生物化學——核酸

1、一、核酸一、核酸 1869年，年，瑞士的一位年瑞士的一位年 青科學家青科學家F.Miescher（1844- 1895）從外科繃帶上膿細胞從外科繃帶上膿細胞 的細胞核中分離出一種有機的細胞核中分離出一種有機 物，稱為物，稱為核素核素，由于它有很，由于它有很 強的酸性，就改稱為核酸。強的酸性，就改稱為核酸。 1889年，年，Altmann從酵母和動物組織中提取出不含蛋白質(zhì)從酵母和動物組織中提取出不含蛋白質(zhì) 的核酸；的核酸； 1902年，年，E.Fischer因研究糖和嘌呤獲諾貝爾化學獎；其因研究糖和嘌呤獲諾貝爾化學獎；其 中的嘌呤和嘧啶主要由中的嘌呤和嘧啶主要由Kossel等人鑒定；等人鑒定；

2、1909年，年，Levene和和Jacobes鑒定鑒定D-核糖；核糖； 1910年，年，Kossel因核酸化學的成就而獲諾貝爾生理學獎；因核酸化學的成就而獲諾貝爾生理學獎； 1912年，年， Levene提出提出“四核苷酸假說四核苷酸假說”； 1944年，年，Avery的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗；的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗； 1952年，年，Chargaff定則的提出；定則的提出； 1953年，年，Watson和和Crick提出提出DNA雙螺旋結(jié)構；雙螺旋結(jié)構； 1958年，年，Crick提出提出“中心法則中心法則”； 1970年，年，Smith和和Wilcox發(fā)現(xiàn)限制性內(nèi)切酶；發(fā)現(xiàn)限制性內(nèi)切酶； 197

3、3年，年，Cohen獲得第一個獲得第一個DNA體外重組體；體外重組體； 1975年，年，Sanger發(fā)明酶法發(fā)明酶法DNA快速測序；快速測序； 1985年，年，Mullis發(fā)明發(fā)明PCR技術；技術； 1928年，英國 Griffith S型肺炎球菌：有莢膜，菌落表面光滑 R型肺炎球菌：沒有莢膜，菌落表面粗糙 n 著名的肺炎球菌實驗 n 著名的肺炎球菌實驗 第一節(jié)第一節(jié) 核酸的概念與組成成分核酸的概念與組成成分 核酸分為兩大類核酸分為兩大類 脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（DNADNA） Deoxyribonucleic Acid Deoxyribonucleic Acid 核糖核酸（核糖核酸（RN

4、ARNA） Ribonucleic Acid Ribonucleic Acid 1 1、脫氧核糖核酸（、脫氧核糖核酸（DNADNA） Deoxyribonucleic Acid 遺傳信息的載體遺傳信息的載體 98 98核中（染色體中）核中（染色體中） 真核真核 線粒體（線粒體（mDNAmDNA） 核外核外 葉綠體（葉綠體（ctDNActDNA） DNA DNA 擬核擬核 原核原核 核外：質(zhì)粒（核外：質(zhì)粒（plasmidplasmid） 病毒：病毒：DNADNA病毒病毒 2 2、 Ribonucleic AcidRibonucleic Acid RNARNA主要是負責主要是負責DNADNA遺傳信

5、息的翻譯和表達，遺傳信息的翻譯和表達， 分子量要比分子量要比DNADNA小得多。小得多。RNARNA為單鏈分子。為單鏈分子。 根據(jù)根據(jù)RNARNA的功能，可以分為的功能，可以分為mRNAmRNA、tRNAtRNA和和 rRNArRNA三種。三種。 rRNA（ribosomal RNA) 核糖體核糖體RNA RNA總量的總量的80% 是核糖體的骨架，蛋白質(zhì)的合成場所。是核糖體的骨架，蛋白質(zhì)的合成場所。 tRNA：（：（transfer RNA) 轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)運、受體轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)運、受體RNA RNA總量的總量的15% 氨基酸的受體（識別）氨基酸的受體（識別） 攜帶活化的氨基酸（轉(zhuǎn)運）攜帶活化的氨基酸（轉(zhuǎn)

6、運） 種類很多種類很多, , 轉(zhuǎn)移丙氨酸的轉(zhuǎn)移丙氨酸的tRNA叫做丙氨酸叫做丙氨酸t(yī)RNA （或或tRNAAla） mRNA：(messengerRNA) 信使信使RNA 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNA上的遺傳信息上的遺傳信息 并指導蛋白質(zhì)的生物合成并指導蛋白質(zhì)的生物合成,是蛋白質(zhì)的模板。是蛋白質(zhì)的模板。 mRNA種類很多，而且大小不一。種類很多，而且大小不一。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的RNA種類種類 名稱名稱縮寫縮寫功能功能 核蛋白體核蛋白體RNArRNA核蛋白體組成成分核蛋白體組成成分 信使信使RNAmRNA蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板 轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNAtRNA轉(zhuǎn)運氨基酸轉(zhuǎn)運氨基酸 不均一核不均一核RNAhnR

7、NA成熟成熟mRNA的前體的前體 核內(nèi)小核內(nèi)小RNAsnRNA參與參與hnRNA的剪接轉(zhuǎn)運的剪接轉(zhuǎn)運 核仁小核仁小RNAsnoRNArRNA的加工和修飾的加工和修飾 胞質(zhì)小胞質(zhì)小RNAscRNA 蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成信蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成信 號識別的組成成分號識別的組成成分 RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用在蛋白質(zhì)合成中的作用 3.mRNA 信使信使RNA 1.rRNA 核糖體核糖體RNA 2.tRNA 轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA 核酸的化學組成核酸的化學組成 核酸（核酸（DNADNA和和RNARNA）是一種線性多聚核苷酸，是一種線性多聚核苷酸， 它的基本結(jié)構單元是它的基本結(jié)構單元是核苷酸核苷酸。 核苷酸本身由

8、核苷和磷酸組成核苷酸本身由核苷和磷酸組成, , 而核苷則由戊糖和堿基形成而核苷則由戊糖和堿基形成 DNADNA與與RNARNA結(jié)構相似，但在組成成份上略有結(jié)構相似，但在組成成份上略有 不同。不同。 核酸核酸 核苷酸核苷酸 磷酸磷酸核苷核苷 戊糖戊糖堿基堿基 水水 解解 核核 酸酸 代表戊糖，對代表戊糖，對DNA而言為脫氧核糖，對而言為脫氧核糖，對 RNA而言為核糖；而言為核糖； 代表堿基代表堿基 代表磷酸基代表磷酸基 核苷酸核苷酸 D D核糖核糖 (in RNA) -D-D-2-2-脫氧核糖脫氧核糖 ( (in DNA)in DNA) 尿嘧啶尿嘧啶 U 稀有堿基（微量堿基、修飾堿基）稀有堿基（

9、微量堿基、修飾堿基） 嘌呤嘌呤次黃嘌呤、次黃嘌呤、1-甲基次黃嘌呤、甲基次黃嘌呤、N2、 N2-二甲基鳥嘌呤。二甲基鳥嘌呤。 嘧啶嘧啶5-甲基胞嘧啶、甲基胞嘧啶、5-羥甲基胞嘧啶、二羥甲基胞嘧啶、二 氫尿嘧啶、氫尿嘧啶、4-硫尿嘧啶硫尿嘧啶 都是基本堿基的都是基本堿基的化學修飾型化學修飾型。 tRNA中含有較多的稀有堿基中含有較多的稀有堿基 戊糖 N N N N NH H NH N H O O O OHOH OH OHCH2POH O O O 堿基連接（糖苷鍵）堿基連接（糖苷鍵） 脂脂 鍵鍵 （對（對DNA為為H） 八種核苷酸如下表所示八種核苷酸如下表所示 RNA的名稱為的名稱為某（二、三）苷

10、酸某（二、三）苷酸，DNA在在某（二、三）某（二、三） 前加脫氧前加脫氧兩字。如兩字。如AMP稱腺苷稱腺苷磷酸磷酸(或腺苷酸），或腺苷酸）， dAMP稱為脫氧腺苷稱為脫氧腺苷磷酸（脫氧腺苷酸）。磷酸（脫氧腺苷酸）。 稀有核苷酸與上類似稀有核苷酸與上類似 腺腺嘌嘌呤呤 A 鳥鳥嘌嘌呤呤 G 胞胞嘧嘧啶啶 C 尿尿嘧嘧啶啶 U 胸胸腺腺嘧嘧啶啶 T RNA AMPGMPCMPUMP未未發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn) DNAdAMPdGMPdCMP未未發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)dTMP O - P O O - N N N N N H2 O H H O H H O H H O C H2O - P O O - O - P O O - 三磷酸腺

11、苷 (ATP)AMP ADP ATP l cAMPl cGMP (3) (3) 肌苷酸及鳥苷酸肌苷酸及鳥苷酸( (強力味精強力味精) ) (4) (4) 輔酶輔酶 ： NADNAD、NADPNADP、FMNFMN IMP GMP 5、核苷酸的生物學作用、核苷酸的生物學作用 參與核酸、蛋白質(zhì)、糖與磷脂的合成；參與核酸、蛋白質(zhì)、糖與磷脂的合成； 在能量轉(zhuǎn)化中起重要作用；在能量轉(zhuǎn)化中起重要作用； 是構成多種輔酶的成分是構成多種輔酶的成分； 參與細胞中的代謝與調(diào)節(jié)參與細胞中的代謝與調(diào)節(jié) 一、核酸的一級結(jié)構一、核酸的一級結(jié)構 定義：指定義：指核酸上的核苷酸排列順序。核酸上的核苷酸排列順序。 (核苷酸相當

12、于氨基酸、單糖的角色）核苷酸相當于氨基酸、單糖的角色） 連接鍵：連接鍵：3，5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 骨架：多核苷酸的主鏈是戊糖和磷酸構成的骨架：多核苷酸的主鏈是戊糖和磷酸構成的 走向：走向：5 3 3 5 T T T 核核 苷苷 酸酸 的的 一一 級級 結(jié)結(jié) 構構 P 53 首端首端末端末端 P PPPP P pApCpGpTpAOH pA-C-G-T-AOH pACGTAOH pACGTAOH 二、二、DNA分子的結(jié)構分子的結(jié)構 1、DNA的堿基組成的堿基組成 Chargaff定則定則 ： A=T，GC，即即A+G=T+C 堿基組成有種的特異性堿基組成有種的特異性 不具有組織特異性。不具有

13、組織特異性。 2、DNA的二級結(jié)構的二級結(jié)構 Watson和和Crick的雙螺旋結(jié)構模型的雙螺旋結(jié)構模型 實驗依據(jù)：實驗依據(jù)： 電位滴定行為電位滴定行為 堿基組成規(guī)律堿基組成規(guī)律 - -光光衍射數(shù)據(jù)衍射數(shù)據(jù) 雙螺旋模型特征結(jié)構雙螺旋模型特征結(jié)構 大部分大部分DNA所具有的雙螺旋結(jié)構，亦稱為所具有的雙螺旋結(jié)構，亦稱為B 型型 1.1.反向反向、平行平行、右手螺旋右手螺旋 2.2.鏈間堿基配對相連鏈間堿基配對相連 3.3.每每1010個堿基對螺旋上升個堿基對螺旋上升 一周一周 4.4.螺距為螺距為3.4nm,3.4nm,相鄰堿基相鄰堿基 對平面距離對平面距離0.30.34nm4nm 5.5.一條鏈

14、為一條鏈為主動鏈主動鏈，另一，另一 條為被動鏈；條為被動鏈； 堿基間的氫鍵堿基間的氫鍵 堿基成對規(guī)律堿基成對規(guī)律 當一條鏈的堿基順序確定，則另一條必有當一條鏈的堿基順序確定，則另一條必有 相對應的堿基順序，但兩條鏈的堿基組成相對應的堿基順序，但兩條鏈的堿基組成 和排列順序并不相同。和排列順序并不相同。 5 5， ，ATTGCTA ATTGCTA3 3， ， 3 3， ，TAACGAT TAACGAT5 5， ， 雙螺旋結(jié)構的穩(wěn)定因素：雙螺旋結(jié)構的穩(wěn)定因素： 問題：起穩(wěn)定作用的有哪些力呢？問題：起穩(wěn)定作用的有哪些力呢？ 疏水作用力疏水作用力 （） 氫鍵氫鍵 離子鍵離子鍵 在真核及原核細胞皆有證在

15、真核及原核細胞皆有證 據(jù)顯示短的據(jù)顯示短的Z 型型DNA在。在。 其他類型的其他類型的DNA雙螺旋雙螺旋 Z Z 型型 DNADNA左旋、細長左旋、細長 問題：問題： DNADNA雙螺旋模型的提出有什么意義？雙螺旋模型的提出有什么意義？ （1 1）第一次闡述了遺傳信息的儲存方式及）第一次闡述了遺傳信息的儲存方式及DNADNA復制的復制的 機理，以準確的語言回答了機理，以準確的語言回答了DNADNA是如何成為遺傳物質(zhì)的。是如何成為遺傳物質(zhì)的。 大大推動了分子生物學和分子遺傳學的發(fā)展，被譽為大大推動了分子生物學和分子遺傳學的發(fā)展，被譽為 2020世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。 （2

16、2）最主要的成就是堿基互補（配對）。根據(jù)堿基互）最主要的成就是堿基互補（配對）。根據(jù)堿基互 補，補，WatsonWatson和和CrickCrick提出提出DNADNA的半保留復制機制。半保的半保留復制機制。半保 留復制保證了親代與子代性狀的相似性，解釋了遺傳留復制保證了親代與子代性狀的相似性，解釋了遺傳 性狀的穩(wěn)定性。性狀的穩(wěn)定性。 DNADNA雙螺旋分子通過扭曲和折疊所形成的特定構象。雙螺旋分子通過扭曲和折疊所形成的特定構象。 原核生物原核生物DNADNA、真核生物細胞器、真核生物細胞器DNADNA的三級結(jié)構是超的三級結(jié)構是超 螺旋螺旋 真核生物染色體真核生物染色體DNADNA的三級結(jié)構是

17、核小體。的三級結(jié)構是核小體。 3、 DNA的三級結(jié)構的三級結(jié)構 真核細胞真核細胞染色體的染色體的DNA念珠狀三級結(jié)構念珠狀三級結(jié)構 染色體的基本單位是染色體的基本單位是核小體核小體； 核小體由核小體由DNADNA和組蛋白構成。和組蛋白構成。 組蛋白組蛋白H H2A 2A， ，H H2B 2B， ，H H3 3和和H H4 4各兩分子構成組蛋白八聚體，各兩分子構成組蛋白八聚體， DNADNA雙螺旋分子纏繞其上雙螺旋分子纏繞其上1.751.75圈（圈（146146bpbp）-核小核小 體的核心顆粒。體的核心顆粒。 核小體的核心顆粒之間由核小體的核心顆粒之間由DNADNA和組蛋白和組蛋白H H1 1

18、連接連接 第三節(jié)第三節(jié) RNA分子的結(jié)構分子的結(jié)構 一級結(jié)構中的戊糖是核糖，堿基中有尿嘧啶，一級結(jié)構中的戊糖是核糖，堿基中有尿嘧啶， 而沒有胸腺嘧啶。而沒有胸腺嘧啶。 大多數(shù)大多數(shù)RNARNA分子是一條單鏈。分子是一條單鏈。 局部的堿基互補配對（局部的堿基互補配對（A-UA-U、C-GC-G），構成雙螺旋，構成雙螺旋 雙螺旋部分穩(wěn)定因素：堿基堆積力雙螺旋部分穩(wěn)定因素：堿基堆積力 Bulge-凸起；凸起；hairpin-發(fā)夾發(fā)夾 1、tRNA的結(jié)構的結(jié)構 tRNA的二級結(jié)構的二級結(jié)構三葉草型（四臂四環(huán)）三葉草型（四臂四環(huán)） 四環(huán)四環(huán) ： 二氫尿嘧啶環(huán)（二氫尿嘧啶環(huán)（D環(huán)）、反密碼環(huán)環(huán)）、反密碼環(huán)

19、 、CC環(huán)、可變環(huán)環(huán)、可變環(huán) 四臂四臂 ： 二氫尿嘧啶臂（二氫尿嘧啶臂（D臂）、反密碼臂、臂）、反密碼臂、 CC臂、氨基酸臂、氨基酸 臂臂 tRNA的三葉草型二級結(jié)構的三葉草型二級結(jié)構 1 1 2 2 3 3 反密碼子環(huán)反密碼子環(huán) 反密碼子反密碼子 4 4 包含有包含有3-末端和末端和5- 末端末端 3-末端是末端是CCA 攜帶氨基酸攜帶氨基酸 與氨基酸接受區(qū)相對與氨基酸接受區(qū)相對 環(huán)：環(huán)：7個核苷酸殘基個核苷酸殘基 臂：臂：5bp 環(huán)正中的環(huán)正中的3個核苷酸殘基個核苷酸殘基 稱為反密碼子稱為反密碼子。 氨基酸接受氨基酸接受區(qū)區(qū)： 反密碼區(qū)反密碼區(qū)： v環(huán)：環(huán)：8-12個核苷酸個核苷酸 v臂：

20、臂：3-4bp 二氫尿嘧啶區(qū)二氫尿嘧啶區(qū) T C區(qū)區(qū) 可變區(qū)可變區(qū) tRNA在此環(huán)中含有在此環(huán)中含有T C 環(huán)：環(huán)：7個核苷酸個核苷酸 臂：臂：5bp 變化較大，變化較大， 3-18個核苷酸個核苷酸 tRNA的三級結(jié)構的三級結(jié)構倒倒L型型 在二級結(jié)構的基礎上，在二級結(jié)構的基礎上， 突環(huán)上未配對的堿基由突環(huán)上未配對的堿基由 于整個分子的扭曲而配于整個分子的扭曲而配 成對成對 目前已知的目前已知的tRNA的三的三 級結(jié)構均為倒級結(jié)構均為倒L形。形。 2、mRNA的結(jié)構的結(jié)構 不均一核不均一核RNA （heterogeneou nuclear RNA，hnRNA） 在細胞核內(nèi)合成的在細胞核內(nèi)合成的m

21、RNA的初級產(chǎn)物，經(jīng)過剪接成的初級產(chǎn)物，經(jīng)過剪接成 為成熟的為成熟的mRNA并移到細胞質(zhì)。并移到細胞質(zhì)。 3 3、rRNArRNA的結(jié)構的結(jié)構 占占RNARNA總量的總量的8080 原核生物原核生物真核生物真核生物 核糖體核糖體rRNArRNA核糖體核糖體rRNArRNA 30S 70s 50S 16S 5S、23S 40S 80S 60S 18S 5S、5.8S、 28S 動物細胞核糖體動物細胞核糖體rRNArRNA有四類：有四類：5 5SrRNA,5.8SrRNASrRNA,5.8SrRNA， 18SrRNA18SrRNA，28SRNA28SRNA 許多許多rRNArRNA形成發(fā)夾形結(jié)構形

22、成發(fā)夾形結(jié)構 第四節(jié)第四節(jié) 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì) 一、一般性質(zhì)：一、一般性質(zhì)： 1 1、兩性電解質(zhì)：通常偏酸、兩性電解質(zhì)：通常偏酸 2 2、性狀：、性狀：DNADNA白色纖維狀固體，白色纖維狀固體，RNARNA為白色粉末。為白色粉末。 3 3、溶解度：微溶于水，不溶于一般的有機溶劑。、溶解度：微溶于水，不溶于一般的有機溶劑。 4 4、分子性狀：、分子性狀：DNADNA大多為線性分子，不對稱。大多為線性分子，不對稱。 5 5、粘度：粘度：DNADNA溶液粘度極大，溶液粘度極大，RNARNA溶液粘度要小的得多。溶液粘度要小的得多。 6 6、含磷量、含磷量恒定恒定 ：RNARNA為為9.4%9.4%

23、、DNADNA為為9.9 %9.9 % 7、顏色反應顏色反應 1) 1) D D核糖核糖 + + 濃濃HCl + HCl + 苔黑酚（甲基間苯二酚）共熱苔黑酚（甲基間苯二酚）共熱 產(chǎn)生綠色，測定產(chǎn)生綠色，測定RNARNA。 2) D-2-2) D-2-脫氧核糖脫氧核糖+ +酸酸+ +二苯胺共熱產(chǎn)生藍紫色，測定二苯胺共熱產(chǎn)生藍紫色，測定 DNADNA。 二、核酸的二、核酸的紫外吸收紫外吸收 在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙 鍵體系，因而具有獨特的紫外線吸收光譜，一般鍵體系，因而具有獨特的紫外線吸收光譜，一般 在在260 260 nmnm左右有最

24、大吸收峰，可以作為核酸及其左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其 組份定性和定量測定的依據(jù)。組份定性和定量測定的依據(jù)。 天然核酸紫外吸收值小于各成分核苷酸光吸收之和天然核酸紫外吸收值小于各成分核苷酸光吸收之和 （為什么？）（為什么？） 是有規(guī)律的雙螺旋結(jié)構中堿基緊密地堆積在一起造是有規(guī)律的雙螺旋結(jié)構中堿基緊密地堆積在一起造 成的。成的。 三、核酸的水解三、核酸的水解 1、酸堿水解、酸堿水解 v酸解：酸解：嘌呤糖苷鍵嘌呤糖苷鍵 嘧啶糖苷鍵嘧啶糖苷鍵 磷酸酯鍵磷酸酯鍵； （從易（從易 難）難） v堿解：堿解：RNARNA稀堿條件下降解，而稀堿條件下降解，而DNADNA則不被降解則不被降解； DNADN

25、A比比RNARNA耐堿。耐堿。 2、核酸的酶解、核酸的酶解 核酸水解酶：催化水解多聚核苷酸鏈中的磷酸二核酸水解酶：催化水解多聚核苷酸鏈中的磷酸二 酯鍵。酯鍵。 v根據(jù)底物分：根據(jù)底物分：DNase和和RNase v根據(jù)作用方式分：核酸外切酶和核酸內(nèi)切酶。根據(jù)作用方式分：核酸外切酶和核酸內(nèi)切酶。 v核酸外切酶：從多聚核苷酸鏈的核酸外切酶：從多聚核苷酸鏈的3-端或端或5-端開端開 始，逐個水解切除核苷酸；始，逐個水解切除核苷酸； v核酸內(nèi)切酶：從多聚核苷酸鏈中間某個位點開始切核酸內(nèi)切酶：從多聚核苷酸鏈中間某個位點開始切 斷磷酸二酯鍵。其中斷磷酸二酯鍵。其中限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶特異性地水

26、特異性地水 解核酸中某些特定堿基順序部位。解核酸中某些特定堿基順序部位。 四、四、核酸的變性核酸的變性、復性及雜交復性及雜交 1、變性變性（denaturationdenaturation）：）：高溫、酸、堿及某些變性劑高溫、酸、堿及某些變性劑 （如尿素）能破壞核酸中的氫鍵，使有規(guī)律的螺旋型結(jié)構（如尿素）能破壞核酸中的氫鍵，使有規(guī)律的螺旋型結(jié)構 變成單鏈的、無規(guī)律的變成單鏈的、無規(guī)律的“線團線團”，此作用稱為核酸的變性。，此作用稱為核酸的變性。 蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)： 高級結(jié)構高級結(jié)構 松散肽鏈松散肽鏈 變性變性 （變性不涉及肽鍵）（變性不涉及肽鍵） 核酸：核酸： 螺旋結(jié)構螺旋結(jié)構 無規(guī)則線團無規(guī)則

27、線團 變性變性 （變性不涉及磷酸二脂鍵的斷裂變性不涉及磷酸二脂鍵的斷裂 ） DNADNA的變性過程的變性過程 加熱加熱 部分雙螺旋解開部分雙螺旋解開 無規(guī)則線團無規(guī)則線團 鏈內(nèi)堿基配對鏈內(nèi)堿基配對 2、變性重要特征變性重要特征判斷變性的標志判斷變性的標志 紫外吸收值急劇增加紫外吸收值急劇增加增色效應增色效應 粘度下降，比旋下降粘度下降，比旋下降 生物活性喪失生物活性喪失 結(jié)構松散，容易被酶解結(jié)構松散，容易被酶解 核酸變性的因素核酸變性的因素: : 溫度升高、酸堿度改變、甲醛和尿溫度升高、酸堿度改變、甲醛和尿 素等的存在均可引起核酸的變性。素等的存在均可引起核酸的變性。 3、DNA的熱變性的熱變

28、性 DNADNA的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。 因此，因此，通常將引起通常將引起DNADNA變性的溫度稱為變性的溫度稱為“熔點熔點”或或“解鏈解鏈 溫度溫度”，用，用T Tm m表示，在此溫度可得到紫外吸收最大變化表示，在此溫度可得到紫外吸收最大變化 值的一半。（雙螺旋結(jié)構失去一半時）。值的一半。（雙螺旋結(jié)構失去一半時）。 T Tm m值是值是DNADNA的一個特征常數(shù)的一個特征常數(shù) Poly d(A-T)DNAPoly d(G-C) 某些某些DNADNA的的TmTm值值 6080100 1 .0 1 .4 1 .2 100%

29、A260 t 0C TmTmTmTmTmTm 1 23 132 影響影響Tm值的因素值的因素 : DNADNA的的T Tm m值與分子中的值與分子中的G G和和C C的含量有關。的含量有關。 （G+C)%=(TG+C)%=(Tm m-69.3)-69.3)* *2.442.44 介質(zhì)的離子強度介質(zhì)的離子強度: :DNADNA的應保存在含鹽的緩沖液中，的應保存在含鹽的緩沖液中， 離子強度較低的介質(zhì)離子強度較低的介質(zhì)TmTm較低較低 溶液的溶液的pHpH值：高值：高pHpH下廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的能下廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的能 力，力，pHpH大于大于11.311.3時，時，DNADNA完全

30、變性。完全變性。 變性劑：尿素、甲醛等破壞氫鍵，妨礙堿基堆積，使變性劑：尿素、甲醛等破壞氫鍵，妨礙堿基堆積，使 Tm Tm下降。下降。 4、復性、復性 DNA熱變性在一定條件下是可逆的，DNA水溶液加熱變 性時，雙螺旋的兩條鏈分開，如果將溶液緩慢冷卻， 則兩條鏈可能發(fā)生特異的重組而恢復成雙螺旋，這種 現(xiàn)象稱“退火”（annealing），這種雙螺旋的重組 過程稱復性。 高溫變性高溫變性 緩緩 慢慢 冷冷 卻卻 急急 速速 冷冷 卻卻 復性失敗復性失敗 核酸的復性核酸的復性 紫外吸收值紫外吸收值A260降低（減色效應）降低（減色效應） 復性的特征復性的特征 比旋上升，粘度上升。比旋上升，粘度上升

31、。 生物活性部分恢復。生物活性部分恢復。 溫度要逐步降低，溫度要逐步降低， 變性變性DNA濃度高，濃度高， 影響復性因素影響復性因素 DNA片斷大則復性就慢，片斷大則復性就慢， 具有很多重復序列的具有很多重復序列的DNA復性也快復性也快 5、核酸的分子雜交核酸的分子雜交(hybridization) 定義：不同核酸單鏈通過堿基配對形成雜交分子的過程。定義：不同核酸單鏈通過堿基配對形成雜交分子的過程。 分子雜交不僅可以在不同來源的分子雜交不僅可以在不同來源的DNA片段中形成，甚至片段中形成，甚至 可以在可以在DNA和和RNA之間也可以形成之間也可以形成DNARNA雜交分子。雜交分子。 尿嘧啶尿嘧

32、啶 U O - P O O - N N N N N H2 O H H O H H O H H O C H2O - P O O - O - P O O - 三磷酸腺苷 (ATP)AMP ADP ATP 3 5 問題：問題： DNADNA雙螺旋模型的提出有什么意義？雙螺旋模型的提出有什么意義？ （1 1）第一次闡述了遺傳信息的儲存方式及）第一次闡述了遺傳信息的儲存方式及DNADNA復制的復制的 機理，以準確的語言回答了機理，以準確的語言回答了DNADNA是如何成為遺傳物質(zhì)的。是如何成為遺傳物質(zhì)的。 大大推動了分子生物學和分子遺傳學的發(fā)展，被譽為大大推動了分子生物學和分子遺傳學的發(fā)展，被譽為 2020世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。 （2 2）最主要