整套教學(xué)課件《化學(xué)生物學(xué)》

1、2022-6-812022-6-82 1833年年，Payen和和Persoz分離出淀粉酶。分離出淀粉酶。1864年年，Hoppe-Seyler從血液分離出血紅蛋白，從血液分離出血紅蛋白，并將其制成結(jié)晶。并將其制成結(jié)晶。19世紀(jì)末世紀(jì)末，F(xiàn)ischer證明蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，證明蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，并用氨基酸合成了多種短肽并用氨基酸合成了多種短肽 。 1938年年，德國(guó)化學(xué)家，德國(guó)化學(xué)家Gerardus J. Mulder引用引用“Protein” 一詞來(lái)描述蛋白質(zhì)。一詞來(lái)描述蛋白質(zhì)。 2022-6-831951年年, Pauling采用采用X（射）線晶體衍射發(fā)現(xiàn)了蛋（射）線晶體衍射發(fā)

2、現(xiàn)了蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)-螺旋螺旋(-helix)。 1953年，年，F(xiàn)rederick Sanger完成胰島素一級(jí)序列測(cè)定。完成胰島素一級(jí)序列測(cè)定。 1962年年，John Kendrew和和Max Perutz確定了血紅蛋確定了血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)。白的四級(jí)結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)世紀(jì)90年代以后年代以后，后基因組計(jì)劃。，后基因組計(jì)劃。2022-6-84分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的45，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80。蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性1. 蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分

3、蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分2022-6-851 1）作為生物催化劑（酶）作為生物催化劑（酶）2 2）代謝調(diào)節(jié)作用）代謝調(diào)節(jié)作用3 3）免疫保護(hù)作用）免疫保護(hù)作用4 4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)5 5）運(yùn)動(dòng)與支持作用）運(yùn)動(dòng)與支持作用6 6）參與細(xì)胞間信息傳遞）參與細(xì)胞間信息傳遞2. 蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3. 氧化供能氧化供能2022-6-86什么是蛋白質(zhì)什么是蛋白質(zhì)? 蛋 白 質(zhì) （ p ro t e i n ） 是 由 許 多 氨 基 酸（amino acids）通過(guò)肽鍵（peptide bond） 相連形成的大分子含氮化合物。2022-6-87內(nèi)容內(nèi)

4、容第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸氨基酸第二節(jié)第二節(jié) 多肽多肽第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)2022-6-88氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類氨基酸的性質(zhì)氨基酸的應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸氨基酸氨基酸的化學(xué)反應(yīng)2022-6-89一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬種，且均屬 L-氨基氨基酸酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。L-L- - -氨基酸的通式氨基酸的通式 （R R為側(cè)鏈）為側(cè)鏈）R2022-6-8102022-6-811氨基酸分類氨基酸分類疏水性氨基酸極性氨基酸中性氨基酸酸性氨基

5、酸堿性氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸2022-6-812此類氨基酸在水溶液中溶解度小脂肪族氨基酸2022-6-813芳香族氨基酸2022-6-814含羥基或硫氨基酸2022-6-815可發(fā)生質(zhì)子化，使之帶正電荷堿性氨基酸2022-6-816解離而帶負(fù)電荷酸性氨基酸及其酰胺2022-6-8172022-6-818幾種特殊氨基酸幾種特殊氨基酸脯氨酸脯氨酸（亞氨基酸）（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2Proline Pro P2022-6-819-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3

6、S-CH2-CH-COO-+NH3半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH32022-6-820修飾性氨基酸修飾性氨基酸 羥賴氨酸HO-Lys 羥脯氨酸HO-Pro 蘇氨酸、絲氨酸、酪氨酸磷酸化 絲氨酸糖基化 天冬酰胺糖基化2022-6-821光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)離解性質(zhì)離解性質(zhì)參與的化學(xué)反應(yīng)參與的化學(xué)反應(yīng)二、氨基酸的性質(zhì)二、氨基酸的性質(zhì)2022-6-8221.光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)2022-6-823含共軛雙鍵的氨基酸具有含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收

7、性質(zhì)紫外吸收性質(zhì) 光吸收性質(zhì)光吸收性質(zhì) 2022-6-824大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡(jiǎn)便的方法。蛋白質(zhì)含量的快速簡(jiǎn)便的方法。2022-6-825氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。所處溶液的酸堿度。2.解離性質(zhì)解離性質(zhì)2022-6-826pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHKM，r =k2E0，反應(yīng)只，反應(yīng)只與酶的濃度有關(guān)，而與底物濃度無(wú)關(guān)，與酶的濃度有關(guān)，而與底物濃度無(wú)關(guān)，對(duì)對(duì)S

8、呈零級(jí)呈零級(jí)。酶催化的反應(yīng)速率曲線酶催化的反應(yīng)速率曲線1.1.當(dāng)當(dāng)SE。 產(chǎn)產(chǎn)物物濃濃度度P(t)2022-6-82574. 酶活力的測(cè)定方法 （1）分光光度法（）分光光度法（spectrophotometry） 該法要求酶的底物和產(chǎn)物在紫外或可見(jiàn)光部分光吸該法要求酶的底物和產(chǎn)物在紫外或可見(jiàn)光部分光吸收不同。收不同。 如氧化還原酶類。如氧化還原酶類。簡(jiǎn)便、迅速、準(zhǔn)確。簡(jiǎn)便、迅速、準(zhǔn)確。 一個(gè)樣品可多次測(cè)定，有利于動(dòng)力學(xué)研究。一個(gè)樣品可多次測(cè)定，有利于動(dòng)力學(xué)研究。 可檢測(cè)到可檢測(cè)到10-9mol/L水平的變化。水平的變化。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：2022-6-8258乳酸乳酸 + NAD+ 丙酮酸丙酮酸

9、+ NADH + H+ 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 乳酸脫氫酶的活力可用乳酸脫氫酶的活力可用丙酮酸的增加量丙酮酸的增加量表示，也表示，也可用可用340nm光吸收的增加量光吸收的增加量來(lái)表示。來(lái)表示。 2022-6-8259（2）熒光法（）熒光法（fluorometry） 該法要求酶反應(yīng)的底物或產(chǎn)物有熒光變化。該法要求酶反應(yīng)的底物或產(chǎn)物有熒光變化。 主要的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度很高，可以檢測(cè)主要的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度很高，可以檢測(cè)10-12mol/L的樣品。的樣品。 酶蛋白分子中的酶蛋白分子中的Tyr、Trp、Phe殘基以及一些輔酶、殘基以及一些輔酶、輔基，如輔基，如NADH NADPH、FMN、FAD等都能發(fā)出熒光。

10、等都能發(fā)出熒光。 例：乙醇例：乙醇 + NAD+ 乙醛乙醛 + NADH + H+ 乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶2022-6-8260（3）酶偶聯(lián)分析法）酶偶聯(lián)分析法(enzyme coupling assay) 第一個(gè)酶的產(chǎn)物為第二個(gè)酶的底物，這兩個(gè)酶系統(tǒng)第一個(gè)酶的產(chǎn)物為第二個(gè)酶的底物，這兩個(gè)酶系統(tǒng)在一起反應(yīng)。在一起反應(yīng)。 2P 2E1P 1E S P1無(wú)光吸收或熒光變化，偶聯(lián)后無(wú)光吸收或熒光變化，偶聯(lián)后, P2有光吸收或有光吸收或熒光變化。熒光變化。2022-6-8261例：測(cè)己糖激酶的活性例：測(cè)己糖激酶的活性 葡萄糖葡萄糖 + ATP 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 + ADP 己糖激酶己糖激酶葡糖

11、葡糖-6-磷酸磷酸 + NADP 葡萄糖酸葡萄糖酸-6-磷酸磷酸 + NADPH + H+ G-6-P脫氫酶脫氫酶GODGODGODGODGODGODGODGODGODGODPODPODbPODPODPODPODPODPODPODPODPODH2O2ResorufinGlucoseNOOCH3HOOHNOHOOAmplex redGlucoseoxidasePeroxidase GOD-D-glucose+O2+H2OD-gluconic acid +H2O2PODH2O2+Amplex RedResorufin+CH3COOH+H2O2022-6-82631m mm2022-6-8264三、

12、酶活力單位三、酶活力單位是衡量酶活力大小的計(jì)量單位，規(guī)定條件（最適條件）下一定時(shí)間內(nèi)催化完成一定化學(xué)反應(yīng)量所需的酶量。2022-6-82651、國(guó)際單位U（Unit）：在最佳條件或某一固定條件下每分鐘催化生成1mol產(chǎn)物所需要的酶量為一個(gè)酶活力單位。2、“Katal”單位：指在一定條件下1秒鐘內(nèi)轉(zhuǎn)化1mol底物所需的酶量。 1 Kat=1mol/s1 U= 1mol/min2022-6-8266酶的比活力（酶的比活力（specific activity，也稱比活性），也稱比活性） 比活力：指每比活力：指每mgmg蛋白質(zhì)所具有的酶活力，一般用蛋白質(zhì)所具有的酶活力，一般用U/mgU/mg蛋蛋白質(zhì)來(lái)

13、表示，也即，白質(zhì)來(lái)表示，也即，每每g或每或每ml酶含多少個(gè)活力單位酶含多少個(gè)活力單位。 比活力總活力單位數(shù)比活力總活力單位數(shù)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)總毫克數(shù)總毫克數(shù) 活力單位數(shù)活力單位數(shù)mg蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) (雜蛋白雜蛋白:包括酶蛋白及含非酶蛋白）包括酶蛋白及含非酶蛋白） 比活力是酶純度衡量的重要指標(biāo)之一比活力是酶純度衡量的重要指標(biāo)之一2022-6-8267重要的輔酶及前體維生素重要的輔酶及前體維生素酶作用特性酶作用特性酶分子結(jié)構(gòu)酶分子結(jié)構(gòu)米氏方程與米氏常數(shù)米氏方程與米氏常數(shù)酶活力的表示及測(cè)定酶活力的表示及測(cè)定2022-6-82682022-6-82692022-6-8270 核酸與蛋白質(zhì)一樣，是一切生物機(jī)體

14、不可缺少的核酸與蛋白質(zhì)一樣，是一切生物機(jī)體不可缺少的組成部分。組成部分。 核酸是生命遺傳信息的攜帶者和傳遞者，它不僅核酸是生命遺傳信息的攜帶者和傳遞者，它不僅對(duì)于生命的延續(xù)，生物物種遺傳特性的保持，生對(duì)于生命的延續(xù)，生物物種遺傳特性的保持，生長(zhǎng)發(fā)育，細(xì)胞分化等起著重要的作用，而且與生長(zhǎng)發(fā)育，細(xì)胞分化等起著重要的作用，而且與生物變異，如腫瘤、遺傳病、代謝病等也密切相關(guān)。物變異，如腫瘤、遺傳病、代謝病等也密切相關(guān)。 因此，核酸是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)因此，核酸是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。的重要基礎(chǔ)之一。2022-6-8271Friedrich Miescher核酸的發(fā)現(xiàn)

15、核酸的發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)2022-6-8272內(nèi)容內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 核酸的分類和組成核酸的分類和組成第二節(jié)第二節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu)核酸的結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 核酸堿基順序分析核酸堿基順序分析第五節(jié)第五節(jié) 核酸測(cè)定方法核酸測(cè)定方法2022-6-8273核酸的分類核酸的組成第一節(jié)第一節(jié) 核酸的分類和組成核酸的分類和組成2022-6-8274核酸的分類Deoxyribonucleic AcidRibonucleic Acid2022-6-8275 DNADNA分子含有生物物分子含有生物物種的所有遺傳信息，種的所有遺傳信息，分子量一般都很大。分子量一般都很大。

16、DNADNA為雙鏈分子，其為雙鏈分子，其中大多數(shù)是鏈狀結(jié)中大多數(shù)是鏈狀結(jié)構(gòu)大分子，也有少構(gòu)大分子，也有少部分呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。部分呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸（DNADNA）核糖核酸核糖核酸（RNARNA） RNARNA主要是負(fù)責(zé)主要是負(fù)責(zé)DNADNA遺傳信息的翻譯和遺傳信息的翻譯和表達(dá)，分子量要比表達(dá)，分子量要比DNADNA小得多。小得多。RNARNA為為單鏈分子。單鏈分子。 根據(jù)根據(jù)RNARNA的功能，的功能，可以分為可以分為mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA三種。三種。2022-6-8276二、二、 核酸的組成核酸的組成 核酸（核酸（DNADNA和和RNARNA）是

17、一）是一種線性多聚核苷酸，它種線性多聚核苷酸，它的基本結(jié)構(gòu)單元是核苷的基本結(jié)構(gòu)單元是核苷酸。酸。 核苷酸本身由核苷和磷核苷酸本身由核苷和磷酸組成酸組成, , 而核苷則由戊糖和堿基而核苷則由戊糖和堿基形成形成 DNADNA與與RNARNA結(jié)構(gòu)相似，但結(jié)構(gòu)相似，但在組成成份上略有不同。在組成成份上略有不同。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2022-6-8277 DNA DNA和和RNARNA的基本化學(xué)組成的基本化學(xué)組成 化學(xué)組成化學(xué)組成DNARNA 堿基堿基 嘌呤堿嘌呤堿 腺嘌呤（腺嘌呤（A A） 鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤 (G)(G) 腺嘌呤（腺嘌呤（A A） 鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤 (G)(G)

18、 嘧啶堿嘧啶堿 胞嘧啶胞嘧啶 (C)(C) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 (T)(T) 胞嘧啶胞嘧啶 (C)(C) 尿嘧啶尿嘧啶 (U)(U)戊糖戊糖D-2-D-2-脫氧核糖脫氧核糖D-D-核糖核糖酸酸磷酸磷酸磷酸磷酸2022-6-82781 1核酸的結(jié)構(gòu)單元核酸的結(jié)構(gòu)單元- -核苷酸核苷酸2022-6-8279（1 1）組成核酸的堿基）組成核酸的堿基腺嘌呤腺嘌呤鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤2022-6-8280尿嘧啶尿嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶2022-6-8281堿基的結(jié)構(gòu)特征堿基的結(jié)構(gòu)特征2022-6-8282堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征。嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)均呈平面或接近于平面的結(jié)構(gòu)。堿基的芳香環(huán)與環(huán)外基團(tuán)可以

19、發(fā)生酮式-烯醇式或胺式-亞胺式互變異構(gòu)。2022-6-8283核苷酸核苷酸的的紫外吸收能力紫外吸收能力 嘌呤堿和嘧啶堿嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有共分子中都含有共軛雙鍵體系，在軛雙鍵體系，在紫 外 區(qū) 有 吸 收紫 外 區(qū) 有 吸 收（260 nm260 nm左右）。左右）。2022-6-8284（2 2）戊糖）戊糖組成核酸的戊糖有兩種。組成核酸的戊糖有兩種。DNADNA所含的糖為所含的糖為-D-2-D-2-脫氧核糖；脫氧核糖；RNARNA所含的糖則為所含的糖則為-D-D-核糖。核糖。2022-6-8285（3 3）核苷）核苷 nucleosidenucleoside糖與堿基之間的糖與堿基之間的

20、C-C-N N鍵，稱為鍵，稱為C-NC-N糖苷糖苷鍵鍵。2022-6-8286（4 4）核苷酸）核苷酸nucleotidenucleotide核苷酸是核苷的磷酸酯。作為核苷酸是核苷的磷酸酯。作為DNADNA或或RNARNA結(jié)構(gòu)單元的核苷結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是酸分別是5-5-磷酸磷酸- -脫氧核糖核苷和脫氧核糖核苷和5-5-磷酸磷酸- -核糖核苷。核糖核苷。2022-6-82872 2核苷酸的衍生物核苷酸的衍生物2022-6-8288 ATP ATP是生物體內(nèi)分布最廣和最重要的一種核苷是生物體內(nèi)分布最廣和最重要的一種核苷酸衍生物。它的結(jié)構(gòu)如下：酸衍生物。它的結(jié)構(gòu)如下：2022-6-8289ATP

21、ATP的的水解水解 ATP ATP 分子的最顯著特點(diǎn)是含有兩個(gè)高能磷酸鍵。分子的最顯著特點(diǎn)是含有兩個(gè)高能磷酸鍵。ATPATP水解時(shí)水解時(shí), , 可以釋放出大量自由能?？梢葬尫懦龃罅孔杂赡?。2022-6-8290 (2)GTP (2)GTP (鳥(niǎo)嘌呤核糖核苷三磷酸鳥(niǎo)嘌呤核糖核苷三磷酸) ) GTPGTP是生物體內(nèi)游離是生物體內(nèi)游離存在的另一種重要存在的另一種重要的核苷酸衍生物。的核苷酸衍生物。它具有它具有ATP ATP 類似的類似的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu), , 也是一種高也是一種高能化合物。能化合物。 GTPGTP主要是作為蛋白主要是作為蛋白質(zhì)合成中磷?；┵|(zhì)合成中磷?；w。在許多情況下體。在許多情況下,

22、, ATP ATP 和和 GTP GTP 可以相可以相互轉(zhuǎn)換?；マD(zhuǎn)換。 2022-6-8291（3 3）cAMP cAMP 和和 cGMPcGMP cAMP(3,5- 環(huán)腺嘌呤核苷一磷酸環(huán)腺嘌呤核苷一磷酸)和和 cGMP( 3,5-環(huán)鳥(niǎo)嘌呤環(huán)鳥(niǎo)嘌呤核苷一磷酸核苷一磷酸)的主要功能是作為細(xì)胞之間傳遞信息的信使。的主要功能是作為細(xì)胞之間傳遞信息的信使。2022-6-8292cAMP 和 cGMP 的環(huán)狀磷酯鍵是一個(gè)高能鍵。在 pH 7.4 條件下, cAMP 和 cGMP 的水解能約為43.9 kJ /mol，比 ATP 水解能高得多。2022-6-82933 3多聚核苷酸多聚核苷酸 多聚核苷酸是

23、通過(guò)核多聚核苷酸是通過(guò)核苷酸的苷酸的5 5- -磷酸基與磷酸基與另一分子核苷酸的另一分子核苷酸的C C3 3-OH-OH形成磷酸二形成磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。聚合物。 由脫氧核糖核苷酸聚由脫氧核糖核苷酸聚合而成的稱為合而成的稱為DNADNA鏈；鏈； 由核糖核苷酸聚合而由核糖核苷酸聚合而成的則稱為成的則稱為RNARNA鏈。鏈。2022-6-8294多聚核苷酸的特點(diǎn)多聚核苷酸的特點(diǎn) 在多聚核苷酸中，兩個(gè)核苷酸之間形成的磷酸二在多聚核苷酸中，兩個(gè)核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵通常稱為酯鍵通常稱為53磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵。 多聚核苷酸鏈一端的多聚核苷酸鏈一端的C5帶有一個(gè)自由磷

24、酸基，稱帶有一個(gè)自由磷酸基，稱為為5-磷酸端（常用磷酸端（常用5-P表示）；另一端表示）；另一端C3帶有自帶有自由的羥基，稱為由的羥基，稱為3-羥基端（常用羥基端（常用3-OH表示）。表示）。 多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是53或是或是35。2022-6-8295方向性方向性 在多聚核苷酸（在多聚核苷酸（DNADNA或或RNARNA）鏈中，由于構(gòu)成核苷酸單元的鏈中，由于構(gòu)成核苷酸單元的戊糖和磷酸基是相同的，體現(xiàn)戊糖和磷酸基是相同的，體現(xiàn)核苷酸差別的實(shí)際上只是它所核苷酸差別的實(shí)際上只是它所帶

25、的堿基，所以多聚核苷酸鏈帶的堿基，所以多聚核苷酸鏈結(jié)構(gòu)也可表示為：結(jié)構(gòu)也可表示為：在討論有關(guān)核酸在討論有關(guān)核酸問(wèn)題時(shí)，一般只問(wèn)題時(shí)，一般只關(guān)心其中堿基的關(guān)心其中堿基的種類和順序，所種類和順序，所以上式可以進(jìn)一以上式可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化步簡(jiǎn)化2022-6-8296DNA的結(jié)構(gòu)RNA的結(jié)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu)核酸的結(jié)構(gòu)2022-6-8297 多聚核苷酸是由四種不同的核苷酸單元按特定的多聚核苷酸是由四種不同的核苷酸單元按特定的順序組合而成的線性結(jié)構(gòu)聚合物，因此，它具有順序組合而成的線性結(jié)構(gòu)聚合物，因此，它具有一定的核苷酸順序，即堿基順序。一定的核苷酸順序，即堿基順序。 核酸的堿基順序是核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。

26、核酸的堿基順序是核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。DNADNA的堿基順的堿基順序本身就是遺傳信息存儲(chǔ)的分子形式。生物界物序本身就是遺傳信息存儲(chǔ)的分子形式。生物界物種的多樣性即寓于種的多樣性即寓于DNADNA分子中四種核苷酸千變?nèi)f化分子中四種核苷酸千變?nèi)f化的不同排列組合之中。而的不同排列組合之中。而mRNA(mRNA(信息信息RNA)RNA)的堿基順的堿基順序，則直接為蛋白質(zhì)的氨基酸編碼，并決定蛋白序，則直接為蛋白質(zhì)的氨基酸編碼，并決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序。質(zhì)的氨基酸順序。 2022-6-8298一、一、DNADNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 1953年，年，J. Watson和和F. Crick 在前人研在前人研究工作的基礎(chǔ)上

27、，根究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)據(jù)DNA結(jié)晶的結(jié)晶的X-衍射衍射圖譜和分子模型，提圖譜和分子模型，提出了著名的出了著名的DNA雙螺雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)模旋結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)模型的生物學(xué)意義作出型的生物學(xué)意義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)。了科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)。2022-6-82991 1DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) DNADNA分子由兩條分子由兩條DNADNA單鏈單鏈組成。組成。 DNADNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子中兩條中兩條DNADNA單鏈之間基團(tuán)單鏈之間基團(tuán)相互識(shí)別和作用的結(jié)果。相互識(shí)別和作用的結(jié)果。 雙螺旋結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNADNA二級(jí)結(jié)二級(jí)結(jié)構(gòu)的最基本形式。構(gòu)的最基本形式。

28、2022-6-8300堿基的相互結(jié)合具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)律，即腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）結(jié)合，鳥(niǎo)嘌呤（G）與胞嘧啶（C）結(jié)合，這種配對(duì)關(guān)系，稱為堿基互補(bǔ)。A和T之間形成兩個(gè)氫鍵，G與C之間形成三個(gè)氫鍵。2022-6-8301DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn) （1 1）DNADNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈( (簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱DNADNA單單鏈鏈) )組成。組成。兩條鏈沿著同一根軸平行盤(pán)繞，形成右手雙兩條鏈沿著同一根軸平行盤(pán)繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的即其中一條鏈的方向?yàn)榉较驗(yàn)?353，而另一

29、條鏈的方向?yàn)椋硪粭l鏈的方向?yàn)?535。2022-6-8302 （2 2）嘌呤堿和嘧啶堿）嘌呤堿和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)。堿基環(huán)于螺旋外側(cè)。堿基環(huán)平面與螺旋軸垂直，平面與螺旋軸垂直，糖基環(huán)平面與堿基環(huán)糖基環(huán)平面與堿基環(huán)平面成平面成9090角。角。2022-6-8303 （3 3）螺旋橫截面的直徑約為）螺旋橫截面的直徑約為2 nm2 nm，每條鏈相鄰兩，每條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距離為個(gè)堿基平面之間的距離為0.34 nm0.34 nm，每，每1010個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸形成一個(gè)螺旋，其螺矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈）高度為形成一個(gè)螺旋，其螺

30、矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈）高度為3.4nm3.4nm。2022-6-8304 （4 4）兩條）兩條DNADNA鏈相互結(jié)合以及形成雙螺旋的力是鏈相互結(jié)合以及形成雙螺旋的力是鏈間的堿基對(duì)所形成的氫鍵。鏈間的堿基對(duì)所形成的氫鍵。 在在DNADNA分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等。數(shù)相等。2022-6-83052 2DNADNA雙螺旋的穩(wěn)定性雙螺旋的穩(wěn)定性 DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理?xiàng)l件下是很穩(wěn)定的。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：兩條維持這種穩(wěn)定性的因素包括：兩條DNADNA鏈之間形成的鏈之間形成的氫鍵；氫鍵； 由于雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)

31、部形成的疏水區(qū)，消除了介質(zhì)中由于雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的疏水區(qū)，消除了介質(zhì)中水分子對(duì)堿基之間氫鍵的影響；介質(zhì)中的陽(yáng)離子水分子對(duì)堿基之間氫鍵的影響；介質(zhì)中的陽(yáng)離子（如（如NaNa+ +、K K+ +和和MgMg2+2+）中和了磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷，降）中和了磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷，降低了低了DNADNA鏈之間的排斥力、范德華引力等。鏈之間的排斥力、范德華引力等。 改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。2022-6-83063.DNA3.DNA的三螺旋結(jié)構(gòu)的三螺旋結(jié)構(gòu) 19571957年，年，A. Rich A. Rich 等用兩條多聚尿嘧啶核苷酸鏈和等用兩

32、條多聚尿嘧啶核苷酸鏈和一條多聚腺嘌呤核苷酸鏈合成出一種三鏈結(jié)構(gòu)的物一條多聚腺嘌呤核苷酸鏈合成出一種三鏈結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，并提出了質(zhì)，并提出了DNADNA三螺旋結(jié)構(gòu)的概念。三螺旋結(jié)構(gòu)的概念。 近年來(lái)對(duì)于近年來(lái)對(duì)于DNADNA三螺旋結(jié)構(gòu)和功能的研究已經(jīng)取得了三螺旋結(jié)構(gòu)和功能的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。很大的進(jìn)展。 DNADNA的三螺旋結(jié)構(gòu)與雙螺旋結(jié)構(gòu)相似，都是通過(guò)的三螺旋結(jié)構(gòu)與雙螺旋結(jié)構(gòu)相似，都是通過(guò)DNADNA單鏈之間形成氫鍵實(shí)現(xiàn)的。單鏈之間形成氫鍵實(shí)現(xiàn)的。 2022-6-8307DNADNA三螺旋結(jié)構(gòu)的三種示意圖三螺旋結(jié)構(gòu)的三種示意圖 2022-6-83082022-6-83094.DNA4.DNA

33、的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu) 超螺旋（超螺旋（SupercoilSupercoil），簡(jiǎn)單地說(shuō)就是），簡(jiǎn)單地說(shuō)就是螺旋的螺旋螺旋的螺旋。超螺旋的形成不是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，而是當(dāng)超螺旋的形成不是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，而是當(dāng)DNADNA存在存在一定張力時(shí)才會(huì)形成。一定張力時(shí)才會(huì)形成。 由于由于DNADNA雙螺旋的盤(pán)繞過(guò)度或不足，使雙螺旋的盤(pán)繞過(guò)度或不足，使DNADNA分子處分子處于一種張力狀態(tài)，在封閉環(huán)狀于一種張力狀態(tài)，在封閉環(huán)狀DNADNA分子中的這種張分子中的這種張力不能釋放出來(lái)，就會(huì)形成超螺旋力不能釋放出來(lái)，就會(huì)形成超螺旋 。2022-6-8310超螺旋的形式超螺旋的形式2022-6-8311G G 除了可

34、以和除了可以和C C 配對(duì)外，也可以和配對(duì)外，也可以和U U 配對(duì)。配對(duì)。2022-6-8312二、二、RNARNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) RNA RNA是單鏈分子，因此，在是單鏈分子，因此，在RNARNA分子中，并不遵守堿分子中，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)。在一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。在RNARNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基的配對(duì)情況不象堿基的配對(duì)情況不象DNADNA中嚴(yán)格。中嚴(yán)格。G G 除了可以和除了可以和C C 配配對(duì)外，也可以和對(duì)外，也可以和U U 配對(duì)配對(duì)。G-U G-U 配對(duì)形成的氫鍵

35、較弱。配對(duì)形成的氫鍵較弱。 RNARNA分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能形分子中，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)可以形象地稱為稱為“發(fā)夾型發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 2022-6-83132022-6-83141.mRNA1.mRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) mRNA (mRNA (信使信使RNA)RNA)：約占總：約占總RNARNA的的5%5%，但種類較多，哺，但種類較多，哺乳動(dòng)物細(xì)胞約有幾萬(wàn)種不同的乳動(dòng)物細(xì)胞約有幾萬(wàn)種不同的mRNAmRNA。mRNAmRNA在體內(nèi)代謝在體內(nèi)代謝很快，細(xì)菌很快，細(xì)菌mRNAmRNA平

36、均半衰期僅為平均半衰期僅為2 2分鐘，一些很不穩(wěn)分鐘，一些很不穩(wěn)定的細(xì)菌定的細(xì)菌mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄尚未完成，已從的轉(zhuǎn)錄尚未完成，已從5 5 端開(kāi)始降解，端開(kāi)始降解，實(shí)際上并沒(méi)有形成完整的實(shí)際上并沒(méi)有形成完整的mRNAmRNA分子。分子。 真核細(xì)胞真核細(xì)胞mRNAmRNA半衰期較原核細(xì)胞長(zhǎng)，但平均也僅有半衰期較原核細(xì)胞長(zhǎng)，但平均也僅有5 5小時(shí)。不同細(xì)胞的小時(shí)。不同細(xì)胞的mRNAmRNA的鏈長(zhǎng)和分子量差異很大。的鏈長(zhǎng)和分子量差異很大。 它的功能是將它的功能是將DNADNA的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地- -核糖核蛋白體核糖核蛋白體。 2022-6-8315（1

37、1）mRNAmRNA的的“帽結(jié)構(gòu)帽結(jié)構(gòu)” 真核細(xì)胞mRNA 5 -末端有一個(gè)甲基化的鳥(niǎo)苷酸，稱為“帽結(jié)構(gòu)”。（2 2）mRNAmRNA的的“尾結(jié)構(gòu)尾結(jié)構(gòu)” 極大多數(shù)真核細(xì)胞mRNA在3 -末端有一段長(zhǎng)約200核苷酸的polyA，稱為 “尾結(jié)構(gòu)”。2022-6-8316帽結(jié)構(gòu)尾結(jié)構(gòu)2022-6-8317許多許多rRNArRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)及由一級(jí)結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出來(lái)的二級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)及由一級(jí)結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出來(lái)的二級(jí)結(jié)構(gòu)都已闡明，都已闡明，rRNArRNA分子中有非配對(duì)的單鏈區(qū)以及配對(duì)的分子中有非配對(duì)的單鏈區(qū)以及配對(duì)的雙鏈區(qū)相間排列，組成雙鏈區(qū)相間排列，組成發(fā)卡（發(fā)卡（HairpinHairpin）、突環(huán)）、突

38、環(huán)(bulge)(bulge)、內(nèi)部環(huán)（、內(nèi)部環(huán)（Internal loopInternal loop）、多分支環(huán)和假）、多分支環(huán)和假結(jié)結(jié)等二級(jí)結(jié)構(gòu)。等二級(jí)結(jié)構(gòu)。 2.rRNA2.rRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 2022-6-8318大腸桿菌大腸桿菌16S 16S rRNArRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 大腸桿菌大腸桿菌16S rRNA16S rRNA由由15421542個(gè)核苷酸構(gòu)成，個(gè)核苷酸構(gòu)成，二級(jí)結(jié)構(gòu)可以分成為二級(jí)結(jié)構(gòu)可以分成為4 4個(gè)功能域個(gè)功能域 2022-6-8319 tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)都呈”三葉草”形狀，在結(jié)構(gòu)上具有某些共同之處，一般可將其分為五臂四環(huán)：包括氨基酸接受區(qū)、反密碼區(qū)、二氫尿嘧啶

39、區(qū)、T C區(qū)和可變區(qū)。除了氨基酸接受區(qū)外，其余每個(gè)區(qū)均含有一個(gè)突環(huán)和一個(gè)臂。 3.tRNA3.tRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 2022-6-8320tRNAtRNA中的稀有堿基中的稀有堿基 2022-6-83212022-6-8322核酸的兩性性質(zhì)核酸的水解性質(zhì)第三節(jié)第三節(jié) 核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)核酸的變性與復(fù)性2022-6-8323 與蛋白質(zhì)相似，核酸分子中既含有酸性基團(tuán)（磷酸基）也含有堿性基團(tuán)（氨基），因而核酸也具有兩性性質(zhì)。 由于核酸分子中的磷酸是一個(gè)中等強(qiáng)度的酸，嘌呤堿基和嘧啶堿基都具有弱堿性，所以核酸的等電點(diǎn)比較低。如DNA的等電點(diǎn)為44.5，RNA的等電點(diǎn)為22.5。 RNA的等電點(diǎn)比DNA低

40、的原因，是RNA分子中核糖基2-OH通過(guò)氫鍵促進(jìn)了磷酸基上質(zhì)子的解離。DNA沒(méi)有這種作用。 一、核酸的兩性性質(zhì)及等電點(diǎn)一、核酸的兩性性質(zhì)及等電點(diǎn) 2022-6-8324二二、核酸的水解、核酸的水解（1）酸或堿水解 核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸或堿性條件下水解切斷。 DNA和RNA對(duì)酸或堿的耐受程度有很大差別。例如，在0.1 mol/L NaOH溶液中，RNA幾乎可以完全水解，生成2-或3-磷酸核苷；DNA在同樣條件下則不受影響。這種水解性能上的差別，與RNA核糖基上2-OH的鄰基參與作用有很大的關(guān)系。在RNA水解時(shí)，2-OH首先進(jìn)攻磷酸基，在斷開(kāi)磷酯鍵的同時(shí)形成環(huán)狀磷酸二酯，再在堿的作用形成水

41、解產(chǎn)物。2022-6-8325核核糖糖核核酸酸的的堿堿水水解解反反應(yīng)應(yīng) 2022-6-8326（2 2）酶水解）酶水解 生物體內(nèi)存在多種核酸水解酶。這些酶可以催化水解多聚核苷酸鏈中的磷酸二酯鍵。 以DNA為底物的DNA水解酶（DNases）和以RNA為底物的RNA水解酶（RNases）。 根據(jù)核酸水解酶的作用方式又可將其分作兩類：2022-6-8327核酸外切酶（如牛胰核糖核酸酶、核糖核酸酶核酸外切酶（如牛胰核糖核酸酶、核糖核酸酶T1、核、核糖核酸酶糖核酸酶U2、牛胰脫氧核糖核酸酶、牛脾脫氧核糖核、牛胰脫氧核糖核酸酶、牛脾脫氧核糖核酸酶）酸酶）核酸外切酶的作用方式是從多聚核苷酸鏈的一核酸外切酶

42、的作用方式是從多聚核苷酸鏈的一端（端（3-端或端或5-端）開(kāi)始，逐個(gè)水解切除核苷酸。端）開(kāi)始，逐個(gè)水解切除核苷酸。2022-6-8328核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶 如牛脾磷酸二酯酶、蛇毒磷酸二酯酶和限制性內(nèi)切酶。如牛脾磷酸二酯酶、蛇毒磷酸二酯酶和限制性內(nèi)切酶。 核酸內(nèi)切酶的作用方式剛好和外切酶相反，它從多聚核苷酸核酸內(nèi)切酶的作用方式剛好和外切酶相反，它從多聚核苷酸鏈中間開(kāi)始，在某個(gè)位點(diǎn)切斷磷酸二酯鍵。如牛胰核糖核酸鏈中間開(kāi)始，在某個(gè)位點(diǎn)切斷磷酸二酯鍵。如牛胰核糖核酸酶催化的核酸水解反應(yīng)，特異性作用于酶催化的核酸水解反應(yīng)，特異性作用于嘧啶核苷酸的嘧啶核苷酸的C-3C-3位磷酸與其相鄰核苷酸位磷酸與其相

43、鄰核苷酸C-5C-5位構(gòu)成的磷酸酯鍵，位構(gòu)成的磷酸酯鍵，產(chǎn)生產(chǎn)生3-3-嘧啶單核苷酸和嘧啶單核苷酸和3-3-為嘧啶核苷酸的寡核苷酸為嘧啶核苷酸的寡核苷酸 2022-6-8329限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶 這種酶可這種酶可以特異性的水解核酸中某些特定堿基順以特異性的水解核酸中某些特定堿基順序部位，它有嚴(yán)格的堿基專一性序部位，它有嚴(yán)格的堿基專一性。 當(dāng)作用于雙鏈當(dāng)作用于雙鏈DNADNA時(shí)，此酶可以交錯(cuò)地切斷兩條時(shí)，此酶可以交錯(cuò)地切斷兩條鏈（此時(shí)產(chǎn)生兩條互補(bǔ)的單鏈，稱為粘性末端），鏈（此時(shí)產(chǎn)生兩條互補(bǔ)的單鏈，稱為粘性末端），也可以不交錯(cuò)切割（切開(kāi)的兩個(gè)末端稱為平端），也可以不交錯(cuò)切割（切開(kāi)的兩

44、個(gè)末端稱為平端），這類酶在降解這類酶在降解DNADNA時(shí)能識(shí)別時(shí)能識(shí)別4 46 6個(gè)特異性脫氧核個(gè)特異性脫氧核苷酸順序。苷酸順序。 2022-6-8330EcoREcoR水解水解DNADNA的作用方式的作用方式 2022-6-8331三、核酸的變性、復(fù)性與雜交三、核酸的變性、復(fù)性與雜交(1) (1) 核酸的變性核酸的變性 核酸的變性是指核酸雙螺旋區(qū)的多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變核酸的變性是指核酸雙螺旋區(qū)的多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過(guò)程。變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。成單鏈結(jié)構(gòu)的過(guò)程。變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級(jí)結(jié)構(gòu)

45、核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級(jí)結(jié)構(gòu)( (堿堿基順序基順序) )保持不變。保持不變。 能夠引起核酸變性的因素很多。溫度升高、酸堿度改變、甲醛和能夠引起核酸變性的因素很多。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。尿素等的存在均可引起核酸的變性。2022-6-8332 RNA本身只有局部的雙螺旋區(qū)，所以變性行為所本身只有局部的雙螺旋區(qū)，所以變性行為所引起的性質(zhì)變化沒(méi)有引起的性質(zhì)變化沒(méi)有DNA那樣明顯。那樣明顯。 利用紫外吸收的變化，可以檢測(cè)核酸變性的情況。利用紫外吸收的變化，可以檢測(cè)核酸變性的情況。例如，天然狀態(tài)的例如，天然狀態(tài)的DNA在完全變性后，紫外吸收在完

46、全變性后，紫外吸收(260 nm)值增加值增加2540%.而而RNA變性后，約增加變性后，約增加1.1%。這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)。這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng).2022-6-8333DNADNA變性變性2022-6-8334DNADNA變性的特征變性的特征 DNA的變性過(guò)程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，的變性過(guò)程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，通常將引起通常將引起DNA變性的溫度稱為融點(diǎn)，用變性的溫度稱為融點(diǎn)，用Tm表示。表示。 一般一般DNA的的Tm值在值在70-85 C之間。之間。DNA的的Tm值與分子中的值與分子中的G和和C的含量有關(guān)。的含量有關(guān)。2022-6-8335

47、當(dāng)當(dāng)DNADNA的稀鹽溶液的稀鹽溶液加熱到加熱到80-10080-100時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)即時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生解體，兩條鏈發(fā)生解體，兩條鏈彼此分開(kāi)，形成無(wú)彼此分開(kāi)，形成無(wú)規(guī)線團(tuán)。規(guī)線團(tuán)。 DNADNA變性后，它的變性后，它的一系列性質(zhì)也隨之一系列性質(zhì)也隨之發(fā)生變化，如紫外發(fā)生變化，如紫外吸收吸收(260 nm)(260 nm)值值升高升高, , 粘度降低等。粘度降低等。2022-6-8336(2) (2) 核酸的復(fù)性核酸的復(fù)性 變性變性DNADNA在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開(kāi)的單鏈在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開(kāi)的單鏈可以重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程稱為復(fù)可以重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程稱為

48、復(fù)性。性。DNADNA復(fù)性后，一系列性質(zhì)將得到恢復(fù)，但是復(fù)性后，一系列性質(zhì)將得到恢復(fù)，但是生物活性一般只能得到部分的恢復(fù)。生物活性一般只能得到部分的恢復(fù)。 DNADNA復(fù)性的程度、速率與復(fù)性過(guò)程的條件有關(guān)。復(fù)性的程度、速率與復(fù)性過(guò)程的條件有關(guān)。 將熱變性的將熱變性的DNADNA驟然冷卻至低溫時(shí)，驟然冷卻至低溫時(shí)，DNADNA不可能復(fù)不可能復(fù)性。但是將變性的性。但是將變性的DNADNA緩慢冷卻時(shí)，可以復(fù)性。緩慢冷卻時(shí)，可以復(fù)性。分子量越大復(fù)性越難。濃度越大，復(fù)性越容易。分子量越大復(fù)性越難。濃度越大，復(fù)性越容易。此外，此外，DNADNA的復(fù)性也與它本身的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。的復(fù)性也與它本身的組成和結(jié)構(gòu)

49、有關(guān)。2022-6-8337DNADNA復(fù)性復(fù)性2022-6-8338(3) (3) 核酸的雜交核酸的雜交 熱變性的熱變性的DNA單鏈，在復(fù)性時(shí)并不一定與同源單鏈，在復(fù)性時(shí)并不一定與同源DNA互補(bǔ)鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，它也可以與在某些互補(bǔ)鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，它也可以與在某些區(qū)域有互補(bǔ)序列的異源區(qū)域有互補(bǔ)序列的異源DNA單鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。單鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 這樣形成的新分子稱為雜交這樣形成的新分子稱為雜交DNA分子。分子。DNA單單鏈與互補(bǔ)的鏈與互補(bǔ)的RNA鏈之間也可以發(fā)生雜交。鏈之間也可以發(fā)生雜交。 核酸的雜交在分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究中具有核酸的雜交在分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究中具有重要意義。重

50、要意義。2022-6-8339核核酸酸的的雜雜交交2022-6-8340第四節(jié)第四節(jié) 核酸堿基順序分析核酸堿基順序分析DNA的體外合成過(guò)程的體外合成過(guò)程聚合酶鏈反應(yīng)聚合酶鏈反應(yīng)（polymerase chain reaction, PCR）凱利凱利穆利斯穆利斯DNA聚合酶的催化聚合酶的催化以目的以目的DNA為模板為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則在引物的引導(dǎo)下在引物的引導(dǎo)下PE310 基因分析儀基因分析儀儀器的組成儀器的組成v主機(jī)： 主要包括電泳系統(tǒng)、激光器和熒光檢測(cè)系統(tǒng) ；大致可分為自動(dòng)進(jìn)樣器區(qū) 、凝膠塊區(qū) 和檢測(cè)區(qū)等結(jié)構(gòu)功能區(qū)v微型計(jì)算機(jī)v各種應(yīng)用軟件DNADNA測(cè)序圖測(cè)序圖2

51、022-6-8344第五節(jié)第五節(jié) 核酸測(cè)定方法核酸測(cè)定方法測(cè)糖法測(cè)糖法染料結(jié)合法染料結(jié)合法熒光試劑熒光試劑染料等在核酸表面的組裝染料等在核酸表面的組裝2022-6-8345RNA組成與結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)DNA組成與結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)2022-6-83462022-6-8347toxinviruscellbacteriumCarbohydrates in Cell Recognition2022-6-8348糖類的主要生物學(xué)作用糖類的主要生物學(xué)作用 是生物體主要的能量來(lái)源。 可轉(zhuǎn)變?yōu)樯匦璧钠渌镔|(zhì)，如脂類、蛋白質(zhì)等。 可作為生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，如纖維素。 可作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子。 其它功能。202

52、2-6-8349糖的化學(xué)概念糖的化學(xué)概念 糖也稱碳水化合物（carbohydrate），用Cm(H2O)n表示。 碳水化合物這個(gè)名稱并不確切，但因沿用已久，所以至今在西文中還廣泛使用。 糖是多羥醛或多羥酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。 糖類 saccharide 2022-6-8350內(nèi)容內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 單糖與寡糖單糖與寡糖第二節(jié)第二節(jié) 多糖多糖第三節(jié)第三節(jié) 糖蛋白糖蛋白第四節(jié)第四節(jié) 糖脂糖脂2022-6-8351單糖單糖衍生物第一節(jié)第一節(jié) 單糖與寡糖單糖與寡糖寡糖2022-6-8352水溶液中單糖主要以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在五元環(huán)：呋喃型六元環(huán)：吡喃型OO吡喃糖吡喃糖呋喃糖呋喃糖2022-6-835

53、3CHOCCCCOHHHHOOHHCH2OHHOHCHOCCCCHHOHHOOHHCH2OHHOHCHOCCCCOHHHHOHHOCH2OHHOHCH2OHCCCCOHHHHOOHCH2OHHOHCH2OHCCCCOHHHHOOHCH2OHHOHD-葡 萄 糖 D-半 乳 糖 D-甘 露 糖 D-果 糖 L-山 梨 糖2022-6-8354葡萄糖的構(gòu)型葡萄糖的構(gòu)型CCCCCOHHHHOOHHCH2OHHHOHOCCCCCOHHHHOOHHCH2OHHHOHOCCCCCOHHHHOOHHCH2OHHH-D-吡喃葡萄糖（36%） D-葡萄糖（50 X：糖醛酸：糖醛酸 Y：已糖胺：已糖胺 2022-

54、6-83781. 1.透明質(zhì)酸（透明質(zhì)酸（hyaluronic acidhyaluronic acid）-D-葡萄糖醛酸 -D-N-乙酰葡萄糖胺2022-6-8379硫酸軟骨素組成糖苷鍵硫酸酯鍵 軟骨素-4-硫酸（A）葡萄糖醛酸 N-乙酰半乳糖胺-1，3 C4 軟骨素-6-硫酸（C）葡萄糖醛酸 N-乙酰半乳糖胺-1，3 C6 2. 2.硫酸軟骨素（硫酸軟骨素（chondroitin salfatechondroitin salfate）2022-6-83802022-6-8381L-艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸 N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺-1,3苷鍵苷鍵(4-硫酸酯鍵硫酸酯鍵)3. 3.硫酸皮膚素（

55、硫酸軟骨素硫酸皮膚素（硫酸軟骨素B B）2022-6-83824. 4.肝素（肝素（heparinheparin）主要功能：抗凝，降血脂主要功能：抗凝，降血脂 OHHOSO3HHOHHCOOHO*OHHHNSO3HHOHCH2OSO3HHOOHHOHHOHCOOHHOOHHOHHHOHCH2OSO3HHO*HNSO3HnL-艾杜糖醛酸 磺酰氨基葡萄糖 葡萄糖醛酸H2022-6-8383三、蛋白聚糖（三、蛋白聚糖（proteoglycanproteoglycan）由蛋白質(zhì)和糖胺聚糖通過(guò)共價(jià)鍵連接而成的大分子復(fù)合物。連接方式包括： （1）D-木糖與絲氨酸的木糖與絲氨酸的-OH形成的形成的O-糖苷鍵

56、糖苷鍵 （2）GalNAC與蘇氨酸或絲氨酸的與蘇氨酸或絲氨酸的-OH形成的形成的O-糖苷鍵糖苷鍵 （3）Glc NAC 與天冬酰胺的一與天冬酰胺的一NH2形成的形成的N-糖苷鍵糖苷鍵 2022-6-8384(a)(b)2022-6-8385蛋白聚糖主要存在于軟骨、腱等結(jié)締組織，蛋白聚糖主要存在于軟骨、腱等結(jié)締組織，構(gòu)成細(xì)胞間質(zhì)。由于糖胺聚糖有密集的負(fù)電構(gòu)成細(xì)胞間質(zhì)。由于糖胺聚糖有密集的負(fù)電荷，在組織中可吸收大量的水而賦予粘性和荷，在組織中可吸收大量的水而賦予粘性和彈性，具有穩(wěn)定、支持和保護(hù)細(xì)胞的作用。彈性，具有穩(wěn)定、支持和保護(hù)細(xì)胞的作用。 生理功能生理功能2022-6-8386細(xì)菌細(xì)胞壁的多糖

57、：細(xì)菌細(xì)胞壁的多糖：肽聚糖、磷壁酸肽聚糖、磷壁酸抗原性的多糖：肺炎菌多糖抗原性的多糖：肺炎菌多糖 細(xì)菌多糖細(xì)菌多糖 四、細(xì)菌多糖四、細(xì)菌多糖2022-6-83871. 1.肽聚糖（肽聚糖（peptidoglycanpeptidoglycan） N-乙酰氨基葡萄糖與乙酰胞壁酸2022-6-8388甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸OPOHOOCH2CHCH2OOOCH2OHn2甘油基Glc or D-Ala甘油醇磷壁酸甘油醇磷壁酸2. 2.磷壁酸磷壁酸2022-6-8389核糖醇磷壁酸核糖醇磷壁酸OPOHOOCH2CHCHCHOnCH2OHHOCH2OCOHCNH2CH3543

58、21Glc or 氨基糖 D-Ala核糖醇基2022-6-8390糖脂糖蛋白第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)合糖結(jié)合糖2022-6-8391復(fù)合糖（結(jié)合糖）復(fù)合糖（結(jié)合糖） 復(fù)合糖復(fù)合糖 糖類糖類+脂類脂類 糖類糖類+蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) （結(jié)合糖）（結(jié)合糖）2022-6-8392一、糖脂一、糖脂（glycolipids ） 是一個(gè)或多個(gè)單糖殘基通過(guò)糖苷鍵與脂類連是一個(gè)或多個(gè)單糖殘基通過(guò)糖苷鍵與脂類連接而成的化合物。它是生物膜的組成成分之一，接而成的化合物。它是生物膜的組成成分之一，組成生物膜的糖脂主要是甘油糖脂和鞘糖脂。組成生物膜的糖脂主要是甘油糖脂和鞘糖脂。 2022-6-8393OOHHHHOHHOHCH2OH

59、HCH2CHOCOR1CH2OCOR2O3OHOHHOHHHCH2OHHCH2CHOCOR1CH2OCOR2O1OHOHHOHHHOHCH2OHH半乳糖甘油二酯 二甘露糖甘油二酯O甘油糖脂甘油糖脂2022-6-8394OOHHOHHOHHOHCH2OHHH2CCHHNCHC ROOHCHCHCH2CH2CH312(神經(jīng)鞘氨醇)半乳糖腦苷脂鞘糖脂鞘糖脂2022-6-83951糖蛋白的概念糖蛋白的概念 短鏈寡糖與蛋白質(zhì)以共價(jià)鍵連接而形成的復(fù)合物。短鏈寡糖與蛋白質(zhì)以共價(jià)鍵連接而形成的復(fù)合物。二、糖蛋白（二、糖蛋白（glycoproteins）2022-6-8396 （1）O-糖苷鍵糖苷鍵 （2）N-

60、糖苷鍵糖苷鍵 糖蛋白中糖鏈與肽鏈的連接方式糖蛋白中糖鏈與肽鏈的連接方式2022-6-8397糖蛋白的種類與功能糖蛋白的種類與功能 血漿糖蛋白類 粘液糖蛋白類 膠原蛋白類2022-6-8398凝集素（凝集素（Lectin）是指一種從各種植物，無(wú)脊椎）是指一種從各種植物，無(wú)脊椎動(dòng)物和高等動(dòng)物中提純的糖蛋白或結(jié)合糖的蛋白，動(dòng)物和高等動(dòng)物中提純的糖蛋白或結(jié)合糖的蛋白，因其能凝集紅血球（含血型物質(zhì)），故名凝集素。因其能凝集紅血球（含血型物質(zhì)），故名凝集素。常用的為植物凝集素（常用的為植物凝集素（Phytoagglutin，PNA），），通常以其被提取的植物命名，如刀豆素通常以其被提取的植物命名，如刀豆素