2017/2/21
第二章
核酸的结构和功能
Structure and Function of Nucleic Acid
目录
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。
12017/2/21
? 核酸研究的发展简史
? 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 1985年 年 Mullis Mullis发明 发明PCR PCR技术 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。
目录
? 核酸的分类及分布
存在于细胞核和线粒体
脱氧核糖核酸
携带遗传信息 携带遗传信息，并通过复制传递 并通过复制传递
(deoxyribonucleic
给下一代。
acid, DNA)
核糖核酸 核糖核酸
分布于细胞核 分布于细胞核、细胞质 细胞质、线粒体 线粒体
(ribonucleic acid,
是DNA转录的产物，参与遗传信息
RNA)
的复制与表达。某些病毒RNA也可
作为遗传信息的载体
22017/2/21
第节 第 一 节
核酸的化学组成
The The Chemical Chemical Component Component of of Nucleic Nucleic A Acid cid
? 核酸组成
(DNA和RNA)
核酸
核苷酸 核苷酸
磷酸 核苷和脱氧核苷
戊糖 戊糖 碱基 碱基
嘧啶
核糖 嘌呤
脱氧核糖
DNA的组成单位是脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide）
目录
RNA的组成单位是核糖核苷酸（ribonucleotide）。
32017/2/21
一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位
? ?分子组成 分子组成
碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱
戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖
磷酸 磷酸(phosphate) (phosphate)
? 碱基
碱基(base)是含氮的杂环化合物。
腺嘌呤
嘌呤
存在于DNA和RNA中
鸟嘌呤
碱基
胞嘧啶
嘧啶 嘧啶
仅存在于RNA中
尿嘧啶
仅存在于DNA中
胸腺嘧啶
目录
42017/2/21
NH
2
N
嘌呤(purine，Pu)
N
NH
N
N
6
N 腺嘌呤(adenine, A)
7
5 1
8
2
4 O
9
3
NH
N
N
N NH H
NH
N NH
2
鸟嘌呤(guanine, G)
O
嘧啶(pyrimidine，Py)
NH
4
N
5
3
2 2
6 6
1
NH O
NH
尿嘧啶(uracil, U)
O
NH
2
H C
3
N NH H
N
NH O
NH O
胸腺嘧啶(thymine, T)
胞嘧啶(cytosine, C)
52017/2/21
? 碱基的互变异构体
-
O OH O
C C C C C C
+
HN N N
+ H
烯醇式
酮式
+
NH NH
2 NH 2
2
+
+ +
H HN N N N
H HN N
+H
亚氨式 氨式
目录
? 戊糖
HO CH HO CH
OH OH
2 2
5 5′
O O O O
1′
4′
3′ 2′
OH
OH OH
β-D-2′脱氧核糖(deoxyribose)
β-D-核糖(ribose)
（构成RNA）
（构成DNA）
62017/2/21
? 脱氧核苷
NH NH
2 2
N N
N N
N N
N N
HOH C
HOH C
2 2
O
O
H H
H H
H H H H
OH H
OH H
嘌呤N-9 与脱氧核糖C-1 ?通过β-N-糖苷键相连
形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。
目录
? 核苷
NH
2
N
N
9 9
N
N
糖苷键
CH OH
O
2
1''
H
H H
H
2''
H H
O OH H
嘧啶N-1与核糖C-1 ?通过β-N-糖苷键相连
形成核苷(ribonucleoside)。
目录
7
O O2017/2/21
? 核苷酸(ribonucleotide)
NH2
N
N
酯键
9
N
O
N
糖苷键
HO P O CH
O
2
-
1 ''
O
H
H
H
H
2''
OH
OH
核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸
(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。
目录
NH
? 多磷酸核苷酸 2
N
5′-磷酯键 N
N
N
O O O
-O P O P O P O CH
2
O
H H
O- O- O-
H H
OH H
脱氧腺嘌呤核苷
脱氧腺嘌呤一磷酸 (dAMP)
脱氧腺嘌呤二磷酸 (dADP)
脱氧腺嘌呤三磷酸 (dATP)
目录
82017/2/21
? 核苷酸衍生物
环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信
号转导中的第二信使 号转导中的第二信使。 。
NH
2
N
N
N
O CH
N
2
O
cAMP
O P
O OH
OH
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，nicotinamide adenine
dinucleotide, NAD+），
生物氧化体系的重要成分，在传递质子或电子的
过程中具有重要的作用。 目录
92017/2/21
?构成RNA的碱基、核苷以及核苷酸
碱基 核苷 核苷酸
腺苷 腺苷 腺苷 腺苷一磷酸 磷酸
A
adenosine adenosine monophosphate, AMP
鸟苷 鸟苷一磷酸
G
guanosine guanosine monophosphate, GMP
胞苷 胞苷一磷酸
C C
cytidi tidine cytidi tidine monoph hosph hat te, C CMP MP
尿苷 尿苷一磷酸
U
uridine uridine monophosphate, UMP
目录
?构成DNA的碱基、核苷、核苷酸
碱基 脱氧核苷 脱氧核苷酸
脱氧腺苷 脱氧腺苷一磷酸
A deoxyadenosine deoxyadenosine monophosphate,
dAMP dAMP
脱氧鸟苷 脱氧鸟苷一磷酸
G deoxyguanosine deoxyguanosine monophosphate,
dGMP
脱氧胞苷 脱氧胞苷一磷酸
C C deoxycytidine deoxycytidine deoxycytidine deoxycytidine monophosphate monophosphate,
dCMP
脱氧胸苷 脱氧胸苷一磷酸
T deoxythymidine deoxythymidine monophosphate,
或thymidine dTMP
目录
102017/2/21
二、DNA是脱氧核苷酸通过3 ?,5 ?-磷酸二酯键
连接形成的大分子
一个脱氧核苷酸3 ?的羟基与另一个核苷酸
5 ?的α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键
(phosphodiester bond)。
多个脱氧核苷酸通过 多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键 磷酸二酯键构成了 构成了
具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷
酸(polydeoxynucleotide)，即DNA链。
5′-末端
C
磷酸二酯键
A
磷酸二酯键 磷酸二酯键
G
3′-末端
目录
112017/2/21
5′-磷酸基团
碱基
O-
O P O CH
2
DNA链的方向是5 ? →3 ?
O
O-
H H
H H
O H
交替的 交替的磷酸 磷酸基团 基团和戊 和戊
核酸方向
碱基
O 糖构成了DNA的骨架
O P O CH
2
O
(backbone)。
H H
O-
H H
H
碱基
O
3′,5′-磷酸二酯键 O P O CH
2
O
O-
H H H H
H H
H 碱基
O P O CH
2
O
O-
H H
H H
H
OH
3′-羟基
目录
三、RNA也是具有3?, 5?-磷酸二酯键
的线性大分子
? ? RNA A也是多个核苷酸分子通过 也是多个核苷酸分子通过3 3 ? ?,5 ? ?-磷酸 磷酸二酯 酯
键连接形成的线性大分子，也具有5 ? →3 ?方
向性;
? RNA的戊糖是核糖；
? RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。
?构成RNA的四种基本核苷酸是AMP、GMP、
CMP和UMP。
目录
122017/2/21
5 ?端
C
四、核酸的一级结构是
核苷酸的排列顺序
?定义
A
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
G
以也称为碱基序列。
3 ?端
? 核酸的一级结构
A G T G C T
5? P OH 3 ?
P P P P P
5 ? pApCpTpGpCpT-OH 3 ?
5 ? A C T G C T 3 ?
A C T G C T
目录
132017/2/21
?单链DNA和RNA分子的大小常用核苷酸数目
（nucleotide，nt）表示；双链核酸分子的大
小常用碱基(base或kilobase)数目来表示。
?小的核 核酸片段( (<50bp) p)常被核 被称为寡核苷酸
(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的
长度可以高达几十万个碱基。
第第节 二 节
DNA的空间结构与功能
Dimensional Structure and
Function of DNA
142017/2/21
? DNA的空间结构(spatial structure)
构成DNA的所有原子在三维空间
的相对位置关系。
DNA的空间结构又分为二级结构
(secondary (secondary structur structure) e)和高级结构 和高级结构。
目录
一、DNA的二级结构是双螺旋结构
152017/2/21
（一）DNA双螺旋结构的实验基础
? Chargaff规则
? 不同生物种属的 不同生物种属的DNA的碱基组成不同 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
? 对于一特定组织的DNA，其碱基组分不随
年龄、营养状态和环境而变化
? [A] = [T]，[G] = [C]
?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。
目录
（二） DNA双螺旋结构模型要点
1.DNA由两条多聚脱氧核苷酸链组成
? ?两条多聚核苷酸链在空间的走向呈 两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行 反向平行(anti (anti-
parallel)。两条链中一条链的5 ? →3 ?方向是自上而下，
而另一条链的5 ? →3 ?方向是自下而上。
?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2.37nm，螺距为3.54nm。
目录
162017/2/21
2. 核糖与磷酸位于外侧
?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)。
DNA双螺旋结构的俯视图
DNA双螺旋结构的示意图
目录
172017/2/21
3. 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 (complementary strand) strand)。
?碱基对平面与螺旋轴垂直。
? 碱基互补配对: 鸟嘌呤/胞嘧啶
目录
182017/2/21
? 碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶
目录
? 大沟与小沟
192017/2/21
4. 碱基对的疏水作用力和氢键共同维持着DNA
双螺旋结构的稳定
?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 DNA结构的稳定 结构的稳定。 。
? 碱基堆积作用力
目录
202017/2/21
（三）DNA双螺旋结构的多样性
目录
（四）DNA的多链结构
? Hoogsteen氢键
?在酸性的溶液中，胞嘧啶的N-3原子被质子化，
可与鸟嘌呤的N-7原子形成氢键；同时，胞嘧
啶的N-4的氢原子也可与鸟嘌呤的O-6形成氢
键，这种氢键被称为Hoogsteen氢键。
? Hoogsteen氢键，不破坏Watson-Crick氢键，
＋
由此形成了C GC的三链结构(triplex)。
目录
21Hoogsteen 碱基对
Hoogsteen 碱基对
2017/2/21
? 三链结构
H
H
R N N
N
+
N H H
O O
O O H H
N N
R
H
N
N
O
H
N
第三链
N N
R
H
+
C :G:C 三链
CH
3
CH
3
R N O
O O
N
H H
N
O H
NN
H R
N
N
O
N
N
R
T:A:T 三链
目录
? 四链结构
H
N N
N
H
N N
G G
N N
N
H
G
O N
H
O
H
N N
H
N H N
H
O
H
N O
G
H
N
G
N
NN
H
N
N N
H
G-四链体
鸟嘌呤之间通过8个Hoogsteen氢键形成特
殊的四链结构(tetraplex) 。
目录
22
Watson-Crick 碱基对
Watson-Crick 碱基对2017/2/21
真核生物DNA3 ?-末
端是富含GT的多次重复
序列，因而自身形成了折
叠的四链结构 叠的四链结构。
目录
二、DNA的高级结构是超螺旋结构
超螺旋结构 超螺旋结构(h (superhel lii x 或 或supercoil) il)
DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋(positive supercoil)
盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。
负超螺旋(negative supercoil)
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。
232017/2/21
（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构
原核生物DNA多为环状的双螺旋分子 ，以
负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个
超螺旋形成。
（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高
度有序致密结构
? ?真核生物 真核生物DNA A以非常有序的形式存在于细胞 以非常有序的形式存在于细胞
核内。
?在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的
染色质(chromatin)形式存在，在细胞分裂期，
则形成高度致密的染色体(chromosome)。
242017/2/21
? DNA染色质的电镜图像
? DNA染色质呈现出的串珠样结构。
?染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。
目录
? 核小体的组成
DNA：约 约200bp
组蛋白：H1
H2A，H2B
H3
H4
目录
252017/2/21
? 核小体串珠样的结构
目录
? 双链DNA的折叠和组装
双链DNA
第一层次折叠
核小体构成
第二层次折叠
染色质纤维空管
截面图
第三层次折叠
目录
26
5.5 nmm2017/2/21
DNA经过多次折叠，被压缩了8000～10000
倍，组装在直径只有数微米的细胞核内。
目录
? 真核生物的染色体
两个功能区：
?端粒(telomeres):染色体
末端膨大的粒状结构 末端膨大的粒状结构， ，由 由
染色体末端DNA（端粒
DNA）与DNA结合蛋白构
成。与染色体结构的稳定
性、完整性以及衰老和肿
瘤的发生发展相关。
?着丝粒（centromere）:
两个染色单体的连接位点，
富含A、T序列。细胞分裂
时，着丝粒可分开使染色
体均等有序地进入子代细
胞。
目录
27
300 nm2017/2/21
三、DNA是遗传信息的物质基础
? DNA是生物遗传信息的载体，并为基因复制和转录提
供了模板 供了模板。它是生命遗传的物质基础 它是生命遗传的物质基础，也是个体生 也是个体生
命活动的信息基础。
? 基因是携带遗传信息的DNA片段，它们的序列信息意
义及其在DNA整个分子上的排布特点将在第十三章详
述。
? DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系遗传
的相对稳定性。同时，DNA又表现出高度复杂性的特
点，它可以发生各种重组和突变，适应环境的变迁，
为自然选择提供机会。
第三节
RN NA的结构与功能 的结构与功能
Structure and Function of RNA
282017/2/21
? 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 RNA的种类 的种类、大小和结构远比 大小和结构远比DNA DNA表现出多 表现出多
样性。
目录
动物细胞内主要的RNA种类及功能
RNA种类 缩写 细胞内位置 功能
核糖体RNA rRNA 细胞质 核糖体组成成分
信使 信使RNA RNA mRNA RNA 细胞质 细胞质 蛋白质合成模板 蛋白质合成模板
转运RNA tRNA 细胞质 转运氨基酸
microRNA
微RNA 细胞质 翻译调控
scRNA/7SL-
胞质小RNA 细胞质 信号肽识别体的组成成分
RNA
不均一核RNA hnRNA 细胞核 成熟mRNA的前体
核小RNA snRNA 细胞核 参与hnRNA的剪接、转 转运
核仁小RNA snoRNA 核仁 rRNA的加工和修饰
mt rRNA
线粒体核糖体RNA 线粒体 核糖体组成成分
线粒体信使RNA mt mRNA 线粒体 蛋白质合成模板
线粒体转运RNA mt tRNA 线粒体 转运氨基酸
292017/2/21
一、mRNA是蛋白质合成中的模板
? ?信使 信使RNA(messenger RNA(messenger RNA RNA, mRNA) mRNA)是细胞内合 是细胞内合
成蛋白质的模板。
?生物体内mRNA的丰度最小、种类最多、大小
也各不相同、寿命最短。
? mRNA的初级产物为 的初级产物为不均 不均一核 核RNA(hnRNA)，
含有内含子(intron)和外显子(exon)。
? hnRNA经过剪切后成为成熟的mRNA。
目录
? mRNA成熟过程
内含子
外显子
(intron)
(exon)
hnRNA
mRNA
302017/2/21
? 成熟的真核生物mRNA
编码区
5'' 3''
7
A AU UG G U UA AA A
m m G Gp pp pp p A AA AA A……A A
n
3''非翻译区
5''非翻译区
?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。
目录
1. 真核生物mRNA的5 ?-端有特殊帽结构
? 帽子结构:m7GpppNm
NH
OH
OH 2
H
H
N
-
N
O
O O
HH
5''
5''
CH OPO P O P O CH
O
2 2
N
H N N
2 N
N
O
- -
O
O O
H H
HN
2''
3''
N
H H
CH OCH
O
3 O 3
mRNA的帽结构可以与帽结合蛋白(cap binding
protein，CBP)结合。
目录
312017/2/21
2. 真核生物mRNA的3 ?末端有多聚腺苷酸尾
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。
mRNA RNA的多聚 的多聚A A尾在细胞内与 尾在细胞内与pol( ly(A) A)
结合蛋白（poly(A)-binding protein，
PABP）结合存在。
目录
? 帽子结构和多聚A尾的功能
mRNA核内向胞质的转位
mRNA的稳定性维系
翻译起始的调控
322017/2/21
3. mRNA碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列
?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) 。
?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 。
?在mRNA的开放读框的两侧，为非翻译序列
（untranslated region，UTR），即5 ?-UTR
和3 ?-UTR。
目录
二、tRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体
?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 过程中作为各种氨基酸的载体, 将氨基酸转呈 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。
目录
332017/2/21
1. tRNA中含有多种稀有碱基
稀有碱基（rare base）是指除A、G、C、
U U外的 外的一些碱基 些碱基。
O O
O
CH
3
N
H C NH HN NH
2
5 3 31
NH
7 51
1 5
H C
2
3
N O O
N
N NH
2
R
R
R
Dihydrouridine pseudouridine 7-Methylguanosine
m
（DHU） （ ?） （ G）
目录
2. tRNA含有茎环结构
?tRNA具有局部的茎
环(stem-loop)结构或
发卡 发卡(hairpin)结构 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
目录
342017/2/21
? tRNA的倒L三级结构
目录
3. tRNA的3 ?-末端连接氨基酸
? tRNA的3?-末端为CCA
结尾 结尾。 。
? 3?-末端的A与氨基酸以
酯键相连生成氨基酰-
tRNA 。
? 不同的 不同的tRNA结合不同的 结合不同的
氨基酸。
目录
352017/2/21
4. tRNA的反密码子识别mRNA的密码子
3′
? tRNA的反密码子环
酪氨酸 A
C
C C
上有 上有反密码子 反密码子
5′
(anticodon)。
? tRNA上的反密码子
通过碱基互补识别
mRNA mRNA上的密码子 上的密码子。 。
反密码子
A U G
3′
5′ UAC
mRNA 密码子
目录
三、以rRNA为组分的核糖体是蛋白
质合成的场所
?核糖体RNA(ribosomal RNA，rRNA)是细胞
内含量最多的RNA(>80％)。
?rRNA与核糖体蛋白结合组成核糖体
(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所 为蛋白质的合成提供场所。
目录
362017/2/21
? 核糖体的组成
原核生物（以大肠杆菌为例） 真核生物（以小鼠肝为例）
小亚基 30S 40S
rRNA 16S 18S
1542个核苷酸 1874个核苷酸
蛋白质 21种 占总重量的40% 33种 占总重量的50%
50S 60S
大亚基
rRNA 23S 2940个核苷酸 28S 4718个核苷酸
5S 120个核苷酸 5.85S 160个核苷酸
5S 120个核苷酸
蛋白质 31种 占总重量的30% 49种 占总重量的35%
目录
? 大肠杆菌的核蛋白体
23S 23S rRNA RNA 5S 5S rRNA RNA
31 proteins
50S large subunit
16S rRNA
70S ribosome
30S small subunit
21 proteins
目录
372017/2/21
? 18S rRNA的二级结构
目录
四、其他非编码RNA参与基因表达的调控
? 非编码RNA（ Non-coding RNA, ncRNA）
不编码蛋白质但具有重要生物学功能的 不编码蛋白质但具有重要生物学功能的
RNA分子。
?长链非编码RNA （ long non-coding RNA,
lncRNA）
?短链（小）非编码RNA（small non-coding RNA,
sncRNA）
目录
382017/2/21
? ncRNA 功能
参与转录调控、RNA的剪切和修饰、mRNA
的稳定和翻译调控、蛋白质的稳定和转运、染色
体的形成和结构稳定等细胞重要功能
? lncRNA 功能
lncRNA在结构上类似于mRNA，但序列中不存在
开放读框 开放读框。许多已知的 许多已知的lncRNAs lncRNAs由 由RNA RNA聚合酶 聚合酶Ⅱ Ⅱ转录并 转录并
经可变剪切形成，通常被多聚腺苷酸化。lncRNA具有
复杂的生物学功能，并与一些疾病的发病机制密切相关。
有的lncRNA能使基因沉默，有的则激活基因的表达。
目录
? 短链非编码RNA亦称为非编码小RNA（small
non-messenger RNA）
? 核内小 核内小RNA
? 核仁小RNA
? 胞质小RNA
? 催化性小RNA
? 小干涉 小干涉 RNA N
? 微 RNA
392017/2/21
? 核内小RNA（small nuclear RNA, snRNA）位于细胞核
内。snRNA有5种，分别称为U1、U2、U4、U5、U6，
它们与多种蛋白形成复合体 们与多种蛋白形成复合体，参与真核细胞 参与真核细胞hnRNA的内 的内
含子加工剪接（第十六章）。
? 核仁小RNA（small nucleolar RNA, snoRNA）：定位于
核仁，主要参与rRNA的加工和修饰，如rRNA中核糖C-
2?的甲基化修饰。
? 胞质小RNA（small cytoplasmic RNA, scRNA）：存在
于细胞质中，参与形成信号识别颗粒，引导含有信号肽
的蛋白质进入内质网定位合成（第十七章）。
目录
? 催化性小RNA亦被称为核酶（ribozyme）。是细胞内具
有催化功能的一类小分子RNA，具有催化特定RNA降
解的活性 解的活性，在 在RNA RNA的剪接修饰中具有重要作用 的剪接修饰中具有重要作用。
? 小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）是生物
宿主对于外源侵入基因表达的双链RNA进行切割所产生
的具有特定长度（21～23 bp）和特定序列的小片段
RNA RNA。这些 这些siRNA siRNA可以单链形式与外源基因表达的 可以单链形式与外源基因表达的
mRNA相结合，并诱导相应mRNA降解。
目录
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? 微RNA（microRNAs, miRNAs ）
是类 是一类长度为 长度为 22nt左右的内源性 左右的内源性sncRNA。
miRNAs主要是通过结合mRNA而选择性调控
基因的表达。
目录
五、核酸在真核细胞和原核细胞中
表现出不同的时空特性
? 原核生物基因表达的特异性
目录
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? 真核生物基因表达的特异性
核膜
DNA
转转空 录空泡泡
hnRNA
转录后修饰
细胞核
5''
成熟的mRNA
RNA转运
核蛋 核蛋白体 白体
7
m Gppp
AAA...AAA
内质网
新生的肽链
细胞膜
细胞质
目录
第四节 第四节
核酶
（自学）
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第五节
核酸的理化性质
Th The Ph Physi icall and d Ch Chemiicall Ch Charact ters
of Nucleic Acid
一、核酸分子具有强烈的紫外吸收
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。
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? 碱基的紫外吸收光谱
? 紫外吸收的应用
?DNA或RNA的定量
A A = 110 .0 相当于 相当于
260 260
50μg/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: A /A = 1.8
260 280
纯 RNA: A /A = 2.0
260 280
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二、DNA变性是双链解离为单链的过程
? 定义 定义
某些理化因素导致DNA双链互补碱基
对之间的氢键发生断裂，DNA双链解离为
单链的过程。
DNA变性的本质是双链间氢键的断裂。
? DNA的变性
双链DNA
部分解链
目录
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? DNA的变性
? 部分变性DNA的电镜图像
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? DNA解链时的紫外吸收变化
?增色效应(hyperchromic effect)：DNA变性
时其溶液OD 增高的现象。
260
? DNA的解链曲线
连续加热DNA的
过程中以温度相对于
A A260 260值作图 值作图，所得的 所得的
曲线称为解链曲线。
解链温度(melting temperature，Tm)
解链过程中，紫外
吸光度的变化达到最大 吸光度的变化达到最大
变化值的一半时所对应
的温度。
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? 解链曲线的变化
? G+C含量越高，解链温度就越高。
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) 。
?热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一
过程称为 过程称为退火 退火(annealing) (annealing) 。
?减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。
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? 核酸分子杂交(hybridization)
?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 这种杂化双链可以在不同的DNA DNA与 与DNA DNA之间形 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。
? 核酸分子复性和杂交
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? 核酸分子杂交的应用
?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。
?检测靶基因在待检样品中存在与否。
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