遺傳信息攜帶者 核酸

1、第3節(jié) 遺傳信息的攜帶者核酸 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 說出核酸的種類，簡述核酸的結(jié)構(gòu)和功能。說出核酸的種類，簡述核酸的結(jié)構(gòu)和功能。 以特定的染色劑染色，觀察并區(qū)分以特定的染色劑染色，觀察并區(qū)分DNADNA和和RNARNA 在細(xì)胞中的分布。在細(xì)胞中的分布。 能看懂脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸結(jié)構(gòu)能看懂脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸結(jié)構(gòu)圖解、圖解、DNADNA和和RNARNA在化學(xué)組成上的區(qū)別圖解，在化學(xué)組成上的區(qū)別圖解，以及核苷酸長鏈的特點以及核苷酸長鏈的特點 20042004年年9 9月月8 8日，英國科學(xué)家杰夫里日，英國科學(xué)家杰夫里斯在萊斯特大學(xué)舉辦新聞發(fā)布會，紀(jì)念斯在萊斯特大學(xué)舉辦新聞發(fā)布會，紀(jì)念DN

2、ADNA指紋鑒別技術(shù)誕生指紋鑒別技術(shù)誕生2020周年。周年。19841984年年9 9月月1111日，杰夫里斯和同事在研究基因變?nèi)眨芊蚶锼购屯略谘芯炕蜃儺悤r，偶然發(fā)現(xiàn)基因中存在一些足以區(qū)異時，偶然發(fā)現(xiàn)基因中存在一些足以區(qū)分生物個體的微小結(jié)構(gòu)，并于當(dāng)天繪制分生物個體的微小結(jié)構(gòu)，并于當(dāng)天繪制出了世界上第一幅出了世界上第一幅“DNADNA指紋指紋”。由于。由于DNADNA指紋的高度特異性和穩(wěn)定性，世界各指紋的高度特異性和穩(wěn)定性，世界各國目前已經(jīng)在國目前已經(jīng)在罪犯確認(rèn)罪犯確認(rèn)、血親鑒定血親鑒定、確確定遇難者身份定遇難者身份等方面廣泛使用這種技術(shù)。等方面廣泛使用這種技術(shù)。由由C、H、O、N、P等。

3、等。核苷酸核苷酸根據(jù)五碳糖不同分為根據(jù)五碳糖不同分為DNA和和RNA(特征元素特征元素)核酸核酸一切生物的遺傳物質(zhì)一切生物的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識具熱穩(wěn)定性具熱穩(wěn)定性 是遺傳信息的載體，對生物的遺傳是遺傳信息的載體，對生物的遺傳性、變異性和蛋白質(zhì)的生物合成具有極其重要作用性、變異性和蛋白質(zhì)的生物合成具有極其重要作用 核酸的生理功能：核酸的生理功能：核酸的元素組成：核酸的元素組成：核酸相對分子量：幾十萬至幾百萬。核酸相對分子量：幾十萬至幾百萬。核酸的基本單位：核酸的基本單位：核酸分類和結(jié)構(gòu)：核酸分類和結(jié)構(gòu)：核酸的理化特性：核酸的理化特性：小結(jié)練習(xí)小結(jié)練習(xí)核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸五碳糖五碳糖

4、含氮堿基含氮堿基磷酸磷酸五碳糖五碳糖含含N堿基堿基脫氧核苷酸脫氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖不同五碳糖不同O-POO-NNNNN H2OHHO HHO HHO C H2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)AMPADPATP核苷酸衍生物核苷酸衍生物 繼續(xù)磷酸化繼續(xù)磷酸化核酸的分類和結(jié)構(gòu)核酸的分類和結(jié)構(gòu)比較項目核酸DNARNA基本單位核苷酸脫氧核苷酸核糖核苷酸分布細(xì)胞核（主要）、線粒體、葉綠體細(xì)胞質(zhì)（主要）空間結(jié)構(gòu)由兩條脫氧核糖核苷酸長鏈構(gòu)成，呈規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu)一條核糖核苷酸長鏈構(gòu)成化學(xué)成分堿基A、C、GTU五碳糖脫氧核糖核糖磷酸5656核酸在細(xì)胞中的分布核酸在細(xì)胞中的分布核酸核酸染色

5、劑染色劑染色顏色染色顏色DNARNA吡羅紅吡羅紅甲基綠甲基綠紅色紅色綠色綠色 甲基綠、吡羅紅是一種混合染色劑。它利用甲基綠、吡羅紅是一種混合染色劑。它利用了兩種染色劑對了兩種染色劑對DNADNA和和RNARNA的親和力不同，其中使的親和力不同，其中使用的鹽酸能夠改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑用的鹽酸能夠改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞，同時使染色體中的進(jìn)入細(xì)胞，同時使染色體中的DNADNA與蛋白質(zhì)分離，與蛋白質(zhì)分離，有利于有利于DNADNA與染色劑結(jié)合。與染色劑結(jié)合。特特 點點RNA同一生物個體的不同細(xì)胞中、不同種生同一生物個體的不同細(xì)胞中、不同種生物的細(xì)胞中都是不完全相同的物的細(xì)胞中都

6、是不完全相同的DNA在同一生物個體的不同細(xì)胞中是相同的在同一生物個體的不同細(xì)胞中是相同的，但在不同生物個體中的細(xì)胞中是不完全但在不同生物個體中的細(xì)胞中是不完全相同的。相同的。對上述核酸的特點你怎樣理解？對上述核酸的特點你怎樣理解？鏈鏈核苷酸分子的連接：核苷酸分子的連接：ATGC五碳糖連接磷酸五碳糖連接磷酸核苷酸的連接核苷酸的連接 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 腺嘌呤或鳥嘌呤腺嘌呤或鳥嘌呤 胞嘧啶或胞嘧啶或 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 下一個核苷酸下一個核苷酸2 2 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵腺嘌呤或鳥嘌呤腺嘌呤或鳥嘌呤 胞嘧啶或胞嘧啶或 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 下一個核苷酸下一個核苷酸O=P-OHOHOHH2O一般一般DN

7、ADNA由由 條核苷酸鏈組成條核苷酸鏈組成而而RNARNA由由 條核苷酸鏈組成條核苷酸鏈組成2 21 1DNA分子的結(jié)構(gòu)模式圖分子的結(jié)構(gòu)模式圖3 3C C5 5C C5 5C C3 3C C3.4nm3.4nm2nm2nm小溝小溝大溝大溝核酸一般的理化性質(zhì)核酸一般的理化性質(zhì)l 兩性解離兩性解離 / 一般呈酸性（在中性溶液中帶負(fù)電荷），微一般呈酸性（在中性溶液中帶負(fù)電荷），微 溶于水，不溶于有機(jī)溶劑溶于水，不溶于有機(jī)溶劑（DNA粗提取的原理）粗提取的原理）l線性大分子（粘度高?？辜羟辛Σ睿┚€性大分子（粘度高?？辜羟辛Σ睿﹍可用電泳或離子交換（色譜）進(jìn)行分離可用電泳或離子交換（色譜）進(jìn)行分離l室溫

8、條件下，室溫條件下，DNA在堿中變性，但不水解，在堿中變性，但不水解，RNA水解水解l加熱條件下，加熱條件下，D核糖濃鹽酸苔黑酚核糖濃鹽酸苔黑酚 綠色綠色 D2脫氧核糖酸二苯胺脫氧核糖酸二苯胺 藍(lán)紫色藍(lán)紫色核酸的紫外吸收特性核酸的紫外吸收特性 在核酸分子中，由于嘌呤堿在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，因而具有獨特的紫外線吸收因而具有獨特的紫外線吸收光譜，一般在光譜，一般在260nm260nm左右有左右有最大吸收峰，可以作為核酸最大吸收峰，可以作為核酸及其組份定性和定量測定的及其組份定性和定量測定的依據(jù)。依據(jù)。 以以A A260260/A/A280280

9、進(jìn)行定性、定量進(jìn)行定性、定量 DNADNA和和RNARNA溶液中加入溴化乙溶液中加入溴化乙錠（錠（EBEB），在紫外下發(fā)出熒），在紫外下發(fā)出熒光光核酸的熱變性原理與分子雜交核酸的熱變性原理與分子雜交變性變性穩(wěn)定核酸雙螺旋次級鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，變成單鏈穩(wěn)定核酸雙螺旋次級鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。核酸的的一級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的過程。核酸的的一級結(jié)構(gòu)( (堿基順序堿基順序) )保持不變。保持不變。變性表征變性表征 生物活性部分喪失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸生物活性部分喪失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收增加（增色效應(yīng)）收增加（增色效應(yīng)）變性因素變性因素 pHpH（11.311.3

10、或或5.05.0） 變性劑（脲、甲酰胺、甲醛）變性劑（脲、甲酰胺、甲醛） 低離子強(qiáng)度低離子強(qiáng)度 加熱加熱 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。因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，通常將紫外吸收的增加量達(dá)最大量一半時的溫度稱熔解此，通常將紫外吸收的增加量達(dá)最大量一半時的溫度稱熔解溫度，用溫度，用T Tm m表示。表示。 一般一般DNADNA的的T Tm m值在值在70-8570-85 C C之間。之間。DNADNA的的T Tm m值與分子中的值與分子中的G G和和C C的的含量有關(guān)。含量有關(guān)。 G G和和C C的含量高，的含量高，T Tm m值高。因而

11、測定值高。因而測定TmTm值，可反映值，可反映DNADNA分子中分子中G, G, C C含量含量熱變性和熱變性和TmPCR的反應(yīng)過程的反應(yīng)過程每個循環(huán)包括：變性每個循環(huán)包括：變性 復(fù)性復(fù)性延伸延伸DNA雙鏈雙鏈單鏈單鏈變性（加熱）變性（加熱）復(fù)性（緩慢冷卻）復(fù)性（緩慢冷卻）DNA 分子的熱變性原理分子的熱變性原理變性的目的：變性的目的：復(fù)性的目的：復(fù)性的目的：解開雙鏈解開雙鏈有利于引物有利于引物和引物和引物與兩條單鏈的結(jié)合與兩條單鏈的結(jié)合95950 0C C72720 0C C55550 0C C脫氧核苷酸和核糖核苷酸的堿基各有脫氧核苷酸和核糖核苷酸的堿基各有 種種脫氧核苷酸和核糖核苷酸的種類

12、各有脫氧核苷酸和核糖核苷酸的種類各有 種種核苷酸的種類有核苷酸的種類有 種種4 44 48 8小結(jié)小結(jié)核酸的堿基的種類有核酸的堿基的種類有 種種5 52.2.基本組成單位：核苷酸基本組成單位：核苷酸 (_(_種種) )3.3.核苷酸的結(jié)構(gòu)：五碳糖（核苷酸的結(jié)構(gòu)：五碳糖（_、_）+ + 含氮堿基（含氮堿基（_、_、_、_、_) + _) + 磷酸磷酸核酸小結(jié)核酸小結(jié)1.1.核酸種類：核酸種類：_、_核糖核糖 脫氧核糖脫氧核糖 A G C T U A G C T UDNA RNADNA RNA8 8概念圖概念圖核酸核酸DNADNARNARNA4 4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸4 4種核糖核苷酸種核糖核

13、苷酸脫氧核糖脫氧核糖 + + 含氮堿基（含氮堿基（A A、T T、C C、G) G) + + 磷酸磷酸核糖核糖 + + 含氮堿基（含氮堿基（A A、U U、C C、G) G) + + 磷酸磷酸由由1010個脫氧核苷酸組成的一條個脫氧核苷酸組成的一條DNADNA單鏈最單鏈最多有多有_不同種類。不同種類。4 41010遺傳信息就是遺傳信息就是_ _ _核苷酸的排列順序核苷酸的排列順序多樣性、特異性（堿基排列順序）多樣性、特異性（堿基排列順序）A-TT-AG-CC-G若有若有4000個堿基個堿基對，這些堿基對對，這些堿基對可能的排列方式可能的排列方式就有就有44000種。種。RNA的種類：的種類：1）信使信使RNA（mRN