碱基的互变异构体体内重要的核苷酸衍生物含核苷酸的生物活性物质：NAD+ 、NADP+ 、CoA-SH 、FAD 等都含有AMP 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。tRNA 的二级结构主要特征：1. 三环四臂2. 氨基酸臂3′端有CCA-OH 的共有结构3.D 环上有二氢尿嘧啶（D）4. 反密码环上的反密码子与mRNA 相互作用5. 可变环上的核苷酸数目可以变动6.TψC 环含有T和ψ7. 含有修饰碱基和不变核苷酸Anticodon ：Three-nucleotide sequence of tRNA that base-pairs with a codon in mRNA. 核酸的酸碱及溶解度性质核酸为多元酸，具有较强的酸性。核酸的高分子性质粘度：DNA>RNA dsDNA > ssDNA 沉降行为:不同构象的核酸分子的沉降的速率有很大差异，这是超速离心法提取和纯化核酸的理论基础。第五节  核酸酶 Nuclease 思考题：名词解释：Tm 、ribozyme 、增色效应、核酸分子杂交核酸分子杂交(hybridization) ：热变性的ＤＮＡ经缓慢冷却过程中，具有碱基序列部分互补的不同的ＤＮＡ之间或ＤＮＡ与ＲＮＡ之间形成杂化双链的现象．试比较蛋白质与核酸的异同? 简述tRNA 二级结构的特点？DNA 双螺旋结构模型的要点是什么？请简要回答DNA 与RNA 组成上的异同DNA 或RNA 的定量A260 = 1.0 相当于50 μg/ml 双链DNA(dsDNA) 40μg/ml 单链DNA (ssDNA or RNA) 20μg/ml 寡核苷酸确定样品中核酸的纯度	 纯DNA: A260/A280 = 1.8 	 纯RNA: A260/A280 = 2.0 紫外吸收的应用二、DNA 变性是双链解离为单链的过程在某些理化因素作用下，DNA 双链解开成两条单链的过程。定义DNA 变性的本质是双链间氢键的断裂。常见因素：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。协同性的DNA 解链高温或极端的pH DNA 的变性部分变性DNA 的电镜图像变性后理化性质变化：OD260 增高 粘度下降比旋度下降浮力密度升高酸碱滴定曲线改变生物活性丧失增色效应(hyperchromic effect) ：DNA 变性时其溶液OD260 增高的现象。DNA 解链时的紫外吸收变化DNA 的解链曲线连续加热DNA 的过程中以温度相对于A260 值作图，所得的曲线称为解链曲线。解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应的温度。解链温度(melting temperature ，Tm) G+C 含量越高，解链温度就越高。解链曲线的变化三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，这一现象称为DNA 复性(renaturation) 。减色效应：DNA 复性时，其溶液OD260 降低。Hypochromism ：A decrease in the absorbance coefficient as DNA renatures from the single-stranded to the double-stranded form. 热变性的DNA 经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing) 。不同种类的DNA 单链分子或RNA 分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件可以在不同的分子间形成杂化双链(heteroduplex) 。这种杂化双链可以在不同的DNA 与DNA 之间形成，也可以在DNA 和RNA 分子间或者RNA 与RNA 分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。核酸分子杂交(hybridization) 核酸分子杂交研究DNA 分子中某一种基因的位置。监定两种核酸分子间的序列相似性。检测某些专一序列在待检样品中存在与否。核酸分子杂交的应用RNA 与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。RNA 通常以单链的形式存在，但有复杂的局部二级结构或三级结构。RNA 比DNA 小的多。RNA 的种类、大小和结构远比DNA 表现出多样性。RNA 的二、三级结构。(a) 茎-环状结构，发夹样结构；(b) “假结”样结构RNA 的种类、分布、功能信使RNA(messenger RNA, mRNA) 是合成蛋白质的模板。不均一核RNA(hnRNA) 含有内含子(intron) 和外显子(exon) 。外显子是氨基酸的编码序列，而内含子是非编码序列。hnRNA 经过剪切后成为成熟的mRNA 。一、mRNA 是蛋白质合成中的模板hnRNA 内含子(intron) mRNA mRNA 成熟过程外显子(exon) 从AUG 开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨基酸，称为三联体密码(codon) 。成熟的mRNA 由氨基酸编码区和非编码区构成。5 -末端的帽子(cap) 结构和3 -末端的多聚A尾(poly-A tail) 结构。成熟的真核生物mRNA 帽子结构:m7GpppNm （一）大部分真核细胞mRNA 的5' 末端都以7- 甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷为起始结构mRNA 的帽结构可以与帽结合蛋白(cap binding protein ，CBP) 结合。真核生物的mRNA 的3 -末端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸。（二）在真核生物mRNA 的3' 末端有多聚腺苷酸结构mRNA 核内向胞质的转位mRNA 的稳定性维系翻译起始的调控帽子结构和多聚A尾的功能（三）mRNA 依照自身的碱基顺序指导蛋白质氨基酸顺序的合成从mRNA 分子5' 末端起的第一个AUG 开始，每3个核苷酸为一组称为密码子(codon) 或三联体密码(triplet code) 。AUG 被称为起始密码子；决定肽链终止的密码子则称为终止密码子。位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为开放阅读框(open reading frame, ORF) ，决定了多肽链的氨基酸序列。（四）mRNA 的成熟过程是hnRNA 的剪接过程卵清蛋白mRNA 的成熟转运RNA(transfer RNA, tRNA) 在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体, 将氨基酸转呈给mRNA 。由74 ～95 核苷酸组成；占细胞总RNA 的15% ；具有很好的稳定性。二、tRNA 是蛋白质合成中的氨基酸载体（一）tRNA 中含有多种稀有碱基* tRNA 的一级结构特点含10~20% 稀有碱基，如DHU 3′末端为—CCA-OH 5′末端大多数为G 具有T C 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T ψC 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 的密码子核蛋白体RNA(ribosomal RNA ，rRNA) 是细胞内含量最多的RNA(>80 ％)。rRNA 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。三、以rRNA 为组分的核蛋白体是蛋白质合成的场所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 的二级结构蛋白质合成时形成的复合体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 的功能核酶某些小RNA 分子具有催化特定RNA 降解的活性，这种具有催化作用的小RNA 亦被称为核酶(ribozyme) 或催化性RNA(catalytic RNA) 。RNA 具有酶活性的发现Sidney Altman ，Thomas R. Cech （1939- ）（1947- ）The Nobel Prize in Chemistry 1989 for their discovery of catalytic properties of RNA 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 核酸的理化性质The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid 第四节核酸在波长260nm 处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。一、核酸分子具有强烈的紫外吸收碱基的紫外吸收光谱不同生物种属的DNA 的碱基组成不同同一个体的不同器官或组织的DNA 碱基组成相同。[A] = [T] ，[G] = [C] Chargaff 规则（一）DNA 双螺旋结构的研究背景获得了高质量的DNA 分子的X射线衍射照片。提出了DNA 分子双螺旋结构(double helix) 模型。1.01 39.8 1.00 1.01 30.1 19.9 19.9 30.4 人1.01 41.4 1.00 1.02 29.1 20.7 20.7 29.8 猪1.01 42.4 1.00 1.01 28.7 21.2 21.2 29.0 牛1.00 35.7 1.05 0.97 32.6 17.4 18.3 31.7 酵母1.00 70.3 0.99 1.03 14.6 35.4 34.9 15.1 结核杆菌1.04 50.1 0.99 1.09 23.9 25.2 24.9 26.0 大肠杆菌嘌呤/嘧啶G+C G/C A/T T C G A 不同生物来源DNA 碱基组分和相对比例1953 年由Wilkins 研究小组的Rosalind Franklin 获得了高质量的X线衍射照片，显示出DNA 是螺旋形分子，从密度上也提示了DNA 为双链分子。Rosalind Franklin Watson and Crick's 1953 Nature paper proposing a double helix structure for DNA Structure for Deoxyribose Nucleic Acid 2 April 1953 MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS 两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行(anti-parallel) 。两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋(right-handed) 的结构。双螺旋结构的直径为2nm ，螺距为3. 4nm 。脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。双螺旋结构的表面形成了一个大沟(major groove) 和一个小沟(minor groove) 。（二）DNA 双螺旋结构模型要点1.DNA 是反向平行、右手螺旋的双链结构2.DNA 双链之间形成了互补碱基对碱基配对关系称为互补碱基对(complementary base pair) 。DNA 的两条链则互为互补链(complementary strand) 。碱基对平面与螺旋轴垂直。大沟与小沟相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的碱基堆积力(base stacking interaction) 。碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着DNA 结构的稳定。3. 疏水作用力和氢键共同维系着DNA 双螺旋结构的稳定。碱基堆积作用力DNA 二级结构B-DNA helix ：A right-handed