生物化學(xué)課件6核酸PPT課件

1、 概述 核酸的一級結(jié)構(gòu)與序列分析 DNA的高級結(jié)構(gòu) DNA遺傳物質(zhì) DNA的性質(zhì)主要內(nèi)容第1頁/共96頁 核酸是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，在生物體內(nèi)負(fù)責(zé)生命信息的儲存和傳遞。 分類：按其所含戊糖不同分為DNA和RNA。 重要性：DNA是主要遺傳物質(zhì)，負(fù)責(zé)遺傳信息的貯存和發(fā)布。 RNA的功能多樣性，參與遺傳信息的表達(dá)。1. 核酸的概念及研究進(jìn)展第2頁/共96頁核酸研究史上的大事件 1868年，瑞士青年科學(xué)家 F.Miescher 從外科繃帶上膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離得到一種含磷較高的酸性物質(zhì)，稱之為核素（nuclein）。 1889年, Altmann 將其純化，把不含蛋白質(zhì)的物質(zhì)稱為核酸

2、第3頁/共96頁核酸研究史上的大事件1943年 E .Chargaff 的工作推理出堿基配對的理論1944年 Avery等肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì) 1953年 Watson-Crick 建立了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1958年 Crick 提出遺傳信息傳遞的中心法則1968年 M.W.Niberg 發(fā)現(xiàn)遺傳密碼 1975年 H.M.Temin 和 D.Baltimore 發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶 1981年 W.Gilbert 和 F.Sanger 建立 DNA測序方法 1985年 PCR技術(shù)的發(fā)明 1990年 美國啟動人類基因組計(jì)劃( HGP ) 1994年 中國人類基因組計(jì)劃啟動 2001年

3、 美、英等國完成人類基因組計(jì)劃基本框架第4頁/共96頁DNA：-D-2-脫氧核糖 A、G、C、TRNA：-D-核糖 A、G、C、U 核 酸（RNA、DNA）核苷酸磷酸核苷戊糖堿基核糖（RNA）脫氧核糖（DNA）嘌呤嘧啶腺嘌呤 鳥嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶 尿嘧啶 2. 核酸的結(jié)構(gòu)成分核酸的結(jié)構(gòu)成分第5頁/共96頁戊 糖OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脫氧核糖DNA含脫氧核糖RNA含核糖第6頁/共96頁NNH132456 嘧 啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶(thym

4、ine, T)NHNHOOCH3第7頁/共96頁嘌 呤(purine)NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤(guanine, G)第8頁/共96頁 核酸中除了5類基本的堿基外，還有一些含量甚少的堿基，稱為稀有堿基。組成核酸的稀有堿基：Im5Chm5CDHUNNNNONNNH2OCH3次黃嘌呤5-甲基胞嘧啶5-羥甲基胞嘧啶二氫尿嘧啶 第9頁/共96頁堿基的酮式一烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象堿基的酮式一烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象正常生理?xiàng)l件下，主要以酮式結(jié)構(gòu)形式存在。第10頁/共96頁核 苷 (ribonucleoside) 堿基和核糖（脫氧核糖）通過

5、糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）; 糖環(huán)上的第 1位C原子與嘌呤第9位N原子或嘧啶第1位N原子相連，堿基平面與戊糖平面互相垂直。OHOCH2OHOHNNNH2O11第11頁/共96頁胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2第12頁/共96頁嘧啶核甘中嘧啶堿基對核糖的取向只有反式構(gòu)象嘌呤核甘中嘌呤堿基對核糖的取向有順式和反式兩種構(gòu)象第13頁/共96頁 核苷（脫氧核苷）核苷（脫氧核苷）和磷酸以和磷酸以磷酸酯鍵磷酸酯鍵連接形成核苷酸連

6、接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。（脫氧核苷酸）。核苷酸 (ribonucleotide)POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O第14頁/共96頁核糖核苷的糖環(huán)上有三個(gè)（5、3、2）游離的羥基，可以形成三種核苷酸；脫氧核糖核苷酸有兩個(gè)（5、3）游離羥基，形成兩種核苷酸。但天然的只發(fā)現(xiàn)5連接磷酸的核苷酸， 5 -核苷酸是核酸的基本單位。OBOH OHOH2CPOHHOOB=腺嘌呤，鳥嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶或胸腺密啶核糖核苷酸 OH2CPOHHOOOBOH脫氧核糖核苷酸第15頁/共96頁核苷酸：AMP、GMP、UMP、CMP脫氧核苷酸：dAMP、dGMP、dTMP、dCMP 第16頁/共96頁核苷酸的

7、磷酸化核苷酸的磷酸化核苷一磷酸（ NMP ）核苷二磷酸（ NDP ）核苷三磷酸（ NTP ） ADPAMPATPNNNCHCCHNCOPOOPPOOOHHHOHOHHCCHOHOOHOHOHOCH2NH212354第17頁/共96頁 作為合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。 作為能量的貯存和供應(yīng)形式：除ATP之外，還有GTP，UTP，CTP等。核苷酸的生理功能核苷酸的生理功能第18頁/共96頁 參與代謝或生理活動的調(diào)節(jié)：如環(huán)核苷酸cAMP和cGMP作為激素的第二信使。 參與構(gòu)成酶的輔酶或輔基：如在NAD+, NADP

8、+, FAD, FMN, CoA中均含有核苷酸的成分。 作為代謝中間物的載體：用UDP攜帶糖基，用CDP攜帶膽堿，乙醇胺或甘油二酯，用腺苷攜帶蛋氨酸等。第19頁/共96頁核酸的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 核苷酸殘基通過與前一分子核苷酸3OH和后一分子核苷酸5磷酸基均形成3, 5 磷酸二酯鍵，這樣魚貫聯(lián)結(jié)成鏈狀聚合物； 包括250個(gè)核苷酸的短核苷酸鏈稱為寡核苷酸；大于50個(gè)核苷酸的核苷酸鏈稱為多聚核苷酸，即核酸。第20頁/共96頁3, 5 磷酸二酯鍵第21頁/共96頁自由的 5 磷酸基團(tuán)自由的3 OH第22頁/共96頁A G P5 P T PG PC PT P OH 3 5 pApGpTpGpCpT-OH 3 5

9、 A G T G C T 3 書寫及閱讀方向：從5端（左側(cè)）到3端（右側(cè)），ApG 表示(A-3)- P (5-G) 。第23頁/共96頁 脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA） 核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）:第24頁/共96頁DNA(脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸)RNA（核糖核酸）（核糖核酸）分布分布98%于細(xì)胞核中，于細(xì)胞核中，少量存于線粒體和少量存于線粒體和葉綠體中葉綠體中90%cell質(zhì)中，質(zhì)中，10%細(xì)胞細(xì)胞核中，核中，tRNA 15%，mRNA 5%, rRNA 80%生物生物功能功能遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，儲遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，儲存和傳遞遺傳信

10、息存和傳遞遺傳信息基因表達(dá)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)基因表達(dá)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，生物催化合成，生物催化,有時(shí)有時(shí)RNA也是遺傳物質(zhì)也是遺傳物質(zhì)核糖核糖D2脫氧核糖脫氧核糖D核糖核糖堿基堿基A、C、G、TA、C、G、U磷酸磷酸磷酸磷酸磷酸磷酸核酸的分布及功能第25頁/共96頁核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)

11、氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分的信號識別體的組分核仁小核仁小RNA核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參

12、與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分的信號識別體的組分核仁小核仁小RNARNA的分類及功能第26頁/共96頁 核酸的紫外最大吸收峰在波長260nm處 蛋白質(zhì)紫外最大吸收峰在波長280nm處 純DNA樣品A260/A280比值為1.8 純RNA樣品A260/A280比值2.0以上紫外吸收特性可以鑒定核酸樣品的純度第27頁/共96頁一級結(jié)構(gòu)是指在多核苷酸鏈中各個(gè)一級結(jié)構(gòu)是指在多核苷酸鏈中各個(gè)核苷酸之間的連接方式、核苷酸的核苷酸之間的連接方式、核苷酸的種類、數(shù)量以及核苷酸的排列順序。種類、數(shù)量以及核苷酸的排

13、列順序。 2 第28頁/共96頁1. DNA一級結(jié)構(gòu)：4種脫氧核苷酸dAMP、dGMP、dCMP、dTMP按照一定的排列順序通過磷酸二酯鍵連接而成的沒有分支的多核苷酸鏈。第29頁/共96頁 DNA堿基組成的特點(diǎn):v具有種的特異性;v沒有器官和組織的特異性；v年齡、營養(yǎng)狀況、環(huán)境的改變不影響DNA的堿基組成；v DNA的堿基組成符合堿基摩爾比例規(guī)律。第30頁/共96頁 DNA堿基摩爾比例規(guī)律 在各種DNA中，腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾數(shù)相等，即AT，鳥嘌呤與胞嘧啶 (包括 5-甲基胞嘧啶 )的摩爾數(shù)相等，即 G C + m5 C； 即嘌呤堿基的總摩爾數(shù)等于嘧啶堿基的總數(shù)： A + G T + C +

14、 m5C 這個(gè)堿基摩爾比例規(guī)律又稱為DNA的堿基當(dāng)量定律，Chargaffs rule。第31頁/共96頁2. DNA測序測序（sequencing） 核酸序列測定方法已經(jīng)過近20年的發(fā)展，測序的具體方法種類繁多。但所依據(jù)的基本原理不外乎Sanger的核酸鏈合成終止法及Maxam和Gilbert的化學(xué)降解法兩大類。第32頁/共96頁 將被測 DNA 制成單鏈模板，分別加入 4 個(gè)反應(yīng)管中 在每個(gè)管中加入引物、緩沖液、DNA 聚合酶 和 4 種 dNTP（其中一種為32P標(biāo)記）； 在 1、2、3、4 個(gè)管中分別加入 ddTTP、ddCTP、ddGTP 和 ddATP ，然后進(jìn)行保溫反應(yīng)。 由于雙

15、脫氧的 ddNTP 比正常的 dNTP 少了3-羥基，當(dāng)它在 DNA 聚合酶作用下?lián)饺氲秸谘由斓?DNA 鏈時(shí)，因 ddNTP 不含 3 -羥基，于是就阻止了其它 dNTP 的繼續(xù)摻入，起了特異性終止劑的作用。Sanger法的程序第33頁/共96頁雙脫氧鏈終止法雙脫氧鏈終止法第34頁/共96頁DNA的自動測序的自動測序第35頁/共96頁RNA一級結(jié)構(gòu)：主要為4種核苷酸AMP、GMP、CMP 、UMP通過磷酸二酯鍵連接而成的沒有分支的多核苷酸鏈，RNA 分子中還有某些稀有堿基。 RNA種類不同，結(jié)構(gòu)各不相同。第36頁/共96頁1. mRNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能 占細(xì)胞中RNA總量的35；

16、細(xì)胞內(nèi)mRNA的種類很多，分子質(zhì)量極不均一； mRNA是三類RNA中最不穩(wěn)定的; 作為模板，直接指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。第37頁/共96頁真核真核mRNA 5 端的帽子結(jié)構(gòu)端的帽子結(jié)構(gòu) 7-甲基鳥苷三磷酸與 mRNA 原來的5端核苷酸連接形成m7GpppN。其作用是：vmRNA的穩(wěn)定性維系：作為一種保護(hù)裝置將mRNA 5端封閉起來，可使mRNA免受核酸外切酶的水解破壞；v翻譯起始的調(diào)控：作為蛋白質(zhì)合成起始的辨認(rèn)信號，啟動和加速翻譯過程。v mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位第38頁/共96頁帽子結(jié)構(gòu)第39頁/共96頁真核細(xì)胞的真核細(xì)胞的mRNA 3 末端的結(jié)構(gòu)末端的結(jié)構(gòu) 大多數(shù)真核細(xì)胞mRNA在3 末端有一個(gè)

17、長約 200個(gè)核苷酸的polyA; PolyA是在轉(zhuǎn)錄后經(jīng)polyA聚合酶的作用添加上去的，原核生物的mRNA一般無3PolyA; 功能：與mRNA從細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移有關(guān)；與mRNA的半衰期即穩(wěn)定性有關(guān)（新合成的mRNA其PolyA 鏈長，而衰老的mRNA其PolyA鏈較短）。第40頁/共96頁 tRNA皆由 7090 個(gè)核苷酸組成，有較多的稀有堿基；在三類 RNA 中它的分子質(zhì)量最小。 含 1020% 稀有堿基，如 DHU 3末端為 CCA-OH 5末端大多數(shù)為G也有pC的 2. tRNA的一級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第41頁/共96頁3. RNA的測序的測序 利用酶的特異性，將RNA的特異核甘酸位點(diǎn)切

18、斷后測序； 將RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA后再用DNA測序法測序。第42頁/共96頁 Watson 和 Crick 于 1953 年在前人研究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)DNA結(jié)晶的X-衍射圖譜和分子模型，提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并對模型的生物學(xué)意義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測，它是上世紀(jì)最重大的自然科學(xué)成就之一，1962年榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。（一）（一） DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)第43頁/共96頁第44頁/共96頁1. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景 堿基組成分析 Chargaff 規(guī)則：A = T G C 堿基的理化數(shù)據(jù)分析 A-T、G-C以氫鍵配對較合理 DNA纖維的X-射線衍射圖譜分析 第45頁/共9

19、6頁2. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) DNA分子由兩條方向相反多聚脫氧核糖核苷酸鏈沿著同一根軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。其中一條鏈的方向?yàn)?3，而另一條鏈的方向?yàn)?5。第46頁/共96頁2. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) 疏水堿基于螺旋的內(nèi)側(cè)，親水的磷酸基和脫氧核糖以磷酸二酯鍵相連成的骨架位于外側(cè)；雙螺旋的直徑為2nm，沿中心軸形成大溝和小溝交替出現(xiàn)第47頁/共96頁2. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) 堿基呈平面狀，與中心軸垂直；相鄰堿基平面間的距離為 0.34nm，夾角為36；每10對核苷酸繞中心軸旋轉(zhuǎn)一圈，故螺旋的螺距為 3.4nm。第48頁/共96頁2. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) 兩條鏈堿基對

20、之間形成氫鍵，堿基的相互結(jié)合具有嚴(yán)格的配對規(guī)律，即AT、GC配對。A和T之間形成兩個(gè)氫鍵，G與C之間形成三個(gè)氫鍵。第49頁/共96頁第50頁/共96頁堿基配對第51頁/共96頁3. DNA雙螺旋的穩(wěn)定性雙螺旋的穩(wěn)定性 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理?xiàng)l件下是很穩(wěn)定的,維持這種穩(wěn)定性的因素包括：v 兩條DNA鏈之間形成的氫鍵。v 堿基堆積力：由于雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的疏水區(qū)，消除了介質(zhì)中水分子對堿基之間氫鍵的影響。v 介質(zhì)中的陽離子（如Na+、K+和Mg2+）中和了磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷，降低了DNA鏈之間的排斥力、范德華力等。v 改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。第52頁/共96頁DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

21、DNA，雙螺旋，正反向，互補(bǔ)鏈。 A對T，GC連， 配對時(shí)， 成氫鍵。 十堿基，轉(zhuǎn)一圈，螺距34點(diǎn)中間。 堿基力和氫鍵，維持螺旋結(jié)構(gòu)堅(jiān)。 第53頁/共96頁DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性Watson和Crick所提出的模型稱為B-DNA, B型是最穩(wěn)定的構(gòu)型第54頁/共96頁反向重復(fù)序列反向重復(fù)序列(inverted repeats)回文序列回文序列(palindrome)第55頁/共96頁1957年發(fā)現(xiàn)在基因的調(diào)控區(qū)或染色質(zhì)的 重組部位有DNA的三螺旋結(jié)構(gòu)第56頁/共96頁 DNA的三級結(jié)構(gòu)是指雙螺旋進(jìn)一步扭曲、折疊形成的更高層次的空間結(jié)構(gòu)，也就是比雙螺旋更為復(fù)雜的構(gòu)象。 DNA的三級結(jié)構(gòu)包括線狀

22、DNA形成的紐結(jié)、超螺旋和多重螺旋以及環(huán)狀的結(jié)、超螺旋和連環(huán)等多種類型，其中超螺旋是最常見的三級結(jié)構(gòu)。（二）（二）DNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)第57頁/共96頁 正超螺旋 (positive supercoil) 處于擰緊狀態(tài)時(shí)所形成的超螺旋(左手超螺旋) 負(fù)超螺旋 (negative supercoil) 處于擰松狀態(tài)時(shí)形成的超螺旋 (右手超螺旋) 天然DNA中的超螺旋都是負(fù)超螺旋。第58頁/共96頁超螺旋超螺旋第59頁/共96頁 連環(huán)數(shù)（linking number , L） DNA雙螺旋中，一條鏈以右手螺旋繞另一條鏈纏繞的次數(shù) 扭轉(zhuǎn)數(shù)（twisting number , T） DNA分子中

23、的Watson-Crick螺旋數(shù)目 超螺旋數(shù)（纏繞數(shù) , writhing number , W） L = T + W第60頁/共96頁三種環(huán)狀分子具有相同結(jié)構(gòu)，但L值不同，稱為拓?fù)洚悩?gòu)體。自然界存在的所有超螺旋DNA分子都是最初纏繞不足形成的負(fù)超螺旋第61頁/共96頁真核生物內(nèi)，DNA以致密形式存在于細(xì)胞核的染色體中。染色體的基本單位是核小體核小體：DNA和組蛋白共同構(gòu)成核心組蛋白：4種組蛋白(H2A , H2B , H3 ,H4)形成的8聚體DNA：以負(fù)超螺旋纏繞在核心組蛋白上H1在核小體之間起連接作用染色體的基本單位是核小體(nucleosome)第62頁/共96頁核小體的串珠狀結(jié)構(gòu) 第

24、63頁/共96頁 RNA是單鏈分子，因此，在RNA分子中，并不遵守堿基種類的數(shù)量比例關(guān)系，即分子中的嘌呤堿基總數(shù)不一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。（三）（三）RNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu)第64頁/共96頁發(fā)夾式結(jié)構(gòu) A-U, C-G配對 RNA分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能形成雙螺旋的部分，則形成突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)可以形象地稱為“發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)。第65頁/共96頁1. tRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)v呈“三葉草” 形狀，一般可將其分為四臂四環(huán)：大致分為氨基酸臂、二氫尿嘧啶環(huán)、反密碼子環(huán)、額外環(huán)和TC環(huán)五部分 。 第66頁/共96頁 2. tRNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)tRNA三葉草結(jié)構(gòu)進(jìn)一步扭曲、折疊形

25、成倒寫“”字母的三維結(jié)構(gòu)。第67頁/共96頁tRNA的二級結(jié)構(gòu)與倒結(jié)構(gòu)三葉草結(jié)構(gòu)第68頁/共96頁 3. rRNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu) rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）：真核生物： 5S rRNA 28S rRNA 5.8S rRNA 18S rRNA原核生物： 5S rRNA 23S rRNA 16S rRNA第69頁/共96頁5S rRNA 與與16S rRNA第70頁/共96頁 間接證據(jù) 直接證據(jù) 原核與真核生物DNA的特點(diǎn)第71頁/共96頁間接證據(jù)間接證據(jù)v 特定的組織細(xì)胞的DNA數(shù)量是穩(wěn)定的，隨著組織的復(fù)雜，其數(shù)量逐漸增加;v 年齡、營養(yǎng)狀況和環(huán)境的改變不影響DNA的數(shù)量和組成;v D

26、NA堿基的組成具有種的特異性。第72頁/共96頁直接證據(jù)直接證據(jù)|肺炎球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)|噬菌體的感染實(shí)驗(yàn) 第73頁/共96頁原核生物與真核生物原核生物與真核生物DNA DNA分子中不同排列順序的DNA區(qū)段構(gòu)成特定的功能單位，即基因 (gene)。 細(xì)胞內(nèi)染色體所包含的DNA總體稱為基因組(genome)。第74頁/共96頁原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l基因組較小，形式多樣，可能是DNA，也可能是RNA，可能是單鏈,雙鏈的，閉環(huán)分子，線性分子；細(xì)菌染色體為環(huán)狀雙鏈DNA分子，與RNA和支架蛋白構(gòu)成致密區(qū)域，稱類核(nucleoid)。l功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因常常串連在一起，并轉(zhuǎn)錄在同一

27、個(gè)mRNA分子中，稱為多順反子(polycistron)。lDNA分子絕大部分用于編碼蛋白質(zhì)，非編碼區(qū)通常包含控制基因表達(dá)的順序。l基因重疊是病毒基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第75頁/共96頁真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單順反子(monocistron)，即一個(gè)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄、翻譯成一個(gè)mRNA分子，一條多肽鏈;存在大量重復(fù)序列，包括衛(wèi)星DNA、反向重復(fù)序列和較復(fù)雜的重復(fù)單位組成的重復(fù)序列;基因組中不編碼的區(qū)域多于編碼區(qū)域基因是不連續(xù)的，在真核生物結(jié)構(gòu)基因的內(nèi)部存在許多不編碼蛋白質(zhì)的間隔序列(intervening sequences)，稱為內(nèi)含子(intron)，編碼區(qū)則稱為外顯子(exon)?；蚪M遠(yuǎn)大于原

28、核生物的基因組，具有許多復(fù)制起點(diǎn)，而每個(gè)復(fù)制子的長度較小。第76頁/共96頁 核酸的降解指通過核酸酶或物理、化學(xué)的方法使核酸的3, 5磷酸二酯鍵斷裂，多聚核甘酸鏈變成小段寡聚核甘酸鏈。1. 降解與變性振蕩、攪拌、反復(fù)凍融等易導(dǎo)致DNA的降解第77頁/共96頁 指DNA分子由穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)，松解為單鏈無規(guī)則線性結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。 DNA的變性只涉及維持雙螺旋穩(wěn)定性的次級鍵的斷裂，一級結(jié)構(gòu)并不改變。 凡能破壞雙螺旋穩(wěn)定性的因素都可以成為變性的條件，如過量酸，堿，加熱，變性試劑（尿素、酰胺）以及某些有機(jī)溶劑（乙醇、丙酮、尿素等）DNA的變性第78頁/共96頁 變性后的 DNA生物活性喪失，同時(shí)發(fā)生一系列

29、理化性質(zhì)的改變，包括： 粘度下降； 沉降系數(shù)增加； 比旋下降； 紫外光吸收值升高等。第79頁/共96頁DNA的變性第80頁/共96頁 酸堿變性v低或高的pH值條件趨向影響DNA雙螺旋中氫鍵的形成，導(dǎo)致DNA的變性。 低離子濃度v雙鏈DNA濃度過低，帶正電荷的物質(zhì)減少導(dǎo)致DNA 上帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)部分脫防護(hù)，使相連的磷酸基團(tuán)相互斥力增加，使DNA雙鏈分離。第81頁/共96頁 Tm：變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，50%的DNA分子發(fā)生變性時(shí)的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(melting temperature, Tm)。一般DNA的Tm值在82-95C之間 熱變性第82頁/共96頁 G和C的含量高，Tm值高：因而測定Tm值，可反映DNA分子中G、C含量，可通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：（G+C)%=(Tm-69.3) 2.44 Tm大小可反映出DNA的均一性：均質(zhì)DNA的熔解過程發(fā)生在一個(gè)較小的溫度范圍內(nèi)；異質(zhì)DNA的熔解過程發(fā)