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1、第第1章章 核核 酸酸(Nucleic Acid)第一节第一节 核酸的种类、分布和化学核酸的种类、分布和化学v核酸的发现核酸的发现 早在早在18691869年，瑞士化学家年，瑞士化学家米歇尔米歇尔(F.MiescherF.Miescher,1844-1895)1844-1895)从外科绷带上从外科绷带上脓细胞的细胞核中分离出脓细胞的细胞核中分离出一种有机物，称为核素一种有机物，称为核素(nucleinnuclein),由于具有很强由于具有很强的酸性的酸性，后来改称为核酸。，后来改称为核酸。一、研究历史一、研究历史v肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验(1944,Avery)v Chargaff
2、 Chargaff规则规则 193019501950年奥地利生化学家查伽年奥地利生化学家查伽夫（夫（E.ChargaffE.Chargaff，19051905）应用应用纸层析及分光光度计纸层析及分光光度计大大量测定各种生物的量测定各种生物的DNADNA碱基碱基组成后发现组成后发现:不同生物的不同生物的DNADNA碱基组成不同，但总有碱基组成不同，但总有A=TA=T，G=CG=C，即即ChargaffChargaff规则规则。vDNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型 Watson Crick Wilkins Franklin 19531953年年，詹姆斯，詹姆斯沃森沃森(James Watso
3、nJames Watson，1928-)1928-)和弗朗西斯和弗朗西斯克里克克里克(Francis Crick,1916-)Francis Crick,1916-)提提出了著名的出了著名的DNADNA双螺旋结构模型，这是双螺旋结构模型，这是2020世纪自世纪自然科学中的重大突破之一。然科学中的重大突破之一。剑桥大学卡文迪许实验室剑桥大学卡文迪许实验室(1953)DNA晶体的晶体的X射线衍射射线衍射v DNADNA重组技术重组技术2020世纪世纪7070年代初，出年代初，出现的现的DNADNA重组技术重组技术又又称为基因或分子克隆称为基因或分子克隆技术，技术，是生命科学发是生命科学发展中的又一
4、重大突破展中的又一重大突破,重组重组DNADNA技术是基因技术是基因工程的核心技术。工程的核心技术。二、核酸的类别与分布核酸的类别与分布核酸分为两大类：核酸分为两大类：脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(D Deoxyriboeoxyribon nucleicucleic A Acidcid，DNA)DNA)核糖核酸核糖核酸(R Riboibon nucleicucleic A Acidcid,RNA),RNA)。RNARNA根据它的功能根据它的功能,可以分为可以分为 信使信使RNA(mRNA(messengeressenger RNARNA，mRNAmRNA)转运转运RNA(tRNA(transfer
5、ransfer RNA,tRNARNA,tRNA)核糖体核糖体RNA(rRNA(ribosomeibosome RNARNA，rRNArRNA)核酸的分布核酸的分布真核生物的真核生物的DNADNA与组蛋白构成染色体，主与组蛋白构成染色体，主要存在于要存在于细胞核细胞核中，是遗传信息的载体。中，是遗传信息的载体。另外，线粒体、叶绿体中也有。另外，线粒体、叶绿体中也有。原核生物的原核生物的DNADNA不与蛋白质形成染色体，不与蛋白质形成染色体，存在于细胞质中存在于细胞质中(核质体或拟核核质体或拟核)。RNARNA主要存在于主要存在于细胞质细胞质中。中。对于病毒来说，要么只含对于病毒来说，要么只含D
6、NADNA，要么只含要么只含RNARNA。真核生物真核生物原核生物原核生物 DNA细胞核（细胞核（95%95%）线粒体、叶绿体（线粒体、叶绿体（5%5%）核质区（拟核核质区（拟核)质粒质粒 RNA细胞质（细胞质（75%75%）线粒体、叶绿体（线粒体、叶绿体（15%15%）细胞核（细胞核（10%10%）细胞质细胞质DNADNA含量恒定，含量恒定，RNARNA含量与细胞生长状态有关。含量与细胞生长状态有关。三、核酸的功能核酸的功能 各物种各物种DNADNA含量是稳定的含量是稳定的，不因年龄、环境，不因年龄、环境条件等因素而变化；条件等因素而变化；1944 1944年，年，AveryAvery的细菌
7、转化实验的细菌转化实验第一次证明第一次证明DNADNA是遗传物质是遗传物质；19521952年美国微生物学家年美国微生物学家赫尔希赫尔希(A.HersheyA.Hershey，1908-1997)1908-1997)等人进行的等人进行的噬菌体感染实验噬菌体感染实验再次证再次证明了明了DNADNA是遗传物质；是遗传物质；1.1.DNADNA是遗传信息的载体是遗传信息的载体DNADNA是遗传物质的证据有：是遗传物质的证据有：AveryAvery的细菌转化实验的细菌转化实验菌体感染实验菌体感染实验2.RNA的功能具多样性的功能具多样性负责蛋白质的生物合成负责蛋白质的生物合成;参与基因表达的调控；参与
8、基因表达的调控；催化作用核酶；催化作用核酶；遗传信息的加工遗传信息的加工;遗传信息的载体遗传信息的载体(RNA病毒病毒)1956 1956年德国的吉尔年德国的吉尔(GiererGierer)和施拉姆和施拉姆(Schramm)Schramm)、19571957年美国的弗伦克尔年美国的弗伦克尔-康拉特康拉特(Fraenkel-Fraenkel-ConratConrat)分别做的分别做的TMVTMV感染实验证明了感染实验证明了RNARNA也是遗传也是遗传物质物质。RNARNA也是遗传物质也是遗传物质mRNAmRNA种类最多，而且大小不一；种类最多，而且大小不一；约占约占RNA总量的总量的5%。携带、
9、传递遗传信息，是蛋白质合成的携带、传递遗传信息，是蛋白质合成的模板，指导蛋白质的生物合成模板，指导蛋白质的生物合成；RNA在蛋白质合成中的作用在蛋白质合成中的作用tRNA分子量小，种类很多；分子量小，种类很多；约占约占RNA总量的总量的15%；特异专一地识别并携带活化的氨基酸特异专一地识别并携带活化的氨基酸到核到核糖体糖体mRNA复合体的相应位置用于蛋白复合体的相应位置用于蛋白质的生物合成；质的生物合成；如：如：携带丙氨酸的携带丙氨酸的tRNA叫做丙氨酸叫做丙氨酸tRNA（或或tRNAAla）；）；rRNA种类最少种类最少（真核生物有（真核生物有18S、5S、5.8、S28S）(原核生物有原核
10、生物有5S、16S、23S）约占约占RNA总量的总量的80%rRNA（60%）与蛋白质（与蛋白质（40%）结合形成）结合形成核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。3.mRNA信使信使RNA1.rRNA 核糖体核糖体RNA2.tRNA 转运转运RNA 在蛋白质合成中的作用在蛋白质合成中的作用核糖体核糖体RNARNA核糖体组分核糖体组分胞质小胞质小RNARNA第二节第二节 核酸的化学组成核酸的化学组成核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖碱基碱基水水解解核酸的元素组成：核酸的元素组成：C、H、O、N、P等元素等元素元素组成有两个特点：元素组成有两个特点：1、一般
11、不含、一般不含S。2、P含量较多，并且恒定（含量较多，并且恒定（9%-10%）。）。一、核酸的元素组成一、核酸的元素组成（DNA9.9%DNA9.9%、RNA9.5%RNA9.5%）;（测（测P P法）法）核酸的基本结构单元是核苷酸。核酸的基本结构单元是核苷酸。核苷酸核苷酸=(=(戊糖戊糖+碱基碱基)+)+磷酸磷酸 核苷核苷DNADNA与与RNARNA在组成成份上略有不同。在组成成份上略有不同。二、核酸的化学组成二、核酸的化学组成代表戊糖，对代表戊糖，对DNADNA而言为脱氧核而言为脱氧核糖，对糖，对RNARNA而言为核糖；而言为核糖；代表碱基代表碱基代表磷酸基代表磷酸基核苷酸核苷酸核核 酸酸
12、1、戊、戊 糖糖-D2脱氧核糖脱氧核糖 (in DNA)-D核糖核糖(in RNA)2 2、碱基、碱基RNARNADNADNA 嘧啶环嘧啶环嘧啶环嘧啶环 嘌呤环嘌呤环嘌呤环嘌呤环尿嘧啶尿嘧啶 U胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶 T T胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶 C C鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤 GG腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤 A ADNA:A T G C;RNA:A U G C稀有碱基稀有碱基(修饰碱基、微量碱基修饰碱基、微量碱基)由基本碱基修饰而来，结构多样。由基本碱基修饰而来，结构多样。稀有碱基在核酸中的含量稀少，在各种类稀有碱基在核酸中的含量稀少，在各种类型核酸中的分布也不均一型核酸中的分布也
13、不均一tRNA中含有较多的稀有碱基。中含有较多的稀有碱基。嘌呤嘌呤次黄嘌呤、次黄嘌呤、1-甲基次黄嘌呤、甲基次黄嘌呤、2、2-二二甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤(m m2 22 2G)G)；嘧啶嘧啶5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶(m m5 5C)C)、5-羟甲基胞嘧啶羟甲基胞嘧啶hmhm5 5C C、二氢尿嘧啶、二氢尿嘧啶（DHU）、4-硫尿嘧啶；硫尿嘧啶；嘌呤和嘧啶环中含有嘌呤和嘧啶环中含有共轭双键共轭双键，对对260nm左右波长的紫外光有较左右波长的紫外光有较强的吸收。碱基的这一特性常被强的吸收。碱基的这一特性常被用来对用来对碱基、核苷、核苷酸和核碱基、核苷、核苷酸和核酸进行定性和定量分析酸进行定性和定量
14、分析.3、核苷、核苷(Nucleoside)核糖碱基核糖碱基连接方式：糖连接方式：糖C1-嘌呤嘌呤N9，或或 糖糖C1-嘧啶嘧啶N1HH2 2OO 糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键（NNC C）HH2 2OOHH2 2OO碱碱 基基磷酸磷酸戊糖戊糖 糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键（NNC C）脂键脂键脂键脂键核苷核苷核苷酸核苷酸4、核苷酸、核苷酸（Nucleotide）：）：核苷的磷酸酯核苷的磷酸酯核苷酸核苷酸碱基连接（糖苷键）碱基连接（糖苷键）脂脂 键键（对（对DNA为为H）（对对RNA为为OH）1122334455八种核苷酸如下表所示八种核苷酸如下表所示 MM 单单单单 (D D 二、二、二、二、T T
15、 三三三三 ）；P P磷酸磷酸磷酸磷酸RNA的名称为的名称为某苷（二、三）酸某苷（二、三）酸，DNA脱氧某苷（二、三）脱氧某苷（二、三）磷酸磷酸。NMP：某苷单磷酸；：某苷单磷酸；NDP：某苷二磷酸；：某苷二磷酸；NTP：某苷三磷：某苷三磷酸；酸；dNMP:脱氧某苷单磷酸；脱氧某苷单磷酸；dNDP:脱氧某苷二磷酸；脱氧某苷二磷酸；dNTP:脱氧某苷三磷酸；脱氧某苷三磷酸；5 5、6 6、生物体内某些重要的核苷酸衍生物、生物体内某些重要的核苷酸衍生物 核苷多磷酸化合物：核苷多磷酸化合物：NDPNDP、NTPNTP、dNDPdNDP、dNTPdNTP 腺苷酸是一些辅酶的结构成分腺苷酸是一些辅酶的结
16、构成分：NADNAD+、NADPNADP+、FADFAD、FMNFMN、HSCHSC0 0A A第二信使第二信使 cAMPcAMP（环核苷酸）环核苷酸）NTPNTP和和dNTPdNTP分别是体内分别是体内RNARNA和和DNADNA合成的直接原料。合成的直接原料。NTPNTP在生物体的能量代谢中起重要的作用在生物体的能量代谢中起重要的作用:ATPATP能量能量“货币货币”UTPUTP参加糖的互相转化与合成参加糖的互相转化与合成CTPCTP参加磷脂的合成参加磷脂的合成GTPGTP参加蛋白质和嘌呤的合成参加蛋白质和嘌呤的合成定义：定义：核酸链上核苷酸残基的排列顺序。核酸链上核苷酸残基的排列顺序。连
17、接键：连接键：33，5-5-磷酸二酯键磷酸二酯键骨架：戊糖和磷酸构成多核苷酸链的主链骨架：戊糖和磷酸构成多核苷酸链的主链走向：走向：5 35 3第三节、核酸的结构第三节、核酸的结构一、核酸的一级结构一、核酸的一级结构脱脱脱脱HH2 2OO脂键相连脂键相连脂键相连脂键相连33，55-磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键首首首首尾尾尾尾35DNADNA一级结构的表示方法：一级结构的表示方法：（1 1）结构式表示法：）结构式表示法：（2 2）线条式表示法：）线条式表示法：（3 3）字母式表示法：）字母式表示法：书与文献中书与文献中线条式缩写线条式缩写戊糖戊糖3-OH5-磷酸磷酸PA A核苷酸核苷
18、酸53首端首端末端末端PPPPPP T C T A G C OH（一）、（一）、DNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构二、二、DNADNA的高级结构的高级结构1、Watson和和Crick的双螺旋结构模型的双螺旋结构模型(1953)A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid was published by James D.Watson and Francis Crick in the scientific journal Nature in its 171th volume on page 737-738(dated April 25,1953.
19、).watson-crick.pdfIt was the first publication which described the discovery of the double helix structure of DNA.Double helix stairway in the Vatican Museum DNA double-helixAn early sketch of the DNA double helix.q实验依据实验依据：X X射线衍射数据射线衍射数据 碱基组成规律碱基组成规律 碱基的物化数据碱基的物化数据Chargaff定则：定则：1 1）在在DNADNA中，中，A=T
20、A=T，G=CG=C，即即A+G=T+CA+G=T+C；2 2）DNADNA的碱基组成有种属的特异性，但没的碱基组成有种属的特异性，但没有组织器官的特异性有组织器官的特异性；3 3）生物）生物DNADNA碱基组成不会因为年龄、营养、碱基组成不会因为年龄、营养、环境的改变而变化。环境的改变而变化。两两条条反反向向平平行行的的多多核核苷苷酸酸单单链链沿沿同同一一个个中中心心轴轴盘盘绕绕，形形成成右右手手双双螺螺旋旋。螺螺旋旋结结构构表表面面上上有有大大沟沟和和小沟小沟。2、WatsonCrick DNA双螺旋结构双螺旋结构要点要点嘌嘌呤呤和和嘧嘧啶啶位位于于螺螺旋旋内内侧侧，磷磷酸酸和和脱脱氧氧核
21、核糖糖位位于于螺螺旋旋外外侧侧，以以3,5-磷磷酸酸二二酯酯 键键 连连 接接，形形 成成DNA分分子子的的骨骨架架。碱碱基基环环平平面面与与螺螺旋旋轴轴垂垂直直，糖糖基基环环平平面与螺旋轴平行。面与螺旋轴平行。螺旋横截面的螺旋横截面的直直径约为径约为2 nm，相相邻碱基平面之间邻碱基平面之间的距离为的距离为0.34 nm，每每10bp形形成一个螺旋，成一个螺旋，螺螺矩为矩为3.4 nm。内部的碱基严格配内部的碱基严格配对，对，A与与T配对，配对，G与与C配对配对，这种配，这种配对关系，称为对关系，称为碱基碱基互补配对互补配对。A和和T之之间形成间形成两个氢键两个氢键，G与与C之间形成之间形成
22、三三个氢键个氢键。腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶小沟小沟大沟大沟53531 1:2:2条单链，反向平条单链，反向平行，右手螺旋，大沟、行，右手螺旋，大沟、小沟小沟2 2:碱基位于内侧，磷碱基位于内侧，磷酸和戊糖骨架位于外酸和戊糖骨架位于外侧，以侧，以3,5-3,5-磷酸二酯磷酸二酯键相连键相连3 3:直径直径2 2nmnm，1010bpbp/螺螺旋，螺距旋，螺距3.43.4nmnm4 4:碱基互补配对，碱基互补配对，A=T,GCA=T,GC双螺旋结构模型特征双螺旋结构模型特征大多数大多数DNADNA所具有的双螺旋结构亦称所具有的双螺旋结构亦称B B型型DNADNA。DNA
23、中的四种碱基及它们间的氢键中的四种碱基及它们间的氢键3、双螺旋结构稳定的因素双螺旋结构稳定的因素碱基堆积力碱基堆积力(最主要）最主要）氢键氢键离子键离子键4、其他类型的双螺旋、其他类型的双螺旋DNAv19791979年年RichRich等发现了左旋等发现了左旋DNADNA，命名为命名为Z ZDNADNA右旋，粗短右旋，粗短右旋，适中右旋，适中左旋，细长左旋，细长类型类型旋转方向旋转方向 螺旋直径螺旋直径螺距螺距螺圈螺圈A-DNA右右2.3nm2.8nm11bpB-DNA右右2.0nm3.4nm10bpZ-DNA左左1.8nm4.5nm12bp双螺旋双螺旋DNA的类型的类型（二）、（二）、DNA
24、DNA的三级结构超螺旋的三级结构超螺旋DNADNA进一步扭曲即构进一步扭曲即构成三级结构；成三级结构；细菌等原核生物细菌等原核生物质粒质粒质粒质粒染色染色染色染色体体体体叶绿体中叶绿体中含有环状含有环状DNADNA线粒体中线粒体中含有环状含有环状DNADNA原核生物以及真核生物原核生物以及真核生物细胞器双链环状细胞器双链环状DNADNA的的超超螺旋螺旋三级结构三级结构固定固定负超螺旋负超螺旋反之，则为正反之，则为正超螺旋超螺旋自然界通常为自然界通常为负超螺旋负超螺旋。环状环状DNADNA右旋右旋右旋右旋真核生物染色质和一些病毒的双螺旋线性真核生物染色质和一些病毒的双螺旋线性DNADNA分子，分
25、子，当其两端被（组蛋白）固定时，亦可形成超螺旋。当其两端被（组蛋白）固定时，亦可形成超螺旋。真核细胞的染色体真核细胞的染色体DNADNA与组蛋白组装成核小体。与组蛋白组装成核小体。4 4、DNADNA的四级结构的四级结构核小体核小体是染色体的基本单位，是染色体的基本单位，由由DNADNA双螺旋分子缠绕在组蛋双螺旋分子缠绕在组蛋白八聚体上白八聚体上1.751.75圈（圈（146146bpbp）形成形成-核心颗粒，核核心颗粒，核心颗粒之间由心颗粒之间由DNADNA和组蛋白和组蛋白H1H1连接。组蛋白八聚体由组蛋连接。组蛋白八聚体由组蛋白白H2AH2A、H2BH2B、H3H3、H4H4各两分各两分子
26、构成子构成。真核生物染色体的组装真核生物染色体的组装人体每个体细胞人体每个体细胞DNA长长2m,细胞直径细胞直径0.1mm,细胞核细胞核0.05mm提问：提问：DNA形成染色体形成染色体的意义何在？的意义何在？答案：压缩分子空间答案：压缩分子空间三三.RNA的结构的结构一级结构中的戊糖是核糖，碱基中有尿嘧啶，而一级结构中的戊糖是核糖，碱基中有尿嘧啶，而没有胸腺嘧啶。没有胸腺嘧啶。多数多数RNARNA分子是一条单链。分子是一条单链。局部的碱基互补配对局部的碱基互补配对(AUAU、CG),CG),构成双螺旋构成双螺旋双螺旋部分的最稳定因素是双螺旋部分的最稳定因素是碱基堆积力碱基堆积力含有很多稀有碱
27、基，没有严格的配对原则。含有很多稀有碱基，没有严格的配对原则。1、tRNA的结构的结构分子较小分子较小，一般由，一般由60609595个核苷酸组成；个核苷酸组成；分子中含有较多的稀有碱基分子中含有较多的稀有碱基；3-3-末端都具有末端都具有-p pCpCpAOHCpCpAOH的的结构，结构，q.tRNA的一级结构的一级结构q.tRNA的二级结构的二级结构三叶草型（四臂四环）三叶草型（四臂四环）四臂四臂：二氢尿嘧啶臂（二氢尿嘧啶臂（D臂）臂）、反密码臂、反密码臂、C臂、臂、氨基酸臂氨基酸臂四环四环：二氢尿嘧啶环（二氢尿嘧啶环（D环）环）、反密码环、反密码环、C环、环、可变环可变环 123叶子叶子
28、反密码子环反密码子环 反密码子反密码子载运氨基酸载运氨基酸载运氨基酸载运氨基酸臂臂4q tRNA的三级结构的三级结构倒倒L型型 2、rRNA的结构的结构呈多环多臂结构，与蛋白质构成核糖体呈多环多臂结构，与蛋白质构成核糖体核糖体包括大、小亚基核糖体包括大、小亚基,是蛋白质合成的场所是蛋白质合成的场所原核生物核糖体为原核生物核糖体为7070S S，真核生物为真核生物为8080S SBan et al.,Science 289(905-920),2000 原核生物原核生物真核生物真核生物核糖体核糖体rRNA核糖体核糖体rRNA 30S70S 50S16S 5S、23S 40S 80S 60S18S5
29、S 5.8S 28S3、mRNA的结构的结构mRNA分子大小相差很悬殊，从分子大小相差很悬殊，从7s到到60s不等不等真核细胞真核细胞mRNAmRNA单顺反子单顺反子(monocistronmonocistron):):只能为一条肽链编码；只能为一条肽链编码；55端有帽子结构端有帽子结构;33端是端是polyApolyA(多聚腺苷酸多聚腺苷酸)尾巴。尾巴。原核细胞原核细胞mRNA多顺反子多顺反子(polycistronpolycistron)：一条：一条mRNAmRNA同时同时为多条肽链编码；为多条肽链编码；55端无帽子结构；端无帽子结构；33端不含端不含polyApolyA(多聚腺苷酸多聚腺
30、苷酸)尾巴。尾巴。原核生物和真核生物原核生物和真核生物mRNAmRNA结构的比较结构的比较第四节、第四节、DNADNA与基因组与基因组一、遗传的信息流（中心法则）一、遗传的信息流（中心法则）DNA DNA是遗传信息的载体，通过自我复制把遗传是遗传信息的载体，通过自我复制把遗传信息从亲代传递到子代。在后代的个体发育中，信息从亲代传递到子代。在后代的个体发育中，遗传信息从遗传信息从DNADNA 转录到转录到RNARNA分子上，然后翻译成特分子上，然后翻译成特定的蛋白质，通过蛋白质执行生物功能。定的蛋白质，通过蛋白质执行生物功能。在在RNARNA病毒中，病毒中，RNARNA是遗传信息的携带者，是遗传
31、信息的携带者，RNARNA可以复制，并同时做为可以复制，并同时做为mRNAmRNA起作用起作用,指导病毒蛋白指导病毒蛋白质的合成。质的合成。RNARNA分子还可通过反转录（或逆转录）分子还可通过反转录（或逆转录）将遗传信息传递给将遗传信息传递给DNADNA分子分子.基因：基因：DNADNA分子中具有遗传效应的最小功能单分子中具有遗传效应的最小功能单位或片段。位或片段。基因包含二类：基因包含二类：结构基因结构基因：为多肽或：为多肽或RNARNA编码的基因编码的基因 调节基因调节基因：只有调节功能，：只有调节功能，但不转录成但不转录成 RNARNA的的DNADNA片段片段。基因组：基因组：某物种单
32、倍体细胞中含有的全部遗某物种单倍体细胞中含有的全部遗传信息。传信息。二、基二、基 因因三、原核生物基因组的特点三、原核生物基因组的特点基因组小，通常只含一个基因组小，通常只含一个DNA分子（染色体）。分子（染色体）。基因组的大部分为基因序列，重复序列很少；基因组的大部分为基因序列，重复序列很少；存在存在操纵子操纵子（功能相关的基因常串连在一起（功能相关的基因常串连在一起,并并转录在同一个转录在同一个mRNA分子中）；分子中）；有有重叠基因重叠基因。Proteins 1 and 2PromoterGene 1Gene 2RNA(Polycistronic)四、真核生物基因组的特点四、真核生物基因
33、组的特点基因组大，有若干条染色体基因组大，有若干条染色体基因序列占基因组的少部分基因序列占基因组的少部分有有重复序列重复序列(单拷贝序列、中度重复序列、单拷贝序列、中度重复序列、高度重复序列高度重复序列卫星卫星DNA)DNA)；有有断裂基因断裂基因(内含子、外显子内含子、外显子)ProteinmRNAsplicingPrimary RNA transcriptPromoterExon1 Intron 1 Exon2 Intron 2 Exon 3只有外显子信息最终指导蛋白质合成只有外显子信息最终指导蛋白质合成第五节、核酸的性质第五节、核酸的性质两性电解质两性电解质：DNADNA的的pIpI=4
34、=44.54.5，RNARNA的的pIpI=2.0=2.02.5 2.5 形状形状：DNADNA为白色纤维状固体，为白色纤维状固体，RNARNA为白色粉末为白色粉末溶解度溶解度：溶于水，不溶于有机溶剂；：溶于水，不溶于有机溶剂；粘度：粘度：DNADNA溶液粘度溶液粘度RNARNA溶液；溶液；水解水解：可被酸、碱或酶水解。：可被酸、碱或酶水解。含磷量含磷量恒定恒定：RNARNA为为9.9.5%5%、DNADNA为为9.9%9.9%颜色反应颜色反应RNARNA浓盐酸苔黑酚浓盐酸苔黑酚绿色绿色DNADNA酸二苯胺酸二苯胺蓝紫色蓝紫色一一.一般理化性质一般理化性质二二.核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收核酸
35、由于其核酸由于其嘌呤嘌呤碱和嘧啶碱具有碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，共轭双键体系，在在260260nmnm左右有左右有最大吸收峰最大吸收峰。核酸紫外吸收特性的应用：核酸紫外吸收特性的应用：定定性性或或定定量量测测定定溶溶液液中中核核酸酸的的含含量量或或核核苷苷酸酸溶液中核苷酸的量。溶液中核苷酸的量。定位测定它在细胞和组织中的分布。定位测定它在细胞和组织中的分布。测定是否为纯的测定是否为纯的DNA或或RNA 纯纯DNAO.D260/O.D280=1.8nm,纯纯RNA O.D260/O.D280=2.0,三三.核酸结构的稳定性核酸结构的稳定性碱基堆积力碱基堆积力（最主要）（最主要）碱基对间的氢键碱
36、基对间的氢键离子键离子键5533Same strand stackingcross-strand stackingq稳定性因素稳定性因素：四四.核酸的变性和复性核酸的变性和复性1 1、核酸的变性：核酸、核酸的变性：核酸双螺旋区双螺旋区氢键断裂，氢键断裂，空间结构破坏空间结构破坏，形成，形成单链无规则线团状态单链无规则线团状态的过程。的过程。核酸链上核酸链上共价键共价键(3(3,5-,5-磷酸二酯键磷酸二酯键)的断裂称核酸的降解。的断裂称核酸的降解。增色效应或高色效应增色效应或高色效应粘度下降，浮力密度升高，比旋下降粘度下降，浮力密度升高，比旋下降活性丧失或消失活性丧失或消失2、核酸变性后的主要
37、特征、核酸变性后的主要特征 判断变性的标志判断变性的标志 增增色色效效应应：核核酸酸变变性性后后，其其260nm处紫外吸收急剧增加的现象。处紫外吸收急剧增加的现象。原因：双螺旋解体，碱基暴露原因：双螺旋解体，碱基暴露:热变性和热变性和Tm热变性：热变性：由温度升高由温度升高而引起的核酸变性。而引起的核酸变性。uTm：DNA热变性过程中，热变性过程中，其紫外吸收达到最大吸其紫外吸收达到最大吸收一半时的温度。也称收一半时的温度。也称熔点或熔解温度熔点或熔解温度Tm(melting melting temperature)temperature)uTm值是值是DNA的一个特的一个特征常数征常数3、变
38、性因素变性因素：高温、改变酸碱度、某些变性剂：高温、改变酸碱度、某些变性剂影响影响T Tm m的因素的因素DNADNA的均一性的均一性GCGC对含量对含量 (G(GC)%=(C)%=(T Tm m69.3)69.3)2.442.44溶液的离子强度溶液的离子强度DNA的均一性：的均一性：1.均一性较好，均一性较好，Tm值范围值范围小小介质的离子强度：介质的离子强度：DNA保存在高盐的缓冲液中保存在高盐的缓冲液中4、核酸的复性、核酸的复性定义：指变性核酸的互补链在适当定义：指变性核酸的互补链在适当条件下重新缔合成为双螺旋结构的条件下重新缔合成为双螺旋结构的过程过程。高于Tm值5 将热变性的将热变性
39、的DNADNA骤然冷却骤然冷却时，时，DNADNA不可能复性不可能复性热变性热变性DNADNA在在缓慢冷却缓慢冷却时，可复性，这种复性也称退时，可复性，这种复性也称退火火(annealing)annealing)复性复性 也称退火也称退火 紫外吸收值紫外吸收值A260降低（减色效应）降低（减色效应）复性的特征复性的特征 比旋上升，粘度上升。比旋上升，粘度上升。生物活性部分恢复。生物活性部分恢复。温度降低的快慢，温度降低的快慢，变性变性DNA片段的浓度，片段的浓度，影响复性因素影响复性因素 变性变性DNA片断的大小，片断的大小，变性变性DNADNA的复杂度的复杂度 溶液的离子强度溶液的离子强度6
40、.6.分子杂交分子杂交(molecular hybridization)molecular hybridization)定义：定义：不同来源的核不同来源的核酸单链通过碱基配对酸单链通过碱基配对形成杂交分子的过程。形成杂交分子的过程。分子杂交的类型：分子杂交的类型：Southern Southern杂交杂交:检测检测DNADNA；DNADNA与与DNADNA之间的杂交之间的杂交 Northern Northern杂交杂交:检测检测RNA;RNA;DNADNA与与RNARNA之间的杂交之间的杂交学习要点第一节第一节掌握掌握DNA,RNA,mRNA,tRNA和和rRNA的英文缩写及中文全称的英文缩写
41、及中文全称掌握掌握DNA的生物功能，了解证明其直接功能的生物实验的生物功能，了解证明其直接功能的生物实验掌握掌握RNA的生物功能的生物功能掌握掌握mRNA、tRNA、rRNA在蛋白质合成中的作用在蛋白质合成中的作用第二节第二节掌握核酸的化学组成（戊糖、碱基、磷酸）。掌握核酸的化学组成（戊糖、碱基、磷酸）。第三节第三节掌握核酸一级结构的概念、连接键、表示方式等。掌握核酸一级结构的概念、连接键、表示方式等。掌握掌握DNA二级结构的内容（碱基组成定则、双螺旋模型要点、二级结构的内容（碱基组成定则、双螺旋模型要点、双螺旋稳定因素）。双螺旋稳定因素）。掌握掌握RNA结构特点（结构特点（RNA构象的特点，原核生物和真核生物构象的特点，原核生物和真核生物mRNA一级结构的特点，一级结构的特点，tRNA二、三级结构的特点）。二、三级结构的特点）。第四节第四节熟悉核酸的一般性质（两性性质，颜色反应等）；熟悉核酸的一般性质（两性性质，颜色反应等）；掌握核酸紫外吸收，变性复性，分子杂交的所有内容。掌握核酸紫外吸收，变性复性，分子杂交的所有内容。名词解释要求：名词解释要求：核酸的一级结构、核酸的一级结构、Chargaff定则、核酸变性、退火、定则、核酸变性、退火、Tm值、分子杂交、杂交分子、增色效应、减色效应、值、分子杂交、杂交分子、增色效应、减色效应、