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1、第十二章 核酸通论第1页，此课件共28页哦w关于核酸大家都知道 什么？第2页，此课件共28页哦w内容提要内容提要w核酸的发现和研究简史w核酸的种类和分布w核酸的生物功能第3页，此课件共28页哦w12.1 12.1 核酸的发现和研究简史核酸的发现和研究简史w核酸（核酸（nucleic acidnucleic acid）w是重要的生物大分子，是生物化学与分子生物学研究的重要对象和领域。w生物大分子有四类：w核酸、w蛋白质、w多糖w脂质复合物。第4页，此课件共28页哦w核酸：w脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（deoxynucleic aciddeoxynucleic acid，DNADNA）w 核糖核酸
2、（核糖核酸（ribonucleic acid ribonucleic acid，RNARNA）w“蛋白质Protein”一词是从希腊文“proteios”衍生而来，意思是首要的物质。w“核酸”这个词的出现要晚半个世纪，但对它的研究却改变了整个生命科学的面貌。第5页，此课件共28页哦w12.1.1.12.1.1.核酸的发现核酸的发现w1868年瑞士青年科学家F.Miescher由脓细胞分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷量很高的酸性化合物，称为核素（nuclein）。w胸腺的细胞核特别大，酵母的细胞质很丰富，这是两种提取核酸的极好来源。第6页，此课件共28页哦w12.1.2.核酸的早期研究核酸的
3、早期研究wMiescher的发现曾给生物学带来巨大希望。wHoppe-Seyler认为，核素“可能在细胞发育中发挥着极为重要的作用”。w1885年细胞学家O.Hertwig提出核素可能负责受精和传递遗传性状。w1895年遗传学家E.B.Wilson推测，染色质与核素是同一种物质。第7页，此课件共28页哦w随后核酸的化学研究却偏离了最初的正确方向。w（列文）Levene的“四核苷酸假说”严重阻碍核酸研究达30年之久。w碱基成分的精确测定推翻了“四核苷酸假说”，并证明了核酸的高度特异性。第8页，此课件共28页哦w12.1.3 DNA双螺旋结构模型的建立双螺旋结构模型的建立w二十世纪上半叶，数理科学
4、进一步渗入生物学。二十世纪上半叶，数理科学进一步渗入生物学。w数理学科的渗入不仅带来了新的理论和思想方法，而且引入了许多新的技术和实验方法。w分子生物学分成了三个学派：w结构学派、信息学派和生化遗传学派。w结结 构构 学学 派派以 英 国 物 理 学 家 W.T.Astbury、J.D.Bernal和他们的学生为代表，他们的兴趣在于用X射线结晶学技术研究生物大分子的三维结构，并认为这是解决生物学问题的根本途径。第9页，此课件共28页哦w信信息息学学派派以物理学家M.Delbruck与微生物学家S.Luria领导的“噬菌体小组”为代表。w1952年 噬 菌 体 小 组 的 两 个 成 员 A.H
5、ershey和M.Chase用32P标志噬菌体的DNA，35S标志蛋白质，然后感染大肠杆菌。结果只有32P-DNA进入细菌细胞内，35S-蛋白质仍留在细胞外，有力的证明了DNA是噬菌体的遗传物质。w1951年22岁的年轻博士Watson在剑桥遇到正在M.Perutz小组做研究生的Crick，两人便合作探求DNA的分子结构。第10页，此课件共28页哦第11页，此课件共28页哦第12页，此课件共28页哦w生化遗传学派 用生物化学法从事遗传学研究。提出“一个基因一个酶“的假说第13页，此课件共28页哦wWatson和Crick提出DNA双螺旋结构模型的主要依据是：w 已知核酸的化学结构知识；w E.
6、Chargaff发现的DNA碱基组成规律；M.Wilkins和R.Franklin得到的DNA X射线衍射结果。w1958年Crick总结了当时分子生物学的成果，提出了“中心法则”。wDNA RNA Protein第14页，此课件共28页哦 罗莎琳徳罗莎琳徳 富兰克林富兰克林第15页，此课件共28页哦w1961年F.Jacob和J.Monod提出操纵子学说并假设了mRNA功能。w1970年H.M.Temin等和D.Baltimore等从致瘤病毒中发现了逆转录酶。第16页，此课件共28页哦w第一张DNA的照片（扫描隧道电镜）第17页，此课件共28页哦w12.1.4 12.1.4 生物技术的兴起生
7、物技术的兴起w20世纪70年代前期诞生了DNA重组技术。w将DNA重组技术用于改变生物机体的性状特征、改造基因、以至改造物种统称为基因工程基因工程或遗传工程遗传工程。w反义RNA的发现，表明RNA具有调节功能；又发现一个基因转录产物通过选择性拼接可以形成多种同源异形体（isoform）.使“一个基因一条多肽链”的传统观念也受到冲击。发现mRNA的序列可以发生改变，称为编辑（editing）.第18页，此课件共28页哦w12.1.512.1.5人类基因组计划开辟了生命科学新纪元人类基因组计划开辟了生命科学新纪元w1986年 H.Dulbecco 在Science上提出“人类基因组计划”(简称HG
8、P)；1990年美国 出资30亿美元，用15年（1991-2005年）。w中国1999年加入，承担1%的测序任务。w后基因组时代(post-genome era)w功能基因组学(functional genomeics)w蛋白质组(proteomics)“蛋白质组”这一概念是于1994年澳大利亚的学者M.Wilkins和K.Williams首先提出来的，是指细胞内基因组所表达的所有蛋白质。w结构基因组学(structural genomeics)任务是系统测定基因组所代表全部大分子的结构。第19页，此课件共28页哦w12.212.2核酸的种类和分布核酸的种类和分布w12.2.112.2.1脱氧
9、核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA）w真核生物真核生物DNADNA：核内：核内w原核生物原核生物DNADNA：核区：核区w细胞器：线粒体、叶绿体细胞器：线粒体、叶绿体w病毒（表病毒（表12-112-1）w原核生物染色体DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA。第20页，此课件共28页哦w12.2.112.2.1核糖核酸（核糖核酸（RNARNA）w原核生物或是真核生物都有：w转移RNA（transfer RNA，tRNAtRNA），w核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNArRNA），w信使RNA（messenger RNA，mRNAmRNA）。w原核生物和真核生物
10、tRNA的大小和结构基本相同，rRNA和mRNA 却有明显差异。w原核生物核糖体小亚基含16S rRNA，w大亚基含5S 和23S rRNA；w高等真核生物核糖体小亚基含18S rRNA，w大亚基含5S、5.8S 和 28S rRNA。第21页，此课件共28页哦特殊功能的特殊功能的RNAw2020世纪世纪8080年代以来，陆续发现，涉及到细胞功能的各个方年代以来，陆续发现，涉及到细胞功能的各个方面，通称为小面，通称为小RNARNA(sRNA)(sRNA):w核内小核内小RNA,RNA,小分子核小分子核RNARNA(snRNA,(snRNA,small nuclear RNA):w与相关蛋白质组
11、成小核糖核蛋白体（smRNP）,主要在加工RNA前体、切除多余的片段时发挥重要作用。w核仁小核仁小RNA(smoRNARNA(smoRNA,small nucleoar RNA):w与特定蛋白组成snoRNP,主要参与rRNA的前体加工。w胞质小胞质小RNA(scRNARNA(scRNA,small cytoplasmic RNA):w主要存在于胞浆中，对蛋白质定位合成于粗面内质网上有重要作用。第22页，此课件共28页哦w12.312.3核酸的生物功能核酸的生物功能w12.3.1 DNA12.3.1 DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质w细胞学的证据：wA.DNA分布在细胞核中，是染色体的主
12、要成 分，而染色体已知是基因的载体。wB.细胞内DNA含量十分稳定，而且与染色体 数目平行。wC.一些可以作用于DNA的物理化学因素均可 引起遗传性状的改变。第23页，此课件共28页哦w直接证据：w 1944年O.Avery等首次证明DNA是细菌遗传性状的转化因子。w肺炎球菌转化作用图解肺炎球菌转化作用图解w 1952年，A.D.Hershey和 M.Chase用35S和 32P标记的噬菌体T2感染大肠杆菌，结果发现只有35S标记的DNA进入大肠杆菌细胞内，而32P标记的蛋白质仍留在细胞外。第24页，此课件共28页哦第25页，此课件共28页哦第26页，此课件共28页哦w12.3.2 RNA12.3.2 RNA参与蛋白质的生物合成参与蛋白质的生物合成w1958年Crick提出“转换器”假说。1959年分离出核糖体RNA。1961年F.Jacob和J.Monod提出信使RNA功能的假设。w过去以为蛋白质肽键的合成是由核糖体的蛋白质所催化，称为转肽酶。1992年H.F.Noller等证明28S rRNA 具有酶活性，能够催化肽键形成。wrRNA约占细胞总RNA的80%，是装配者；tRNA约占细胞总RNA的15%，是转换器；mRNA约占细胞总RNA的3%5%，是信使。第27页，此课件共28页哦第第1212章完章完第28页，此课件共28页哦