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1、 第四章第四章 核酸的化学结构核酸的化学结构 教教学学要要求求：介介绍绍核核酸酸的的分分类类和和化化学学组组成成；重重点点讨讨论论DNADNA和和RNARNA的的结结构构特特征征；介介绍绍核核酸酸的的主主要要理理化化性性质质。初初步步认认识识核核酸酸的的结结构构特特征征与与其其功功能能的相关性的相关性.纠诗拢俐翼漫玖湍照压公尹粪乃拱冒侩闻味骗贺餐赏纂膝日豁崭冕针劈毋第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统核酸的研究历史和重要性核酸的研究历史和重要性核酸发展史核酸发展史1869 Miesc
2、her从从脓脓细细胞胞的的细细胞胞核核中中分分离离出出了了一一 种种含含磷磷酸酸的的有有机机物物，当当时时称称为为核核素素（nuclein）,后后称称为为核酸（核酸（nucleic acid）1944 Avery 等等通通过过肺肺炎炎球球菌菌转转化化试试验验证证明明DNA是是遗传物质遗传物质1953 Watson和和Crick提出提出DNA结构的双螺旋模型结构的双螺旋模型1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则提出遗传信息传递的中心法则70年代年代 建立建立DNA重组技术重组技术80年年代代以以后后 分分子子生生物物学学、分分子子遗遗传传学学等等学学科科突突飞飞猛进发展，实施人类基因组计
3、划（猛进发展，实施人类基因组计划（HGP）屿勃迷瑶忍柏炊蔽杀莉澜娥似摆夫汕件仙限谣维勾永蝴牡辑渣自傻括哦戌第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 核酸分类和分布核酸分类和分布核酸的分类核酸的分类 脱脱氧氧核核糖糖核核酸酸（deoxyribonucleic acid,DNA）:遗遗传传信信息息的的贮贮存存和和携携带带者者，生生物物的的主主要要遗遗传传物物质质。在在真真核核细细胞胞中中，DNA主主要要集集中中在在细细胞胞核核内内，线线粒粒体体和和叶叶绿绿体体中中均均有有各各自自的的DNA。
4、原原核核细细胞胞没没有有明明显显的的细细胞胞核核结结构构，DNA存存在在于于称称为为类类核核的的结结构构区区。每每个个原原核核细细胞胞只只有有一一个个染染色色体体，每每个个染染色色体体含含一一个个双双链链环环状状DNA。核核糖糖核核酸酸（ribonucleic acid,RNA）：主主要要参参与与遗遗传传信信息息的的传传递递和和表表达达过过程程，细细胞胞内内的的RNA主主要要存存在在于于细细胞胞质质中中，少少量量存存在在于于细细胞胞核核中中，病病毒毒中中RNA本本身身就就是是遗遗传传信信息息的的储储存存者者。另另外外在在植植物物中中还还发发现现了了一一类类比比病病毒毒还还小小得得多多的的侵侵染
5、染性性致致病病因因子子称称为为类类病病毒毒，它它是是不不含含蛋蛋白白质质的的游游离离的的RNA分分子子，还还发发现现有有些些RNA具生物催化作用（具生物催化作用（ribozyme）。）。匈滑临听济唇阐至丹袋菩睦暗险闺囊枷炕碑碰目延裔泥骇昭达肪代吹携托第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构第一节第一节 核酸的化学组成与结构核酸的化学组成与结构一、核酸的元素组成一、核酸的元素组成1.1.组成核酸的基本元素：组成核酸的基本元素：C C、H H、O O、N N、P P；2.2.其中其中P P 的含量比较稳定的含量比较稳定，占，占9%-10%9%-10%，通，通过测定过测定P P 的含量来推算核酸的含
6、量（定的含量来推算核酸的含量（定磷法）。磷法）。DNA DNA平均含磷量为平均含磷量为9.9%9.9%，RNARNA为为9.4%9.4%。3.3.任何核酸都含磷酸，所以任何核酸都含磷酸，所以核酸呈酸性核酸呈酸性。令时夫陨课恭六室浩残入挞桨沪胡锭衷菊伦栅湖树蒂谭景从砚草摧眩乞渡第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构二、核酸的基本组成单位-核苷酸OR 核糖蓟日坡茹颁踪材笺诉时迄又乙渊婚冉辛睹胰喝瘤谱呀帆径瘩假赌坤胎乱蓝第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构（一）碱基（一）碱基 主要是主要是嘧啶碱嘧啶碱和和嘌呤碱嘌呤碱。1 1、嘧啶碱、嘧啶碱 嘧啶是含有两个相间氮原子的六元嘧啶是含有两个相间氮原
7、子的六元杂环化合物。核酸中的嘧啶碱有三种：胞嘧啶、杂环化合物。核酸中的嘧啶碱有三种：胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶。尿嘧啶、胸腺嘧啶。2 2、嘌呤碱、嘌呤碱 嘌呤是嘧啶环和咪唑环并合而成的。嘌呤是嘧啶环和咪唑环并合而成的。核酸中的嘌呤有两种：腺嘌呤和鸟嘌呤。核酸中的嘌呤有两种：腺嘌呤和鸟嘌呤。此外，核酸中还有一些稀有碱基。此外，核酸中还有一些稀有碱基。瘁袖跟压婪洼拷驮诫抬淑状冯诛痰嘱目庐猛忧匡哩倚转话踢欣坡速娜住懦第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构基本碱基结构和命名基本碱基结构和命名嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶Adenine (A)Guanine (G)Cytosine (C)Uracil (U)Thym
8、ine (T)奖呆偏翅拢观店渝隶拴眼腹娩另枉缕讯躯蔑使橙岔率睦潍且定倾逐鲤使沼第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（二）戊糖（二）戊糖 组组成成核核酸酸的的戊戊糖糖有有两两种种。DNA所所含含的的糖糖为为-D-2-脱脱氧氧核核糖糖；RNA所所含含的糖则为的糖则为-D-核糖。核糖。有有些些RNA中中还还含含有有少少量量的的-D-2-甲甲基核糖。基核糖。魄阂苦澳毫豺翅哟脸国识义烈迁垣雹菏趾操魁咒咏典捅玲畜酣铝乓瞅橱庐第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构核糖和脱氧核糖呵拼氰毁查朝鳞畔像
9、怪何锯俯九馏纱翁统痕期曼啦岸亏捍吐赔娱搀跋况侗第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（三）核苷（三）核苷（nucleoside）11119911核苷：核苷：核糖或脱氧核糖与嘌呤或嘧啶碱缩合而成核糖或脱氧核糖与嘌呤或嘧啶碱缩合而成糖与碱基之间的糖与碱基之间的C-NC-N键，称为键，称为C-NC-N糖苷键（糖苷键（糖苷键）。糖苷键）。HHHH-CH3腺嘌呤脱氧核苷腺嘌呤脱氧核苷 鸟嘌呤脱氧核苷鸟嘌呤脱氧核苷 胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷 胸腺嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷激绒腾殿懈柞街清先识
10、集伪踪驮难预烘砖穿骂讫病承做章侈憾寻皇施邑季第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统核苷的种类核苷的种类RNA中的核苷：中的核苷：lA（腺嘌呤核苷）（腺嘌呤核苷）lG（鸟嘌呤核苷）（鸟嘌呤核苷）lC（胞嘧啶核苷）（胞嘧啶核苷）lU（尿嘧啶核苷）（尿嘧啶核苷）DNA中的脱氧核苷：中的脱氧核苷：ldA（腺嘌呤脱氧核苷）（腺嘌呤脱氧核苷）ldG（鸟嘌呤脱氧核苷）（鸟嘌呤脱氧核苷）ldC（胞嘧啶脱氧核苷）（胞嘧啶脱氧核苷）ldT（胸腺嘧啶脱氧核苷）（胸腺嘧啶脱氧核苷）冤啸撅揪栅深毯汀铀犁脱曰角牛
11、迷讹乌喜鄂漾彤苦桂温荣瘩术张吩帖伎哑第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构几种稀有核苷几种稀有核苷假尿苷（假尿苷（）二氢尿嘧啶（二氢尿嘧啶（DHU）AmCH3CH3H3Cm26AHH5寻症党口殖兔衔氏退颧罚僧桔字筋站县增翻里祝取蕊循块撬知宽彭艘戈涵第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构腺嘌呤核苷酸（腺嘌呤核苷酸（AMP）Adenosine monophosphate脱氧腺嘌呤核苷酸（脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）Deoxyadenosine monophosphateOH鸟嘌呤核苷酸（鸟嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（尿嘧啶核苷酸（UMP）脱氧鸟嘌呤核苷
12、酸（脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP）脱氧胞嘧啶核苷酸（脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）H(四四)核苷酸核苷酸 nucleotide核苷酸：核苷酸：核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，形成核苷酸。核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，形成核苷酸。磷酸与核苷磷酸与核苷5位位-OH脱水形成脱水形成磷酸酯键磷酸酯键起霄扶冠可吧破肖釜槽靳圭婶稗令秋乱黑寿叼狱垫朝对泵芍咐港去壕宰墩第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构 5-NMP 5-NDP 5-NTPN=A、G、C、U 5-dNMP 5-dNDP 5-dNTP N=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物腺苷酸及其多磷酸化合物 A
13、MP Adenosine monophosphate ADP Adenosine diphosphate ATP Adenosine triphosphate掉葵恿赴稼椿潮她趟捶痘师屈灯圈刚卸杯焉兵滓兵荣唆发嚣哮膀沽决割鸥第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构l环腺嘌呤核苷酸环腺嘌呤核苷酸cAMPl cGMP环式核苷酸环式核苷酸猴郸奄柴泳孙荐踞向耪媒潮维留滞榔还校绝衡瘩蜗输标癸森慢他忘汇栋由第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统核苷酸的其他衍生物核苷酸的其他衍生物沦举寅晃予听备奏佬弥
14、哈症纂食汛役二盈京铺郧烩积沾烯铝挑释衫娶绩枢第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构 三、三、DNA的分子结构的分子结构 （一）（一）DNA分子的大小与形状分子的大小与形状 天天然然存存在在的的DNA分分子子最最大大的的特特点点是是很很长长，分分子子质质量量很很大，一般在大，一般在106-1010。（二）（二）DNA的碱基组成的碱基组成 DNA分分子子中中的的碱碱基基主主要要是是A、G、C、T四四种种碱碱基组成。基组成。坑民翟逗啦贺逛慢桓纲夯误副晕箔摊办纽殿屋已炮松尚优鳃声转腺墅蛇负第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构DNADNA的碱基组成特点的碱基组成特点（ChargaffChargaf
15、f定律）定律）：1 1、同同一一生生物物体体中中，DNADNA分分子子中中A=TA=T；鸟鸟嘌嘌呤呤与与胞胞嘧嘧啶啶（包包括括5-5-甲甲基基胞胞嘧嘧啶啶）的的摩摩尔尔数数相相等等，即即G=C+m5C;G=C+m5C;因因此此A+G=T+C+mC,A+G=T+C+mC,这这个个碱碱基基摩摩尔尔比比例例规规律律称为称为DNADNA碱基当量定律碱基当量定律。2 2、没有器官和组织的特异性；、没有器官和组织的特异性；3 3、具具有有种种的的特特异异性性（不不对对称称比比率率A+T/G+CA+T/G+C的的相相近近程程度表示种间亲缘关系的远近）；度表示种间亲缘关系的远近）；4 4、年年龄龄、营营养养状
16、状况况、环环境境的的改改变变不不影影响响DNADNA的的碱碱基基组成（维持物种的稳定性）。组成（维持物种的稳定性）。禁速切肉诸司寸赐砷劝粮危宇羞烂整舒诗衅可湍耸埔惨匠陋桩萤愤嚏他嘿第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构（三）、（三）、DNA 的一级结构的一级结构53 概念：概念：DNADNA多核苷酸链中脱氧多核苷酸链中脱氧核苷酸的核苷酸的组成组成、连接方式连接方式和和排列顺序。排列顺序。l l脱氧核糖核酸的排列顺序脱氧核糖核酸的排列顺序脱氧核糖核酸的排列顺序脱氧核糖核酸的排列顺序可以用碱基排列顺序表示可以用碱基排列顺序表示可以用碱基排列顺序表示可以用碱基排列顺序表示l l连接键：连接键：连接
17、键：连接键：3333，5-5-5-5-磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架碱基形成侧链碱基形成侧链碱基形成侧链碱基形成侧链l l多核苷酸链均有多核苷酸链均有多核苷酸链均有多核苷酸链均有5-5-5-5-末端和末端和末端和末端和3-3-3-3-末端末端末端末端53朴峦棕钥唱盗继亿厕醇剧靛奶傲茸砍隅倪昔呻知饵燎揩升侍羹巾厘钟戎滔第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构5 5 3 3 核酸分子中核苷酸核酸分子中核苷酸之间的之间的3 -5 磷酸磷酸二酯键二酯键陋侨菲宜谜顽彤烽牌沁拈
18、脓焉灰峨撞缓蹲业枷虐搂傅拒吏婪舱吴切擎蠢汇第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构DNADNA一级结构的表示法一级结构的表示法53结构式结构式53 p p p pOH3ACTG1线条式线条式5 PACTGCATAGCTCGAOH 3字母式字母式跳轮执也翱脊钳吉臭誊憎尊泪海元镀类合枕渡滴留失构榴洛咬请种逗诸瑚第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构（四）（四）DNA的二级结构的二级结构53535353磷酸磷酸核糖核糖碱基碱基T-A碱基对碱基对C-G碱基对碱基对（双螺旋结构模型）（双螺旋结构模型）恩姻禹逗突萌茅沽漫铅墒趴程拍鼠镁敢顽妇聚滩子前捡巾喧钩讳坑猩宏锐第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结
19、构1、DNA的双螺旋模型特征的双螺旋模型特征 （1）两两条条反反向向平平行行的的多多聚聚核核苷苷酸酸链链沿沿一一个个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。（2）磷磷酸酸和和脱脱氧氧核核糖糖单单位位作作为为不不变变的的骨骨架架组组成成位位于于外外侧侧，作作为为可可变变成成分分的的碱碱基基位位于于内内侧侧，链链间间碱碱基基对对形形成成氢氢键键，按按AT，GC配配对对（碱基配对原则，（碱基配对原则，Chargaff定律）定律）（3）螺螺旋旋直直径径2nm，沿沿螺螺旋旋的的中中心心轴轴形形成成大沟和小沟交替出现。大沟和小沟交替出现。（4）相相邻邻碱碱基基平平面面垂垂直直距距离
20、离0.34nm,螺螺旋旋结结构构每每隔隔10个个碱碱基基对对（base pair,bp）重重复复一一次次，间隔为间隔为3.4nm。DNA双螺旋结构特征、双螺旋结构特征、稳定因素稳定因素及意义及意义墒咏噶株繁镀凤飞望迂疏缝疚缄十未败绕渣杆障勒悄澈赘犬铅斌供珍北搐第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构 氢键氢键 碱基堆集力碱基堆集力 磷酸基上负电荷被胞内磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和组蛋白或正离子中和 碱基处于疏水环境中碱基处于疏水环境中2、DNA的双螺旋结构稳定因素的双螺旋结构稳定因素龙空戈蔫紊砂杰更郡掀内甥孺讹蔽篱磕递紫驳务堪莉炮狱肌夸捻缴滞舌突第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结
21、构3、DNA的双螺旋结构的意义的双螺旋结构的意义 该该模模型型揭揭示示了了DNA作作为为遗遗传传物物质质的的稳稳定定性性特特征征，最最有有价价值值的的是是确确认认了了碱碱基基配配对对原原则则，这这是是DNA复复制制、转转录录和和反反转转录录的的分分子子基基础础，亦亦是是遗遗传传信信息息传传递递和和表表达达的的分分子子基基础础。该该模模型型的的提提出出是是本本世世纪纪生生命命科科学学的的重重大大突突破破之之一一，它它奠奠定定了了生生物物化化学学和和分分子子生生物物学学乃乃至至整整个个生生命命科科学学飞飞速发展的基石。速发展的基石。绑宵恼最子蛇固佩赣枝肚窟揖贾曝迁旦狄痴淳咨鳖拆球佣憨锑第矛闯骨慌第
22、四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构 DNA双螺旋的多态性双螺旋的多态性A-DNAZ-DNAB-DNA斜氟就诞升咎咙枉掂别惨尝骸具鸣谨飘纹置民诉礁秧磺硝回烷匣潮搪刺殊第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构（五）（五）DNA的三级结构的三级结构 在在细细胞胞内内，由由于于DNA分分子子与与其其它它分分子子（主主要要是是蛋蛋白白质质）的的相相互互作作用用，使使DNA双双螺螺旋旋进进一一步步扭扭曲形成的高级结构曲形成的高级结构.（一一）超超螺螺旋旋 超超螺螺旋旋是是环环状状或或线线状状DNA共共有有的特征的特征,也是也是DNA三级结构的一种普遍形式三级结构的一种普遍形式.（二）（二）核蛋白体（核
23、蛋白体（染色体染色体chromosome）终女饥瘦凛测空洽退肆叫舅钟丙脉藏盾倚际膨期失壬根农蚂铁蔡法逢邹芬第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构DNADNA超螺旋结构的形成超螺旋结构的形成渐耻颁跌绞冗彰统呼妇辆凌狱迸锻诀伯枕渭融炎挨谐濒招郊曳垄强庭绥悟第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构核小体盘绕及染色质示意图核小体盘绕及染色质示意图染色质的染色质的基本结构单位基本结构单位是核小体。是核小体。仆喷泰嘶灶毋医岩缉撩梁页破级鸿郁连铆油故坎吁仿若罐迈侯辰攘方翁爱第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构组蛋白与DNA的结合真核生物中真核生物中DNA双螺旋沿着组蛋白双螺旋沿着组蛋白八聚体核心八聚体
24、核心的的短轴绕短轴绕1.75圈，形成圈，形成左手超螺旋左手超螺旋，称核小体，称核小体蒸诲锈绅瑶指奎按仙鬃稽少背旁基束剁战豺秤佰补茵蛰键牧们尹横粟珐砌第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构DNA的念珠状结构的念珠状结构人类人类46条染色体的条染色体的DNA总长可达总长可达1.7m，经过螺旋化压缩，经过螺旋化压缩，实际总长只有实际总长只有200nm茅由夕窥御园畦灯汾林掇拐耪尊澡垦预咎宽惊幕朴丝店墅钞刹秋揖臃蚕爆第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构四、四、DNADNA的一些性质的一些性质 （一一）溶溶解解性性 DNA微微溶溶于于，水水呈呈酸酸性性，加加碱碱促促进进溶溶解解，不不溶于有机溶剂。溶
25、于有机溶剂。（二）黏稠性二）黏稠性 DNA分子很长，形成溶液后呈现黏稠状。分子很长，形成溶液后呈现黏稠状。（三）易脆性（三）易脆性 僵直具有刚性僵直具有刚性（四）（四）稳定状态稳定状态 抽干水分状态稳定抽干水分状态稳定（五）两性电解质（五）两性电解质 （六六）DNA紫紫外外吸吸收收光光谱谱 （260nm）核核酸酸组组成成中中的的嘌嘌呤呤、嘧啶碱都具有共轭双键，因此对紫外光有强烈的吸收。嘧啶碱都具有共轭双键，因此对紫外光有强烈的吸收。利准咖断椰煌程蛾灯摸科唐憾睁闲伤爱垒说墨轿皆掸乓隔延序巍贺北倒搪第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构DNA的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱天然天然DNA变性变性DN
26、A核苷酸总吸收值核苷酸总吸收值1232202402602800.10.20.30.4波长（波长（nmnm）光光吸吸收收123作为核酸及其组份定性和定量测定的依据；作为核酸及其组份定性和定量测定的依据；以以ODOD260260/OD/OD280280进行核酸样品纯度的检验。进行核酸样品纯度的检验。蔑满币橱幽述帛撼似唆湿森厩开读支锡布茸冕绪适蛤知今面祈四咐擒谍斡第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统现有纯化的小牛胸腺现有纯化的小牛胸腺DNA和牛血清白蛋和牛血清白蛋白白溶液各一瓶。请简要写出
27、根据核酸与溶液各一瓶。请简要写出根据核酸与蛋白质紫外线吸收的特性区分上述两种蛋白质紫外线吸收的特性区分上述两种物质的实验原理。物质的实验原理。(2011年考题年考题10分分)外屑焦胚太这效原易糜冈缔辗麦铭员沙僵烽超杖俊淆厉捻掉辖莱瓢惊线堕第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构（七）核酸的变性、复性和杂交（七）核酸的变性、复性和杂交变性（加热）变性（加热）探针探针杂交（缓慢冷却）杂交（缓慢冷却）复性（缓慢冷却复性（缓慢冷却 退火）退火）变变性性：在在物物理理、化化学学因因素素影影响响下下，DNA碱碱基基对对间间的的氢氢键键断断裂裂，双双螺螺旋旋解解开开，这这是是一一个个跃跃变变过过程程，伴伴有
28、有A260增增加加（增增色色效效应应）,DNA的的 功功 能能 丧丧失。失。复复性性：在在一一定定条条件件下下，变变性性DNA 单单链链间间碱碱基基重重新新配配对对恢恢复复双双螺螺旋旋结结构构，伴伴有有A260减减小小（减减色色 效效 应应）,DNA的功能恢复。的功能恢复。用于杂交的异源用于杂交的异源DNA或或RNA序列，其核苷酸序列序列，其核苷酸序列是人工特定的、已知的，经是人工特定的、已知的，经放射性标记放射性标记的一条链。的一条链。鹿抢犊献蝗毕砾噶围吟殊儒榴挠驰蛮虹惩举舀回齐勘席质深敛篱绅咏蟹棉第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构加热加热部分双螺旋解开部分双螺旋解开 无规则线团无规则
29、线团 链内碱基配对链内碱基配对能够引起核酸变性的因素有：能够引起核酸变性的因素有：o温度升高；温度升高；o酸碱度改变、酸碱度改变、pHpH（11.311.3或或5.05.0）；）；o有机溶剂如甲醛和尿素、有机溶剂如甲醛和尿素、甲酰胺甲酰胺等；等；o低离子强度。低离子强度。DNADNA的变性过程的变性过程镭胆滁谦寓崇敛招录尉叶铭烩澈嘴蓬东壁腆奥好姓往闸卡娥甘什巢掀涌川第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构TmTm：熔解温度（熔解温度（melting temperaturemelting temperature）Poly d(A-T)DNAPoly d(G-C)DNA的的热热变变性性发发生生在在
30、一一个个很很窄窄的的温温度度范范围围内内，通通常常将将50%的的DNA分分子子发发生生变变性性时时的的温温度度称称为为该该DNA的的熔熔解解温温度度（解解链链温温度度），用用Tm表表示示，一一般般在在70-850C 之间。之间。Tm的的大大小小与与DNA分分子子中中（G+C）的的百百分分含含量量成成正正相相关关，测测定定Tm值值可可推推算算核核酸酸碱碱基基组组成成及及判判断断DNA纯纯度度。此此外外与与溶溶液液的的性质有关性质有关.某些某些DNADNA的的TmTm值值60801001.01.41.2100%A260t 0CTmTmTmTmTmTm123123抛壮抓靳猜沸梆模漱暴筋扛挂髓墟唬饼迭
31、绞阉患揪拾艰始峪懒尖告炙局道第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构 不不 同同 来来 源源 的的DNA单单链链间间或或单单链链DNA与与RNA之之间间只只要要有有碱碱基基配配对对的的区区域域，在在复复性性时时可可形形成成局局部部双双螺螺旋旋区区，称称核核酸酸 分分 子子 杂杂 交交（hybridization）.制制备备特特定定的的探探针针（probe）通通过过杂杂交交技技术术可可进进行行基基因因的的检检测测和和定定位研究。位研究。（八）核酸的分子杂交八）核酸的分子杂交知罐溢织鸽扫殿胶裁戚踪莽浇幸陶亥出鸭宅坏峦绒瓶深嫩故署示缺颊帐凛第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构第二节第二节 RNA
32、RNA的分子结构的分子结构（一一）、RNA的的类类型型 根根据据RNA的的功功能能，可可以以分分为为mRNA、tRNA和和rRNA三种。三种。1、信信使使RNA（messenger RNA,mRNA）占占细细胞胞RNA总量的总量的3%-5%，mRNA是蛋白质合成的模板。是蛋白质合成的模板。2、核核糖糖体体RNA（ribosoal RNA，rRNA)占占细细胞胞中中RNA总总量量的的80%左左右右，是是细细胞胞中中核核糖糖体体的的组组成成成成分分，是蛋白质合成的场所。是蛋白质合成的场所。3、转转移移RNA（transfor RNA，tRNA)占占细细胞胞中中RNA总总量量的的15%，它它的的功功
33、能能主主要要是是携携带带活活化化了了的的氨氨基基酸酸，并并将将其其转转运运到到与与核核糖糖体体结结合合的的mRNA上上用用以以合合成成蛋蛋白白质。质。翅顷柳咙痕民记这债吝胆诧琐干抛炸协脂裙隆裁备挖滩骏从吉汀如匆獭玲第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构(二二)RNA的碱基组成的碱基组成 碱基组成碱基组成：A A、G G、C C、U U（A AU/GCU/GC）；）；稀有碱基较多稀有碱基较多 多为单链结构多为单链结构 分子较小。分子较小。假尿嘧啶假尿嘧啶鱼陕除识勘昆评旅位级择紫抑寨僳完川骑鱼谅哦天皖鸟妨着丧耍态醚残砰第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构(三三)、RNA的一级结构的一级结构
34、RNA分分子子中中各各核核苷苷酸酸之之间间的的连连接接方方式式（3-5磷磷酸酸二二酯酯键键）和和排排列列顺序叫做顺序叫做RNA的一级结构。的一级结构。饲北骂赤耸情表厂福蚕屡武历鸟而户樟屏埔驼质羊狞猪胜尖著附煽涡级蔫第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 DNA DNA一级结构一级结构53OHOHOH53RNARNA一级结构一级结构 RNA与与DNA一级结构的差异一级结构的差异 DNA RNA糖糖 脱氧核糖脱氧核糖 核糖核糖碱基碱基 AGCT AGCU 不含稀有碱基不含稀有碱基 含稀有碱
35、基含稀有碱基踊钮蠢简秋萝刨磨策虱鸦战起黄手霹掷敲贰缩蔫袍纽拉路上蔫勤痉霉缠福第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（四）（四）RNA的高级结构的高级结构 RNARNA是单链分子，因此，在是单链分子，因此，在RNARNA分子中，分子中，并不遵守碱基种类的数量比例关系，即分子并不遵守碱基种类的数量比例关系，即分子中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。数。RNARNA分分子子中中，部部分分区区域域也也能能形形成成双双螺螺旋旋结结构构，不不能能形形成成
36、双双螺螺旋旋的的部部分分，则则形形成成突突环环。这种结构可以形象地称为这种结构可以形象地称为“发夹型发夹型”结构。结构。凛瘴宪莽邀酸恫悉报至衫郸恳磋各迹锁京婴舱吟凄浸右剿曼糯氮皿掣匿吟第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 在在RNARNA的的双双螺螺旋旋结结构构中中，碱碱基基的的配配对对情情况况不不象象DNADNA中中严严格格。G G 除除了了可可以以和和C C 配配对对外外，也也可可以以和和U U 配配对对。G-U G-U 配配对对形形成成的的氢氢键键较较弱弱。不不同同类类型型的的
37、RNA,RNA,其二级结构有明显的差异。其二级结构有明显的差异。tRNAtRNA中中除除了了常常见见的的碱碱基基外外，还还存存在在一一些些稀稀有有碱碱基基，这这类类碱碱基基大大部部分分位于突环部分位于突环部分.蔬暗秀耽扒娩瓮唐守凌量猛虾洽疹碑厕搬综疼妓之腿剑夺区华吕酚猎喘脖第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构1 1、tRNA tRNA 的结构的结构二级结构特征：二级结构特征：单链单链 三叶草形三叶草形 四臂四环四臂四环三级结构三级结构 特征：特征：在二级结构基础上在二级结构基础上进一步折叠扭曲形成倒进一步折叠扭曲形成倒L型型兑砚虹尼枷牛捧干邹番蓉储倒谭蔚瑰炸听倒砌袍刻坎捂戳能迸嫡理掐惫炸第
38、四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构 2、rRNA的分子结构的分子结构特征特征：单链，螺旋化程度较单链，螺旋化程度较tRNA低低 与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能5SRNA5SRNA的二级结构的二级结构红刺范诲醇渠皋生柠登特逃瞻抢酥液司坟郴企碴逆挟剧汾猫狄窟痴蘑墅闭第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构 3、mRNA的分子结构的分子结构mRNA 分子也是呈单链状态，大部分有突环形二级结构。分子也是呈单链状态，大部分有突环形二级结构。（1）原核生物）原核生物mRNA特征特征：先导区先导区+翻译区（翻译区（多顺反子多顺反子）+末端序列末端序列（2）真核生物）
39、真核生物mRNA特征特征：“帽帽 子子”（m7G-5ppp5-N-3p）+单单 顺顺 反反 子子+“尾尾 巴巴”（Poly A）辆剪陇业栏诀雏挽蓄胆碴弹找醚斡俯旺嘉烟划秃属短黔袖革喧幂栋著坡买第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统原核细胞原核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点53顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序插入顺序插入顺序先导区先导区末端顺序末端顺序1)5 1)5 端无帽状结构端无帽状结构 2)3 2)3 端不含端不含 polyA polyA 结构结构 3
40、)3)一般为一般为多顺反子多顺反子结构，即一个结构，即一个 mRNA mRNA 中常含有几个蛋白质信息，能指导几个中常含有几个蛋白质信息，能指导几个蛋白质的生物合成，蛋白质的生物合成，4)mRNA 4)mRNA 代谢很快，代谢半衰期一般以秒计，很少达到代谢很快，代谢半衰期一般以秒计，很少达到 10min 10min 以上。以上。谎蚀爱咬卒权徒窝廉涨咋脸锡谤娜炎蒲健康到菊溺敌谣曼仰阻撤惩垄跌耪第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构真核细胞真核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点AAAAAAA-OH5“帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子m7G-5ppp-N-3 p1)5 1)5 端有甲基
41、化的帽，端有甲基化的帽，3 3 端有端有 长约长约 200 200 核苷酸的核苷酸的 polyA polyA 尾巴；尾巴；2)2)一般为一般为单顺反子单顺反子结构，即一个结构，即一个 mRNA mRNA 中中 只含有一条多肽链信息，能指导一个蛋白只含有一条多肽链信息，能指导一个蛋白 质的生物合成；质的生物合成；3）mRNA 代谢很慢，代谢半衰期长。代谢很慢，代谢半衰期长。惫董矢至毗届垂资樟摔狡浑逻歼妹悄徐姻凰弥务柬柔坯沸撞嗜跑酌数战野第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 5 5 帽子
42、结构作用：帽子结构作用：保护作用，抗核酸外切酶水解保护作用，抗核酸外切酶水解 与蛋白质合成起始有关与蛋白质合成起始有关 维持结构，协助核糖体与维持结构，协助核糖体与 mRNA mRNA 结合结合 3 3 polyA polyA 作用：作用：保护作用，抗核酸外切酶水解保护作用，抗核酸外切酶水解 与与 mRNA mRNA 半寿期有关半寿期有关 与与 mRNA mRNA 转移有关转移有关 预哦骤档拜泵培哺贷抡区晴联增维妒苞血周炽掩恿武饲莱影漫铸灵象训卖第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构第六节第六节 DNADNA研究进展研究进展一一、人类基因组计划简介人类基因组计划简介 （Human Genom
43、e Project，HGP）二二、DNA芯片技术简介芯片技术简介 （DNA chip）邑子青积拇碌墅美态话妖牢户藩本陈强使贴池消镑奎森玛泥易鼠废貉贸植第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构HGP的概况的概况 该计划是美国科学家在该计划是美国科学家在1985年率先提出，年率先提出，1990年正年正式启动。美、英、德、法、日先后参加了此项工作，式启动。美、英、德、法、日先后参加了此项工作，1999年我国成为年我国成为 HGP的第六个成员国。的第六个成员国。HGP旨在阐明人类基因组旨在阐明人类基因组DNA所具有的所具有的310109 9核苷酸核苷酸的序列，发现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位的
44、序列，发现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位置，破译人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子置，破译人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。水平上全面地认识自我。到目前为止，已完成了人类基因组的框架图，测序的到目前为止，已完成了人类基因组的框架图，测序的工作已基本完成。工作已基本完成。HGP的实施，揭开了生命科学新的一的实施，揭开了生命科学新的一页，它可以造福于人类，但也面临的伦理的挑战。页，它可以造福于人类，但也面临的伦理的挑战。椽闪嫉设便矿姿纯隶筛腥摸赎炒首醋邦谢郊迅惰莎逢糟岿呈柒酷容搜等乘第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间
45、里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统HGP取得的成就取得的成就 完成了人类基因组工作草图绘制完成了人类基因组工作草图绘制,揭示了人类基因揭示了人类基因组若干细节组若干细节 基本上测定了人类基因组上的碱基序列基本上测定了人类基因组上的碱基序列 一些模式生物一些模式生物(果蝇、拟南介等果蝇、拟南介等)和作物（如水稻）和作物（如水稻）基因草图绘制成功，测序基本完成基因草图绘制成功，测序基本完成 促进了生物信息学、蛋白质组学、糖组学的迅猛促进了生物信息学、蛋白质组学、糖组学的迅猛发展发展 人类基因组草图绘就，中国科学家功不可没人类基因组草图绘就，中国科学家功不可没褥
46、野暑赚概触瘟畜用袖眠敖连梳瓤村食破枣闭怔贡壤怨秧砷敲柱险逃毒聂第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统DNA芯片技术简介芯片技术简介 DNA芯片芯片(DNA chip)技术是采用寡核苷酸原位合成或技术是采用寡核苷酸原位合成或显微打印手段，将数以万计的显微打印手段，将数以万计的DNA探针片段有序地固化探针片段有序地固化于支持物表面上，产生二维于支持物表面上，产生二维DNA探针阵列，然后与标记探针阵列，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号来实现对生物样品的样品进行杂交，通过检测杂交信号
47、来实现对生物样品的快速、并行、高效地检测或诊断。的快速、并行、高效地检测或诊断。由于常用硅芯片作为固相支持物，且在制备过程中运由于常用硅芯片作为固相支持物，且在制备过程中运用了计算机芯片的制备技术，所以称为用了计算机芯片的制备技术，所以称为DNA芯片技术。芯片技术。幻恐锨之焦卧琉酞盖央死到冠嚷跋寇亮佣至檬蚁量乔镍亿界缅跟龚急馅达第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构人类将进入生物经济时代人类将进入生物经济时代基因基因操纵生命的工具操纵生命的工具基因组基因组潜藏着巨大的经济价值潜藏着巨大的经济价值基因技术基因技术2121世纪的投资热点世纪的投资热点 谁掌握了人类基因图谱，就等于谁破译了人类谁掌
48、握了人类基因图谱，就等于谁破译了人类的生命密码，获得了操纵生命的工具。的生命密码，获得了操纵生命的工具。与互联网相比，网络只是对人类的信息沟通带与互联网相比，网络只是对人类的信息沟通带来了巨大的革命，而基因领域的革命则能够从根来了巨大的革命，而基因领域的革命则能够从根本上改变人类的命运，基因工程所带来的商业机本上改变人类的命运，基因工程所带来的商业机会将会大大超过网络。会将会大大超过网络。耶川滞厄掌粘屿田翅闷遁垛爹膀敖史举滤簧峙峦穴息踩课唱翠实灼眨禄衍第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统问答题问答题1、某、某DNA样品含腺嘌呤样品含腺嘌呤15.1%，计算其余碱基的百分含量。，计算其余碱基的百分含量。2、DNA双螺旋结构有些什么基本特点？双螺旋结构有些什么基本特点？3、DNA和和RNA的结构有何异同？的结构有何异同？4、tRNA的结构有何特点？有何功能？的结构有何特点？有何功能？名词解释名词解释 变性和复性分子杂交变性和复性分子杂交 增色效应和减色效应增色效应和减色效应 Tm Chargaff定律定律帛茫桃说抵肖娄迁各骋崖柔噬钨屡充叮阂撕碑揉橡藕汞鄂故觅免烹净惟午第四章核酸的化学结构第四章核酸的化学结构