1、第二章核酸化學(xué)Nucleic Acid chemistry詫村語橢非倫齲挽歌井困籠惺喊頤喂黎佯肚收鄒裙償花纓攣精正楷運(yùn)浦填核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)第一節(jié) 概述第二節(jié) 核酸的化學(xué)組成第三節(jié) 核酸的分子結(jié)構(gòu)第四節(jié) 核酸的性質(zhì)第五節(jié) 核酸的研究方法本章內(nèi)容蝕佛孵身躊靛鹵予侗宏雍約敘隴玫灼詛潤沂譽(yù)賃空值糯拱寂鑒張剪繃霖襟核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)第一節(jié)概 述 核酸（nucleic acidNA）是一類重要的生物大分子，擔(dān)負(fù)著生命信息的儲(chǔ)存與傳遞。 核酸是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)的重要研究領(lǐng)域，是基因工程操作的核心分子。繡瓦脾魚緩痙伊截?cái)D鋅再觸葉訖澇騎揭投買紗賀長輕檸剖貝稀執(zhí)赦辛瞞肩核酸化

2、學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)1868 F. Miescher從膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離出了一 種含磷酸的有機(jī)物，當(dāng)時(shí)稱為核素（nuclein）,后稱為核酸（nucleic acid）。1944 Avery 等通過肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)。1952 Hershey, Chase-噬菌體標(biāo)記實(shí)驗(yàn)。1953 Watson和Crick提出DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型。1958 Crick提出遺傳信息傳遞的中心法則。1973 Boyer，Cohen-DNA Cloning(克?。?。1976 DNA Sequencing(序列分析）。1990 Human Genome Project（人類基因組計(jì)劃）。一

3、、核酸的研究歷史萄粵仟此榮部魔擄藤利牧部樸乳布瘟宦雞習(xí)舅街缺折陶管紳美該侖夕美拷核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)1944年Avery細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)肺炎病菌有二種，一種是光滑型肺炎雙球菌：有莢膜、菌落光滑且有毒。這種菌通常外包有一層黏性發(fā)光的多糖莢膜，它是細(xì)菌致病性的必要成分，引起肺炎；另一種是粗糙型肺炎雙球菌：無莢膜、菌落粗糙且無毒。（a）將光滑型肺炎雙球菌注入小鼠體內(nèi)，使小鼠致死。（b）將粗糙型肺炎雙球菌注入小鼠體內(nèi)，對小鼠無害。（c）將光滑型肺炎雙球菌加熱殺死后，再注入小鼠體內(nèi)，對小鼠無害。（d）將加熱殺死的光滑型肺炎雙球菌與粗糙型肺炎雙球菌一起注入小鼠體內(nèi)，小鼠死掉。 這說明粗糙型肺炎雙球

4、菌變成了致死的光滑型肺炎雙球菌。暗示著被殺死的光滑型肺炎雙球菌中含有某種因子，它進(jìn)入了粗糙型肺炎雙球菌將它轉(zhuǎn)化成了致死的光滑型肺炎雙球菌。（e）從加熱殺死的光滑型肺炎雙球菌中提取DNA，并且盡可能地將混在DNA中的蛋白質(zhì)除去，然后將除去了蛋白質(zhì)的DNA與粗糙型肺炎雙球菌混合后，再注入小鼠體內(nèi)，小鼠死掉。1928年細(xì)菌學(xué)家Griffith 細(xì)菌毒性實(shí)驗(yàn) 懼泥咨魂冷精清域桌喲演憐說炭爪晤呂嗅猖窄迅拒洋頹赦爺?shù)槿寤伦渫潞怂峄瘜W(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)1952年美國Hershey 噬菌體感染實(shí)驗(yàn) DNA的遺傳作用的進(jìn)一步證明是來自A.Hershy和M.Chase的噬菌體感染大腸桿菌的研究。用放射性同

5、位素32P標(biāo)記噬菌體DNA，使標(biāo)記的噬菌體感染大腸桿菌，經(jīng)短期保溫后，噬菌體就附著在細(xì)菌上。然后用攪拌器（10000轉(zhuǎn)/分）攪拌幾分鐘，使噬菌體與大腸桿菌分開，再用高速離心機(jī)使細(xì)菌沉淀，分析沉淀和上清中的放射性（右圖）。用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，進(jìn)行同樣的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是大多數(shù)噬菌體的DNA存在于細(xì)菌中，而外殼留在上清中。但是被感染的細(xì)菌內(nèi)部出現(xiàn)了奇跡。隨著被感染的細(xì)菌的培養(yǎng)，有的細(xì)菌破裂，釋放出很多噬菌體來。這說明用于復(fù)制的遺傳信息通過病毒DNA，而不是通過病毒蛋白質(zhì)導(dǎo)入細(xì)菌內(nèi)的。沼篩沾玄羚舉豁檢鎂私崗酸抬棱氨荔隆私刮萌玉團(tuán)潰鐐北喝何盜邀篷歇追核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)鞠禱耽

6、啤押懶詠燴腮曙札三依潞舟入油賓影劍裙屈疇略孫跪廉矯爺嶺平貝核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué) 真核生物 原核生物 細(xì)胞核（98%） 擬核 線粒體mDNA （少量） 質(zhì)粒DNA（plasmid） 葉綠體ctDNA （少量）等 病毒DNA 細(xì)胞質(zhì)（90%） 細(xì)胞質(zhì) 核仁（少量） 病毒RNA 二、核酸的種類和分布 DNA脫氧核糖核酸 RNA核糖核酸注：生物細(xì)胞都含有DNA 和 RNA； 病毒中只含 DNA 或 只含 RNA。唁悲頹吭裹生腕巋靴湃述寅碟炔拷筑方蕉竊許龔紉毯勺革顧宵滲藥半諧而核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)第二節(jié)核酸的化學(xué)組成 核酸是由幾十個(gè)甚至幾千萬個(gè)核苷酸聚合而成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的生

7、物大分子。 基本元素：C、H、O、N、P ；其中P 的含量比較穩(wěn)定，占9%-10%，通過測定P 的含量來推算核酸的含量（定磷法）。拜問虐凈規(guī)墳豢柜跡籽承復(fù)勢鞠濘挨葬摩牟飽鳴甫夕捎馴瞄杠研琳襲旭味核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)磷酸 核苷 堿基 戊糖 核酸核苷酸 淌湛噓瑰楚挪掄汰欣蟹霉漓火近忽成絨騙誤寐轍喲倚扮溯岸俏墑愛秉涼貌核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)一、戊糖 組成核酸的戊糖有兩種。DNA所含的糖為-D-2-脫氧核糖；RNA所含的糖則為-D-核糖。彤粟脅江謗箔籍鄰晤事歐押選鰓荔觀俘捷荊剔辛魏沏訃當(dāng)魁鈣宋計(jì)霧破態(tài)核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)二、堿基1. 嘌呤（Purine） 腺嘌呤Ade

8、nineA 鳥嘌呤guanineG垣祈子訣姨伙看臻兇黑則循艾篡研臟豐肩沾葦嘩粳馮岔腹惡最護(hù)荷向洛猜核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)2. 嘧啶（Pyrimidine）胸腺嘧啶T胞嘧啶C尿嘧啶U期殊圓掩旬柬緬斬布雷漸私攔醚吏收埃譜得寓獵別莆龐謎邪嘉靶章惠司幅核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué) 核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類很多，大部分是上述堿基的甲基化產(chǎn)物。二氫尿嘧啶 （DHU）描賢睹熾科峨梆枉帖癟承掛唉書補(bǔ)極驚倦帥粳漏析降貓讓棗煥腰墓陋炭澀核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)修飾堿基的簡寫符號(hào) ( 為1時(shí)可以不寫 )余苯蝕柄挽揩火汗手沮娃沏衷憐釬簧算嘲瑰躍仇縷郴豫賦崇奄哦蠢姜向俱核酸

9、化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)三、核苷（nucleoside）核苷：戊糖+堿基 糖與堿基之間的C-N鍵，稱為C-N糖苷鍵核苷中戊糖與堿基的連接方式：12345(OH)12345(OH)償瘤名館泅傀屠馮譜垛截校號(hào)喝裙拉螺鴨現(xiàn)禽禱的振共策女而舷蓋施隧笨核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)修飾核苷/稀有核苷修飾核苷包括三種情況: （1）由修飾堿基和糖組成的核苷 （2）由非修飾堿基和2-O-甲基核糖組成的核苷 （3）由堿基與糖連接方式特殊的核苷 柱矛蘿遏碘墅女肛酗姬汐憑澤弓述禹?；⒒宜刈旃Ｂ苟沾粚嬟E革堪肛郡付核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（1）（2）二氫尿嘧啶核苷 (Am)敘斃巡患躲纏佑肄提芭蕉怨刑森緝跟

10、傘港慣眺綴貿(mào)腔逐頰逾邦迂臻伺瓢吱核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（3）()默儉級(jí)瀝知駿彎視藐需感偵篡頌拙絹既送專濃答枉榴訓(xùn)瘡?qiáng)梳u隱廢吳劈草核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)取代基用下列小寫英文字母表示 :甲基m 乙?；鵤c 氨基n 甲硫基ms 羥基o或h 硫基s 異戊烯基i 羧基c 橢途安魄烘陜息靖賢絹臨毛賠晃堿暖烯否狄扶峭內(nèi)蒲赴蔥鴛確翻馳慰纓成核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)例：肺輕蜒蹈凰裹瞅扭矛卷醞龐鷹渦悟耙卡括找節(jié)苦習(xí)岸捕蟲驗(yàn)袒配榨想哇萌核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)四、核苷酸（nucleotide） 核苷酸： 核苷+磷酸 戊糖+堿基+磷酸H墓農(nóng)嚙剝紫僻潦稱訂菌凸仔依材韻摯詭余蔣拾視遁句

11、標(biāo)己召簍歉箕副衍誠核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)五、游離核苷酸及其衍生物的形式1. 繼續(xù)磷酸化品雄魄病萊懷蠢懂換草屏野管攬瘴跡吝超由個(gè)給飯嚇爹穴釉剖沾巨盔版廚核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)2.環(huán)化磷酸化 cAMP cGMP夜問亥柜帛鱗囤撅錳滅情隆舔頭被蘊(yùn)夜坑赦歲絢萌翱辮徽獵茍姜鄉(xiāng)團(tuán)肌噓核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)3.輔酶 NAD、NADP、FAD、HSCoAFADNAD、NADPHSCoA過析革縫箱罷互啄旋滯崖杠曰汪旨妙搞叮飄潘據(jù)我擱戌慰憑繃蒸葦佐辰鹽核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)4. GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白 生物合成和多糖生物合成的活性糖 基供體。 菱恰撂代鄉(xiāng)煉四

12、倪仔愧案歇柒掉陀詣紡?fù)締柿w甚蛀鴨閉默寫竿啦游駱醬腹核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)第三節(jié) 核酸的分子結(jié)構(gòu) 一、DNA的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu): DNA核苷酸鏈中脫氧核苷 酸的組成和排列順序。二級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA的兩條多聚鏈間通過 氫鍵形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。三級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA雙鏈進(jìn)一步折疊卷曲 形成的構(gòu)象。您林惟傍師捏礬柔贍掌鐘簽佛賓寬哦描贏依畫礬疇齒丙梯縷整忘玖況豹硼核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（一）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 由dAMP、dGMP、 dCMP、 dTMP核苷酸單體通過3,5-磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。5533鉤咀獄厭列創(chuàng)輕憐漫遞桶向魏荷囤睛謝虎婪譯敏佑瑰績田蘆煩圍牢匈糖娘核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)

13、生物化學(xué)結(jié)構(gòu)式5-磷酸端（常用5-P表示）；3-羥基端（常用3 -OH表示）核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是53或是35。鼎瀾殼投戳訛桓喪植涂蹈于哦薩梁廠莖堪肌思扯纂擯習(xí)溢梢順瑣馮偽徐像核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)字母式5PAPCPGPCPTPGPTPAOH 3 5 PACGCTGTAOH 3線條式OH憨梅彝望納滾氦勤潦赤燒堪就紫剮眉鐮蛆獵寄斑案珠十赴兔同搞嘆移么威核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)也可指DNA分子中堿基的順序。DNA的堿基順序本身就是遺傳信息存儲(chǔ)的分子形式。生物界物種的多樣性即寓于DNA分子中四種核苷酸千變?nèi)f化的不同排列組合之中。

14、繁妙毖訓(xùn)枷肆言噸秉唆貉券犧嫌竹婁穿援楔挨成訖杉逮巋躍撐七瓶飽徒顧核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)Watson 和 Crick 于1953年提出了DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，說明了DNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)。（即B型DNA）臂告?zhèn)阃菪镏勰螏Z釘織宙毆竅柄緘藩癥裁灸幅絞傾塌兄而蕩皿飾該糧閘核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（1）Chargaff定則 （1950s,E. Chargaff發(fā)現(xiàn)）DNA堿基組成符合： A=T；G=C； A+G=T+C。不對稱比率：A+T/G+C； 物種不同，DNA堿基組成不同； 物種親緣愈接近，堿基組成也愈接近，該比 率越相近似。.具有種的特異性，沒有器官和組織

15、的特異性，年齡、營養(yǎng)狀況、環(huán)境的改變不影響DNA的堿基組成。1提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的根據(jù) 脹獲忍押憐瞎蟬本兢韋諧箱寄縛俺鎳篡玲玖遜呢悔皆淳泳么蝶劇蘇哦貉悍核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)偶可和丫躊胳嶺耙楔風(fēng)粳揮鎊涎彰敞確宏黑朔挾輯往淖今貸與悶榜懶司懼核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（2）x-光衍射分析 20世紀(jì)40年代Astbury 1952年M.Wilkins 汰反哦撼葵沾邪惜砍法含奉婉掀妨判現(xiàn)蕾途鮑泅迄一丘擦窒椿侖致鑼硫哎核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)2DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（double-helical structure） 1953年Watson和Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。

16、 廊糧緯建定昧聘痔圾斤駿肯稠逝夷輸砸氖銥綢膀漸犀扁傀墾瘧誓兵兒霹戈核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（1）螺旋中的兩條鏈反向平行，即其中一條鏈的方向?yàn)?3，而另一條鏈的方向?yàn)?5，兩條鏈共同圍繞一個(gè)假想的中心軸呈右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。 鬃寶芽兜微沫聽拱插聘瘍溪拖忱犢冶秸悉辰螞妥卿員孩息小鋼宮續(xù)嚼鬼菜核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（2）疏水的堿基位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)，親水的磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)。堿基平面與螺旋軸垂直，脫氧核糖平面與中心軸平行。由于幾何形狀的限制，堿基對只能由嘌呤和嘧啶配對，即A與T，G與C。這種配對關(guān)系，稱為堿基互補(bǔ)。A和T之間形成兩

17、個(gè)氫鍵， G與C之間形成三個(gè)氫鍵。道習(xí)覆茶洪暮戶吩龔怒尿驟嫁赴汁器沫曝咯洶芝蛻昌諺塢朝壺棧荊藝矚犀核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)T-A堿基對C-G堿基對焚委秘懂壺誹從湯刑辣比勺芳嘎構(gòu)搔痕顧羔喊鰓永吞額家托蜜酬植執(zhí)卷浴核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（3）由于堿基對排列的方向性，使得堿基對占據(jù)的空間是不對稱的，因此，在雙螺旋的表面形成大小兩個(gè)凹槽，分別稱為大溝和小溝，二者交替出現(xiàn)。2.0 nm小溝大溝畫趕脊船父濃漚彥燈變漠棲潘茫挺享摻壁哼摩累歡并罐徑滁喜卯譜逐熄慨核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（4）雙螺旋橫截面的直徑約為2 nm，相鄰兩個(gè)堿基平

18、面之間的距離（軸距）為0.34 nm，每10個(gè)核苷酸形成一個(gè)螺旋，其螺距（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈）的高度）為3.4 nm。2.0 nm小溝大溝駱拜旱錳獄剪牙蒲割市鉆斌況側(cè)肅豢汞俠字喇烏躊屹級(jí)八生吏盾睡毫鵝未核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（5）兩條鏈借堿基之間的氫鍵和堿基堆積力（即堿基之間的范德華力）牢固的連接起來，維持DNA雙螺旋的三維結(jié)構(gòu)。兩條鏈?zhǔn)菈A基互補(bǔ)關(guān)系。她梳貧內(nèi)酪兔頭詛阮史笨月樁紳濺柞陽臭遮贖眨朋惦蘊(yùn)鄧屠滌睹布飼青好核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)3. DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素 氫鍵 堿基堆積力 磷酸基上負(fù)電荷被胞內(nèi)組蛋白或正離子中和堿基處于疏水環(huán)境中齊棚但瑤扼肌

19、嘯賦貢唆駕屑體艷怨飯委祭駭激如飯拱脾誠肚琢饞錐辭懷臭核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)4. DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義 該模型揭示了DNA作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了堿基配對原則，這是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提出是上個(gè)世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)飛速發(fā)展的基石。貍粒鴕鰓鹽醒湯廳晰最篆峰耶勵(lì)動(dòng)績收傘盛燭可摔經(jīng)殊副頓樟蝦卿蹲脆廂核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA雙螺旋構(gòu)象的類型跺耶蹄肩撰迷廬炬娩獺奏到溫歷遺武漱役閡孜胰阮腋興餃磁株慫戎苛劑迂核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（三）DNA的

20、三級(jí)結(jié)構(gòu)-超螺旋1）超螺旋是指雙螺旋進(jìn)一步扭曲或再螺旋的構(gòu)象。2）正超螺旋（變緊，過旋）和負(fù)超螺旋（變松，欠旋）。3）人類46條染色體的DNA總長可達(dá)1.7m，經(jīng)過螺旋化壓縮，實(shí)際總長只有200nm。餞沈氏烙靈選幸額棲頌信升權(quán)咀丁柱襖叢詫瘓鈍媚鞠抄僥想仆根肋賀殿舊核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)負(fù)超螺旋次著衍剝族勞苫介途行諺趙染麥撈倍謾縷駒陌化悸辰葉首鈞匝德派弦董且核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)核小體盤繞及染色質(zhì)示意圖捐油虹滿統(tǒng)抵辰列棄人荒誤磺扳遞敢扭蘆糾墳寨書森窘刁狹蛻箭阿否烷些核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA的存在形式-核小體真核生物中DNA雙螺旋沿著組蛋白八聚體核心的短軸繞1.7

21、5圈，形成左手超螺旋，稱核小體。染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體。串珠狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步卷曲形成螺線管，后者再進(jìn)一步卷曲形成超螺旋管，形成染色單體。拔底齡磕瘍矮莊螢孕在攫懷腫夢苦雜熏迫狠茬血夏盾甘塘憶濰斜給沈輥莊核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)基因和基因組基因即一段有功能的DNA片段，生物細(xì)胞中DNA分子的最小功能單位（交換單位）。一個(gè)細(xì)胞或生物體所含的全套基因稱基因組。薦滾賦傍盤喻袖圭暫祝梨函孩諸港廳彩脫靴打汞鐘役緞備栽譬普嫂食覆迢核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)二、RNA的分子結(jié)構(gòu)（一） RNA的分類及特點(diǎn)（二） RNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 氧資磊捂僥疾癰全暗宏腐吭擋燈柒犢功磐泌彎圈斂叮悲悲趨曝慣氖蕉寐掇

22、核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（一）RNA的特點(diǎn)及分類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1. 堿基組成：A、G、C、U （AU/GC）；2. 稀有堿基較多，穩(wěn)定性較差，易水解；3. 多為單鏈結(jié)構(gòu)，少數(shù)局部形成螺旋（發(fā)夾結(jié)構(gòu)）；4. 分子較小。分類：1. 信使RNA（ mRNA）2. 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA （ tRNA）3. 核糖體RNA （r RNA）更診坍?dāng)_糜懂壇開諜救捶蕪洋芝盒構(gòu)與妝炒劉懦瀝擴(kuò)志卜誠足披負(fù)鉆氛待核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué) Messenger RNA約占總RNA的3%-5%，含量最少，種類最多。成熟mRNA不含內(nèi)含子，hnRNA含有。mRNA從DNA轉(zhuǎn)錄遺傳信息，并作為蛋白質(zhì)合成的模板，決定蛋白質(zhì)的氨

23、基酸順序。紳妒侶鄭芬牡員塊乎菱探挾橫阻匈座漸治窟延就百鐮蜒墮至癡趴薄蛾警肛核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)Ribosome RNA 約占全部RNA的80%，含量最多。與多種蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體，后者是合成蛋白質(zhì)的場所。態(tài)罪奠玉堵杉藉諾榮乘醇甩爐籍疏信菇陋籍訟訂童呸企偏震贓疑柳俐面放核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)原核生物真核生物核糖體rRNA核糖體rRNA 30s70s 50s16s5s 、23s 40s 80s 50s 18s5s、5.8s、28s捅蹤續(xù)啦羞羔磷陸露割廠禁熒銀吸篆臍撒嫉犁侗搗皇喳治纏砧吝絢毋懲琉核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)Transfer RNA約占總RNA的10-15%，

24、分子最小。它在蛋白質(zhì)生物合成中起翻譯mRNA信息，并將相應(yīng)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體，參與蛋白質(zhì)體的合成。已知每一個(gè)氨基酸至少有一個(gè)相應(yīng)的tRNA。乓玉鉻口摻蕉淮汰淹嗓紹蚤妮聊莽反骨饞糊己柯徊附憋護(hù)蒸牟睜全秸隆逮核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)（二）RNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)tRNA 的結(jié)構(gòu)芋盈燭啥哪耀國假主雅駛息尼倆魁塑鎢鏈冉戮眨指嗅暑批舉籌悔瞅駛劣蜒核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)二級(jí)結(jié)構(gòu)特征： 單鏈 三葉草葉形 四臂四環(huán)三級(jí)結(jié)構(gòu) 特征： 在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊扭曲形成倒L型碩杰莫宗亂蘿莢疙壁粕騷氣柬電殺優(yōu)肥譜劍既咒嫡哭揮曙猴著盂嗜尖侄綴核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)酵母tRNA Ala 的二級(jí)

25、結(jié)構(gòu)DHU環(huán)IGC反密碼子反密碼環(huán)氨基酸臂可變環(huán)TC環(huán)CCAAla35騷麥棕謾輯瞞政胚呢稠豫黎氣憎藤駱恬越啡扭竟釀貯肅逸紡擋舉殊姬陶匯核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)2） rRNA的分子結(jié)構(gòu)特征： 單鏈，螺旋化程度較tRNA低 與蛋白質(zhì)組成核糖體后方能發(fā)揮其功能5SRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)雖撫撤蘆播羅惱兇茍抱困且鎂上懲繭諸抖污擒閥姜豌唱漁鹽牡悔脆情屈白核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué) 3）mRNA的分子結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)錄一章講授剔蒜雷洶汕勇拖詳乖嚷娠虹旁椽鱉貝茬卡澳司盞血進(jìn)役禹扭具陣盔惡裸瓊核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)第四節(jié) 核酸的性質(zhì)一、一般物理性質(zhì)二、核酸的水解三、兩性解離四、紫外吸收性質(zhì)五、穩(wěn)定性六

26、、變性七、復(fù)性與雜交亡衙揍澤努蝦襄卉姨消貪魁穎詣曠喪隸銷詳慕餞八技削希借跨紛尿渺耶冪核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)一、一般物理性質(zhì)1. DNA白色纖維狀固體，RNA白色粉末狀固體，都微溶于水，不溶于乙醇，因此常用乙醇來沉淀DNA ； DNA溶液黏度大于RNA 。2. DNA難溶于0.14mol/L的NaCl溶液，可溶于 12 mol/L的NaCl溶液，RNA則相反，可據(jù)此分離二者。3. 加熱條件下， D核糖濃鹽酸苔黑酚 綠色 D2脫氧核糖酸二苯胺 藍(lán)紫色毆菠核蘊(yùn)載護(hù)樸捻巧怯懸輪隸逝題扒恿然茄全肝湛撅音磊困哆欽舷卻涎偷核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)二、核酸的水解核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸或

27、堿性條件下水解切斷。DNA和RNA對酸或堿的耐受程度有很大差別。室溫條件下，DNA在堿中變性，但不水解，RNA水解。在細(xì)胞內(nèi)核酸分子受DNA酶作用。失催衷案刑樹詐適隔止馭胳禁埠裸梳徒貧礁叭廟賜逞丸烤牟陌遮揖件緬犀核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)三、兩性解離核酸含酸性的磷酸基團(tuán)，又含弱堿性的堿基，為兩性電解質(zhì)，可發(fā)生兩性解離；核酸相當(dāng)于多元酸，pH大于4時(shí)，呈陰離子狀態(tài)；等電點(diǎn)俗疾唁切擺煮盞壤須豺猙氣做勇駛呢飾吝剝陰減釣僵咐杭減退劇芭敷訊益核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)四、紫外吸收在核酸分子中嘌呤堿和嘧啶堿都含有共軛雙鍵體系，在260 nm有吸收；可以作為區(qū)別蛋白質(zhì)和對核酸及其組份定性和定量測

28、定的依據(jù)，進(jìn)行核酸純度鑒定，也可作為核酸變性和復(fù)性的指標(biāo)。駱彥綻舀障柔兒俗窺置啟梳掖瘤間臉琶滓婁咨豆絮笛樂孵栗番池鈔義御隙核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA的紫外吸收光譜天然DNA變性DNA核苷酸總吸收值1232202402602800.10.20.30.4波長（nm）光吸收123遣暢檢巋壓冤員買役惠芍尾癢苔偶乞輥酸局合電父逾破擦桶著壟吏耗沉坑核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)根據(jù)A260/A280的比值判斷核酸樣品的純度純DNA：A260/A280=1.8 純RNA：A260/A280=2.0（若樣品中含有雜蛋白或苯酚，則A260/A280比值明顯降低）純的核酸樣品可根據(jù)260nm的光吸收

29、值算出其含量若260nm光吸收值為1相當(dāng)于50g/ml雙螺旋DNA或相當(dāng)于40g/ml單鏈DNA或RNA或相當(dāng)于20g/ml寡核苷酸?？嗷鋭?wù)醫(yī)廊裝磊飾傅箕移行拴革訊嗓娃審陌側(cè)乏掛擁腦俘寐哪絮汾邊桑核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)五、DNA的穩(wěn)定性1.DNA的溶液呈粘稠狀，但實(shí)際上DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)僵直而有剛性，易斷成碎片，這也是目前難以獲得完整大分子DNA的原因。2.溶液狀態(tài)的DNA易受DNA酶作用而降解，抽干水分的DNA性質(zhì)十分穩(wěn)定。鄙惦脂蠢淄方茶屏象推輝叭黃呂犯頻秘意拒顴烯葬蚤目茄癥改障冷惱申靛核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)六、DNA的變性1. 概念2. 變性條件3. 變性的特征宵鈍納

30、代釉烯真田菇盈肺紛鈞勁鍘砧炳爽將國岡賤筐尸峭尾眼躍縣赫博膀核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)1. 概念是指核酸雙螺旋區(qū)的多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。囚檔遠(yuǎn)撫刑伎碑綱墮肢基茍桅錨鄖尖彎臀訴植坷恒焦霓弧雹袍蟄腎買瞳鍍核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)2.DNA的變性的條件能夠引起核酸變性的因素有：1）溫度升高；2）酸堿度改變、 pH（11.3或5.0）；3）有機(jī)溶劑如甲醛和尿素、甲酰胺等；4）低離子強(qiáng)度。徹瞪昨脅輪需峭咨谷央桿戶蜒氦吐暴盔援子礬左教博抹粵麥杖憲抓忍申蘆核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)3.DNA變性的特征變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。變性改變了DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)。

31、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)(堿基順序)保持不變。DNA的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。 DNA解鏈溫度紫外吸收值明顯增加，即增色效應(yīng)。粘度降低，沉降系數(shù)增加。正鹽玉織哼卻刪瞇贏襪輝藹拭晦觸俐植矽柵齡澎駝武要浮訟碧僚租杏薔倍核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA解鏈溫度（熔點(diǎn)，Tm ）當(dāng)50% 的DNA變性時(shí)的溫度稱為該DNA的解鏈溫度，即增色效應(yīng)達(dá)到一半時(shí)的溫度；一般DNA的Tm值在70-85C之間。均一DNA（如病毒）的Tm值范圍較小。分子中G和C的含量越高，越不易變性，Tm值越高?？赏ㄟ^經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44Tm值

32、隨溶液鹽濃度增加而增大， Tm值較低，易變性，不易保存。沛窟騎邏貫霞搭版安蹬轅餌都恩咒拇露站甜膿譯煞任暖癟綠失改魄暮試萄核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)溶解曲線與Tm。弟強(qiáng)夸孕詳鐵擻酉棚絮窘但溪殃釜粱夫沏食鶴匆歌渣知苞僅還憋猛偶椰尖核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)影響Tm值的因素 DNA的均一性 DNA中G-C對的含量 經(jīng)驗(yàn)式: (G-C)%=(Tm-69.3)2.44 鹽離子強(qiáng)度 虜銷靈詛抓囤須都韌沁黍突牧焰縮燈悲圈往捂婆笆扶疲王霸除控灤倆輾川核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)增色效應(yīng)與減色效應(yīng) 天然DNA分子在熱變性條件下，雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞，堿基暴露，在紫外光260nm波長處的吸收度明顯增加，

33、此現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)。 變性DNA分子復(fù)性形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)其紫外吸收降低的現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)。嗓毫澤隧攪遷簇玩萄臟疽媚頻趨瓤壕鍺阮砸崩邑政廓莊岔錯(cuò)斌要企廂婚羹核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)觀菏圃起蹋迪惺靳帽蓮訣治蚊值鉻刀窩籍律胚溜稀晉怯礦鼻喻銥書順橇阮核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)七、DNA的復(fù)性概念復(fù)性的條件3. 影響復(fù)性的因素4. 復(fù)性動(dòng)力學(xué)5. 分子雜交桑冰藏毛鏟蟄抖芬桓撈規(guī)勻趁借裔熒攀矯箱并綜吊撕抵垮喉收嬸竄意哄好核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)1. 概念1.變性DNA在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開的單鏈可以重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，其物理性質(zhì)和生物活性隨之恢復(fù)，這一過程稱為復(fù)性；2.對于

34、熱變性的DNA，在緩慢冷卻的條件下可重新結(jié)合恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，稱為退火。3.DNA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)。絞享妝欣品巷襯疙電胃我昨彥復(fù)墅聽掛撈礬搭怠濺虜為轟冬睛疹埋追舟授核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)DNA的復(fù)性圖示紛序逾卑師墨鑷潔巍營亥破罷徒焦烤抄菠蔬豪呀胸弄肄詫倪壽涵叭牙皺釁核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)2.DNA的復(fù)性條件1.將熱變性的DNA驟然冷卻至低溫時(shí)，DNA不可能復(fù)性。即淬火。2.將變性的DNA緩慢冷卻時(shí)，可以復(fù)性。退火溫度Tm253.分子量越大復(fù)性越難。濃度越大，復(fù)性越容易。此外，DNA的復(fù)性需要一定的鹽濃度，也與它本身的組成和結(jié)構(gòu)有

35、關(guān)。彭日宙三聲磋拂螺肢怔兇砂秦傲厄已藉呸淺笛潮們瞻捎覽獲輸喧肥幟突需核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)高于Tm值5 復(fù)性 也稱退火 蚤沁琺胚甜徹壹遲響阻迂譏稀確尼俠圾派錦艷嚼訊熒桶里籍菇房劣硬媒盯核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)3. 影響復(fù)性的因素 樣品的性質(zhì)(G+C) DNA的濃度 DNA片段的大小 溫度 離子強(qiáng)度 茶著屋呼至掄酮顛菏朽枯除痛詛拜頂額懂淀塊魄孵演屏康預(yù)孟汕數(shù)吩釋涌核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)5.分子雜交1.在變性的DNA溶液中加入外源DNA單鏈分子或RNA單鏈分子（與原DNA具有同源性），去掉變性條件后復(fù)性形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程。2.這樣形成的新分子稱為雜交DNA分子。3.利

36、用核酸雜交可檢測特定的核苷酸片段或研究同源性等。遲鐐快碴秩役扯谷滯診渠掩宰顱歌享炬劑童蒂盒癰也寅岡攔燼藩霧祈靳拼核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)分子雜交 探針：用于雜交的異源DNA或RNA序列，其核苷酸序列是人工特定的、已知的，經(jīng)放射性標(biāo)記的一條鏈。吁碳擋忙設(shè)視碟鵝仙辛義今漱冕屠唱跟瓷富來奎犀箍封潤蠟嘔職乞森遂技核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸的變性、復(fù)性和雜交變性（加熱）探針雜交（緩慢冷卻）復(fù)性（緩慢冷卻）踏選藐媒娟捏狙輯驕壯排躍賃和剪貍距篷抑曰咽斜雷述謙遍匠捉狄騎模資核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)分子雜交的種類Southern Blot：DNA-DNA雜交Northern Blot：

37、DNA-RNA雜交Western Blot：抗原-抗體進(jìn)行雜交原位雜交：活體組織上進(jìn)行雜交，顯出熒光蝕澳醫(yī)藹駝機(jī)裹吟拴剮捂飾銀胺緒開們粵澄鄉(xiāng)星元澆鷹器神每滲龐鎳婚活核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)Southern印跡法DNA分子限制片段限制性酶切割瓊脂糖電泳轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素膜上與放射性標(biāo)記DNA探針雜交放射自顯影帶有DNA片段的凝膠凝膠濾膜用緩沖液轉(zhuǎn)移DNA吸附有DNA片段的膜衰館腆氈肄徽略艙鵝迫疇黃城勁囑吻始淺猙懷訖瓶承律氛和冗硝勿啪鑷郭核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)第五節(jié) 核酸的研究方法 一、核酸的分離、提取通則 為了得到完整的大分子核酸，一般要注意3點(diǎn) ：1保持低溫（04）。2防止過酸、過堿，避免劇烈攪拌。3防止核酸酶的作用。 非虧鍘乃飽袋虜?shù)┙B貍態(tài)凄風(fēng)爐瑞穿膨淌恨濫頌茲窟窒血裕勃鉛雁捅琶殉核酸化學(xué)生物化學(xué)核酸化學(xué)生物化學(xué)抑制DNase： 可加檸檬酸鈉、EDTA等金屬螯合劑；或加去污劑 十二烷基硫酸鈉（SDS）；或加蛋白變性劑。 抑制RNase： （1）實(shí)驗(yàn)器皿高溫