生物化學(xué)第二章核酸化學(xué)

1、第二章 核酸化學(xué),第二章 核酸的化學(xué),核酸的概念和重要性,核酸的組成成分,DNA的結(jié)構(gòu),DNA和基因組,RNA的結(jié)構(gòu)和功能,核酸的性質(zhì),核酸的序列測(cè)定,第一節(jié) 概 述,核酸(nucleic acid) 以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。 DNA（Deoxyribonucleic acid)脫氧核糖核酸 RNA（Ribonucleic acid) 核糖核酸,1868年 Fridrich Miescher從膿細(xì)胞中提取“核素” 1944年 Avery等人證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì) 1953年 Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu) 1968年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼

2、 1975年 Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 測(cè)序方法 1985年 Mullis發(fā)明PCR 技術(shù) 1990年 美國(guó)啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃(HGP) 1994年 中國(guó)人類基因組計(jì)劃啟動(dòng) 2001年 美、英等國(guó)完成人類基因組計(jì)劃基本框架,一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展,1868年的某天瑞士的生物化學(xué)家米歇爾(Miescher)研究一個(gè)病人的繃帶，小心地將繃帶上粘著的病人傷口處的物質(zhì)洗下來(lái)。洗脫物中含有許多膿細(xì)胞。他向其中加入酒精，將細(xì)胞中的脂肪類物質(zhì)除去，之后又加入含有胃蛋白酶的提取液清除各種雜蛋白，這樣，他就可以拿到純的濃細(xì)胞的細(xì)胞核了。

3、于是米歇爾開(kāi)始研究這些核。結(jié)果他意外地發(fā)現(xiàn)核中有一種從未認(rèn)識(shí)到的新物質(zhì)，并起名為“核素”。這就是現(xiàn)在我們知道的DNA。 經(jīng)過(guò)后人的研究，核素為酸性物質(zhì)，含有三種成分：糖、磷酸、有機(jī)堿。又發(fā)現(xiàn)糖少了一個(gè)氧。稱之為脫氧核糖,米歇爾的發(fā)現(xiàn),哪些人用什么方法最終證明了 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA呢,1.格里菲斯經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1928）及埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂等人的轉(zhuǎn)化補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)（1941）。 2.赫西和蔡斯大腸桿菌T2噬菌體感染大腸桿菌實(shí)驗(yàn),格里菲斯肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),將R型活菌注入小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,將S型活菌注入小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,將殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,將R型活菌與殺死的S型菌注

4、入小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，性狀的轉(zhuǎn)化可以遺傳,埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂轉(zhuǎn)化補(bǔ)充實(shí)驗(yàn),從S型肺炎球菌活體上取得蛋白質(zhì)、莢膜、DNA、RNA，分別與R型肺炎球菌混合后注入到小白鼠體內(nèi)，結(jié)果被注入DNA的小白鼠死亡，其它小白鼠存活,DNA 是 遺 傳 物 質(zhì),只 有DNA引 起 R 型 肺 炎 球 菌 轉(zhuǎn) 化,赫西和蔡斯實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),用放射性同位素35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì),細(xì)菌內(nèi)無(wú)放射性,用放射性同位素32P標(biāo)記內(nèi)部DNA,細(xì)菌內(nèi)有放射性,DNA是真正的遺傳物質(zhì),DNA主要的遺傳物質(zhì),注：DNA不是唯一的遺傳物質(zhì)，較少的微生物也靠RNA進(jìn)行遺傳,二、核酸的分類及分布、功能,deo

5、xyribonucleic acid, DNA,ribonucleic acid, 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,主要存在于細(xì)胞質(zhì)中,攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型(genotype,從DNA轉(zhuǎn)錄遺傳信息，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體,第二節(jié) 核酸的組成,元素組成,主要元素組成： C、H、O、N、P(911,與蛋白質(zhì)比較，核酸一般不含S，而P的含量較為穩(wěn)定，占9-11,基本構(gòu)成單位：核苷酸(nucleotide,核苷酸由戊糖、磷酸和含氮堿基三部分構(gòu)成,5-磷酸核苷酸的基本結(jié)構(gòu),N = A、G、C

6、、U、T,H,H,O)H,1,2,N,OH,CH2,H,H,5,4,3,P,O,O,O,O,核糖,磷酸,堿基,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,一)、戊糖,二)組成核酸的堿基,腺嘌呤Adenine,組成核酸的堿基,鳥(niǎo)嘌呤guanine,組成核酸的堿基,尿嘧啶uracil,組成核酸的堿基,胞嘧啶cytosine,組成核酸的堿基,胸腺嘧啶thymine,堿 基,堿基的結(jié)構(gòu)特征,堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征。嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)均呈平面或接近于平面的結(jié)構(gòu)。 堿基的芳香環(huán)與環(huán)外基團(tuán)可以發(fā)生酮式烯醇式或胺式亞胺式互變異構(gòu),酮式烯醇式互變異構(gòu),胺式亞胺式互變

7、異構(gòu),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,腺 苷,尿苷,OH,假尿苷（,假尿苷（） 次黃苷（肌苷）I 黃嘌呤核苷 X 二氫尿嘧啶核苷 D 取代核苷的表示方式 7-甲基鳥(niǎo)苷 m7G,Adenosine Guanosine Cytidine Uridine,2、稀有核苷酸：稀有堿基/核苷/核苷酸,3、核苷酸的其他形式,多磷酸核苷（NDP、NTP,環(huán)化核苷酸（cAMP、cGMP等,輔酶或輔基（NAD、NADP、FAD、CoA等，均含有AMP,活性代謝物（UDPG、CDP-膽堿，等,1、核苷酸的組成：含氮堿基、戊糖和磷酸,四）核苷酸nucleo

8、tide,核苷酸是核苷的磷酸酯。作為DNA或RNA結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是5-磷酸-脫氧核糖核苷酸和5-磷酸-核糖核苷酸。核苷酸 核苷+磷酸 戊糖+堿基+磷酸,1 核苷酸的組成,常見(jiàn)（脫氧）核苷酸的結(jié)構(gòu)和命名,鳥(niǎo)嘌呤核苷酸（GMP,尿嘧啶核苷酸（UMP,胞嘧啶核苷酸（CMP,腺嘌呤核苷酸（AMP,脫氧腺嘌呤核苷酸（dAMP,脫氧鳥(niǎo)嘌呤核苷酸（dGMP,脫氧胞嘧啶核苷酸（dCMP,脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP,2.稀有核苷酸,修飾成分,核酸中也存在一些不常見(jiàn)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,3 核苷酸的其他形式,ATP是生物體內(nèi)分布最廣和最重要的一種核苷酸衍生物。它的結(jié)

9、構(gòu)如下,1） ATP (腺嘌呤核糖核苷三磷酸,P,O,腺苷-5-磷酸,O,ATP的性質(zhì),ATP 分子的最顯著特點(diǎn)是含有兩個(gè)高能磷酸鍵。ATP水解時(shí), 可以釋放出大量自由能。 ATP 是生物體內(nèi)最重要的能量轉(zhuǎn)換中間體。ATP 水解釋放出來(lái)的能量用于推動(dòng)生物體內(nèi)各種需能的生化反應(yīng)。 ATP 也是一種很好的磷?；瘎?。磷?；磻?yīng)的底物可以是普通的有機(jī)分子，也可以是酶。磷?；牡孜锓肿泳哂休^高的能量（活化分子），是許多生物化學(xué)反應(yīng)的激活步驟,GTP (鳥(niǎo)嘌呤核糖核苷三磷酸,GTP是生物體內(nèi)游離存在的另一種重要的核苷酸衍生物。它具有ATP 類似的結(jié)構(gòu), 也是一種高能化合物。 GTP主要是作為蛋白質(zhì)合成中磷

10、?；w。在許多情況下, ATP 和 GTP 可以相互轉(zhuǎn)換,2）cAMP 和 cGMP,cAMP(3,5- 環(huán)腺嘌呤核苷一磷酸)和 cGMP( 3,5-環(huán)鳥(niǎo)嘌呤核苷一磷酸)的主要功能是作為細(xì)胞的第二信使。 cAMP 和 cGMP 的環(huán)狀磷酯鍵是一個(gè)高能鍵。在 pH 7.4 條件下, cAMP 和 cGMP 的水解能約為43.9 kj /mol，比 ATP 水解能高得多,環(huán)化磷酸化,cAMP,cGMP,3）輔酶或輔基,作為核酸的單體: 各種核苷三磷酸和脫氧核苷三磷酸是體內(nèi)合成RNA和DNA合成的直接原料,在體內(nèi)能量代謝中的作用,ATP能量“貨幣,UTP參加糖的互相轉(zhuǎn)化與合成,CTP參加磷脂的合成

11、,GTP參加蛋白質(zhì)和嘌呤的合成,第二信使cAMP,酶的輔助因子的結(jié)構(gòu)成分（如NAD,五)核苷酸的連接方式,多聚核苷酸是通過(guò)一個(gè)核苷酸的C3-OH 與另一分子核苷酸的5-磷酸基形成3,5-磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。 由脫氧核糖核苷酸聚合而成的稱為DNA鏈； 由核糖核苷酸聚合而成的則稱為RNA鏈,核酸分子中核苷酸之間的共價(jià)鍵,3 -5 磷酸二酯鍵,5-磷酸端（常用5-P表示）；3-羥基端（常用3-OH表示） 多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是53或是35,多聚核苷酸的表示方式,DNA RNA,在多聚核苷酸（DNA或RNA）鏈中，由于構(gòu)成核苷酸單元的戊糖和磷酸

12、基是相同的，體現(xiàn)核苷酸差別的實(shí)際上只是它所帶的堿基，所以多聚核苷酸鏈結(jié)構(gòu)也可表示為,在討論有關(guān)核酸問(wèn)題時(shí)，一般只關(guān)心其中堿基的種類和順序，所以上式可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為： 5PAPCPGPCPTPGPTPA 3 或 5 ACGCTGTA 3,3,5,1,P,P,P,OH,A,T,G,pGpTpAOH,pG-T-A,pGTA,概 述,核酸(nucleic acid) 以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。 DNA（Deoxyribonucleic acid)脫氧核糖核酸 RNA（Ribonucleic acid) 核糖核酸,元素組成,主要元素組成： C、H、O、N、P(911,與蛋白

13、質(zhì)比較，核酸一般不含S，而P的含量較為穩(wěn)定，占9-11,基本構(gòu)成單位：核苷酸(nucleotide,核苷酸由戊糖、磷酸和含氮堿基三部分構(gòu)成,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,尿苷,OH,假尿苷（,核苷酸是核苷的磷酸酯。作為DNA或RNA結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是5-磷酸-脫氧核糖核苷酸和5-磷酸-核糖核苷酸。核苷酸 核苷+磷酸 戊糖+堿基+磷酸,核苷酸的組成,核苷酸的連接方式,多聚核苷酸是通過(guò)一個(gè)核苷酸的C3-OH 與另一分子核苷酸的5-磷酸基形成3,5-磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。 由脫氧核糖核苷酸聚合而成的稱為DNA鏈； 由核糖核苷酸聚

14、合而成的則稱為RNA鏈,5-磷酸端（常用5-P表示）；3-羥基端（常用3-OH表示） 多聚核苷酸鏈具有方向性，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是53或是35,多聚核苷酸的表示方式,DNA RNA,第三節(jié) 核酸的分子結(jié)構(gòu),一、一級(jí)結(jié)構(gòu)（primary structure,一級(jí)結(jié)構(gòu)是指DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序。核苷酸的排列順序代表了遺傳信息,1、核苷酸的連接方式： 3, 5磷酸二酯鍵,2、核酸的基本結(jié)構(gòu)形式：多核苷酸鏈,信息量：4n 末端： 5 端、 3端 多核苷酸鏈的方向： 5端3端(由左至右,3、表示方法：結(jié)構(gòu)式、線條式、文字縮寫(xiě),DNA的堿基順序本身就是遺傳信息存儲(chǔ)的分子形

15、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,字母式,線條式,結(jié)構(gòu)式,DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法,二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu) 雙螺旋模型(double helix model,1953年，J. Watson和F. Crick 在前人研究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)DNA結(jié)晶的X-衍射圖譜和分子模型，提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)模型的生物學(xué)意義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)。 在DNA分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等,堿基組成分析Chargaff 規(guī)則：A = T；G C,電位滴定證明，嘌呤與嘧啶的可解離基團(tuán)由氫鍵連接,DNA纖維的X-線衍射圖譜分析,1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

16、的研究背景,Wilkins和Franklin發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的DNA纖維具有相似的X射線衍射圖譜,堿基組成規(guī)則(Chargaff規(guī)則,A=T，G=C； A+G=T+C(嘌呤與嘧啶的總數(shù)相等,不受年齡、營(yíng)養(yǎng)、性別及其他環(huán)境等影響,Chargaff首先注意到DNA堿基組成的某些規(guī)律性，在年總結(jié)出DNA堿基組成的規(guī)律,沃森（左）和克里克與DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(1953年,2. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn),1）DNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈(簡(jiǎn)稱DNA單鏈)組成。兩條鏈沿著同一根軸平行盤(pán)繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向?yàn)?端3端，而另一條鏈的方向?yàn)?端5端,2）嘌呤

17、和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，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，糖環(huán)平面與螺旋軸基本平行,3）螺旋直徑約為2nm，每10個(gè)核苷酸形成一個(gè)螺旋，其螺矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈的高度）為3.4 nm ，每條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距離為0.34 nm,4）維持兩條DNA鏈相互結(jié)合的力是鏈間堿基對(duì)形成的氫鍵。堿基結(jié)合具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)律:A與T結(jié)合，G與C結(jié)合，這種配對(duì)關(guān)系，稱為堿基互補(bǔ)。A和T之間形成兩個(gè)氫鍵，G與C之間形成三個(gè)氫鍵。 在DNA分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等,5）螺旋表面形成大溝(major groove)及小溝(minor groove)，彼此相間排列。小溝較淺；

18、大溝較深，是蛋白質(zhì)識(shí)別DNA堿基序列的基礎(chǔ)。 （6）氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性,堿基堆積力 是堿基對(duì)之間在垂直方向上的相互作用，可以使DNA分子層層堆積，分子內(nèi)部形成疏水核心,雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(B-DNA,1）反平行雙鏈：右手螺旋, 脫氧核糖-磷酸骨架位于外側(cè)，堿基對(duì)位于內(nèi)側(cè), 堿基對(duì)平面垂直縱軸 （2）堿基互補(bǔ)配對(duì)：AT配對(duì)（兩個(gè)氫鍵），GC配對(duì)（三個(gè)氫鍵） （3）右手雙螺旋：螺距為3.4 nm，直徑為2.0 nm，10bp/圈 （4）表面功能區(qū)：小溝較淺；大溝較深，是蛋白質(zhì)識(shí)別DNA堿基序列 的基礎(chǔ) （5）維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的力量：氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定，堿基堆積力維持 螺

19、旋縱向穩(wěn)定,DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成,3. DNA雙螺旋的構(gòu)象類型,B-DNA：92%相對(duì)濕度，接近細(xì)胞內(nèi)的DNA構(gòu)象，與Watson 和Crick提出的模型相似,A-DNA：75%相對(duì)濕度，與溶液中DNA-RNA雜交分子的構(gòu)象相似，推測(cè)轉(zhuǎn)錄時(shí)發(fā)生BA。其堿基平面傾斜20，螺距與每一轉(zhuǎn)堿基對(duì)數(shù)目都有變化,Z-DNA：主鏈呈鋸齒型左向盤(pán)繞，直徑約1.8nm，螺距4.5nm，每一轉(zhuǎn)含12個(gè)bp，只有小溝。B-DNA與Z-DNA的相互轉(zhuǎn)換可能和基因的調(diào)控有關(guān),C-DNA：4446%相對(duì)濕度，螺距3.09nm，每轉(zhuǎn)螺旋9.33個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)傾斜6?？赡苁翘囟l件下B-DNA和A-DNA的轉(zhuǎn)化中間物,

20、D-DNA：60%相對(duì)濕度，DNA中A、T序列交替的區(qū)域。每個(gè)螺旋含8個(gè)bp，螺距2.43nm，堿基平面傾斜16,DNA雙螺旋的不同構(gòu)象,雙螺旋DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù),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(duì)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)。該模型的提出是本世紀(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,DNA分子間的三鏈結(jié)構(gòu),DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多樣性,DNA回文序列及幾種結(jié)構(gòu)形式,回文序列,發(fā)夾式結(jié)構(gòu),十字形結(jié)構(gòu),中心區(qū)域,夫妻相思 宋朝.李禺 夫想妻（順讀）

21、 妻想夫（倒讀） 枯眼望遙山隔水， 兒憶父兮妻憶夫， 往來(lái)曾見(jiàn)幾心知。 寂寥長(zhǎng)守夜燈孤。 壺空怕酌一杯酒， 遲回寄雁無(wú)音訊， 筆下難成和韻詩(shī)。 久別離人阻路途。 途路阻人離別久， 詩(shī)韻和成難下筆， 訊音無(wú)雁寄回遲。 酒杯一酌怕空壺。 孤燈夜守長(zhǎng)寥寂， 知心幾見(jiàn)曾來(lái)往， 夫憶妻兮父憶兒。 水隔山遙望眼枯,三 DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu),雙螺旋進(jìn)一步扭曲,形成一種比雙螺旋更高層次的空間構(gòu)象。包括：線狀DNA形成的紐結(jié)、超螺旋和多重螺旋、環(huán)狀DNA形成的結(jié)、超螺旋和連環(huán)等,其中超螺旋是最常見(jiàn)的三級(jí)結(jié)構(gòu),生物體內(nèi)有些DNA是以雙鏈環(huán)狀DNA的形式存在，包括：某些病毒DNA某些噬菌體DNA某些細(xì)菌染色體DNA細(xì)菌

22、質(zhì)粒DNA真核細(xì)胞中的線粒體DNA、葉綠體DNA,環(huán)形DNA的不同構(gòu)象 松馳環(huán)、解鏈環(huán)、負(fù)超螺旋 （1） 松弛環(huán)形DNA線形DNA直接環(huán)化（2） 解鏈環(huán)形DNA線形DNA擰松后再環(huán)化,3） 正超螺旋與負(fù)超螺旋DNA線形DNA擰緊或擰松后再環(huán)化，成為超螺旋結(jié)構(gòu)。繩子的兩股以右旋方向纏繞，如果在一端使繩子向纏緊的方向旋轉(zhuǎn)，再將繩子兩端連接起來(lái)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)左旋的超螺旋，以解除外加的旋轉(zhuǎn)造成的脅變，這樣的超螺旋叫正超螺旋。如果在繩子一端向松纏方向旋轉(zhuǎn)，再將繩子兩端連接起來(lái)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)右旋的超螺旋，以解除外加的旋轉(zhuǎn)所造成的脅變，這樣的超螺旋稱負(fù)超螺旋,DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的形成,超螺旋狀態(tài)的定量描述,公式1

23、： L=T+W L連環(huán)數(shù)（linking number），DNA雙螺旋中一條鏈以右手螺旋與另一條鏈纏繞的次數(shù)。 TDNA分子中的螺旋數(shù)（twisting number） W超螺旋數(shù)或纏繞數(shù)（writhing number,DNA超螺旋的形成,超螺旋的拓?fù)鋵W(xué)公式： L=T+W 或,DNA超螺旋結(jié)構(gòu)形成的意義,使DNA形成高度致密狀態(tài)從而得以裝入核中； 推動(dòng)DNA結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化以滿足功能上的需要。如負(fù)超螺旋分子所受張力會(huì)引起互補(bǔ)鏈分開(kāi)導(dǎo)致局部變性，利于復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝,核小體(nucleosome)： 由DNA和組蛋白構(gòu)成,DNA：以超螺旋纏繞在組蛋白八聚體上,組蛋白核心：H

24、2B ,H2A ,H3 ,H4各兩分子對(duì)稱聚集成組蛋白八聚體,H1組蛋白在核小體之間,組蛋白與DNA的結(jié)合,染色體包裝的結(jié)構(gòu)模型,多級(jí)螺旋模型 壓縮倍數(shù) 7 6 40 5 （8400） DNA 核小體 螺線管 超螺線管 染色單體 2nm 10nm 30(10)nm 400nm 210m 一級(jí)包裝 二級(jí)包裝 三級(jí)包裝 四級(jí)包裝,真核 雙鏈線性DNA（dsDNA,第四節(jié)、DNA與基因組,DNA,Transcription,RNA （mRNA、tRNA、rRNA,Translation,Protein,基因,基因是DNA片段的核苷酸序列，DNA分子中最小的功能單位,結(jié)構(gòu)基因,調(diào)節(jié)基因,基因組,一）D

25、NA與基因(gene,genome）：某生物體（完整單倍體）所含全部基因的總和,各種細(xì)胞、病毒和細(xì)菌質(zhì)粒中基因組的大小,二）原核生物基因組的特點(diǎn),1. DNA大部分為結(jié)構(gòu)基因，每個(gè)基因出現(xiàn)頻率低,2. 功能相關(guān)基因串聯(lián)在一起，并轉(zhuǎn)錄在同一mRNA中,3.有基因重疊現(xiàn)象,三）真核生物基因組的特點(diǎn),1. 重復(fù)序列,單拷貝序列,在整個(gè)DNA中只出現(xiàn)一次或少數(shù)幾次，主要為編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因,中度重復(fù)序列,在DNA中可重復(fù)幾十次到幾千次,高度重復(fù)序列,可重復(fù)幾百萬(wàn)次,2. 有斷裂基因,mRNA,1 872bp,內(nèi)含子（intron)：基因中不為多肽編碼，不在mRNA中出現(xiàn),外顯子（exons）：為多肽

26、編碼的基因片段,由于基因中內(nèi)含子的存在,例外：組蛋白基因(histongene)和干擾素基因(interferon gene)沒(méi)有內(nèi)含子,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),基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能,第五節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能,RNA分子是含短的不完全的螺旋區(qū)的多核苷酸鏈,信使RNA（messenger RNA，mRNA）：在蛋白質(zhì)合成中起模板作用； 核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA）：與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體（ribo

27、some）,核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所； 轉(zhuǎn)移RNA（transfer RNA，tRNA）：在蛋白質(zhì)合成時(shí)起著攜帶活化氨基酸的作用,RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu),RNA分子中各核苷酸之間的連接方式（3-5磷酸二酯鍵）和排列順序叫做RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu),RNA與DNA的差異 DNA RNA 糖 脫氧核糖 核糖 堿基 AGCT AGCU 不含稀有堿基 含稀有堿基,RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),RNA是單鏈分子，因此在RNA分子中，嘌呤的總數(shù)不一定等于嘧啶的總數(shù)。 RNA分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能形成雙螺旋的部分，則形成單鏈突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)稱為“發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)。 在RNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基的配對(duì)情況不象DNA中嚴(yán)格。

28、G 除了可以和C 配對(duì)外，也可以和U 配對(duì)。G-U 配對(duì)形成的氫鍵較弱。不同類型的RNA, 其二級(jí)結(jié)構(gòu)有明顯的差異。 tRNA中除了常見(jiàn)的堿基外，還存在一些稀有堿基，這類堿基大部分位于突環(huán)部分,一、tRNA (轉(zhuǎn)移RNA,Transfer RNA,占RNA總量的15 一種氨基酸對(duì)應(yīng)最少一種RNA,分子量25000左右，大約由7090個(gè)核苷酸組成，沉降系數(shù)為4S左右。 分子中含有較多的修飾成分。 3-末端都具有CpCpAOH的結(jié)構(gòu),tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 含 1020% 稀有堿基，如 DHU 3末端為 - CCA-OH 5末端大多數(shù)為G 具有 TC,雙氫尿嘧啶(DHU,假尿嘧啶(,次黃嘌呤(I,

29、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成,雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(B-DNA,1）反平行雙鏈：脫氧核糖-磷酸骨架位于外側(cè)，堿基對(duì)位于內(nèi)側(cè) （2）堿基互補(bǔ)配對(duì)：AT配對(duì)（兩個(gè)氫鍵），GC配對(duì)（三個(gè)氫鍵）；堿 基對(duì)平面垂直縱軸 （3）右手雙螺旋：螺距為3.4 nm，直徑為2.0 nm，10bp/圈 （4）表面功能區(qū)：小溝較淺；大溝較深，是蛋白質(zhì)識(shí)別DNA堿基序列 的基礎(chǔ) （5）維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的力量：氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定，堿基堆積力維持 螺旋縱向穩(wěn)定,tRNA分子量為4S，1965年Holley 測(cè)定AlatRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)，提出三葉草二級(jí)結(jié)構(gòu)模型,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)

30、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(dòng)； 6.TC環(huán)含有TC序列； 7.含有修飾堿基和不變核苷酸,tRNA 的結(jié)構(gòu),1)氨基酸接受區(qū)包含有tRNA的3-末端和5-末端， 3-末端的最后3個(gè)核苷酸殘基都是CCA，A的-OH可與氨基酸成酯，該區(qū)在蛋白質(zhì)合成中起攜帶氨基酸的作用。(2)反密碼區(qū)與氨基酸接受區(qū)相對(duì)的一般含有7個(gè)核苷酸殘基的區(qū)域，其中正中的3個(gè)核苷酸殘基稱為反密碼子,3)二氫尿嘧啶區(qū) 該區(qū)含有二氫尿嘧啶。 (4) TC區(qū) 該區(qū)與二氫尿嘧啶區(qū)相對(duì)，各種tRNA在此區(qū)均含有TC。 (5)可變區(qū) 位于反密碼區(qū)與TC區(qū)之間，不同的t

31、RNA該區(qū)變化較大,酵母tRNA Ala 的二級(jí)結(jié)構(gòu),3,5,tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu),在三葉草型二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，突環(huán)上未配對(duì)的堿基由于整個(gè)分子的扭曲而配成對(duì)，目前已知的tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)均為倒L型,tRNA的功能：活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯,1、分子較小，含較多的稀有堿基和非標(biāo)準(zhǔn)堿基配對(duì),2、5端一般為鳥(niǎo)嘌呤核苷酸，3端為CCA-OH3,3、二級(jí)結(jié)構(gòu)為“三葉草”型（cloverleaf pattern,小結(jié),反密碼環(huán)：反密碼環(huán)中部的三個(gè)堿基可以與mRNA的三聯(lián)體密碼形成堿基互補(bǔ)配對(duì)，解讀遺傳密碼，稱為反密碼子（anticodon,氨基酸臂：3末端的CCA-OH3單鏈用于連接該tR

32、NA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸,二氫尿嘧啶環(huán)（DHU）：識(shí)別氨酰-tRNA合成酶,TC環(huán)：識(shí)別核蛋白體（核糖體,4、“倒L”型三級(jí)結(jié)構(gòu),二.rRNA (核糖體RNA,約占全部RNA的80%，與蛋白質(zhì)共同組成核糖體,是核糖核蛋白體的主要組成部分。 rRNA 的功能與蛋白質(zhì)生物合成相關(guān),Ribosome RNA,核蛋白體的組成,原核生物核糖體組成,真核生物核糖體組成,rRNA的分子結(jié)構(gòu),特征：?jiǎn)捂?，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),Ribosomal RNA,16SrRNA,三.mRNA (信使RNA,約占總RNA的5%。 不同細(xì)胞的mRNA的鏈長(zhǎng)和分子量差異很大

33、。 它的功能是將DNA的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地 核糖核蛋白體,Messenger RNA,一）信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能,真核生物mRNA的結(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)7-甲基鳥(niǎo)苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C2也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNmp,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,mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位 mRNA的穩(wěn)定性維系 翻譯起始的調(diào)控,帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能,內(nèi)含子 (intron,外顯子 (exon,真核生物mRNA成熟過(guò)程,mRNA的功能 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

34、核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序,四 其他小分子RNA及RNA組學(xué),除了上述三種RNA外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs),或非編碼蛋白質(zhì)的RNA(non-coding RNA, ncRNA),功能：參與hnRNA和rRNA的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。ncRNA在在基因表達(dá)以及應(yīng)激信號(hào)傳導(dǎo)等方面起著重要的調(diào)節(jié)作用。因此，有人也將其稱為調(diào)節(jié)RNA（regulatory RNA,種類：核內(nèi)小RNA；核仁小RNA；胞質(zhì)小RNA；催化性小RNA；小片段干涉 RNA,snRNA （small nu

35、cleic RNA 核內(nèi)小RNA） scRNA （small cytoplasmic RNA） asRNA （antisense RNA,snRNA主要存于細(xì)胞核中，占細(xì)胞RNA總量的0.11%，與蛋白質(zhì)以RNP（核糖核酸蛋白）的形式存在，在hnRNA和rRNA的加工、細(xì)胞分裂和分化、協(xié)助細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸、構(gòu)成染色質(zhì)等方面有重要作用,asRNA可通過(guò)互補(bǔ)序列與特定的mRNA結(jié)合，抑制mRNA的翻譯，還可抑制DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,小片段干擾RNA （siRNA；又稱“引導(dǎo)RNAs”，guide RNAs）：一些小的雙鏈RNA可以高效、特異的阻斷體內(nèi)特定基因表達(dá)，促使mRNA降解，誘使細(xì)胞表現(xiàn)出特定基

36、因缺失的表型，稱為RNA干擾（RNA interference，RNAi，也譯作RNA干預(yù)或干涉）。它是體內(nèi)抵御外在感染的一種重要保護(hù)機(jī)制,First, the dsRNAs get processed into 20-25 nucleotide (nt) siRNAs by an RNase III-like enzyme called Dicer (initiation step). Then, the siRNAs assemble into endoribonuclease-containing complexes known as RNA-induced silencing comp

37、lexes (RISCs), unwinding in the process. The siRNA strands subsequently guide the RISCs to complementary RNA molecules, where they cleave and destroy the cognate RNA (effecter step,長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為只有某些蛋白質(zhì)才有生物催化功能。但近些年研究發(fā)現(xiàn)，某些RNA分子也具有生物催化功能，被稱為Ribozyme。1982年Cech等發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)細(xì)胞大核期間26SrRNA前體具有自我剪接功能，并于1986年證明其內(nèi)含子L-19

38、IVS具有多種催化功能。1984年Altman等發(fā)現(xiàn)RNaseP的核酸組分M1RNA具有該酶的活性，而該酶的蛋白質(zhì)部分C5蛋白并無(wú)酶活性。Cech和Altman因發(fā)現(xiàn)Ribozyme而獲得1989年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),核酶（ribozyme,催化性DNA (DNAzyme) 人工合成的寡聚脫氧核苷酸片段，也能序列特異性降解RNA,催化性RNA (ribozyme) 作為序列特異性的核酸內(nèi)切酶降解mRNA,RNA在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中均有一定的調(diào)控作用，與某寫(xiě)物質(zhì)的運(yùn)輸與定位有關(guān),核酶在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用,1、核酶抗肝炎病毒的研究 目前人們已進(jìn)行了核酶抗甲型肝炎病毒（HAV)、乙型肝炎病毒（ HBV）

39、、丙型肝炎病毒（ HCV）以及HDV作用的研究。人工設(shè)計(jì)核酶多為錘頭狀結(jié)構(gòu)，少部分是采用發(fā)夾狀核酶。 2、抗人類免疫缺陷病毒型（HIV- )核酶 1998年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)Wong-Staal等利用發(fā)夾核酶抑制HIV- 基因表達(dá)，并率先進(jìn)入臨床期。 3、抗腫瘤治療 核酶能在特定位點(diǎn)準(zhǔn)確有效地識(shí)別和切割腫瘤細(xì)胞的mRNA,抑制腫瘤基因的表達(dá)，達(dá)到治療腫瘤的目的,RNA組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性,RNA組學(xué),第六節(jié) 核酸的理化性質(zhì),一、一般理化性質(zhì),1核酸的兩性性質(zhì)及等電點(diǎn)

40、與蛋白質(zhì)相似，核酸分子中既含有酸性基團(tuán)（磷酸基）也含有堿性基團(tuán)（氨基），因而核酸也具有兩性性質(zhì)。 由于核酸分子中的磷酸是一個(gè)中等強(qiáng)度的酸，而堿性（氨基）是一個(gè)弱堿，所以核酸的等電點(diǎn)比較低。如DNA的等電點(diǎn)為44.5，RNA的等電點(diǎn)為22.5。 核酸通常表現(xiàn)為酸性，電泳行為泳向正極（pH7-8,2.DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末，不溶于有機(jī)溶劑,3.DNA溶液的粘度極高，而RNA溶液要小得多,4.RNA能在室溫條件下被稀堿水解而DNA對(duì)堿穩(wěn)定,5.利用核糖和脫氧核糖不同的顯色反應(yīng)鑒定DNA與RNA,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,分子大小單位：分子量

41、（道爾頓，D）、堿基對(duì)數(shù)目（bp）、離心沉降常數(shù)（S,嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有共軛雙鍵體系，在紫外區(qū)有吸收（260 nm左右）。 蛋白質(zhì)的紫外吸收峰在280nm,二、核酸的紫外吸收,在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，因而具有獨(dú)特的紫外線吸收光譜，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組份定性和定量測(cè)定的依據(jù)。 以A260/A280進(jìn)行定性、定量 DNA和RNA溶液中加入溴化乙錠（EB），在紫外下發(fā)出熒光,1. DNA或RNA的定量 OD260=1.0相當(dāng)于 50g/ml雙鏈DNA 40g/ml單鏈DNA（或RNA） 20g/ml寡核苷酸 2.判斷核酸樣品的純度 D

42、NA純品: OD260/OD280 = 1.8 RNA純品: OD260/OD280 = 2.0,OD260的應(yīng)用,三. 雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素,1）氫鍵； （2）堿基堆積力（base stacking force）由芳香族堿基電子間的相互作用引起的，能形成疏水核心，消除了介質(zhì)中水分子對(duì)堿基之間氫鍵的影響，是穩(wěn)定DNA最重要的因素； （3）離子鍵（減少雙鏈間的靜電斥力）。 磷酸基上負(fù)電荷被胞內(nèi)組蛋白或正離子（如Na+、K+和Mg2+）中和，降低了DNA鏈之間的排斥力,四、核酸的變性,1. 變性 穩(wěn)定核酸雙螺旋氫鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過(guò)程。核酸的的一級(jí)結(jié)構(gòu)(堿基順序)保持不變。 變性

43、表征 生物活性部分喪失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收增加 變性因素 pH（11.3或5.0） 變性劑（脲、甲酰胺、甲醛） 低離子強(qiáng)度 加熱,DNA的變性過(guò)程,加熱,部分雙螺旋解開(kāi) 無(wú)規(guī)則線團(tuán) 鏈內(nèi)堿基配對(duì),增色效應(yīng)（hyperchromic effect） ：核酸變性時(shí)，其溶液OD260（260nm的紫外呼吸值）增高的現(xiàn)象。 （DNA值增加2540%，RNA約增加1.1%。 RNA本身只有局部的雙螺旋區(qū),DNA的紫外吸收光譜,天然DNA 變性DNA 核苷酸總吸收值,1 2 3,當(dāng)DNA的稀鹽溶液加熱到80-100時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生解體，兩條鏈彼此分開(kāi)，形成無(wú)規(guī)線團(tuán),熔解溫度（meltin

44、g temperature,Tm）：DNA熱變性過(guò)程中，紫外吸收達(dá)到最大值的一半時(shí)溶液的溫度稱為熔解溫度（Tm）或解鏈溫度、變性溫度,2.實(shí)驗(yàn)室常用的方法熱變性,影響Tm的因素,1）G-C的相對(duì)含量 GC含量越高，Tm越大 （G+C）% =（Tm 69.3） 2.44,2）介質(zhì)離子強(qiáng)度低，Tm低,3）高pH下堿基廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的能力,4）變性劑如甲酰胺、尿素、甲醛等破壞氫鍵，妨礙堿基堆積，使Tm下降,影響Tm值的因素,溶液的性質(zhì),DNA的性質(zhì)和組成,大腸桿菌DNA在不同濃度KCl溶液下的熔融溫度曲線,五、DNA復(fù)性,DNA復(fù)性(renaturation)的定義:在適當(dāng)條件下，變性DN

45、A的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(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),減色效應(yīng)（hypochromic effect）:DNA復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低,DNA復(fù)性,影響復(fù)性速度的因素,1）單鏈片段濃度,2）單鏈片段的大小,3）片段內(nèi)重復(fù)序列的多少,4）溶液離子強(qiáng)度的大小,5）溶液溫度的高低 （退火溫度Tm25,六 分子雜交(hybridization,在退火條件下，不同來(lái)源的DNA互補(bǔ)區(qū)形成雙鏈，或DNA單鏈和RNA鏈的互補(bǔ)區(qū)形成DNA-RNA雜合雙鏈的過(guò)程,探針(probe)：用放射性同位素或熒光標(biāo)記的DNA或RNA片段,原

46、位雜交技術(shù)：直接用探針與菌落或組織細(xì)胞中的核酸雜交，未改變核酸所在的位置,點(diǎn)雜交：將核酸直接點(diǎn)在膜上，再與核酸雜交,Southern印跡法（Southern boltting） ：將電泳分離后的DNA片段從凝膠轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上，再進(jìn)行雜交,Northern印跡法（Northern boltting） ：將電泳分離后的RNA吸印到纖維素膜上再進(jìn)行分子雜交,DNA-DNA 雜交雙鏈分子,不同來(lái)源的DNA分子,核酸分子雜交的應(yīng)用: 研究基因的位置 確定兩種核酸序列的相似性 檢測(cè)樣品中的特異序列 基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ),核酸探針（nucleic acid probe）:能特異性的探測(cè)帶某一特定序列的D

47、NA或RNA分子的標(biāo)記核酸分子,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,Blotting the DNA from the gel to a membrane,Southern blotting,核酸的變性、復(fù)性和雜交,變性：在物理、化學(xué)因素影響下， DNA堿基對(duì)間的氫鍵斷裂，雙螺旋解開(kāi)，這是一個(gè)是躍變過(guò)程，伴有A260增加（增色效應(yīng)）,DNA的功能喪失。 復(fù)性：在一定條件下，變性DNA 單鏈間堿基重新配對(duì)恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，伴有

48、A260減小（減色效應(yīng)）,DNA的功能恢復(fù),第七節(jié)核酸的核苷酸序列測(cè)定,一、化學(xué)裂解法 利用特異性的化學(xué)裂解法，制備出具有同一標(biāo)記末端，而另一端是長(zhǎng)度只差一個(gè)核苷酸的片段群，然后將此片段群在能夠分辨長(zhǎng)度只差一個(gè)核苷酸DNA片段的PAGE上分離,二、酶法(合成終止法,Sanger測(cè)定DNA核苷酸序列的方法：DNA合成終止法（雙脫氧DNA鏈合成終止法,DNA sequencing The Sanger dideoxy chain termination method,Dideoxynucleotides terminate enzymatic synthesis of DNA,ddNTP,Anne

49、al oligonucleotide primer to template strand,Add DNA polymerase All 4 dNTPs,ddTTP ddCTP ddGTP ddATP,Divide reaction mixture between 4 tubes, each of which contains a different ddNTP,模板,引物,GGC,GGCC,GGCCATC,C,ddCTP,GGCCA,GGCCATCGTTGA,ddATP,A,GGCCATCG,GGCCATCGTTG,G,ddGTP,GGCCAT,GGCCATCGT,GGCCATCGTT,T,d

50、dTTP,Automated DNA sequencing,Method 1: Four reactions/one gel “G” black labeled primer, has ddGTP “T” red labeled primer, has ddTTP “A” green labeled primer, has ddATP “C” blue labeled primer, had ddCTP,Method 2: one reaction/one gel ddNTPs are labeled with different colored fluorescent tags,人類將進(jìn)入生

51、物經(jīng)濟(jì)時(shí)代,基因操縱生命的工具 基因組潛藏著巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 基因技術(shù)21世紀(jì)的投資熱點(diǎn),誰(shuí)掌握了人類基因圖譜，就等于誰(shuí)破譯了人類的生命密碼，獲得了操縱生命的工具。 與互聯(lián)網(wǎng)相比，網(wǎng)絡(luò)只是對(duì)人類的信息溝通帶來(lái)了巨大的革命，而基因領(lǐng)域的革命則能夠從根本上改變?nèi)祟惖拿\(yùn)，基因工程所帶來(lái)的商業(yè)機(jī)會(huì)將會(huì)大大超過(guò)網(wǎng)絡(luò),重要內(nèi)容： 1、重要名詞：基因；內(nèi)含子; 外顯子; DNA變性、復(fù)性；熔解溫度（Tm）；增色效應(yīng)；分子雜交 2、結(jié)構(gòu)層次 元素組成：C、H、O、N、P(911%) 結(jié)構(gòu)單位：核苷酸（基本組成，連接方式） 一級(jí)結(jié)構(gòu)：3, 5磷酸二酯鍵；5端3端；RNA類型及功能 二級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋；tRN

52、A“三葉草”；（原核、真核rRNA組成） 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)：酸堿性；紫外吸收；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性; 變性與復(fù)性；分子雜交,概 述,核酸(nucleic acid) 以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。 DNA（Deoxyribonucleic acid)脫氧核糖核酸 RNA（Ribonucleic acid) 核糖核酸,元素組成,主要元素組成： C、H、O、N、P(911,與蛋白質(zhì)比較，核酸一般不含S，而P的含量較為穩(wěn)定，占9-11,基本構(gòu)成單位：核苷酸(nucleotide,核苷酸由戊糖、磷酸和含氮堿基三部分構(gòu)成,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,尿苷,OH,假尿苷（,核苷酸是核苷的磷酸酯。作為DNA或RNA結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是5-磷酸-脫氧核糖核苷酸和5-磷酸-核糖核苷酸。核苷酸 核苷+磷酸 戊糖+堿基+磷酸,核苷酸的組成,核苷酸的連接方式,多聚核苷酸是通過(guò)一