1、第1节 核酸通论,生命科学与化学学院安建平 教授联系电话 8362524 13893853252, 一、核酸的发现和研究简史 二、核酸的种类和分布 三、核酸的生物学功能,目录,一、核酸的发现和研究简史, （一）核酸的发现 （二）核酸的早期研究 （三）DNA双螺旋结构模型的建立 （四）生物技术的兴起 （五）人类基因组计划开辟了生命科学新纪元,（一）核酸的发现,1868 瑞士青年学者Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一 种含磷酸的有机物，当时称为核素（nuclein）,后称为核酸（nucleic acid 1889年有Altmann 提出）；此后几十年内，弄清了核酸的组成及在细胞中的分布。
2、 Miescher被认为是细胞化学的创始人和DNA 的发现者。,（二）核酸的早期研究,1.在不同的生物细胞中提取核酸 2.研究核酸的化学组成 3.四核苷酸学说阻碍了核酸研究 4.新技术的产生促进了核酸的研究,（三）DNA双螺旋结构模型的建立,1953 Watson和Crick建立了DNA结构的双螺旋模型，说明了基因的结构、信息和功能三者间的关系，推动了生物化学和分子生物学的迅猛发展。1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则，阐明了遗传信息的流动方向。60年代 RNA研究取得大发展（操纵子学说、遗传密码、逆转录酶）。,（四）生物技术的兴起,20世纪70年代 建立DNA重组技术，改变了生物化
3、学和分子生物学的面貌，并导致生物技术的兴起。生物技术的三项关键性技术：DNA切割技术；分子克隆技术和快速测序技术。,（五）人类基因组计划开辟了生命科学新纪元,1985年：美国能源部(Department of Energy，DOE)在加州大学圣克鲁滋会议上第一次对人类基因组全部测序进行可行性论证形成“人类基因组计划”草案 1986年： 著名的诺贝尔奖获得者Dulbecco在Science上发表文章，高瞻远瞩地率先向世界公开提出人类基因组计划，并倡导全世界有能力的科学家共同完成这一国际性大课题。 1990年：NRC（美国国家科学研究委员会）和DOE宣布这年的10月1日为人类基因组计划正式启动时间
4、。,1992年：美国和法国的两支研究队伍分别完成了人类染色体和第21条染色体的第一张物理图谱；随后又分别完成了鼠和人的遗传图谱。 1993年： 位于英国剑桥的Sanger中心加入人类基因组计划，并成为一个重要的测序中心。 1994年：美国与法国完成了人类基因组中的第一个完整遗传连接图谱 1996年： 各国科学家聚集在百慕大群岛，讨论并通过了充分体现HGP精神 （全球共有，国际合作，即时公布，免费共享）的百慕大原则。 1997年：大肠杆菌基因组（5Mb）全部测序完成，毛细管测序仪上市。,1998年： Venter宣布成立Celera公司，并宣称将采用“全基因组鸟枪法”完成人类基因组的全部测序。从
5、此，人类基因组测序在“公” “私”之间展开了激烈竞争； 同年，线虫基因组测序完成。 1999年：中国获准参加HGP，承担测定人类基因组1%测序任务；英国日本和美国共同完成了第一条人染色体第22条染色体的全部测序工作。,2000年： 6月26日，HGP与Celera公司的领导人在白宫的庆祝仪式上共同宣布了人类基因组工作框架图的完成，并约定将双方的研究成果同时发表; Celera公司完成了果蝇基因组(180)的全部测序工作，证明了“全基因组鸟枪法”的可行性；德国和日本的科学家公布了人类第21条染色体的测序结果；第一个植物基因组拟南芥基因组（125Mb）被全部测序。 2001年： HGP将人类基因组
6、工作框架图发表在Nature; Celera公司则将其成果发表在Science上。“工作框架图”已能覆盖人类基因组的97%，其中至少92%的序列已组装得准确无误，并显示其中只有3万到3.5万个编码蛋白质的基因，这是人类基因组研究的一个重要里程碑。,实施人类基因组计划（HGP）, 开辟了生命科学新纪元。生命科学进入后基因时代： 功能基因组学（functional genomics）蛋白质组学（proteomics）结构基因组学（structural genomics）RNA组学（Rnomics）或核糖核酸组学（ribonomics）,二、核酸的种类和分布, （一）脱氧核糖核酸 （二）核糖核酸,（
7、一）脱氧核糖核酸,脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA）:遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质。在真核细胞中，DNA主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。原核细胞没有明显的细胞核结构，DNA存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染色体，每个染色体含一个双链环状DNA。,（二）核糖核酸,核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）：主要参与遗传信息的传递和表达过程，细胞内的RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中，病毒中RNA本身就是遗传信息的储存者。另外在植物中还发现了一类比病毒还小得多的侵染性致病因子称为类病毒，它是不含
8、蛋白质的游离的RNA分子，还发现有些RNA具生物催化作用（ribozyme）。,三、核酸的生物学功能, （一）DNA 是主要的遗传物质 （二）RNA参与蛋白质的生物合成 （三）RNA功能的多样性,（一）DNA 是主要的遗传物质,1944 Avery 等成功进行肺炎球菌转化试验；1952年Hershey等的实验表明32P-DNA可进入噬菌体内， 证明DNA是遗传物质。,肺炎球菌转化实验图解,III S型细胞（有毒）,II R型细胞（无毒）,破碎细胞,DNAase降解后的DNA,II R型细胞接受III S型DNA,只有II R型,大多数仍为II R型,少数II R型细胞被转化产生III S型荚膜,S（光滑）,S,R,R,R（粗糙）,+,DNA,（二）RNA参与蛋白质的生物合成,1.三类RNA共同控制着蛋白质的合成。 2.rRNA为装配者并起催化作用 3.tRNA是转换器，携带氨基酸并起解译作用。 4.mRNA携带DNA的遗传信息并起蛋白质合成的模版作用。,（三）RNA功能的多样性,1.控制蛋白质的合成 2.作用于RNA转录后的加工与修饰 3.基因表达和细胞功能的调节 4.生物催化与其他细胞持家功能 5.遗传信息的加工与进化,
