生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件

第二章核酸的化學(xué)第二章核酸的化學(xué)1

本章主要內(nèi)容

核苷酸

DNA

RNA

核酸的性質(zhì)

本章主要內(nèi)容

核苷酸

DNA

RNA

核酸的性質(zhì)

2認(rèn)識核酸在生命科學(xué)上的重要性弄清堿基、核苷、核苷酸和核酸分子結(jié)構(gòu)上的關(guān)系掌握核酸的化學(xué)本質(zhì)及DNA和RNA在組分、結(jié)構(gòu)和功能上的差異認(rèn)識核酸的結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)與功能之間的關(guān)系。學(xué)習(xí)要求認(rèn)識核酸在生命科學(xué)上的重要性學(xué)習(xí)要求31869年F.Miescher首先從傷員繃帶的膿細(xì)胞中分離得到稱為“核素”的核酸1944年O.N.Avery通過轉(zhuǎn)化實驗證實DNA是主要的遺傳物質(zhì)1953年J.D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA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1970年,建立DNA重組技術(shù)1980年后,分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科突飛猛進(jìn)發(fā)展，提出并完成HGP.核酸化學(xué)的發(fā)展過程1869年F.Miescher首先從傷員繃帶的膿細(xì)胞中分離4

一、概述

概念

核酸(nucleicacid)是由堿基（嘌呤和嘧啶）、戊糖和磷酸組成的高分子物質(zhì)，是生物體的基本組成。種類：

DNA（脫氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）

一、概述

概念核酸(nucleicacid)是由堿5

“四核苷酸假說”：核酸由四種核苷酸組成的單體構(gòu)成的，缺乏結(jié)構(gòu)方面的多樣性,不大可能有重要的生理功能。1944年，Avery等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗證實核酸是生命遺傳的基礎(chǔ)物質(zhì)。

1952年，Hershey和Chase的T2噬菌體侵染實驗徹底證明遺傳物質(zhì)是核酸，而不是蛋白質(zhì)。“四核苷酸假說”：核酸由四種核苷酸組成的單體構(gòu)成的，缺乏61928年，英國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

著名的肺炎球菌實驗

結(jié)果說明？1928年，英國著名的肺炎球菌實驗結(jié)果說明？7結(jié)果說明：加熱殺死的S型肺炎球菌中一定有某種特殊的生物分子或遺傳物質(zhì)，可以使無害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌這種生物分子或遺傳物質(zhì)是什么呢？

著名的肺炎球菌實驗

紐約洛克非勒研究所Avery從加熱殺死的S型肺炎球菌將蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類分離出來，分別加入到無害的R型肺炎球菌中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，惟獨只有核酸可以使無害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌。1944年結(jié)論：DNA是生命的遺傳物質(zhì)結(jié)果說明：加熱殺死的S型肺炎球菌中一定有某種特殊的生物分子或8侵染DNA注射進(jìn)細(xì)胞蛋白質(zhì)外殼DNA噬菌體大腸桿菌噬菌體侵染實驗侵染DNA注射蛋白質(zhì)外殼DNA噬菌體大腸桿菌噬菌體侵染實驗9生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件10分布：

DNA：主要在細(xì)胞核中，是染色體的主要成分。此外在線粒體、葉綠體.

RNA：主要在細(xì)胞質(zhì)中，此外在線粒體、細(xì)胞核——核仁；分布：DNA：主要在細(xì)胞核中，是染色體的主11二、核酸的組成成分

核酸是一種線形多聚核苷酸(polynucleotide),其基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸(nucleotide)。戊糖

堿基磷酸

核苷核苷酸核酸

二、核酸的組成成分核酸是一種線形多聚核苷酸(polynu12核苷酸的基

本結(jié)構(gòu)核苷酸的基

本結(jié)構(gòu)13（一）核酸中的戊糖D-核糖（D-ribose）D-脫氧核糖（D-deoxyribose）核酸據(jù)此分類：脫氧核糖——DNA；核糖——RNA；核酸中的戊糖均為β-D-型核苷酸（一）核酸中的戊糖D-核糖（D-ribose）核苷酸14從兩類核酸的水解產(chǎn)物可看到它們組成的差別?從兩類核酸的水解產(chǎn)物可看到它們組成的差別?15（二）堿基尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核酸中的堿基分兩類：1、嘧啶堿(pyrimidine)：是嘧啶的衍生物。（二）堿基尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核酸中的堿基分兩類：16NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶Cytosine（C）NNHHHHOOHH尿嘧啶uracil（U）NNHHHHOOHHCH3胸腺嘧啶thymine（T）NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶C172、嘌呤堿(purine)：由嘌呤衍生而來。2、嘌呤堿(purine)：由嘌呤衍生而來。18NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH2腺嘌呤adenine（A）NNNNHHHHOH2N鳥嘌呤guanine（G）NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH2193、稀有堿基：

一些修飾堿基，因含量甚少而稱之。大多為甲基化堿基，多在tRNA中。

3、稀有堿基：一些修飾堿基，因含量甚少而20（三）核苷：

(nucleoside)

核苷：戊糖與堿基縮合而成，并以糖苷鍵相連接。糖苷鍵：

二者的連接是C-N鍵，稱N-糖苷鍵。（三）核苷：

(nucleoside)核苷：戊糖與堿基縮21OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNNHHHH9腺嘌呤腺苷OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNN22OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH2COHOH1′2′3′4′5′核糖NNOOHHH尿嘧啶H1尿苷NCOONHHH51OH假尿苷（ψ）OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH23核苷的表示：核苷：A、G、C、U脫氧核苷：dA,dG,dC,dT修飾核苷：如5-甲基脫氧胞嘧啶：m5dC。核苷的表示：核苷：A、G、C、U24脫氧核糖核酸和核糖核酸異同的對比RNADNA組成戊糖核糖脫氧核糖堿基A,G,CA,G,CUT磷酸Pi(磷酸二酯鍵)Pi(磷酸二酯鍵)結(jié)構(gòu)單鏈，部分堿基互補，局部雙螺旋，三葉草形等雙鏈，堿基互補，雙螺旋形分布細(xì)胞核(核仁)，細(xì)胞質(zhì)(線粒體、核蛋白體、胞液)細(xì)胞核(染色質(zhì))細(xì)胞質(zhì)(線粒體)生物功能遺傳信息表達(dá)，反轉(zhuǎn)錄，直接參與蛋白質(zhì)的生物合成遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)遺傳信息貯存，發(fā)布，轉(zhuǎn)錄脫氧核糖核酸和核糖核酸異同的對比25（四）核苷酸(nucleotide，nt)1、種類：1）按酯化位點：可在核糖的2’-,3’-,5’-；2）按核糖類型：

核苷酸、脫氧核苷酸核苷中戊糖的羥基被磷酸酯化，即為核苷酸。（四）核苷酸(nucleotide，nt)1、種類：核苷中戊262、結(jié)構(gòu)：2、結(jié)構(gòu)：273、表示：與一個磷酸結(jié)合——MP：(d)AMP、(d)GMP、(d)CMP、(d)TMP、UMP與二個磷酸結(jié)合——DP：如：ADP與三個磷酸結(jié)合——TP：如：ATP

核苷酸3、表示：與一個磷酸結(jié)合——MP：(d)AMP、(d)GMP284、特殊核苷酸：環(huán)核苷酸：核糖3’-,5’-成環(huán)。

cAMP、cGMP功能：第二信使，激素、一些藥物、神經(jīng)遞質(zhì)通過其發(fā)揮生理作用。核苷酸4、特殊核苷酸：環(huán)核苷酸：核苷酸29核苷酸衍生物

環(huán)化磷酸化cAMPcGMP核苷酸衍生物

環(huán)化磷酸化cAMPcGMP30核苷酸衍生物

5’-IMP

5’-肌苷酸(5’-次黃嘌呤核苷酸)5’-GMP核苷酸衍生物

5’-IMP31（五）核苷酸的連接方式1、3’-,5’磷酸二酯鍵將核苷酸連接成核酸大分子。一、核苷酸（五）核苷酸的連接方式1、3’-,5’磷酸二酯鍵將核苷酸322、核酸的一級結(jié)構(gòu)：

多核苷酸鏈中各核苷酸殘基的排列順序。2、核酸的一級結(jié)構(gòu)：多核苷酸鏈中各核苷酸殘基的排列順序33OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-OO—CH2GO=P—O-3′5′OHOO—CH2OHOHAO=P—OO-3′5′3′5′1′PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTA1）一級結(jié)構(gòu)表示方法如上：OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-342）讀向：

堿基序列從左到右表示5’——3’，由3’-,5’磷酸二酯鍵連接。若兩鏈反向平行，則需注明每條鏈的走向。如：

5’A-T-G-C-C-T-G-A3’

3’T-A-C-G-G-A-C-T5’核苷酸2）讀向：堿基序列從左到右表示5’——335三、DNA（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)：

由數(shù)量龐大的4種脫氧核苷酸通過3’-,5’磷酸二酯鍵連接成的直線形或環(huán)形多聚體。三、DNA（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)：36（二）DNA的雙螺旋二級結(jié)構(gòu)1、雙螺旋結(jié)構(gòu)模型建立的依據(jù)：1）chargaff對DNA堿基組成的定量分析,提出堿基配對原則：A=T，G≡C2）根據(jù)對DNA纖維和晶體的x-衍射分析。3）電位滴定證明。A=T，G≡C

DNA（二）DNA的雙螺旋二級結(jié)構(gòu)1、雙螺旋結(jié)構(gòu)模型建立的依據(jù)：D37雙螺旋中的堿基對（basepair,bp)雙螺旋中的堿基對（basepair,bp)382.雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點:(Watson-Crick模型）1）形成：兩條鏈反向平行；DNA一條鏈為另一條鏈互補鏈右手螺旋。DNA2.雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點:(Watson-Crick模型）1）形392）結(jié)構(gòu)：

A、核糖-磷酸以3’-,5’磷酸二酯鍵連接成骨架；堿基在內(nèi)；A=T，G≡C

B、大溝、小溝。DNA2）結(jié)構(gòu)：A、核糖-磷酸以3’-,5’磷酸二酯鍵連接成骨403）尺寸：DNAA、直徑：2nm；B、堿基距離：0.34nm；C、一周10個核苷酸；D、螺距：3.4nm。3）尺寸：DNAA、直徑：2nm；B、堿基距離：414）雙螺旋的穩(wěn)定性：A、依靠堿基堆積力B、氫鍵C、離子鍵4）雙螺旋的穩(wěn)定性：A、依靠堿基堆積力423、二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象類型：DNAB-DNAA-DNAZ-DNA3、二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象類型：DNAB-DNAA-DNAZ-DNA43B-DNA與A-DNAB-DNA與A-DNA44幾種DNA鈉鹽的特點：B-DNA：生理狀態(tài)下多為此種；92%相對濕度A-DNA：右手螺旋；75%相對濕度；生理狀態(tài)

下多見dsRNA、DNA-RNAZ-DNA：人工合成、左手螺旋；嘧啶、嘌呤交

替；有m5dC；與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)；此外，還發(fā)現(xiàn)有C、D、E等型。幾種DNA鈉鹽的特點：B-DNA：生理狀態(tài)下多為此種；9245(三）DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲即成三級結(jié)構(gòu)。

天然DNA有雙鏈DNA（dsDNA），

有的病毒為單鏈DNA（ssDNA）

在dsDNA中：

線形分子（大多數(shù)）

環(huán)狀分子（dcDNA）：質(zhì)粒、

DNA(三）DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲即成DNA461、超螺旋結(jié)構(gòu)特點：可將長鏈壓縮在一較小體內(nèi)；密度大；凝膠電泳中移動速度快。DNA1、超螺旋結(jié)構(gòu)特點：DNA47生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件48回文結(jié)構(gòu)中的單鏈可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)特殊DNA的結(jié)構(gòu)上頁

下頁

章首

節(jié)首回文結(jié)構(gòu)中的單鏈可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)特殊DNA的結(jié)構(gòu)上頁下頁49雙鏈回文結(jié)構(gòu)可形成十字架結(jié)構(gòu)特殊DNA的結(jié)構(gòu)上頁

下頁

章首

節(jié)首雙鏈回文結(jié)構(gòu)可形成十字架結(jié)構(gòu)特殊DNA的結(jié)構(gòu)上頁下頁章50DNA的其他結(jié)構(gòu)

DNA三股螺旋概念是在1957年提出來的，當(dāng)時有人發(fā)現(xiàn)，人工合成的一條右手螺旋多聚物(A)n與另兩條右手螺旋多聚物(T)n形成三股螺旋結(jié)構(gòu)，這是分子間的三股螺旋。此后有人研究證明，聚dA鏈?zhǔn)紫扰c一條聚dT鏈互補形成雙螺旋，然后，在高鹽條件下，另一條dT鏈再同雙螺旋形成三股螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)通過Watson-Crick氫鍵穩(wěn)定而三股螺旋是通過Hoogsteen氫鍵穩(wěn)定。

DNA的三股螺旋結(jié)構(gòu)DNA的其他結(jié)構(gòu)DNA三股螺旋概念是在1957年提出來的，51生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件522、核小體中的

扭曲方式在真核細(xì)胞染色質(zhì)中，DNA雙螺旋分子盤繞在組蛋白上形成核小體。許多核小體由DNA連成念珠狀結(jié)構(gòu)，再盤繞壓縮成高層次的結(jié)構(gòu)———染色體。DNA2、核小體中的

扭曲方式在真核細(xì)胞染色質(zhì)中，DNA53真核生物：DNA和蛋白質(zhì)組裝成染色體，染色體的基本單位是核小體。

核小體進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)折疊形成棒狀染色體，將近1m長的DNA分子容納于直徑只有數(shù)微米的細(xì)胞核中。真核生物：DNA和蛋白質(zhì)組裝成染色體，染色體的基本單位是核小54生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件551、DNA是遺傳信息的載體半保留復(fù)制保證了親代性狀傳到子代，保證了親代與子代的相似性。DNA（四）DNA的功能1、DNA是遺傳信息的載體半保留復(fù)制DNA（四）DNA的功能562、DNA是變異的物質(zhì)基礎(chǔ)變異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。變異的發(fā)生：1）DNA復(fù)制時出錯；2）理化因素等引起堿基變化或缺失，使DNA堿基序列改變，從而發(fā)生性狀變異。DNA2、DNA是變異的物質(zhì)基礎(chǔ)變異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。變異的發(fā)生：57四、RNA（一）RNA的結(jié)構(gòu)組成：4種核苷酸，有稀有堿基；連接：同DNA形成：一般以DNA為模板合成，有例外。結(jié)構(gòu)：單鏈線形分子，局部區(qū)域有雙螺旋。四、RNA（一）RNA的結(jié)構(gòu)58（二）RNA的類型三種：

信使RNA（messengerRNA,mRNA)

核糖體RNA(ribosomelRNA,rRNA)

轉(zhuǎn)運RNA(transferRNA,tRNA)RNA（二）RNA的類型三種：RNA59三種RNA的功能mRNA是遺傳信息的攜帶者。在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄DNA上的遺傳信息，再進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，蛋白質(zhì)合成的模板。tRNA起識別密碼子和攜帶相應(yīng)氨基酸的作用。rRNA和蛋白質(zhì)共同組成的復(fù)合體就是核糖體，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所。三種RNA的功能mRNA是遺傳信息的攜帶者。在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄D60生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件611、tRNA約占全部RNA的15%；由70-90個核苷酸組成許多種類；沉降系數(shù)4S。RNA1、tRNA約占全部RNA的RNA621）tRNA結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)多已清楚，含較多稀有堿基；二級結(jié)構(gòu)為三葉草有：aa臂、二氫嘧啶環(huán)、

反密碼環(huán)、可變環(huán)、TΨ環(huán)RNA1）tRNA結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)多已清楚，RNA63主要特征：1.四臂四環(huán)；2.氨基酸臂3′端有CCAOH的共有結(jié)構(gòu)；3.D環(huán)上有二氫尿嘧啶（D）；4.反密碼環(huán)上的反密碼子與mRNA相互作用；5.可變環(huán)上的核苷酸數(shù)目可以變動；6.TψC環(huán)含有T和ψ；7.含有修飾堿基和不變核苷酸。主要特征：64tRNA三級結(jié)構(gòu)為倒L型tRNA65A、在pr合成中轉(zhuǎn)運aa；B、在pr合成的起始、DNA反轉(zhuǎn)錄合成及其它代謝調(diào)節(jié)中起作用。2）tRNA功能：A、在pr合成中轉(zhuǎn)運aa；2）tRNA功能：662、mRNA和hnRNA1）合成：

以DNA為模板(核內(nèi))

合成hnRNA（含內(nèi)含子和外顯子）

加工

成熟的mRNA

入細(xì)胞質(zhì)

蛋白質(zhì)合成RNA2、mRNA和hnRNA1）合成：以DNA為模板(核內(nèi))R67合成mRNA合成mRNA68切除內(nèi)含子切除內(nèi)含子692)mRNA結(jié)構(gòu)特點：3‘末端有polyA結(jié)構(gòu)：與mRNA從核入質(zhì)有關(guān)。5‘末端有帽子結(jié)構(gòu)：G被甲基化，此可能與pro合成的起始有關(guān)。2)mRNA結(jié)構(gòu)特點：3‘末端有polyA結(jié)構(gòu)：與mRNA703)功能：是蛋白質(zhì)合成的模板3)功能：是蛋白質(zhì)合成的模板713、rRNA1)占RNA總量的80%，是構(gòu)成核糖體的骨架。2)核糖體功能：

pr合成的部位.3）結(jié)構(gòu)：分大、小亞基一、二級結(jié)構(gòu)多已確定，但功能不清。RNA3、rRNA1)占RNA總量的80%，是構(gòu)成核糖體的骨架。R72原核細(xì)胞：70S核糖體；真核細(xì)胞：80S核糖體；原核細(xì)胞：70S核糖體；73核糖體RNA自我剪切1983年在四膜蟲中發(fā)現(xiàn)RNA有催化功能核糖體RNA自我剪切1983年在四744、RNA的功能1）在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中起重要調(diào)控作用；2）有催化作用；3）可作為遺傳物質(zhì)（如逆轉(zhuǎn)錄病毒）。RNA4、RNA的功能1）在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中起重要調(diào)控RN75生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件76五、核酸的性質(zhì)（一）一般的理化性質(zhì)為兩性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為酸性。DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末，微溶于水，不溶于一般的有機溶劑。DNA溶液的粘度極高，而RNA溶液要小得多。核酸在離心力的作用下，可以從溶液中沉降下來，其沉降速度與核酸的大小和密度有關(guān)。五、核酸的性質(zhì)（一）一般的理化性質(zhì)為兩性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為酸77核酸的溶解性質(zhì)DNA和RNA都微溶于水，不溶于乙醇、氯仿等有機溶劑。DNP溶于高濃度鹽溶液中，而RNP溶于低濃度鹽溶液。，利用這一性質(zhì)可分離DNA和RNA。核酸的溶解性質(zhì)DNA和RNA都微溶于水，不溶于乙醇、氯仿等有78

0.14摩爾法:分離DNA蛋白(DNP)和RNA(RNP)蛋白(RNP)的方法DNA蛋白:在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低.RNA蛋白:在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度較大.水解性：可被酸、堿或酶水解，DNA比RNA對稀堿穩(wěn)定。0.14摩爾法:分離DNA蛋白(DNP)和RNA(RNP79核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸、堿性和酶條件下水解切斷,結(jié)果是多核苷酸鏈被打斷,核酸被降解.

酸解酸可以使DNA和RNA降解，酸對核酸的作用因酸的濃度、溫度和作用時間的不同而不同。核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸、堿性和酶條件下水解切斷,結(jié)果是80堿解

DNA和RNA對堿的耐受程度有很大差別。例如，在0.1mol/LNaOH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的參與作用有很大的關(guān)系。在RNA水解時，2′-OH首先進(jìn)攻磷酸基，在斷開磷酯鍵的同時形成環(huán)狀磷酸二酯，再在堿的作用形成水解產(chǎn)物。DNA在稀堿的作用下，只會發(fā)生變性，不會發(fā)生磷酸二酯鍵的水解。堿解DNA和RNA對堿的耐受程度有很大差別。例如，在0.81酶水解1、根據(jù)底物分類DNase、RNase；單鏈核酸酶、雙鏈核酸酶、雜合雙鏈核酸酶2、根據(jù)催化部位分類：外切核酸酶和內(nèi)切核酸酶外切酶：5′端→3′端或3′端→5′端核酸外切酶。內(nèi)切酶：限制性核酸內(nèi)切酶和非限制性核酸內(nèi)切酶。限制性核酸內(nèi)切酶(restrictionendonucleases)：能夠識別DNA分子的特定核苷酸序列，并在識別位點或其周圍斷開DNA雙鏈的一類核酸酶酶水解1、根據(jù)底物分類82DNA限制性內(nèi)切酶細(xì)菌的限制-修飾系統(tǒng)：限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）特異性強，可在DNA特異位點切開；

DNA限制性內(nèi)切酶細(xì)菌的限制-修飾系統(tǒng)：限制性核酸內(nèi)83生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件84細(xì)菌堿基修飾：概念：在DNA特定短堿基序列上產(chǎn)生某專一性修飾，使得內(nèi)切酶無法識別而不能斷裂。如：修飾甲基化酶。細(xì)菌堿基修飾：概念：在DNA特定短堿基序列上產(chǎn)生某專一性修飾85參與DNA修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過程負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸在消化液中降解食物中的核酸以利吸收體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解參與DNA修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過86顏色反應(yīng)：1）核糖與濃鹽酸和苔黑酚(甲基間苯二酚)共熱呈綠色，在670nm處可測RNA；2）2-脫氧核糖與酸和二苯胺共熱呈藍(lán)紫色，在595nm處可測DNA。二種反應(yīng)可作定性試驗，定量試驗靈敏度低、準(zhǔn)確性差，但快、簡便。核酸的性質(zhì)顏色反應(yīng)：1）核糖與濃鹽酸和苔黑酚(甲基間苯二酚)共熱呈871、一個單鏈DNA和一個單鏈RNA分子量相同，試述可以用幾種方法將它們區(qū)分開？1、一個單鏈DNA和一個單鏈RNA分子量相同，試述可以用幾種882.轉(zhuǎn)食品基因安全嗎？2.轉(zhuǎn)食品基因安全嗎？89轉(zhuǎn)基因有兩派反對派：反對派的道理在于轉(zhuǎn)基因抗病抗蟲的功能來自于毒蛋白基因，蟲吃了是要死的，人吃了怎么辦？贊成派：昆蟲的死亡是因為氣孔閉塞了，但這跟人的消化道完全是兩碼事?！敝虚g派：人民不是小白鼠轉(zhuǎn)基因有兩派人民不是小白鼠90（二）紫外吸收性質(zhì)

堿基具共軛雙鍵強烈吸收260-290nm波段紫外光，最大吸收峰在260nm附近。應(yīng)用：1、不同核苷酸有不同吸收特性，可用紫外分光光度計進(jìn)行定性、定量測定。

1OD相當(dāng)于：50μg/mlDNA40μg/mlRNA

核酸的性質(zhì)（二）紫外吸收性質(zhì)堿基具共軛雙鍵強烈吸收260-29912、確定所提取的核酸是否純品。

1）DNA：OD260/OD280≈1.8純品

2）RNA：OD260/OD280≈2.0純品

在純化DNA時,通常用A260/A280=1.8-2.0作為純度標(biāo)準(zhǔn),若大于此值,表示有RNA污染;若小于此值,則有pro或酚污染.核酸的性質(zhì)2、確定所提取的核酸是否純品。核酸的性質(zhì)92（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性1、堿基堆積力：雙螺旋內(nèi)部堿基形成的疏水區(qū)；2、堿基間的氫鍵：3、磷酸基與介質(zhì)中陽離子形成的離子鍵核酸的性質(zhì)（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性1、堿基堆積力：雙螺旋內(nèi)部堿基形成的疏93（四）核酸的變性1、變性的概念1）現(xiàn)象：雙螺旋DNA和具雙螺旋區(qū)的RNA氫鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)被破壞，形成單鏈無規(guī)則線團(tuán)狀的過程。核酸的性質(zhì)（四）核酸的變性1、變性的概念核酸的性質(zhì)942）結(jié)果：A、增色效應(yīng)：260nm紫外吸收增加；B、粘度下降；C、生物學(xué)性能部分或全部喪失。3）引起變性的因素：溫度、pH、尿素、甲醛等。核酸的性質(zhì)2）結(jié)果：核酸的性質(zhì)95增色效應(yīng)DNA變性后，由于雙螺旋解體，藏于螺旋內(nèi)部的堿基暴露出來，使DNA的A260值升高，這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)。變性DNA天然DNA增色效應(yīng)DNA變性后，由于雙螺旋解體，藏于螺旋內(nèi)部的堿基暴露962、熱變性與TmTm：在熱變性中，紫外吸收增加量達(dá)最大增量一半的溫度，稱該DNA的熔解溫度（meltingtemperature,Tm);又稱熱解鏈溫度。(G+C)%=(Tm

-69.3)*2.44核酸的性質(zhì)2、熱變性與TmTm：在熱變性中，紫外吸收增加量達(dá)最大增量一973、影響Tm的因素：1）G-C含量：Tm與G-C含量成正比。2）介質(zhì)中的離子強度：離子強度低，Tm低，在純水中,DNA在室溫下即可變性。3）溶液的pH.4)變性劑核酸的性質(zhì)3、影響Tm的因素：1）G-C含量：Tm與G-C含量成正比。98（五）核酸的復(fù)性概念：變性DNA在適當(dāng)條件下（緩慢降溫），可使兩條彼此分開的鏈重新締合成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程。

復(fù)性后，許多物化性質(zhì)可得到恢復(fù)，

生物學(xué)活性部分恢復(fù)。影響因素：溫度、DNA片段大小、DNA濃度、堿基重復(fù)序列多少、離子濃度。核酸的性質(zhì)（五）核酸的復(fù)性概念：變性DNA在適當(dāng)條件下（緩慢降溫），可99DNA變性與復(fù)性DNA變性與復(fù)性100減色效應(yīng)當(dāng)變性的DNA經(jīng)復(fù)性又重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時，其溶液的A260值減小，最多可減小至變性前的A260值，這種現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)。減色效應(yīng)當(dāng)變性的DNA經(jīng)復(fù)性又重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時，其溶液的101六、分子生物學(xué)技術(shù)（一）分子雜交與探針技術(shù)1、概念：

1）分子雜交（hybrization):在退火條件下，不同來源的DNA互補區(qū)形成氫鍵，或DNA單鏈和RNA鏈的互補區(qū)形成DNA-RNA雜合雙鏈的過程。DNA-DNA：DNA-RNA:分子生物學(xué)技術(shù)六、分子生物學(xué)技術(shù)（一）分子雜交與探針技術(shù)分子生物學(xué)技術(shù)102核酸的雜交核酸的雜交1032)探針（probe)用放射性同位素或熒光標(biāo)記的DNA或RNA片段.

確診病人細(xì)胞中提取的DNA；病毒DNA；腫瘤組織提取的DNA。分子生物學(xué)技術(shù)2)探針（probe)用放射性同位素或熒光標(biāo)記的DNA或RN1043）Southern印跡法分子生物學(xué)技術(shù)用于檢測DNA方法：如圖3）Southern印跡法分子生物學(xué)技術(shù)用于檢測DNA105Northern印跡法：用于檢測RNANorthern印跡法：將電泳分離后的RNA吸印到纖維素膜上再進(jìn)行分子雜交。Northern印跡法：用于檢測RNA1064）聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymeerasechainreaction,PCR)4）聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymeerasechainre107

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）每一輪聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可使目的基因片段增加一倍30輪循環(huán)可獲得——230（1.07×109)個基因片段聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）每一輪聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可使目的基因108應(yīng)用：廣泛用于克隆、測序、產(chǎn)生特異突變、醫(yī)學(xué)診斷和法醫(yī).應(yīng)用：廣泛用于克隆、測序、產(chǎn)生特異突變、醫(yī)學(xué)診斷和法醫(yī).109核酸分子的核苷酸序列分析是以純品核酸為材料，經(jīng)水解，測定核苷酸組成及比例。先以外切酶確定5’-或3’-末端核苷酸，再以內(nèi)切酶將核酸鏈分為若干寡核苷酸段，分段測定核苷酸組成、比例和序列。最后將核苷酸序列的各寡核苷酸重疊，確定整個核酸分子的核苷酸序列。(五)核酸序列分析核酸分子的核苷酸序列分析是以純品核酸為材料，經(jīng)水解110酶底物作用部位作用產(chǎn)物外切酶磷酸二酯酶DNA，RNA5’端，5’連接處3’核苷酸3’端，3’連接處5’核苷酸內(nèi)切酶脫氧核糖核酸酶IDNA3’連接處3’-羥核苷酸為3’末端寡核苷酸及剩余部分脫氧核糖核酸酶II5’連接處3’-核苷酸為3’末端寡核苷酸及剩余部分核糖核酸酶T1RNA5’連接處堿基是G3’-鳥苷酸為3’末端寡核苷酸及剩余部分核糖核酸酶I5’連接處堿基是Pyr3’-嘧啶類核苷酸為3’末端寡核苷酸及剩余部分核苷酸序列分析中斷裂磷酸二酯鍵用酶酶底物作用部位作用產(chǎn)物外切酶磷酸二酯酶DNA，5’端，5111DNA酶法測序1977年sanger發(fā)明末端終止法測定DNA序列。根據(jù)sanger測序法，現(xiàn)在已經(jīng)有各種DNA自動測序儀，DNA測序速度大大加快HGP得以提前完成DNA酶法測序1977年sanger發(fā)明末端終止法測定DNA112DNA酶法測序DNA酶法測序113DNA酶法測序平行進(jìn)行四組反應(yīng)，每組反應(yīng)均使用相同的模板，相同的引物以及四種脫氧核苷酸；并在四組反應(yīng)中各加入適量的四種之一的雙脫氧核苷酸，使其隨機地接入DNA鏈中，使鏈合成終止，產(chǎn)生相應(yīng)的四組具有特定長度的、不同長短的DNA鏈。這四組DNA鏈再經(jīng)過聚丙烯酸胺凝膠電泳按鏈的長短分離開，經(jīng)過放射自顯影顯示區(qū)帶，就可以直接讀出被測DNA的核苷酸序列,如下圖所示：DNA酶法測序平行進(jìn)行四組反應(yīng)，每組反應(yīng)均使用相同的模板，相114DNA酶法測序DNA酶法測序115DNA酶法測序DNA酶法測序116本章總結(jié)核苷：核苷酸：cAMP：磷酸二脂鍵：脫氧核糖核酸（DNA）：核糖核酸（RNA）：核糖體核糖核酸（rRNA）：信使核糖核酸(mRNA)：轉(zhuǎn)移核糖核酸（tRNA）：堿基對：查蓋夫定律（Chargaff’srules）：大溝和小溝：DNA超螺旋：DNA變性：退火：熔解溫度（Tm）：增色效應(yīng)：減色效應(yīng).本章總結(jié)核苷：核苷酸：cAMP：磷酸二脂鍵：脫氧核糖核酸（D117核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)：堿基、核苷、核苷酸。DNA的結(jié)構(gòu)：DNA的一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)，RNA的結(jié)構(gòu)：RNA的類型和結(jié)構(gòu)特點，tRNA、mRNA、rRNA的結(jié)構(gòu)和功能。核酸的性質(zhì)：解離性質(zhì)、水解性質(zhì)、光吸收性質(zhì)、沉降特性，變性、復(fù)性及雜交。核酸一級結(jié)構(gòu)的測定、研究技術(shù)、核酸的分離純化.重點核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)：堿基、核苷、核苷酸。重點118中、英文專業(yè)詞匯：nucleicacid核酸；purine嘌呤；deoxyribonucleicacid(DNA)脫氧核糖核酸；pyrimidine嘧啶；ribonucleicacid(RNA)核糖核酸；adenine(A)腺嘌呤；base堿基；guanine(G)鳥嘌呤；nudeotide核苷酸；cytosine(C)胞嘧啶；nucleoside核苷；uracil(U)尿嘧啶；thymine(T)胸腺嘧啶；basepair堿基對；phosphodiesterlinkage磷酸二酯鍵；nucleosome核小體；ribosome核糖體；hybridization雜交；geneticcode遺傳密碼；doublehelix雙螺旋；supercoil超螺旋；probe探針；ribosomalRNA(rRNA)核糖體RNA；transferRNA(tRNA)轉(zhuǎn)運RNA；messengerRNA(mRNA)信使RNA中、英文專業(yè)詞匯：nucleicacid核酸；purine1191．DNA的Tm值較高是由于下列哪組核苷酸含量較高所致：A．G+AB．C+GC．A+TD．C+TE．A+C1．DNA的Tm值較高是由于下列哪組核苷酸含量較高所致：1202．絕大多數(shù)真核生物mRNA5′端有A．PolyAB．終止密碼C．帽子結(jié)構(gòu)D．啟動子E．S-D序列2．絕大多數(shù)真核生物mRNA5′端有1213．hnRNA是下列哪種RNA的前體？A．tRNAB．rRNAC．mRNAD．snRNAE．snoRNA3．hnRNA是下列哪種RNA的前體？1224．核酸對紫外線的最大吸收峰在哪一波長附近A．280nmB．260nmC．200nmD．340nmE．220nm4．核酸對紫外線的最大吸收峰在哪一波長附近1235．下列哪種堿基只存在于RNA而不存在于DNA：A．尿嘧啶B．腺嘌呤C．胞嘧啶D．鳥嘌呤E．胸腺嘧啶5．下列哪種堿基只存在于RNA而不存在于DNA：1246．DNA變性是指：A．分子中磷酸二酯鍵斷裂B．多核苷酸鏈解聚C．DNA分子由超螺旋→雙螺旋D．互補堿基之間氫鍵斷裂E．DNA分子中堿基丟失6．DNA變性是指：125作業(yè)1、比較DNA、RNA在化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和生理功能上的特點。2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點？作業(yè)1、比較DNA、RNA在化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和生理功能上126docin/sanshengshiyuandoc88/sanshenglu

更多精品資源請訪問docin/sanshengshiyuan更多精品127第二章核酸的化學(xué)第二章核酸的化學(xué)128

本章主要內(nèi)容

核苷酸

DNA

RNA

核酸的性質(zhì)

本章主要內(nèi)容

核苷酸

DNA

RNA

核酸的性質(zhì)

129認(rèn)識核酸在生命科學(xué)上的重要性弄清堿基、核苷、核苷酸和核酸分子結(jié)構(gòu)上的關(guān)系掌握核酸的化學(xué)本質(zhì)及DNA和RNA在組分、結(jié)構(gòu)和功能上的差異認(rèn)識核酸的結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)與功能之間的關(guān)系。學(xué)習(xí)要求認(rèn)識核酸在生命科學(xué)上的重要性學(xué)習(xí)要求1301869年F.Miescher首先從傷員繃帶的膿細(xì)胞中分離得到稱為“核素”的核酸1944年O.N.Avery通過轉(zhuǎn)化實驗證實DNA是主要的遺傳物質(zhì)1953年J.D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA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1970年,建立DNA重組技術(shù)1980年后,分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科突飛猛進(jìn)發(fā)展，提出并完成HGP.核酸化學(xué)的發(fā)展過程1869年F.Miescher首先從傷員繃帶的膿細(xì)胞中分離131

一、概述

概念

核酸(nucleicacid)是由堿基（嘌呤和嘧啶）、戊糖和磷酸組成的高分子物質(zhì)，是生物體的基本組成。種類：

DNA（脫氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）

一、概述

概念核酸(nucleicacid)是由堿132

“四核苷酸假說”：核酸由四種核苷酸組成的單體構(gòu)成的，缺乏結(jié)構(gòu)方面的多樣性,不大可能有重要的生理功能。1944年，Avery等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗證實核酸是生命遺傳的基礎(chǔ)物質(zhì)。

1952年，Hershey和Chase的T2噬菌體侵染實驗徹底證明遺傳物質(zhì)是核酸，而不是蛋白質(zhì)。“四核苷酸假說”：核酸由四種核苷酸組成的單體構(gòu)成的，缺乏1331928年，英國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

著名的肺炎球菌實驗

結(jié)果說明？1928年，英國著名的肺炎球菌實驗結(jié)果說明？134結(jié)果說明：加熱殺死的S型肺炎球菌中一定有某種特殊的生物分子或遺傳物質(zhì)，可以使無害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌這種生物分子或遺傳物質(zhì)是什么呢？

著名的肺炎球菌實驗

紐約洛克非勒研究所Avery從加熱殺死的S型肺炎球菌將蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類分離出來，分別加入到無害的R型肺炎球菌中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，惟獨只有核酸可以使無害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌。1944年結(jié)論：DNA是生命的遺傳物質(zhì)結(jié)果說明：加熱殺死的S型肺炎球菌中一定有某種特殊的生物分子或135侵染DNA注射進(jìn)細(xì)胞蛋白質(zhì)外殼DNA噬菌體大腸桿菌噬菌體侵染實驗侵染DNA注射蛋白質(zhì)外殼DNA噬菌體大腸桿菌噬菌體侵染實驗136生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件137分布：

DNA：主要在細(xì)胞核中，是染色體的主要成分。此外在線粒體、葉綠體.

RNA：主要在細(xì)胞質(zhì)中，此外在線粒體、細(xì)胞核——核仁；分布：DNA：主要在細(xì)胞核中，是染色體的主138二、核酸的組成成分

核酸是一種線形多聚核苷酸(polynucleotide),其基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸(nucleotide)。戊糖

堿基磷酸

核苷核苷酸核酸

二、核酸的組成成分核酸是一種線形多聚核苷酸(polynu139核苷酸的基

本結(jié)構(gòu)核苷酸的基

本結(jié)構(gòu)140（一）核酸中的戊糖D-核糖（D-ribose）D-脫氧核糖（D-deoxyribose）核酸據(jù)此分類：脫氧核糖——DNA；核糖——RNA；核酸中的戊糖均為β-D-型核苷酸（一）核酸中的戊糖D-核糖（D-ribose）核苷酸141從兩類核酸的水解產(chǎn)物可看到它們組成的差別?從兩類核酸的水解產(chǎn)物可看到它們組成的差別?142（二）堿基尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核酸中的堿基分兩類：1、嘧啶堿(pyrimidine)：是嘧啶的衍生物。（二）堿基尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核酸中的堿基分兩類：143NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶Cytosine（C）NNHHHHOOHH尿嘧啶uracil（U）NNHHHHOOHHCH3胸腺嘧啶thymine（T）NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶C1442、嘌呤堿(purine)：由嘌呤衍生而來。2、嘌呤堿(purine)：由嘌呤衍生而來。145NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH2腺嘌呤adenine（A）NNNNHHHHOH2N鳥嘌呤guanine（G）NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH21463、稀有堿基：

一些修飾堿基，因含量甚少而稱之。大多為甲基化堿基，多在tRNA中。

3、稀有堿基：一些修飾堿基，因含量甚少而147（三）核苷：

(nucleoside)

核苷：戊糖與堿基縮合而成，并以糖苷鍵相連接。糖苷鍵：

二者的連接是C-N鍵，稱N-糖苷鍵。（三）核苷：

(nucleoside)核苷：戊糖與堿基縮148OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNNHHHH9腺嘌呤腺苷OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNN149OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH2COHOH1′2′3′4′5′核糖NNOOHHH尿嘧啶H1尿苷NCOONHHH51OH假尿苷（ψ）OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH150核苷的表示：核苷：A、G、C、U脫氧核苷：dA,dG,dC,dT修飾核苷：如5-甲基脫氧胞嘧啶：m5dC。核苷的表示：核苷：A、G、C、U151脫氧核糖核酸和核糖核酸異同的對比RNADNA組成戊糖核糖脫氧核糖堿基A,G,CA,G,CUT磷酸Pi(磷酸二酯鍵)Pi(磷酸二酯鍵)結(jié)構(gòu)單鏈，部分堿基互補，局部雙螺旋，三葉草形等雙鏈，堿基互補，雙螺旋形分布細(xì)胞核(核仁)，細(xì)胞質(zhì)(線粒體、核蛋白體、胞液)細(xì)胞核(染色質(zhì))細(xì)胞質(zhì)(線粒體)生物功能遺傳信息表達(dá)，反轉(zhuǎn)錄，直接參與蛋白質(zhì)的生物合成遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)遺傳信息貯存，發(fā)布，轉(zhuǎn)錄脫氧核糖核酸和核糖核酸異同的對比152（四）核苷酸(nucleotide，nt)1、種類：1）按酯化位點：可在核糖的2’-,3’-,5’-；2）按核糖類型：

核苷酸、脫氧核苷酸核苷中戊糖的羥基被磷酸酯化，即為核苷酸。（四）核苷酸(nucleotide，nt)1、種類：核苷中戊1532、結(jié)構(gòu)：2、結(jié)構(gòu)：1543、表示：與一個磷酸結(jié)合——MP：(d)AMP、(d)GMP、(d)CMP、(d)TMP、UMP與二個磷酸結(jié)合——DP：如：ADP與三個磷酸結(jié)合——TP：如：ATP

核苷酸3、表示：與一個磷酸結(jié)合——MP：(d)AMP、(d)GMP1554、特殊核苷酸：環(huán)核苷酸：核糖3’-,5’-成環(huán)。

cAMP、cGMP功能：第二信使，激素、一些藥物、神經(jīng)遞質(zhì)通過其發(fā)揮生理作用。核苷酸4、特殊核苷酸：環(huán)核苷酸：核苷酸156核苷酸衍生物

環(huán)化磷酸化cAMPcGMP核苷酸衍生物

環(huán)化磷酸化cAMPcGMP157核苷酸衍生物

5’-IMP

5’-肌苷酸(5’-次黃嘌呤核苷酸)5’-GMP核苷酸衍生物

5’-IMP158（五）核苷酸的連接方式1、3’-,5’磷酸二酯鍵將核苷酸連接成核酸大分子。一、核苷酸（五）核苷酸的連接方式1、3’-,5’磷酸二酯鍵將核苷酸1592、核酸的一級結(jié)構(gòu)：

多核苷酸鏈中各核苷酸殘基的排列順序。2、核酸的一級結(jié)構(gòu)：多核苷酸鏈中各核苷酸殘基的排列順序160OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-OO—CH2GO=P—O-3′5′OHOO—CH2OHOHAO=P—OO-3′5′3′5′1′PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTA1）一級結(jié)構(gòu)表示方法如上：OHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-1612）讀向：

堿基序列從左到右表示5’——3’，由3’-,5’磷酸二酯鍵連接。若兩鏈反向平行，則需注明每條鏈的走向。如：

5’A-T-G-C-C-T-G-A3’

3’T-A-C-G-G-A-C-T5’核苷酸2）讀向：堿基序列從左到右表示5’——3162三、DNA（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)：

由數(shù)量龐大的4種脫氧核苷酸通過3’-,5’磷酸二酯鍵連接成的直線形或環(huán)形多聚體。三、DNA（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)：163（二）DNA的雙螺旋二級結(jié)構(gòu)1、雙螺旋結(jié)構(gòu)模型建立的依據(jù)：1）chargaff對DNA堿基組成的定量分析,提出堿基配對原則：A=T，G≡C2）根據(jù)對DNA纖維和晶體的x-衍射分析。3）電位滴定證明。A=T，G≡C

DNA（二）DNA的雙螺旋二級結(jié)構(gòu)1、雙螺旋結(jié)構(gòu)模型建立的依據(jù)：D164雙螺旋中的堿基對（basepair,bp)雙螺旋中的堿基對（basepair,bp)1652.雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點:(Watson-Crick模型）1）形成：兩條鏈反向平行；DNA一條鏈為另一條鏈互補鏈右手螺旋。DNA2.雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點:(Watson-Crick模型）1）形1662）結(jié)構(gòu)：

A、核糖-磷酸以3’-,5’磷酸二酯鍵連接成骨架；堿基在內(nèi)；A=T，G≡C

B、大溝、小溝。DNA2）結(jié)構(gòu)：A、核糖-磷酸以3’-,5’磷酸二酯鍵連接成骨1673）尺寸：DNAA、直徑：2nm；B、堿基距離：0.34nm；C、一周10個核苷酸；D、螺距：3.4nm。3）尺寸：DNAA、直徑：2nm；B、堿基距離：1684）雙螺旋的穩(wěn)定性：A、依靠堿基堆積力B、氫鍵C、離子鍵4）雙螺旋的穩(wěn)定性：A、依靠堿基堆積力1693、二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象類型：DNAB-DNAA-DNAZ-DNA3、二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象類型：DNAB-DNAA-DNAZ-DNA170B-DNA與A-DNAB-DNA與A-DNA171幾種DNA鈉鹽的特點：B-DNA：生理狀態(tài)下多為此種；92%相對濕度A-DNA：右手螺旋；75%相對濕度；生理狀態(tài)

下多見dsRNA、DNA-RNAZ-DNA：人工合成、左手螺旋；嘧啶、嘌呤交

替；有m5dC；與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)；此外，還發(fā)現(xiàn)有C、D、E等型。幾種DNA鈉鹽的特點：B-DNA：生理狀態(tài)下多為此種；92172(三）DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲即成三級結(jié)構(gòu)。

天然DNA有雙鏈DNA（dsDNA），

有的病毒為單鏈DNA（ssDNA）

在dsDNA中：

線形分子（大多數(shù)）

環(huán)狀分子（dcDNA）：質(zhì)粒、

DNA(三）DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲即成DNA1731、超螺旋結(jié)構(gòu)特點：可將長鏈壓縮在一較小體內(nèi)；密度大；凝膠電泳中移動速度快。DNA1、超螺旋結(jié)構(gòu)特點：DNA174生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件175回文結(jié)構(gòu)中的單鏈可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)特殊DNA的結(jié)構(gòu)上頁

下頁

章首

節(jié)首回文結(jié)構(gòu)中的單鏈可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)特殊DNA的結(jié)構(gòu)上頁下頁176雙鏈回文結(jié)構(gòu)可形成十字架結(jié)構(gòu)特殊DNA的結(jié)構(gòu)上頁

下頁

章首

節(jié)首雙鏈回文結(jié)構(gòu)可形成十字架結(jié)構(gòu)特殊DNA的結(jié)構(gòu)上頁下頁章177DNA的其他結(jié)構(gòu)

DNA三股螺旋概念是在1957年提出來的，當(dāng)時有人發(fā)現(xiàn)，人工合成的一條右手螺旋多聚物(A)n與另兩條右手螺旋多聚物(T)n形成三股螺旋結(jié)構(gòu)，這是分子間的三股螺旋。此后有人研究證明，聚dA鏈?zhǔn)紫扰c一條聚dT鏈互補形成雙螺旋，然后，在高鹽條件下，另一條dT鏈再同雙螺旋形成三股螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)通過Watson-Crick氫鍵穩(wěn)定而三股螺旋是通過Hoogsteen氫鍵穩(wěn)定。

DNA的三股螺旋結(jié)構(gòu)DNA的其他結(jié)構(gòu)DNA三股螺旋概念是在1957年提出來的，178生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件1792、核小體中的

扭曲方式在真核細(xì)胞染色質(zhì)中，DNA雙螺旋分子盤繞在組蛋白上形成核小體。許多核小體由DNA連成念珠狀結(jié)構(gòu)，再盤繞壓縮成高層次的結(jié)構(gòu)———染色體。DNA2、核小體中的

扭曲方式在真核細(xì)胞染色質(zhì)中，DNA180真核生物：DNA和蛋白質(zhì)組裝成染色體，染色體的基本單位是核小體。

核小體進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)折疊形成棒狀染色體，將近1m長的DNA分子容納于直徑只有數(shù)微米的細(xì)胞核中。真核生物：DNA和蛋白質(zhì)組裝成染色體，染色體的基本單位是核小181生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件1821、DNA是遺傳信息的載體半保留復(fù)制保證了親代性狀傳到子代，保證了親代與子代的相似性。DNA（四）DNA的功能1、DNA是遺傳信息的載體半保留復(fù)制DNA（四）DNA的功能1832、DNA是變異的物質(zhì)基礎(chǔ)變異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。變異的發(fā)生：1）DNA復(fù)制時出錯；2）理化因素等引起堿基變化或缺失，使DNA堿基序列改變，從而發(fā)生性狀變異。DNA2、DNA是變異的物質(zhì)基礎(chǔ)變異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。變異的發(fā)生：184四、RNA（一）RNA的結(jié)構(gòu)組成：4種核苷酸，有稀有堿基；連接：同DNA形成：一般以DNA為模板合成，有例外。結(jié)構(gòu)：單鏈線形分子，局部區(qū)域有雙螺旋。四、RNA（一）RNA的結(jié)構(gòu)185（二）RNA的類型三種：

信使RNA（messengerRNA,mRNA)

核糖體RNA(ribosomelRNA,rRNA)

轉(zhuǎn)運RNA(transferRNA,tRNA)RNA（二）RNA的類型三種：RNA186三種RNA的功能mRNA是遺傳信息的攜帶者。在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄DNA上的遺傳信息，再進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，蛋白質(zhì)合成的模板。tRNA起識別密碼子和攜帶相應(yīng)氨基酸的作用。rRNA和蛋白質(zhì)共同組成的復(fù)合體就是核糖體，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所。三種RNA的功能mRNA是遺傳信息的攜帶者。在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄D187生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件1881、tRNA約占全部RNA的15%；由70-90個核苷酸組成許多種類；沉降系數(shù)4S。RNA1、tRNA約占全部RNA的RNA1891）tRNA結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)多已清楚，含較多稀有堿基；二級結(jié)構(gòu)為三葉草有：aa臂、二氫嘧啶環(huán)、

反密碼環(huán)、可變環(huán)、TΨ環(huán)RNA1）tRNA結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)多已清楚，RNA190主要特征：1.四臂四環(huán)；2.氨基酸臂3′端有CCAOH的共有結(jié)構(gòu)；3.D環(huán)上有二氫尿嘧啶（D）；4.反密碼環(huán)上的反密碼子與mRNA相互作用；5.可變環(huán)上的核苷酸數(shù)目可以變動；6.TψC環(huán)含有T和ψ；7.含有修飾堿基和不變核苷酸。主要特征：191tRNA三級結(jié)構(gòu)為倒L型tRNA192A、在pr合成中轉(zhuǎn)運aa；B、在pr合成的起始、DNA反轉(zhuǎn)錄合成及其它代謝調(diào)節(jié)中起作用。2）tRNA功能：A、在pr合成中轉(zhuǎn)運aa；2）tRNA功能：1932、mRNA和hnRNA1）合成：

以DNA為模板(核內(nèi))

合成hnRNA（含內(nèi)含子和外顯子）

加工

成熟的mRNA

入細(xì)胞質(zhì)

蛋白質(zhì)合成RNA2、mRNA和hnRNA1）合成：以DNA為模板(核內(nèi))R194合成mRNA合成mRNA195切除內(nèi)含子切除內(nèi)含子1962)mRNA結(jié)構(gòu)特點：3‘末端有polyA結(jié)構(gòu)：與mRNA從核入質(zhì)有關(guān)。5‘末端有帽子結(jié)構(gòu)：G被甲基化，此可能與pro合成的起始有關(guān)。2)mRNA結(jié)構(gòu)特點：3‘末端有polyA結(jié)構(gòu)：與mRNA1973)功能：是蛋白質(zhì)合成的模板3)功能：是蛋白質(zhì)合成的模板1983、rRNA1)占RNA總量的80%，是構(gòu)成核糖體的骨架。2)核糖體功能：

pr合成的部位.3）結(jié)構(gòu)：分大、小亞基一、二級結(jié)構(gòu)多已確定，但功能不清。RNA3、rRNA1)占RNA總量的80%，是構(gòu)成核糖體的骨架。R199原核細(xì)胞：70S核糖體；真核細(xì)胞：80S核糖體；原核細(xì)胞：70S核糖體；200核糖體RNA自我剪切1983年在四膜蟲中發(fā)現(xiàn)RNA有催化功能核糖體RNA自我剪切1983年在四2014、RNA的功能1）在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中起重要調(diào)控作用；2）有催化作用；3）可作為遺傳物質(zhì)（如逆轉(zhuǎn)錄病毒）。RNA4、RNA的功能1）在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中起重要調(diào)控RN202生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件203五、核酸的性質(zhì)（一）一般的理化性質(zhì)為兩性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為酸性。DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末，微溶于水，不溶于一般的有機溶劑。DNA溶液的粘度極高，而RNA溶液要小得多。核酸在離心力的作用下，可以從溶液中沉降下來，其沉降速度與核酸的大小和密度有關(guān)。五、核酸的性質(zhì)（一）一般的理化性質(zhì)為兩性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為酸204核酸的溶解性質(zhì)DNA和RNA都微溶于水，不溶于乙醇、氯仿等有機溶劑。DNP溶于高濃度鹽溶液中，而RNP溶于低濃度鹽溶液。，利用這一性質(zhì)可分離DNA和RNA。核酸的溶解性質(zhì)DNA和RNA都微溶于水，不溶于乙醇、氯仿等有205

0.14摩爾法:分離DNA蛋白(DNP)和RNA(RNP)蛋白(RNP)的方法DNA蛋白:在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低.RNA蛋白:在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度較大.水解性：可被酸、堿或酶水解，DNA比RNA對稀堿穩(wěn)定。0.14摩爾法:分離DNA蛋白(DNP)和RNA(RNP206核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸、堿性和酶條件下水解切斷,結(jié)果是多核苷酸鏈被打斷,核酸被降解.

酸解酸可以使DNA和RNA降解，酸對核酸的作用因酸的濃度、溫度和作用時間的不同而不同。核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸、堿性和酶條件下水解切斷,結(jié)果是207堿解

DNA和RNA對堿的耐受程度有很大差別。例如，在0.1mol/LNaOH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的參與作用有很大的關(guān)系。在RNA水解時，2′-OH首先進(jìn)攻磷酸基，在斷開磷酯鍵的同時形成環(huán)狀磷酸二酯，再在堿的作用形成水解產(chǎn)物。DNA在稀堿的作用下，只會發(fā)生變性，不會發(fā)生磷酸二酯鍵的水解。堿解DNA和RNA對堿的耐受程度有很大差別。例如，在0.208酶水解1、根據(jù)底物分類DNase、RNase；單鏈核酸酶、雙鏈核酸酶、雜合雙鏈核酸酶2、根據(jù)催化部位分類：外切核酸酶和內(nèi)切核酸酶外切酶：5′端→3′端或3′端→5′端核酸外切酶。內(nèi)切酶：限制性核酸內(nèi)切酶和非限制性核酸內(nèi)切酶。限制性核酸內(nèi)切酶(restrictionendonucleases)：能夠識別DNA分子的特定核苷酸序列，并在識別位點或其周圍斷開DNA雙鏈的一類核酸酶酶水解1、根據(jù)底物分類209DNA限制性內(nèi)切酶細(xì)菌的限制-修飾系統(tǒng)：限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）特異性強，可在DNA特異位點切開；

DNA限制性內(nèi)切酶細(xì)菌的限制-修飾系統(tǒng)：限制性核酸內(nèi)210生物化學(xué)-核酸生物化學(xué)-課件211細(xì)菌堿基修飾：概念：在DNA特定短堿基序列上產(chǎn)生某專一性修飾，使得內(nèi)切酶無法識別而不能斷裂。如：修飾甲基化酶。細(xì)菌堿基修飾：概念：在DNA特定短堿基序列上產(chǎn)生某專一性修飾212參與DNA修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過程負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸在消化液中降解食物中的核酸以利吸收體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解參與DNA修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過213顏色反應(yīng)：1）核糖與濃鹽酸和苔黑酚(甲基間苯二酚)共熱呈綠色，在670nm處可測RNA；2）2-脫氧核糖與酸和二苯胺共熱呈藍(lán)紫色，在595nm處可測DNA。二種反應(yīng)可作定性試驗，定量試驗靈敏度低、準(zhǔn)確性差，但快、簡便。核酸的性質(zhì)顏色反應(yīng)：1）核糖與濃鹽酸和苔黑酚(甲基間苯二酚)共熱呈2141、一個單鏈DNA和一個單鏈RNA分子量相同，試述可以用幾種方法將它們區(qū)分開？1、一個單鏈DNA和一個單鏈RNA分子量相同，試述可以用幾種2152.轉(zhuǎn)食品基因安全嗎？2.轉(zhuǎn)食品基因安全嗎？216轉(zhuǎn)基因有兩派反對派：反對派的道理在于轉(zhuǎn)基因抗病抗蟲的功能來自于毒蛋白基因，蟲吃了是要死的，人吃了怎么辦？贊成派：昆蟲的死亡是因為氣孔閉塞了，但這跟人的消化道完全是兩碼事。”中間派：人民不是小白鼠轉(zhuǎn)基因有兩派人民不是小白鼠217（二）紫外吸收性質(zhì)

堿基具共軛雙鍵強烈吸收260-290nm波段紫外光，最大吸收峰在260nm附近。應(yīng)用：1、不同核苷酸有不同吸收特性，可用紫外分光光度計進(jìn)行定性、定量測定。

1OD相當(dāng)于：50μg/mlDNA40μg/mlRNA

核酸的性質(zhì)（二）紫外吸收性質(zhì)堿基具共軛雙鍵強烈吸收260-292182、確定所提取的核酸是否純品。

1）DNA：OD260/OD280≈1.8純品

2）RNA：OD260/OD280≈2.0純品

在純化DNA時,通常用A260/A280=1.8-2.0作為純度標(biāo)準(zhǔn),若大于此值,表示有RNA污染;若小于此值,則有pro或酚污染.核酸的性質(zhì)2、確定所提取的核酸是否純品。核酸的性質(zhì)219（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性1、堿基堆積力：雙螺旋內(nèi)部堿基形成的疏水區(qū)；2、堿基間的氫鍵：3、磷酸基與介質(zhì)中陽離子形成的離子鍵核酸的性質(zhì)（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性1、堿基堆積力：雙螺旋內(nèi)部堿基形成的疏220（四）核酸的變性1、變性的概念1）現(xiàn)象：雙螺旋DNA和具雙螺旋區(qū)的RNA氫鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)被破壞，形成單鏈無規(guī)則線團(tuán)狀的過程。核酸的性質(zhì)（四）核酸的變性1、變性的概念核酸的性質(zhì)2212）結(jié)果：A、增色效應(yīng)：260nm紫外吸收增加；B、粘度下降；C、生物學(xué)性能部分或全部喪失。3）引起變性的因素：溫度、pH、尿素、甲醛等。核酸的性質(zhì)2）結(jié)果：核酸的性質(zhì)222增色效應(yīng)DNA變性后，由于雙螺旋解體，藏于螺旋內(nèi)部的堿基暴露出來，使DNA的A260值升高，這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)。變性DNA天然DNA增色效應(yīng)DNA變性后，由于雙螺旋解體，藏于螺旋內(nèi)部的堿基暴露2232、熱變性與TmTm：在熱變性中，紫外吸收增加量達(dá)最大增量一半的溫度，稱該DNA的熔解溫度（meltingtemperature,Tm);又稱熱解鏈溫度。(G+C)%=(Tm

-69.3)*2.44核酸的性質(zhì)2、熱變性與TmTm：在熱變性中，紫外吸收增加量達(dá)最大增量一2243、影響Tm的因素：1）G-C含量：Tm與G-C含量成正比。2）介質(zhì)中的離子強度：離子強度低，Tm低，在純水中,DNA在室溫下即可變性。3）溶液的pH.4)變性劑核酸的性質(zhì)3、影響Tm的因素：1）G-C含量：Tm與G-C含量成正比。225（五）核酸的復(fù)性概念：變性DNA在適當(dāng)條件下（緩慢降溫），可使兩條彼此分開的鏈重新締合成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程。

復(fù)性后，許多物化性質(zhì)可得到恢復(fù)，

生物學(xué)活性部分恢復(fù)。影響因素：溫度、DNA片段大小、DNA濃度、堿基重復(fù)序列多少、離子濃度。核酸的性質(zhì)（五）核酸的復(fù)性概念：變性DNA在適當(dāng)條件下（緩慢降溫），可226DNA變性與復(fù)性DNA變性與復(fù)性227減色效應(yīng)當(dāng)變性的DNA經(jīng)復(fù)性又重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時，其溶液的A260值減小，最多可減小至變性前的A260值，這種現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)。減色效應(yīng)當(dāng)變性的DNA經(jīng)復(fù)性又重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時，其溶液的228六、分子生物學(xué)技術(shù)（一）分子雜交與探針技術(shù)1、概念：

1）分子雜交（hybrization):在退火條件下，不同來源的DNA互補區(qū)形成氫鍵，或DNA單鏈和RNA鏈的互補區(qū)形成DNA-RNA雜合雙鏈的過程。DNA-DNA：DNA-RNA:分子生物學(xué)技術(shù)六、分子生物學(xué)技術(shù)（一）分子雜交與探針技術(shù)分子生物學(xué)技術(shù)229核酸的雜交核酸的雜交2302)探針（probe)用放射性同位素或熒光標(biāo)記的DNA或RNA片段.