第二章

核酸的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofNucleicAcid基因工程研究所彭翼飛1．組成①基本組成單位②組成單位的種類③連接方式④長(zhǎng)鏈骨架⑤鏈的側(cè)面⑥鏈的兩端

蛋白質(zhì)和核酸的比較2.結(jié)構(gòu)

⑦一級(jí)結(jié)構(gòu)⑧空間結(jié)構(gòu)

3．功能

4．性質(zhì)

紫外吸收變性復(fù)性核酸(nucleicacid)

是以核苷酸為基本組成單位通過(guò)磷酸二酯鍵構(gòu)成的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。核酸：遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)蛋白質(zhì)：生命的物質(zhì)基礎(chǔ)指揮制造蛋白質(zhì)的核酸才是生命的真正幕后操縱者！核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展

1868Miescher提取“核素”Avery證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)194419531958Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)提出了遺傳信息傳遞的中心法則核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展1975Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶Mullis發(fā)明PCR技術(shù)198519902003美國(guó)啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃(HGP)

完成人類基因組計(jì)劃核酸的分類及分布

(deoxyribonucleicacid)DNA(ribonucleicacid)RNA脫氧核糖核酸

核糖核酸90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等

分布于胞核、胞液和線粒體攜帶遺傳信息參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。本章內(nèi)容1.核酸的化學(xué)組成與一級(jí)結(jié)構(gòu)2.DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能3.RNA的結(jié)構(gòu)與功能4.核酸的理化性質(zhì)、變性和復(fù)性及其應(yīng)用5.核酸酶第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級(jí)結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid一、核酸的化學(xué)組成

元素組成

C、H、O、N、P（9~10%）

一般不含元素S

P元素的含量較多并且恒定核酸定量測(cè)定的經(jīng)典方法：定磷法核酸(DNA和RNA)核苷酸核苷和脫氧核苷磷酸戊糖堿基核酸分子組成

水解核苷酸堿基戊糖2.分子組成磷酸核酸的基本組成單位是核苷酸堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中僅存在于RNA中僅存在于DNA中堿基嘌呤(purine)

腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)堿基的互變異構(gòu)體

酮式烯醇式堿基互變異構(gòu)體氨式亞氨式堿基互補(bǔ)配對(duì)

TACG稀有堿基（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose,R)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose,dR)H核酸中的戊糖有核糖和脫氧核糖兩種戊糖(pentose)DNA與RNA的分子組成差異磷酸磷酸

DNA

RNA

AT

CG AU

CG脫氧核糖核糖

堿基 戊糖磷酸二、核苷酸的結(jié)構(gòu)堿基和戊糖通過(guò)N-糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。1′11.核苷(ribonucleoside)的形成核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR腺苷(AR)脫氧胞苷(dCR)N9N1C1’C1’通常是戊糖的C1′與嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9相連接2.核苷酸(ribonucleotide)的結(jié)構(gòu)與命名核苷（脫氧核苷）中戊糖的羥基和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

由于被磷酸酯化的位置不同而分別生成（2’-核苷酸）3’-核苷酸和5’-核苷酸。最常見為5’-核苷酸（5’常被省略）。H2OH2O堿基磷酸戊糖磷酸酯鍵糖苷鍵核苷酸

糖苷鍵磷酸酯鍵1`2`3`4`5`（對(duì)DNA為H）AMPADPATP核苷酸的命名及縮寫符號(hào)脫氧堿基磷酸基數(shù)目磷酸命名dAM/D/TP核苷一磷酸一磷酸核苷(腺苷酸）dGdTdCU脫氧核苷一磷酸脫氧一磷酸核苷(脫氧腺苷酸）

RNA堿基核苷核苷酸腺嘌呤（A）腺苷（AR）腺苷酸（AMP）鳥嘌呤（G）鳥苷（GR）鳥苷酸（GMP）胞嘧啶（C）胞苷（CR）胞苷酸（CMP）尿嘧啶（U）尿苷（UR）尿苷酸（UMP）DNA堿基脫氧核苷脫氧核苷酸腺嘌呤（A）脫氧腺苷（dAR）脫氧腺苷酸（dAMP）鳥嘌呤（G）脫氧鳥苷（dGR）脫氧鳥苷酸（dGMP）胞嘧啶（C）脫氧胞苷（dCR）脫氧胞苷酸（dCMP）胸腺嘧啶（T）胸苷（dTR）胸苷酸（dTMP）參與構(gòu)成DNA和RNA的堿基、核苷及核苷酸體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物

多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP

環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMPAMPcAMP含核苷酸的生物活性物質(zhì)：

NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMPNADP+NAD+核苷酸之間以3’,5’磷酸二酯鍵連接形成多聚核苷酸鏈，即核酸。CGA5

端3

端多聚核苷酸鏈有方向性：

5

→

3

3.核苷酸的連接

定義核酸中核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。三、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)A

G

P5

PT

PG

PC

PT

POH3

書寫方法：5

pApCpTpGpCpT-OH

3

5

ACTGCT

3

戊糖3`-OH5`-磷酸PA核苷酸5

ACTGGAGCTACGGCA3

5

ACUGUAGCUACCGGU3

DNARNAbp:basepair堿基對(duì)kb(kbp):kilobasepair千堿基對(duì)Mb:

百萬(wàn)堿基對(duì)對(duì)短的單鏈核酸(<50bp)常被稱為寡核苷酸(oligonucleotide)，用nt(即nucleotide)或-mer表示，如20nt或20mer表示由20個(gè)核苷酸或脫氧核苷酸構(gòu)成的寡核苷酸或脫氧寡核苷酸。核酸分子（基因）大小的表示法第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNA一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景

堿基組成分析

DNA的X-線衍射圖譜分析

已知核苷酸化學(xué)結(jié)構(gòu)及鍵長(zhǎng)鍵角數(shù)據(jù)等堿基組成分析Chargaff規(guī)則1.DNA的堿基組成具有種屬特異性2.各種生物DNA分子中，[A]=[T]，[G]=[C]，

[A]+[G]=[T]+[C]3.DNA堿基組成沒有組織器官特異性4.一種生物DNA堿基組成不隨生物體的年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)或者環(huán)境變化而改變DNA分子X射線衍射照片

RosalindFranklin(1920~1958)

MolecularStructureofNucleicAcids.Nature,April25,1953Authors:

FrancisCrick,

JamesWatson

1962年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

FrancisCrickJamesWatsonMauriceWilkins1.DNA是反向平行、右手螺旋的的雙鏈結(jié)構(gòu)。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（Watson,Crick,1953）3’5’3’5’雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面形成了一個(gè)大溝和一個(gè)小溝。2.雙螺旋外側(cè):脫氧核糖-磷酸骨架鏈;

雙螺旋內(nèi)側(cè):堿基與對(duì)側(cè)堿基形成氫鍵配對(duì)

互補(bǔ)配對(duì)形式：A=T;G

C

堿基對(duì)垂直螺旋軸親水性的骨架位于雙鏈的外側(cè)。疏水性的堿基位于雙鏈的內(nèi)側(cè)。骨架與堿基堿基互補(bǔ)配對(duì)

G

C

A=TDNA是反向平行的互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu)堿基對(duì)與螺旋軸垂直3.DNA雙鏈?zhǔn)怯沂致菪Y(jié)構(gòu)

螺距3.54nm

一圈10.5對(duì)堿基螺旋直徑為2.37nm2.37nm3.54nm4.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的維持:

橫向:堿基對(duì)之間的氫鍵

縱向:堿基堆積力(主要）

提出了遺傳信息傳遞的分子基礎(chǔ)----堿基配對(duì)規(guī)律提示了DNA的半保留復(fù)制DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的意義巨型雕塑“生命螺旋”

中國(guó)科技館新館的南大廳，是中國(guó)科技館新館的標(biāo)志性展項(xiàng)之一。20對(duì)手拉手的男人和女人組成的巨大DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，氣勢(shì)如虹，由展館地下一層直沖到頂層天窗，全高47米，直徑6.4米，重36噸。2013.092013.09ThegiantsculptureisbothasparklingprojectofartandanaccuratereplicaofaDNAsegment.Itcanbefoundhanginginthemassivefour-storyspiralstairwayoftheLifeSciencesbuildingattheUniversityofCaliforniainDavis.Thejewelrymodelwasdevelopedin1994bybiologyteachersJoyceRoderickandThomasAtkins.（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性Z型DNAB型DNAA型DNAA型B型Z型外型粗短中細(xì)長(zhǎng)螺旋方式右手右手左手直徑26A20A18A每螺旋的堿基對(duì)數(shù)1110.512每堿基對(duì)的升距2.6A3.4A3.7A螺距2.533.544.56糖苷鍵構(gòu)型反式反式嘧啶反式，嘌呤順式大溝窄深寬深平坦小溝寬淺窄深較窄、很深軸心與堿基對(duì)的關(guān)系不穿過(guò)堿基對(duì)穿過(guò)堿基對(duì)不穿過(guò)堿基對(duì)A、B和Z型DNA分子的比較旋向螺距(nm)堿基數(shù)（每圈）螺旋直徑（nm）骨架走行存在條件A型右手2.53112.55平滑體外脫水B型右手3.5410.52.37平滑DNA生理?xiàng)l件Z型左手4.56121.84鋸齒型CG序列三種DNA構(gòu)型的比較DNA的三鏈結(jié)構(gòu)（四）DNA的多鏈螺旋結(jié)構(gòu)Hoogsteen氫鍵DNA的四鏈結(jié)構(gòu)二、DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)

（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)正超螺旋(positivesupercoil)

盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同（盤繞過(guò)分）

負(fù)超螺旋(negativesupercoil)

盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反（盤繞不足）

解鏈過(guò)程中正超螺旋的形成多見意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程具有關(guān)鍵作用。

（二）原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)（三）真核生物DNA的高度有序、致密的結(jié)構(gòu)真核生物DNA以非常有序的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)。在細(xì)胞周期的大部分時(shí)間里，DNA以松散的染色質(zhì)形式存在，在細(xì)胞分裂期，則形成高度致密的染色體。

DNA染色質(zhì)呈現(xiàn)出的串珠樣結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)的基本單位是核小體(nucleosome)。DNA染色質(zhì)的電鏡圖像DNA：約200bp

組蛋白：H1H2A，H2BH3H4核小體的組成核小體結(jié)構(gòu)核心：(H2A、H2B、H3、H4)各2分子

構(gòu)成八聚體DNA繞八聚體1.75周（146bp)核心顆粒DNA雙鏈片斷（約60bp)H1連接部串珠狀核小體結(jié)構(gòu)核小體螺線管真核生物染色體DNA組裝串珠狀核小體DNA雙螺旋染色質(zhì)纖維伸展形染色質(zhì)片段密集形染色質(zhì)片段整個(gè)染色體第一次折疊第二次折疊第三次折疊第四次折疊1944年，Avery的體外肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)。合成有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或RNA所必需的全部核苷酸序列。具有編碼一定生物功能分子的核苷酸序列。一般是DNA序列（或RNA病毒中的RNA）?；?gene)是指一種生物體中的整套遺傳信息，一般為一個(gè)受精卵或一個(gè)體細(xì)胞的細(xì)胞核中所有DNA分子的總和?；蚪M的大小用全部DNA的堿基對(duì)總數(shù)表示。基因組(Genome)基因(gene)

：合成有功能的蛋白質(zhì)或RNA所必需的全部核苷酸序列?；蚪M(Genome)

：是指一種生物體中的整套遺傳信息，一般為一個(gè)受精卵或一個(gè)體細(xì)胞中所有DNA分子的總和。常見核苷酸的結(jié)構(gòu)、符號(hào),戊糖與堿基、磷酸的連接方式。核酸分子中核苷酸的連接方式，核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)及其表示法。DNA和RNA的分子組成異同。DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。真核生物染色體的基本單位-核小體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。正超螺旋和負(fù)超螺旋的本質(zhì)DNA的生物學(xué)功能。小結(jié)StructureandFunctionofRNA第三節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能

單鏈,局部形成雙螺旋分子小種類多樣，功能多樣RNARNA與DNA的比較RNADNA堿基A、G、C、UA、G、C、T戊糖β-D-核糖β-D-2脫氧核糖堿基含量A與U的含量不一定相同；G與C的含量也不一定相同A=TG=C堿基互補(bǔ)配對(duì)U與A，G與CA與T，G與C分子大小不等，從幾十至數(shù)千個(gè)核苷酸因物種不同而異，但較RNA大得多結(jié)構(gòu)單鏈，局部互補(bǔ)配對(duì)形成雙螺旋雙鏈，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)功能多樣，涉及遺傳信息表達(dá)的各個(gè)方面攜帶遺傳信息RNA的種類、分布、功能一、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能（messengerRNA,mRNA）

種類最多:105

豐度最小:2~5%

壽命最短原核、真核細(xì)胞基因表達(dá)的時(shí)空特異性HnRNA核不均一RNADNAmRNA蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核DNA內(nèi)含子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯蛋白真核細(xì)胞原核、真核細(xì)胞基因表達(dá)的時(shí)空特異性hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA*真核mRNA成熟過(guò)程

外顯子(exon)剪接核不均一RNA*(真核生物）mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序?！鞍踪|(zhì)合成的模板*mRNA的功能

mRNA上存在遺傳密碼:

成熟mRNA分子上每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上的一個(gè)氨基酸（或多肽鏈合成的起始或終止信號(hào)），稱為三聯(lián)體密碼或密碼子。二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能

(transferRNA,tRNA)由74～95核苷酸組成；占細(xì)胞總RNA的15%；具有很好的穩(wěn)定性。*

tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3′末端為

—CCA-OH5′末端大多數(shù)為G含10~20%稀有堿基或稀有核苷，如DHU、T、

N-甲基鳥嘌呤雙氫尿嘧啶假尿嘧啶核苷

稀有堿基

tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

氨基酸臂

DHU環(huán)反密碼環(huán)

TΨC環(huán)額外環(huán)——三葉草形AUC5’3’mRNA反密碼環(huán)與反密碼子tRNA上的反密碼子依照堿基互補(bǔ)的原則識(shí)別mRNA上的密碼子。與密碼子5’-AUU-3’相識(shí)別的反密碼子為:5’-UAU-3’B.5’-UAA-3’C.3’-AAU-5’D.5’-AAU-3’E.3’-TAA-5’

tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)——倒L形tRNA的功能——轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸

搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯*rRNA(ribsomalRNA,rRNA)三、核糖體RNA的結(jié)構(gòu)與功能*rRNA的功能參與組成核糖體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。rRNA的花狀三級(jí)結(jié)構(gòu)核蛋白體的組成核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.8S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)34種占總重量的30%49種占總重量的35%核糖體亞單位rRNA蛋白質(zhì)原核生物(70S)小亞基(30S)大亞基(50S)16SrRNA5SrRNA23S

rRNA21種31種真核生物(80S)小亞基(40S)大亞基(60S)18SrRNA5.8SrRNA5S

rRNA28S

rRNA33種49種核糖體的組成*rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA2009年度，因在核糖體的結(jié)構(gòu)和功能研究中做出突出貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)四、其他RNA催化性RNA----核酶長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA，>200nt)短鏈小編碼RNA(sncRNA)核內(nèi)小RNA(snRNA)核仁小RNA(snoRNA)胞質(zhì)小RNA(scRNA)微小RNA(miRNA)小干擾RNA(siRNA)

核酶(ribozyme)某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，這種具有催化作用的小RNA亦被稱為核酶或催化性RNA(catalyticRNA)。

2015.091959～

美國(guó)1960～

美國(guó)"fortheirdiscoveryofRNAinterference-genesilencingbydouble-strandedRNA"siRNAsiRNAassociatedWithRISCcomplex5’POH3’TargetmRNASiRNA介導(dǎo)的RNA干擾RNA組學(xué)研究細(xì)胞中全部RNA分子的結(jié)構(gòu)、功能，并從整體水平闡明RNA的生物學(xué)意義。RNA組學(xué)第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid1.酸水解與堿水解：DNA對(duì)堿較穩(wěn)定，RNA易被堿水解2.核酸的兩性解離及等電點(diǎn)

DNA的pI約為4-5，RNA的pI約為2.0-2.5，在pH7-8電泳時(shí)泳向正極。3.紫外吸收（260nm）一.核酸的一般理化性質(zhì)

嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，對(duì)260nm左右波長(zhǎng)的紫外光有較強(qiáng)的吸收。各種堿基的紫外吸收光譜OD:opticaldensity，光密度（習(xí)慣用名）A:absorbance，吸光度（國(guó)際命名）A260的應(yīng)用1.DNA或RNA的定量A260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA40μg/ml單鏈DNA（或RNA）20μg/ml寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度DNA純品:A260/A280=1.8RNA純品:A260/A280=2.0二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過(guò)程。方法：過(guò)量酸、堿，加熱，變性試劑如尿素、甲酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。本質(zhì)：維持雙螺旋穩(wěn)定性的氫鍵斷裂，堿基間的堆積力遭到破壞，但不涉及到其一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。

DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂部分變性DNA的電鏡圖像變性后其它理化性質(zhì)變化粘度下降旋光性發(fā)生變化紫外吸收增強(qiáng)增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。Tm：通常將核酸加熱變性過(guò)程中，紫外光吸收值達(dá)到最大增加值50%時(shí)的溫度稱為核酸的解鏈溫度。由于這一現(xiàn)象和結(jié)晶體的融解相類似，又稱融解溫度(meltingtemperature,Tm)。

Tm：50%的DNA分子發(fā)生變性時(shí)的溫度。熱變性Tm大小與G+C含量成正比：

Tm=69.3＋0.41(G+C)%離子強(qiáng)度對(duì)Tm影響

離子強(qiáng)度越高，Tm越高三、DNA的復(fù)性與分子雜交

DNA復(fù)性(renaturation)的定義

在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈重新配對(duì)，恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。

將熱變性的DNA驟然冷卻至低溫時(shí)，DNA不可能復(fù)性。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過(guò)程稱為退火(annealing)?！獙?shí)驗(yàn)室制備單鏈DNA的方法DNA的變性與復(fù)性

不同來(lái)源的變性核酸，在復(fù)性時(shí)依照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，形成互補(bǔ)雙鏈的過(guò)程稱為核酸分子雜交(hybridization)。核酸變性復(fù)性理論的應(yīng)用-------

核酸分子雜交(hybridization)

雜交可以發(fā)生于DNA與DNA之間，也可以發(fā)生于RNA與RNA之間和DNA與RNA之間。探針技術(shù)Southern雜交（Southernbolting）:DNA雜交Northern雜交（Northernbolting）:RNA雜交常見的幾種分子雜交Southern雜交（Southernbolting）Northern雜交（Northernbolting）Western雜交（Westernbolting）放射自顯影照片研究DNA分子中特異基因的定位及檢測(cè)確定兩種核酸分子間的序列相似性檢測(cè)某些專一序列在待檢樣品中存在與否是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)核酸分子雜交的應(yīng)用基因芯片熒光標(biāo)記的樣品

共聚焦顯微鏡獲取熒光圖象雜交結(jié)果分析探針設(shè)計(jì)雜交基因芯片PCR基本原理四、核酸的序列測(cè)定Gilbert化學(xué)降解法(1)先將DNA的末端之一進(jìn)行標(biāo)記;(2)分組分別進(jìn)行特定堿基的化學(xué)修飾；(3)在修飾堿基位置斷開DNA鏈；(4)電泳分離DNA鏈；(5)放射自顯影顯示區(qū)帶，讀出DNA的核苷酸序列雙脫氧鏈終止法（Sanger酶法）第五節(jié)核酸酶Nuclease

核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNARNA酶(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA依據(jù)切割部位不同核酸內(nèi)切酶：水解核酸分子內(nèi)部的磷酸二酯鍵。

限制性核酸內(nèi)切酶：是識(shí)別DNA的特異序列,并在識(shí)別位點(diǎn)或其周圍切割雙鏈DNA的一類核酸內(nèi)切酶。核酸外切酶：水解核酸分子末端的磷酸二酯鍵。有5′→3′和3′→5′核酸外切酶兩種。5’5’3’3’外切位點(diǎn)外切位點(diǎn)內(nèi)切位點(diǎn)內(nèi)切位點(diǎn)參與DNA的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪接負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸同時(shí)也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸降解食物中的核酸體外重組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

核酸酶的功能1.常見核苷酸的結(jié)構(gòu)、符號(hào)。DNA和RNA的分子組成。核酸分子中核苷酸的連接方式、鍵的方向性，核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)及其表示法。

2.DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，真核生物染色體的基本單位-核小體的結(jié)構(gòu)。DNA的生物學(xué)功能。

3.三種主要RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能。

4.DNA的變性和復(fù)性概念和特點(diǎn)，解鏈曲線與Tm、核酸分子雜交原理。小結(jié)1、重要名詞：DNA變性；融解溫度（Tm）；增色效應(yīng)；核酶分子雜交；DNA復(fù)性；核小體；密碼子2、結(jié)構(gòu)層次元素組成：C、H、O、N、P(9~11%)結(jié)構(gòu)單位：核苷酸（DNA和RNA組分的異同）一級(jí)結(jié)構(gòu)：3

,5

磷酸二酯鍵；5ˊ端→3ˊ端；二級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋；tRNA“三葉草”三級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：DNA超螺旋結(jié)構(gòu)；tRNA“倒L”結(jié)構(gòu)3、重要性質(zhì)：紫外吸收；變性、分子雜交核酸小結(jié)

1.從以下幾方面對(duì)蛋白質(zhì)及DNA進(jìn)行比較：①分子組成；②一、二級(jí)結(jié)構(gòu)；③主要生理功能；④性質(zhì)。

2.比較RNA和DNA在分子組成、大分子結(jié)構(gòu)上、生物學(xué)功能上的特點(diǎn)。

3.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型有哪些基本要點(diǎn)？

4.RNA有哪些主要類型？比較其結(jié)構(gòu)與功能。

5.核酸有何紫外吸收特點(diǎn)？在實(shí)驗(yàn)室如何利用這一特點(diǎn)研究核酸？

6.寫出下列序列的互補(bǔ)序列(按標(biāo)準(zhǔn)的5′→3′表示法)(1)GATCAATCTGGAA

(2)TCGAACACATAA問(wèn)答題1．組成①基本組成單位氨基酸核苷酸

RBH2N-C-COOHP-SH

②組成單位的種類

20種AGCT(DNA)AGCU(RNA)

③連接方式肽鍵3’-5’磷酸二酯鍵

④長(zhǎng)鏈骨架

O-N-C-C-N-C-C-N-P-S-P-S-P-S-P-S-PRAGCT

⑤鏈的側(cè)面

aa的側(cè)鏈AGCTU

（R基）

⑥鏈的兩端

N-端→C-端5’-端→

3’-端蛋白質(zhì)和核酸的比較2.結(jié)構(gòu)

⑦一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸的排列順序堿基的排列順序

⑧空間結(jié)構(gòu)二級(jí)：α螺旋雙螺旋

β片層、β轉(zhuǎn)角、無(wú)規(guī)卷曲三級(jí)：超螺旋、核小體四級(jí)：

3．功能生命活動(dòng)中各種功能的遺傳信息的貯存、傳直接執(zhí)行者代