【正文】 生化與分子生物學(xué) 技術(shù)原理 曹凱鳴 復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 2022年 11月 第一章 核酸的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 一 .基本的化學(xué)組成 經(jīng)不同程度水解可獲得核酸各種組成部分 核苷酸 nucleotide Nt 核苷 nucleoside Ns 堿基 嘌呤 purine Pu 嘧啶 pyrimidine Py 堿基三字符號 Ade Cyt Gua Thy Ura Ns單字符號 (d) A C G T U Ns, Nt, oligoNts 中均為 D戊糖 堿基可異構(gòu)化 異構(gòu)平衡僅 H 原子位置變化 UV,NMR分析 生理 pH 條件下 , 5種堿基 % 以氨基與酮式存在 。 酮式 烯醇式 氨基 亞胺 N糖苷鍵 C1 與嘧啶 N1 連接 C1 與嘌呤 N9 連接 oligo 表示法 poly U 均聚物 poly (dAdT) 交替排列 poly (dAdT) 隨機排列 poly A2poly U 按 1:2結(jié)合成復(fù)合物 (三鏈 ) 抗生素 第二信使 嘌呤霉素 細胞激動素 能源庫 輔酶 二 . 糖環(huán)的折疊形式 構(gòu)型 (configuration)共價化合物中 ,各個原子在空間的相對排列關(guān)系。 構(gòu)型的改變涉及到共價鍵破壞 核酸中核糖僅一種構(gòu)型 ： β D型 構(gòu)象 (conformation) 化合物內(nèi)可以自由轉(zhuǎn)動的單鍵上的原子或基團 ,繞單鍵旋轉(zhuǎn)或隨單鍵扭轉(zhuǎn) ,產(chǎn)生幾種不同的空間排列形式。 構(gòu)象的改變并不伴隨共價鍵的破壞 核酸中的核糖有多種構(gòu)象 核糖的五員環(huán)不處于一個平面， C1， ， O，和 C4’ 三個原子在一個平面上， C2’ 或 /和 C3’ 偏離此平面，使核糖產(chǎn)生不同的構(gòu)象。 ? 內(nèi)式構(gòu)象 (endo)偏離平面的方向和 C5’同向 ? 外式構(gòu)象 (exo) 偏離平面的方向和 C5’反向 1. 信封式 (Envelope, E ) 糖環(huán)的 C 2’或 C 3’ 1個原子偏離平面的折疊 C2’endo ( 2E ) C3’endo ( 3E ) C2’exo ( E2 ) C3’exo ( E3 ) 內(nèi)式 外式 側(cè)視圖 2. 扭轉(zhuǎn)式 ( Twist, T ) 糖環(huán)的 C2’ 和 C3’ 兩個原子都偏離糖平面 ,而且取方向相反的折疊。 兩個原子偏離糖平面的程度可以相等或不等 C2’endoC3’exo C2’exoC3’endo 側(cè)視圖 ? 存在 溶液 : Nt , Ns C2’endo ~ C3’endo DNA : BDNA C2’endo ADNA(RNA) C3’endo ZDNA 胞苷 (C) C2’endo ( 反式） 鳥苷 (G) C3’endo（順式 ） (Bform double DNA) (Aform double DNA) 三 . 核苷的順反構(gòu)象 ( synanti 構(gòu)象 ) 核糖和堿基以 N糖苷鍵連接成核苷，核苷中堿基平面繞糖苷鍵旋轉(zhuǎn)形成核苷的順反構(gòu)象。 扭轉(zhuǎn)角決定核苷的構(gòu)象 ? 存在 溶液 : 順反式可互換 結(jié)晶 : 順反式不可互換 C2’endo C3’endo 四 . 核酸的修飾成分及甲基化 1948年 小牛胸腺 DNA分離 m5dC 特點 : ? 原有成分的衍生物 ? 含量少 (百分之幾 ~萬分之幾 ) ? 主要化學(xué)鍵不變 60余種 Ura Ade Gua Cyt Thy 25 17 12 6 2 ? 堿基上原子被其他基團取代 m p om …… ? AA衍生物 BaseCONHAA ? 糖衍生物 BaseCH2OH糖 (6C) ? 非嘌呤 ,嘧啶衍生物 ( tRNA ) W 異丙烯 Gua tRNA anticodon 3’鄰位 Q 7去 NGua tRNA anticodon 擺動位 RNA C2’OH 甲基化 ( Nm ) 抗水解 (Rnase ,[ OH175。 ]) 二聚體 NmpNp 3. 糖苷鍵不同 假尿苷 ψ (tRNA rRNA) C5C1’ 糖苷鍵 4. 修飾符號 m1A m7G Cm Ψm m2G m3 G 2 5. 分布 a. RNA ~70 ? mRNA ( hnRNA mRNA ) 5’Cap: m7G Nm 分子內(nèi) : m6A m5C ? rRNA 原核 m5C 真核 Nm mN Ψ 高度修飾成分 ( m1ncp3Ψ ) Hela cell 28S rRNA 65Nm ( 70 ) 18S rRNA 40Nm 6mN ? tRNA 60余種分布在環(huán)區(qū) anticodon loop 高度修飾 Q W ? SnRNA uRNA 5’end Cap m3 G ? 稀有堿基的形成 酶催化 CH3 堿基交換 Q tRNA鳥嘌呤 糖苷轉(zhuǎn)移酶 G