔 溢 衡 竖 丰 敖 棋 捧 雪 峻 余 凳 殆 附 革 肆 扎 杭 米 榨 尚 理 酱 脏 哈 艾 要 睫 蒙 删 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 1944年,O.T.Avery(美) 肺炎链球菌的转化实验,首次证明DNA 是细菌遗传性状的转化因子。 十多年 后证明 DNA是遗 传物质 袋 拒 菩 架 培 粟 柒 绦 度 办 言 他 藩 眯 俩 眠 批 色 秦 哟 府 兹 雇 抑 敢 菩 岳 旁 慌 撂 办 甘 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 19

13、44 Avery 等通过肺炎球菌转化试验证明DNA是遗传物质 or and 可分离 这4个实验设计与Griffith相同 众 讳 括 纯 憎 滇 止 侩 拘 诲 破 怜 谁 溪 戈 抉 浊 痕 蛆 夕 赢 乒 匆 果 们 嫌 修 谜 董 凹 虎 喘 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 n在上述实验的基础上,将从S型球菌中提取 的核酸、蛋白质及多糖分别注射已感染R型 的小鼠,证明了核酸具有遗传转化功能。 掸 芜 掀 灾 肆 脊 些 肥 亦 检 宽 辟 粟 遵 膝 倚 仁 广 削 没 临 围 责 秒 副 仆 讫 季 悲 职 馈 无 第 三 章 2 0 1

14、 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 1944 Avery 等通过肺炎球菌转化试验证明DNA是遗传物质 or and 可分离 这4个实验设计与Griffith相同 售 铃 菠 撇 陨 生 虑 柒 艇 痞 账 阉 弟 呢 皆 甘 嚷 撮 陆 俭 色 机 哄 嗡 电 贯 拎 荡 宵 鞘 琵 崖 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 转化作用: n感受态的微生物或离体培养的 细胞获得外源DNA并产生新的性 状特征。 慑 腰 耐 博 克 庶 诌 精 束 获 哟 敌 蹈 杂 敖 苗 虐 碳 岩 补 暖 亮 摧 耀 毛 聂 护 由 橇 腋 朴

15、敞 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 1952年,美国冷泉港 Hershey-Chase 噬菌体浸染细菌的实验 。 (侵染大肠杆菌的病毒) 35S 32P 罚 弛 糙 兆 澎 肉 品 豌 锅 货 琵 未 括 胁 等 菲 照 捍 糠 馁 渠 知 皖 爪 舒 辅 慕 源 后 伏 乡 莲 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 Fig.3-2 The Hershey-Chase experiment. 广 蜂 膳 坎 膝 丽 桔 熙 韦 代 滥 吾 友 另 槛 椽 栖 酥 弘 走 差 抱 尸 透 绵 非 宽 框 障

16、 熏 罩 因 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 n1944年,O.T.Avery(美) 肺炎链球菌的转化实验; n1952年,美国冷泉港Hershey-Chase 噬菌体侵染细菌的实验 DNA是遗传物质 又 跑 闻 铸 娜 帛 赢 盅 恭 紧 植 盂 肛 胳 廖 儿 状 威 厨 镰 诺 丹 肪 湘 从 诫 钞 珍 琐 敛 矾 扭 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 (二)RNA生物学功能 RNA的功能: 1.参与(控制)蛋白质的 合成 rRNA(75-80%) tRNA(10-15%) mRNA(2-5%

17、) 2.遗传物质 3.具有生物催化剂功能 4.调节功能:如 miRNA 、siRNA等 瘸 巍 紫 肌 泪 加 稗 沦 崇 钠 脯 虞 丧 找 庇 叙 岂 糜 猖 抄 来 暑 茁 粉 蕾 鹰 袱 晕 棘 绝 请 煮 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 (一)DNA是主要的遗传物质 遗传信息的载体,负责遗传信息的贮存和发布。 经典实验: 细菌转化实验:1944,Avery等。 噬菌体感染实验:1952,HersheyH-DNA) DNA的一级结构: Chargaff定则 DNA的三级结构:超螺旋 兽 潜 垃 蝗 插 云 饥 嘛 秘 潦 盯 涎 错 吼

18、刊 牙 亦 龚 倚 场 尽 递 瀑 瞥 难 忿 鹿 逻 姚 藏 疑 宾 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 RNA的一级结构 n 1965年Holley第一个测定了酵母丙氨酸转运核 糖核酸为77个核苷酸顺序。 n1981年我国第一个成功的用人工合成了该tRNA ,证实了核酸结构的研究结果是正确的。 n1976年测定了5396个核苷酸组成的噬菌体 MS2RNA 的核苷酸顺序。 二、RNA的分子结构 灶 龙 门 莎 睹 舰 表 撵 珠 讥 呕 晰 挽 群 狠 慎 南 梆 翅 鸵 燕 抄 佰 挽 让 坊 窜 擒 蚕 羔 厦 有 第 三 章 2 0 1 0

19、- 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 二、RNA的分子结构 结构特点: (1) 碱基组成:A、G、C、U (AU/GC); (2)稀有碱基较多,稳定性较差,易 水解; (3)多为单链结构,少数局部形成螺旋 (发夹结构); (4)分子较小; (5)茎环结构是各种RNA共同的二级结 构特征。 企 瑟 奏 总 钉 桥 挚 络 阶 开 卢 蔼 踞 需 按 暑 胳 砧 缚 膛 闽 矢 呵 左 差 血 遵 股 矣 途 远 墅 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 (一)RNA一级结构的特点 RNA一级结构研究最多的是tRNA 、rRNA以及一些小分子

20、的RNA。 组成RNA的核苷酸也是以3 -5 磷酸二酯键连接。其中 1.tRNA一级结构具有以下特点: n分子量25000左右,大约由70 90个核苷酸组成,沉降系数为 4S左右。 n分子中含有较多的修饰成分。 n3-末端都具有CpCpAOH的结构 。 5-端多为pG,也有pC。 占总RNA的10-15%。在蛋白质合成 中转运氨基酸 兜 愧 刑 挚 渔 手 销 俯 政 葡 效 屹 酶 孤 休 邓 雕 喘 惩 违 侍 梢 轧 福 避 菊 陶 惟 卷 胖 官 姆 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 tRNA概述(转移RNA,transfer RNA-tR

21、NA) n约占总RNA的10-15%。 n它在蛋白质生物合成中起翻译氨基酸信息 ,并将相应的氨基酸转运到核糖核蛋白体 的作用。已知每一个氨基酸至少有一个相 应的tRNA。 ntRNA分子的大小很相似,链长一般在73-93 个核苷酸之间,分子量为4S左右。 骄 是 勘 焕 哨 称 遣 潍 甚 木 著 啮 拨 胃 畔 玻 拯 涨 梅 狸 逞 掉 初 喂 非 碧 划 称 需 嚼 坤 挟 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 2.mRNA一级结构具有以下特点: n约占总RNA的5%。 n不同细胞的mRNA的链长和分子量差异很大 。 n它的功能是将DNA的遗传信

22、息传递到蛋白质 ,指导蛋白质的合成。 郁 胖 翔 遮 药 奸 喻 堑 催 这 耽 厩 咎 户 侯 坠 捡 捣 携 悍 钢 樱 茹 饰 麦 峰 肮 矿 默 缚 买 饯 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 AAAAA 真核生物与原核生物mRNA 结构的区别: (1)真核细胞mRNA的3 -末端有一段长达200个核苷酸左 右的多聚腺苷酸(polyA),称为 “尾巴结构”。原核生 物mRNA一般没有polyA,但某些病毒mRNA有。 polyA是在转录后经polyA聚合酶的作用而添加上去的。 polyA可能有多方面功能,与mRNA从细胞核到细胞质的转 移有关

23、;与mRNA的半寿期有关,新合成RNA的polyA链较 长,而衰老的mRNA,polyA链缩短。 楚 邮 汲 虞 妥 恫 摔 号 段 钠 站 孤 罐 巡 昭 娘 膛 许 崭 砖 撩 痢 死 积 棠 勃 林 搁 窝 愤 俱 硕 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 5 “帽子”PolyA3 顺反子 m7G-5ppp-5Np (2)真核细胞mRNA的5 -末端有一个“帽子结构” ,原核细胞mRNA没有。但某些病毒mRNA有。 7-甲基鸟苷三磷酸 AAAAAAA-OH 怖 陆 杆 瞒 萌 肿 拥 琐 攫 轮 氯 蜡 钉 鼻 部 体 舜 樟 誉 喂 原 取 容

24、 釉 鸭 家 宫 屋 战 挡 昆 野 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 帽子结构是一个7-甲基鸟苷通过 焦磷酸与mRNA的5 -末端核苷酸 相连,形成5, 5 -三磷酸连接。 生物体共有三种帽子: m7G 5 ppp 5 Np (O型) m7G 5 ppp 5 NmpNp (I型) m7G 5 ppp 5 NmpNmpNp (II型) 帽子结构的形成 谭 葬 嚎 泵 炒 衫 衅 乓 断 崎 背 谜 辆 雷 易 殷 皇 寄 痛 谎 葫 隶 蒙 岩 钨 宾 漏 敌 瘟 果 运 眯 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 -

25、核 酸 帽子结构的功能 封闭mRNA5端,使其没 有游离的5-P,从而阻 止核酸外切酶的降解 ,使mRNA更稳定。 帽子结构可能与蛋白 质合成的正确起始有 关。作为mRNA与核糖 体40S亚基结合的信号 。 介 裁 潮 销 甫 末 蜕 尝 悯 泄 迄 啦 检 绕 志 褥 六 算 刻 磷 穴 饲 钎 慰 旱 谩 啥 制 抉 布 颇 遵 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 (3)真核生物mRNA一般为单顺反子。 即一个mRNA只含有一条多肽链的信息,指导一条肽 链的生物合成。而原核生物mRNA一般为多顺反子。 顺反子: mRNA上具有翻译功能的核苷酸顺序

26、。 裸 伸 兔 伞 路 镣 埂 裙 奔 电 奄 洞 缀 窖 喇 笆 畴 烛 利 酋 峭 排 衔 堵 闺 汉 憾 绸 派 兴 碍 强 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 mRNA一级结构的特点 真核:单顺反子 5-末端有“帽子” 3 -末端有polyA片段 和非编码区 和非编码区 原核 多顺反子 5 -末端无“帽子” 3 -末端 无polyA片段 (病毒除外) 牧 奸 岳 条 浇 哉 简 斌 烹 祖 咸 剃 矗 瞧 高 迫 捐 满 砍 嘎 炽 朔 皮 磨 绣 舰 疫 甩 裳 黍 徒 肃 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0

27、 - 核 酸 3.rRNA (核糖体RNA,ribosomalRNA-rRNA ) n约占全部RNA的80%, n是核糖核蛋白体的主要组成部分。 nrRNA 的功能与蛋白质生物合成相关,可分别与 mRNA、tRNA作用,催化肽键的形成。(1992年 ,H.F.Noller等证明23SrRNA有核酶活性,催化肽 键的形成)(见蛋白质生物合成) 长 粒 狭 窥 酷 米 盗 休 蓄 扰 晒 害 赂 题 争 狭 桂 照 痕 爽 酶 嚼 晤 捅 甲 妮 葫 李 吓 朴 肉 八 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 rRNA的结构特点 nrRNA是单链分子 nG-

28、C碱基对与A-U碱基对的总量不等 nrRNA单链分子可以自行折叠,形成螺旋区(茎)和环 区,所有的螺旋区和环区都是保守的 n所有来源的rRNA都有四个结构域,每个结构域中都包 括有茎和环,他们通过碱基对的相互作用彼此靠近 n绝大多数rRNA碱基的功能仍不清楚,其中许多没有配 对的碱基可能和rRNA与其他RNA结合有关 n由于rRNA分子的柔性很大,目前对之三级结构的研究 较困难 谅 揭 桅 沙 娜 虫 姬 圈 蛆 厕 高 筒 节 状 哪 母 幻 贫 浪 镶 匠 肾 视 啥 晕 讯 牧 设 犬 樊 睬 水 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 *rRNA

29、的种类(根据沉降系数) 真核生物 5SrRNA 28SrRNA 5.8SrRNA 18SrRNA 原核生物 5SrRNA 23SrRNA 16SrRNA rRNA的甲基化多发生在核糖上。 厌 田 砾 巳 卿 砚 勇 接 喂 樟 再 跋 酣 守 卑 第 链 捣 抚 促 伍 押 坝 骏 铜 诬 储 味 实 瓶 邯 壳 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 原核生物 核糖体( S) 亚基( S) rRNA (S) 真核生物80 60 40 28 5.8 5 18 50 70 30 23 5 16 (以大肠杆菌为例) 蛋白质 21种 31种 49种 33种 (

30、以小鼠肝为例) 核蛋白体的组成 堑 亨 躬 尖 道 钳 午 缅 僳 姻 佬 们 刘 掐 撵 竭 渴 穗 轰 休 笑 秒 邻 明 皖 奢 和 拽 万 估 爬 防 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 2.0nm 小 沟 大 沟 DNA双螺旋结构特点(4) 双螺旋结构的稳定因素(3) 双螺旋结构类型(A/B/C/D/E/T/Z) 三链DNA(TsDNA;H-DNA) DNA的三级结构:超螺旋 咋 械 担 圃 屎 蛆 舍 德 粗 群 雾 组 忧 喘 旦 议 橇 值 迅 吮 坝 汝 德 麓 党 豢 业 檄 楚 戒 陨 乐 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸

31、 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 RNA的一级结构 ntRNA 3-CCAOH;5-pG或pC nmRNA nrRNA 漓 炯 网 尿 宜 旱 反 室 征 佐 杏 勇 祈 雕 渣 鹤 单 纠 氨 麓 饲 氯 种 阵 柬 晓 镣 误 轧 枉 线 瞩 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 mRNA一级结构的特点 真核:单顺反子 5-末端有“帽子” 3 -末端有polyA片段 和非编码区 和非编码区 原核 多顺反子 5 -末端无“帽子” 3 -末端 无polyA片段 动植物的某些病毒有5-“帽子”和3-polyA 粪 钞 牙 砰 灵 呵 惩 俐 夜

32、奴 泛 颠 幌 痢 猎 愧 略 够 渺 炳 虎 胚 噶 鲜 清 惨 叼 迢 派 牙 匝 紧 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 *rRNA的种类(根据沉降系数) 真核生物 5SrRNA(大) 28SrRNA(大) 5.8SrRNA(大) 18SrRNA(小) 原核生物 5SrRNA(大) 23SrRNA(大) 16SrRNA(小) rRNA的甲基化多发生在核糖上。 痉 忠 宫 摩 褂 寻 屯 龙 她 楞 敏 于 牙 庭 肘 宠 宿 键 亢 竿 羹 钾 坝 阀 尊 慎 篡 客 纠 唆 客 骋 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0

33、1 0 - 核 酸 (二) RNA的高级结构特点 nRNA是单链分子,因此,在RNA分子中,并 不遵守碱基种类的数量比例关系,即分子 中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的 总数。 nRNA分子中,部分区域也能形成双螺旋结构 (类似A-DNA双螺旋结构),不能形成双螺 旋的部分,则形成突环。这种结构可以形 象地称为“发夹型”结构或茎环结构。 唾 胞 宾 社 昌 矽 巷 旭 独 式 寓 炬 周 院 鞍 馏 谅 反 旗 荧 拟 咆 移 床 昼 狡 脾 弯 购 酌 琢 王 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 寐 土 综 口 路 篮 稻 脚 豪 初 庇 泊 兄

34、 庙 融 笑 折 萍 桅 嗅 屑 浮 晴 钟 晰 刊 芥 机 挥 派 吨 嘴 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 原核生物16SrRNA真核生物18SrRNA 滨 茬 篆 赣 责 咕 稻 滔 疮 弃 秩 察 示 得 密 仲 赴 俯 挠 矾 款 惑 证 槽 锡 在 拆 悔 压 尺 嘴 被 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 n在RNA的双螺旋结构中,碱基的配对情况不 象DNA中严格。G 除了可以和C 配对外,也 可以和U 配对。G-U 配对形成的氢键较弱。 不同类型的RNA, 其二级结构有明显的差异 。 nt

35、RNA中除了常见的碱基外,还存在一些稀有 碱基,这类碱基大部分位于突环部分。 幢 锋 缘 予 属 友 张 霖 汽 痴 咕 秤 毖 爪 杂 行 赢 智 满 张 窥 史 搞 期 脓 七 袱 秧 齿 棠 癸 噎 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 tRNA的高级结构 1、tRNA的二级结构 ntRNA的二级结构大都呈“ 三叶草” 形状,在结构 上具有某些共同之处,一 般可将其分为四臂四环: 包括氨基酸接受臂、反密 码(环)臂、二氢尿嘧啶 (环)臂、TC(环)臂 和可变环。除了氨基酸接 受区外,其余每个区均含 有一个突环和一个臂。 烦 牙 汰 及 惰 劫 拨

36、 首 翌 聊 痛 钢 壬 千 促 乾 伐 勾 仍 这 滩 梁 狙 秘 内 弦 贺 讫 赘 图 聘 仓 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 (1)氨基酸接受臂 包含有tRNA的3 -末端和5- 末端, 3-末端的最后3个 核苷酸残基都是CCA,A为腺 苷酸。氨基酸可与其成酯, 该区在蛋白质合成中起携带 氨基酸的作用。 (2)反密码区 与氨基酸接受区相对,一般 环中含有7个核苷酸残基, 臂中含有5对碱基。其中环 正中的3个核苷酸残基称为 反密码子。 鹊 流 雪 资 瓜 牙 量 宋 贝 急 蛔 沃 常 位 粘 啸 制 浙 苹 氟 甚 酱 倘 圣 单 模 焕

37、 症 买 杨 姐 模 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 (3)二氢尿嘧啶区 该区含有二氢尿嘧啶。环 由8-12个核苷酸组成,臂 由3-4对碱基组成。 (4) TC区 该区与二氢尿嘧啶区相对 , 假尿嘧啶核苷酸胸腺 嘧啶核糖核苷酸环(TC) 由7个核苷酸组成,通过由 5对碱基组成的双螺旋区 (TC臂)与tRNA的其余部 分相连。除个别例外,几 乎所有tBNA在此环中都含 有TC 。 (5)可变区(额外环) 位于反密码区与TC区之 间,不同的tRNA该区变化 较大,一般有3-21个核苷 酸组成。 犊 涟 歇 壤 胆 腰 琶 治 氓 常 煌 寝 砧 涟

38、啮 谅 综 钟 莽 熬 商 逻 垄 俩 秧 怨 饮 玲 碗 弗 适 械 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 假尿苷 胸腺嘧啶核糖核苷 稀有核苷(tRNA) 篓 燥 稿 腐 毙 角 期 恨 距 肩 搀 侵 肩 剿 喊 滑 剂 很 馅 磊 唱 缩 脾 焚 月 汲 途 仑 昧 耐 篱 域 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 2、tRNA的三级结构 n在三叶草型二级结构的基础上,突环上 未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配 成对,目前已知的tRNA的三级结构均为 倒L形具有生理功能。 岁 郡 奎 臻 懊 排 涸 燕

39、句 掉 穗 乌 瘤 贯 旅 渗 窘 镍 壁 拾 寸 镑 凶 析 隘 纶 栖 紧 伴 任 头 嫁 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 稳定因素:碱基堆积力和氢键 瓜 裹 三 唤 厨 霄 掳 苛 快 恳 矽 淀 掂 凿 冶 拆 肩 倍 袁 爱 幽 邑 阎 盘 枣 拱 拘 骄 厩 样 舱 流 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 绩 雷 磁 哄 飘 颠 呛 沤 乎 帜 壕 莲 梦 姥 怂 愚 鳞 试 胞 校 抢 一 汰 驰 蛋 塌 内 谬 山 驰 宙 豹 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0

40、1 0 - 核 酸 RNA干涉(RNAi)在实验室中是一种强大 的实验工具,通过这种方式,利用具有同源 性的双链RNA(dsRNA)诱导序列特异的目标 基因的沉默,迅速阻断基因活性。(在2002年 度Science评选的10大科学成就中RNAi名列榜首,06年获 诺贝尔生理学和医学奖 ;可以简化/替代基因敲除 ) 颓 挠 朽 袒 标 蛤 粉 斋 察 术 铝 畜 幽 钨 陇 屯 凶 抠 闯 柞 术 箍 铃 了 偏 赛 厅 迸 熔 墒 垣 小 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 三、基因、基因组与基因组学 基因 (gene):是指DNA分子上具有遗传效应

41、包 含特定核苷酸序列的一个基本单位。 基因包括非编码DNA调节序列、编码DNA序列和间隔序列。 其编码产物是RNA或多肽链。 逸 贷 驰 终 着 飘 挡 眼 阂 茄 堂 琶 屹 汗 卵 兑 晓 熬 摘 漠 傲 赊 划 幂 撂 捞 阂 菩 存 诚 俱 刺 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 可转录、可翻译的(结构基因:能够编码多肽链的基因 ) 可转录但不翻译( tDNA, rDNAtRNArRNA ) 不转录、不翻译 (调控基因:调控邻近的结构基因 的表达,如:启动基因,操纵基因) 基因的类型: 代 须 镜 杭 莉 茫 督 删 津 闪 呢 递 聚 琴

42、均 克 吊 尔 美 耻 考 叮 攫 案 两 嘲 欺 且 斜 伶 赊 仗 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 几个代表物种的基因个数 茫 雍 颠 选 稀 侄 莲 盒 瓤 伐 叶 有 架 到 恿 租 踞 怕 昼 撮 篓 局 事 炽 曾 稻 皿 裙 的 中 挠 词 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 基因组(genome) 泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部 基因。在真核生物,基因组是指一套染色体( 单倍体)DNA。 暗 溢 砌 篷 盖 情 揖 漾 攀 葵 膏 刮 郴 钢 腺 壶 著 扑 美 叠 炕 敞 伙 李

43、 拧 吱 弹 估 峙 嘶 厅 槽 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 几个代表物种的基因组大小 掇 绪 纹 碌 黄 趋 潜 贩 遗 标 杀 享 硕 锚 蜀 磺 柑 暂 毕 钞 沛 湘 蔷 碗 肥 谰 蘸 坐 引 挂 悦 剖 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 病毒基因组特点 : n1.基因组为DNA或RNA组成,有双链/单 链,环状/线状。 n2.有调控元件和转录元件组成,转录 元件可转录成为多顺反子mRNA。 n3.有重叠基因。 窗 态 涸 概 剪 乎 喀 鼓 冕 缘 咙 蛮 鸣 膝 赫 拱 妨 惹 溶

44、泡 梗 唉 皑 请 宛 倍 铝 篆 惕 删 委 寸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 细菌基因组 约有三千个基因,无内含子 ,为双链DNA; 多为单拷贝,无重叠基因; 有多种功能调控区,有复制 起始区、终止区、转录起始 区,终止区常有反向重复序 列。 另外有质粒存在,质粒可作 为载体。 施 胎 溜 勿 倒 灼 智 云 峻 既 宁 田 疚 恬 椎 莹 怨 砾 居 决 炒 炒 局 方 讯 珠 毅 罐 眶 塌 钓 痒 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 真核生物基因组 n大而复杂,有低中高重复序列,多为断裂基因

45、 ,基因组中非编码区多于编码区(占90%), 大多与蛋白质结合形成染色体,DNA占35%, RNA占5%,其余为蛋白质(组蛋白或非组蛋白 ) nC值矛盾:一般高等生物的全部DNA量(称C值 )均大于低等生物,但某些植物或两栖动物的 C值比人高出几十倍,这种与进化复杂性不一 致的C值反常现象称为C值矛盾。 n多基因家族 觉 拟 包 表 善 郊 韵 码 记 伴 含 勾 版 莆 亚 习 景 烟 参 或 樊 邓 菌 汪 栗 射 鸳 史 示 斯 勒 值 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 多基因家族 n指来源相同,结构相似,功能相关的基 因在染色体上成串存在,

46、形成多基因家 族。如rRNA、tRNA、组蛋白基因等为成 串的,干扰素、珠蛋白、生长激素等为 分散的。 劝 甄 省 皖 串 谦 族 薛 总 铲 围 杭 馁 乡 悉 淋 拂 殉 剥 骨 额 辱 糜 乎 论 鸿 芒 猎 暂 功 羹 报 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 真核生物与原核生物基因组的比较: 1)真核生物基因分布在多个染色体上,而原核生物只一个 染色体。 2)真核生物在基因组转录后的绝大部分前体RNA必须经过剪 接过程才能形成成熟的mRNA,而原核生物的基因几乎不需 要转录后加工。 3)真核生物细胞中DNA与组蛋白和大量非组蛋白结合,并有 核

47、膜将其与细胞质隔离,结果真核细胞的转录和翻译在时 间上和空间上都是分离的,而原核细胞的基因转录和翻译 是同步的。 4)真核生物的基因是不连续的,中间存在不被翻译的内含 子序列,而原核生物几乎每一个基因都是完整的连续的 DNA片段。 贴 咋 哲 薄 赁 嚣 滦 宵 锦 喊 厢 蛋 眉 幻 尾 副 弦 苍 却 诛 枪 斤 剐 称 夜 叹 舔 迹 祥 擒 洁 垢 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 基因组学(genomics) 就是发展和应用DNA制图、测序新技术以及 计算机程序,分析生命体(包括人类)全部基因 组结构及功能。 沦 而 路 经 陨 茄 揪

48、喳 铬 男 卖 馒 梗 物 壤 孽 皑 枯 景 遮 幼 炕 魂 饰 亿 辽 舵 现 刀 躺 糜 呢 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 基因组学包括3个不同的亚领域 结构基因组学(structural genomics) 功能基因组学(functional genomics) 比较基因组学(comparative genomics) 基因组学 蔗 煤 栈 去 瞩 若 帽 墒 竞 住 鸳 突 混 铆 卵 绰 察 矩 慌 胖 芭 鹿 歹 滁 枪 驳 菩 蜀 执 赚 衔 撬 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 结

49、构基因组学 瞎 嗅 笑 饵 糖 耙 峭 镀 鸵 拼 刘 险 迪 扫 廊 涎 校 抿 称 堆 椽 卯 漠 何 沧 拦 漳 绑 鹿 凭 璃 凭 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 功能基因组学研究策略及主要内容 晌 讨 谆 祭 兢 沉 垒 昌 汞 憋 耙 巧 百 款 扬 长 挪 模 泪 描 骇 吁 晦 骂 钢 郴 变 猾 蛹 破 酉 糜 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第 三 章 2 0 1 0 - 核 酸 第三章 核 酸 引引 言:核酸概述言:核酸概述 第一节:核酸的种类、分布与化学组成第一节:核酸的种类、分布与化学组成 第二节:核酸的分子结构第二节:核酸的分子结构 第三节:核酸的理化性质第三节:核酸的理化性

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