遗传物质的分子结构、性质和功能

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1、第一章核酸的分子结构、性质和功能第一节DNA的结构与功能第二节RNA的结构与功能第三节核酸的分子杂交第四节反义核酸及药物第五节RNA干扰1869年，F.Miescher从脓细胞中提取到一种富含磷元素的酸性化合物。称核素(nuclein)一、核酸的种类和分布核酸有两大类：DNA和RNADNA分布的主要场所：细胞核，线粒体，叶绿体RNA分布的主要场所：细胞核，细胞质细胞生物中DNA和RNA均有病毒体内则只含有DNA或RNA二、核酸是主要的遗传物质历史经典实验证明遗传物质是DNA而不是蛋白质1928年G

2、riffith肺炎球菌转化实验1943年Avery离体条件下完成转化1952年HersheyChase噬菌体转导实验一、DNA的一级结构DNA的一级结构是由4种脱氧核糖核苷酸即：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶脱氧核苷酸，通过3’，5’，—磷酸二酯键连接起来的直线形或环形多聚体。第一节DNA的结构与功能DNA的一级结构5’3’5’5’---------------------------3’DNA的相对分子质量非常大，通常一个染色体就是一个DNA分子，最大的染色体DNA可超过108bp。bp,ba

3、sepairb,base那么一种生物基因组有多大呢？DNA分子量的表示方法C值：一个物种单倍体的染色体所含的DNA的量。C值矛盾：DNA含量与其结构和功能并不一致，可能有的基因种类远大于实际所需的DNA含量。为了阐明生物的遗传信息，首先要测定生物基因组的序列。迄今已经测定基因组序列的生物数以百计，其中包括病毒、大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和拟南芥菜、玉米、水稻和人类基因组。GenomesizeGenenumber基因组大小实际上就是它的C值DNA的二级结构就是指两条脱氧核苷酸链反向平行排列所形成的双

4、螺旋结构右手螺旋，A-DNA、B-DNA、C-DNA、D-DNA左手螺旋，Z-DNA双螺旋碱基倾角/o碱基间距/nm大沟和小沟每轮碱基数螺旋方向A-DNA200.26大沟窄，很深小沟很宽，浅11右B-DNA60.34大沟宽，深小沟窄，很深10右Z-DNA70.37大沟平坦小沟很窄，深12左不同螺旋形式DNA分子主要参数比较：二、DNA的二级结构关于DNA双螺旋的小沟和大沟大沟宽小沟窄蛋白质的alpha螺旋1.B-DNA是活性最高的DNA构象，B变成A仍有活性，但变成Z，活性明显降低。2.双螺旋是动

5、态的平衡，结构改变以适应行使不同的功能。说明：三、DNA的三级结构DNA三级结构是指DNA分子通过扭曲和折叠所形成的特定构象。包括不同二级结构单元间的相互作用、单链与二级结构单元间的相互作用及DNA的拓扑特征。超螺旋是三级结构的一种形式。拓扑结构见p9就是指在DNA双螺旋的结构基础上，DNA进异步扭曲形成的特定的空间结构。超螺旋是其主要的形式。超螺旋又有正和负之分。负超螺DNA易于解链。DNA的复制、重组和转录等过程都需将两条链解开，因此负超螺旋有利于这些功能的进行，但这些过程需要的需要的负超螺旋

6、程度是各不相同的，可以通过DNA的拓扑结构来调节其功能拓扑异构酶DNA的拓扑异构体之间的转变是通过拓扑异构酶(topoisomerase)来实现的。四、Triplex（三股螺旋）Hoogsteen于1963年描述了三股螺旋结构。第三股碱基可与Watson-Crick碱基对中的嘌呤碱形成Hoogsteen配对；第三股与寡嘌呤核苷酸之间同向平行；第三股可来自分子间也可来自分子内。RNA的一级结构RNA的二级结构分子内的局部双链图tRNARNA的三级结构tRNA三叶草倒LrRNA的高级结构其他RNA高级

7、结构核酶：锤头型、发夹型等第二节RNA的结构与功能一、RNA的结构RNA的一级结构RNA的二级结构RNA的二级结构二、RNA的功能mRNAtRNArRNA细菌rRNA有5S、16S、23S三种；哺乳动物rRNA有5S、5.8S、18S、28S四种sRNAsnRNA核小RNAscRNA胞浆RNA通常与蛋白质结合形成核糖核蛋白颗粒（RNP），U-snRNP对基因表达和细胞功能有调节功能的RNAmiRNARNAiRNA干扰一、核酸的变性和复性核酸的变性（denaturation）是指核酸双螺旋氢键的断裂

8、，变成单键并不涉及共价键的断裂。共价键的断裂是核酸的降解.将DNA双螺旋失去一半时的温度称为该DNA的Tm（meltingtemperature）第三节核酸的分子杂交p15复性（renaturation）变性DNA在适当的条件下又可使两条彼此分开的链自发重新缔合成为双螺旋结构的过程称为复性。变性DNA在缓慢冷却时可以复性，称为退火核酸的变性和复性在基因工程中有何应用？已经复性的DNA分子如果两条链来源不同，就叫杂交分子核酸的杂交（hybridization）序列互补的单链RNA