核酸的结构与功能(III)

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1、第二章核酸的结构与功能核酸研究史1869年，年轻的瑞士医生Miescher从收集的绷带上脓细胞的细胞核中得到含有碳、氢、氧、氮和高浓度磷的白色沉淀，称其为“核素”,后来发现它有很强的酸性，又称为核酸。之后不久，Hoppe-Seyler从酵母细胞中分离出一种类似的物质—核糖核酸RNA。经过70多年后，人们对核酸及组分化学性质才逐步有所了解。1939年，Knapp等第一次用实验证实核酸是遗传物质基础。1944年，Avery等人通过肺炎双球菌转化实验直接证明DNA是携带遗传信息的分子，Hershy和Chase通过噬菌体的感染实验，也证实DNA是遗传物质。1953年Watson和Crick在总结前人工

2、作的基础上提出了DNA双螺旋结构模型，为核酸的结构与功能研究奠定了基础，也大大推动了分子生物学特别是分子遗传学的发生和发展。1956年A.Kornberg发现E.coliDNA聚合酶，1958年分离该酶并在体外环境下酶促合成有活性的DNA,1959年诺奖。1958年Meselson用著名的“密度转移”试验证实DNA的“半保留复制”；建立密度梯度离心。1968年冈崎片段发现后提出DNA半保留不连续复制。1959年S.Wess发现转录酶。1960年JacobMonod经10余年研究后提出乳糖操纵子模型，同时预言mRNA的存在。1961年S.Spiegelman在T2感染的E.coli中发现mRNA

3、，建立分子杂交技术。1965年R.W.Holley测定酵母丙氨酸tRNA的一级结构，提出tRNA的“三叶草”结构模型。1966年M.W.Nirenberg和H.G.Khorana完成全部遗传密码的破译。1967年Kates和McAuslan发现真核转录酶，1970年发现真核mRNA含有polyA尾巴(在天花病毒感染细胞中发现），用oligo(dT)柱分离纯化真核mRNA。1968年M.Gellert等5个实验室发现DNA连接酶，为发展体外DNA重组技术鉴定了基础。1970年H.M.Temin和D.Baltimore同时发现不同反转录病毒的逆转录酶，补充“中心法则”。1970年H.O.Smith

4、发现第一个II型DNA限制性内切核酸酶HindII，导致一系列DNA限制性内切核酸酶发现及应用，和DNA连接酶一起促进了DNA体外重组的发展。1972年P.Berg等三人建立DNA重组技术，建立了第一个体外DNA重组分子(dvgalDNA片段克隆到SV40)。并建立了含有哺乳动物激素基因的工程菌株，促进了DNA克隆技术的发展和应用。1975年Furuichit和Miura研究质型多角体病毒，发现真核mRNA中的m7Gppp帽子结构。1977年P.Sharp和P.Leder分别从腺病毒II型和鸡卵白蛋白基因中发现真核基因内部含有内含子。1977年和分别发明了不同的测序技术，前者发明了化学断裂法

5、，后者发明了加减法和聚合酶链式反应终止技术（即双脱氧终止技术），他因此第二次获诺贝尔奖。长期以来，人们一直相信所有的酶都是蛋白质，1981-1982年，Cech和Altman各自独立地发现RNA具有生物催化功能，取名为ribozyme（核酶）,这打破了蛋白质对生物催化剂的一统天下，极大促进了有关生命起源、生物进化等生物学中带根本性问题的进一步研究。1985Mullis等发明了具有划时代意义的聚合酶链反应（Polymeradechainreaction,PCR）,这是一种体外扩增DNA的酶促反应技术，又称PCR扩增。PCR技术的问世，极大地方便了DNA的克隆、鉴定及应用，因此在很短时间内迅速进入

6、生命科学、医学、遗传工程、法医学、考古学等各个领域，并显示巨大的优越性。目前生命科学研究进入后基因时代，更是离不开对核酸的深入广泛研究。核酸可分成两大类，含有核糖的称核糖核酸（RNA）,含有脱氧核糖的称脱氧核糖核酸（DNA）。DNA主要分布在细胞核，储存并携带遗传信息。决定细胞和个体的基因型；RNA主要分布在细胞质中，负责遗传信息的表达，参与体内蛋白质的生物合成；所有生物细胞都含有这两类核酸。对于病毒来说，要么只含有DNA，要么只含有RNA，还未发现既含有DNA又含有RNA的病毒。第一节核酸的化学组成核酸是分子量很大的核苷酸高聚物，是由C、H、O、N和P五种元素组成。正象蛋白质是由氨基酸聚合而

7、成一样，核酸的基本结构单位是单核苷酸。核苷酸水解后产生核苷、磷酸，核苷继续水解，得到碱基和戊糖。其结构单元为核苷酸一、碱基、戊糖与核苷（一）碱基核酸中的碱基有两类：嘌呤碱和嘧啶碱。常见的嘌呤碱有腺嘌呤(A)和鸟嘌呤（G），它们是嘌呤的衍生物。嘧啶碱基有胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)及胸腺嘧啶(T)，都是嘧啶的衍生物。两类核酸所含的主要碱基都是4种，所含的两种嘌呤碱完全相同，即腺嘌呤和鸟嘌呤。但所含的嘧