二核酸的化學(xué)

1、第 二章核酸的化學(xué)核酸的化學(xué)核酸的概念和重要性核酸的概念和重要性核酸的組成成分核酸的組成成分dna的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)dna和基因組和基因組rna的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)核酸的序列測(cè)定核酸的序列測(cè)定核酸的生物學(xué)功能和實(shí)踐意義核酸的生物學(xué)功能和實(shí)踐意義從外科繃帶上膿細(xì)胞的從外科繃帶上膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離得到一種細(xì)胞核中分離得到一種含磷較高的酸性物質(zhì)，含磷較高的酸性物質(zhì)，稱之為核素（稱之為核素（nucleinnuclein）核素實(shí)質(zhì)是一種核糖核蛋白核素實(shí)質(zhì)是一種核糖核蛋白一、核酸的概念和重要性一、核酸的概念和重要性1889年年altman制備了核酸（制備了核酸（nucleic acid

2、）193040年，年，kossel & levene等確定核酸的的組分：等確定核酸的的組分：1953年，年，watson & crick提出了提出了dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，使生物化學(xué)進(jìn)入了分子水平時(shí)代。模型，使生物化學(xué)進(jìn)入了分子水平時(shí)代。1958年，年，meselson和和stahl用同位素標(biāo)記證明用同位素標(biāo)記證明dna的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。核酸核酸脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，dna）核糖核酸（核糖核酸（ribonucleic acid，rna）除少數(shù)病毒（除少數(shù)病毒（rna病毒）以病毒）以rna作為遺傳物質(zhì)外，

3、作為遺傳物質(zhì)外，多數(shù)有機(jī)體的遺傳物質(zhì)是多數(shù)有機(jī)體的遺傳物質(zhì)是dna。病毒病毒或只含或只含dna、或只含、或只含rna，從未發(fā)現(xiàn)兩者兼，從未發(fā)現(xiàn)兩者兼有的病毒。有的病毒。n dnan 原核細(xì)胞n n 真核細(xì)胞n n 蛋白質(zhì) 真核生物真核生物原核生物原核生物 dna細(xì)胞核（95%）線粒體、葉綠體（5%）核質(zhì)區(qū)（擬核） rna細(xì)胞質(zhì)（75%）線粒體、葉綠體（15%）細(xì)胞核（10%）細(xì)胞質(zhì)核酸的分布核酸的分布二、核酸的組成成分二、核酸的組成成分核酸核酸 nucleic acid核苷酸核苷酸 nucleotide核苷核苷 nucleoside磷酸磷酸 phosphate 嘌呤堿嘌呤堿 嘧啶堿嘧啶堿 pu

4、rine base pyrimidine base（堿基（堿基 base） 核糖核糖 脫氧核糖脫氧核糖 ribose deoxyribose （戊糖（戊糖 amyl sugar）腺嘌呤腺嘌呤 鳥嘌呤鳥嘌呤 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶（尿嘧啶胸腺嘧啶（尿嘧啶-rna）（一）核糖和脫氧核糖（一）核糖和脫氧核糖ohoh2cohohoh12ohoh2cohoh12-d-2-核糖核糖-d-2-脫氧核糖脫氧核糖o核糖核糖 + h +糠醛糠醛甲基間苯二酚甲基間苯二酚fecl3綠色產(chǎn)物綠色產(chǎn)物脫氧核糖脫氧核糖 + h+ -羥基羥基-酮酮戊醛戊醛二苯胺二苯胺藍(lán)色產(chǎn)物藍(lán)色產(chǎn)物rna和和dna定性、定量測(cè)定定性、定量測(cè)

5、定（二）嘌呤堿和嘧啶堿（二）嘌呤堿和嘧啶堿nnnnhhhhnnnnhhhh123 456789嘌呤嘌呤nh2腺嘌呤腺嘌呤 adenine （a）nnnnhhhhoh2n鳥嘌呤鳥嘌呤 guanine （g）h次黃嘌呤nnhhhh嘧啶嘧啶123456nnhhhhnh2oh胞嘧啶胞嘧啶 cytosine（c）nnhhhhoohh尿嘧啶尿嘧啶 uracil（u）nnhhhhoohhch3胸腺嘧啶胸腺嘧啶 thymine（t）nnoohhh酮式hnnoohhh酮式酮式hhh烯醇式烯醇式（三）核苷（三）核苷戊糖與堿基結(jié)合物戊糖與堿基結(jié)合物ohoh2cohohoh12345核 糖nh腺嘌呤腺嘌呤核苷腺嘌呤核

6、苷nnnnh2h9糖與堿基之間糖與堿基之間的的c-n鍵，稱鍵，稱為為n糖苷鍵糖苷鍵ohoh2cohohoh12345核 糖ohoh2cohoh12345核 糖nnoohhh尿嘧啶h1尿苷ncoonhhh51oh假尿苷（） 基本核苷的命名、符號(hào)基本核苷的命名、符號(hào) 核苷名稱由相應(yīng)的堿基名和戊糖名加苷而產(chǎn)生 全名為“某堿基核糖核苷”或“某堿基脫氧核糖核苷” 簡化為“某苷”或“脫氧某苷”。如腺苷 、脫氧腺苷。 核苷符號(hào)依據(jù)相應(yīng)堿基而來，對(duì)于脫氧核苷則在堿基代號(hào)前加“d”。 dna 、rna分別有四種核苷 a g c u da dg dc dtoch2hhohhohhho (p s e u d o u

7、 rid in e )hnnhoo51 假 尿 嘧 啶 核 苷() 核酸中的稀有核苷（修飾核苷）核酸中的稀有核苷（修飾核苷） 假尿苷 胸苷t 7甲基鳥苷縮寫代號(hào)的表示方法（1）核苷的堿基上的）核苷的堿基上的h被其它基團(tuán)取代的表示方法：被其它基團(tuán)取代的表示方法： 將堿基取代基、取代位置和取代基數(shù)目寫在核苷單字代號(hào)（a、 t、 g、c、u）的左邊，用小寫英文字母代表取代基。取代基用下列小寫英文字母表示 :甲基m 乙酰基ac 氨基n 甲硫基ms 羥基o或h 硫基s 異戊烯基i 羧基c m n22取代位置核苷取代基的數(shù)目取代基例：例：hnnorshnnoroch2ohs4 uom5 u或hm5 u（四

8、）核苷酸（四）核苷酸( 核苷與磷酸結(jié)合物核苷與磷酸結(jié)合物核苷酸是形成核酸大分子的基本單元?？梢詫⒑撕塑账崾切纬珊怂岽蠓肿拥幕締卧?。可以將核苷酸看作核苷的磷酸酯。苷酸看作核苷的磷酸酯。hhhhhhh h h amp damp 核糖分子中除了核糖分子中除了c1 位位oh成苷外，還有成苷外，還有c2、c3和和c5 位三個(gè)自由羥基，可以分別生成相應(yīng)位的核苷酸。位三個(gè)自由羥基，可以分別生成相應(yīng)位的核苷酸。 脫氧核糖分子中除了脫氧核糖分子中除了c1 位位oh成苷外，則只有成苷外，則只有c3和和c5位兩個(gè)自由羥基，能分別生成相應(yīng)位核苷酸。位兩個(gè)自由羥基，能分別生成相應(yīng)位核苷酸。 ohho hho ho h

9、hh o ch2h o ch2ohho hhho hhd-核糖d-2-脫氧核糖2，3，5一核糖核苷酸一核糖核苷酸(2 -amp)(3 -amp)(5 -amp)3，5一脫氧核糖核苷酸一脫氧核糖核苷酸deoxyadenosine 3- monphosphate (3- damp)deoxyadenosine 5- monphosphate (5- damp)脫氧（核糖）核苷酸（脫氧（核糖）核苷酸（deoxyribonucleotide）：）：生物體內(nèi)游離存在核苷酸多是生物體內(nèi)游離存在核苷酸多是5-核苷酸核苷酸，通常不寫，通常不寫出酯化位置（出酯化位置（5略去）。如略去）。如5 amp寫成寫成am

10、p。堿水解堿水解rna 2-與與5-核糖核苷酸的混合物核糖核苷酸的混合物酶水解酶水解dna或或rna 5-核苷酸，還得到核苷酸，還得到3-核苷酸核苷酸 現(xiàn)在常用表示法在核苷符號(hào)現(xiàn)在常用表示法在核苷符號(hào)左側(cè)左側(cè)加小寫加小寫字母字母p表示表示5-磷酸酯磷酸酯，右側(cè)右側(cè)加加p表示表示3-磷酸磷酸酯酯。如。如pa表示表示5-腺苷酸，腺苷酸，cp表示表示3-胞苷酸。胞苷酸。若為若為2-磷酸酯，則需表明。如磷酸酯，則需表明。如gp2表示表示2-鳥苷酸。鳥苷酸。ohoh2cohohoh12345核 糖h腺嘌呤胸 苷胸苷-5-磷酸ampo-p-ooop o-ooadpatpp o-oonnnnhnh2h9各種

11、核苷三磷酸和脫氧核苷三磷酸是體內(nèi)各種核苷三磷酸和脫氧核苷三磷酸是體內(nèi)合成合成rna和和dna合成的直接原料。合成的直接原料。在體內(nèi)能量代謝中的作用在體內(nèi)能量代謝中的作用：atp能量能量“貨幣貨幣”utp參加糖的互相轉(zhuǎn)化與合成參加糖的互相轉(zhuǎn)化與合成ctp參加磷脂的合成參加磷脂的合成gtp參加蛋白質(zhì)和嘌呤的合成參加蛋白質(zhì)和嘌呤的合成 atp的重要生理功能：的重要生理功能：n 參與能量代謝。參與能量代謝。n 各種三磷酸核苷酸參與各種三磷酸核苷酸參與dna 、rna的生物合的生物合成（作原料）；成（作原料）；n 參與其它合成。如參與其它合成。如utp參加糖轉(zhuǎn)化、合成，參加糖轉(zhuǎn)化、合成，ctp參與嘌呤、

12、蛋白質(zhì)的合成；參與嘌呤、蛋白質(zhì)的合成；n 作輔酶的結(jié)構(gòu)成分。如作輔酶的結(jié)構(gòu)成分。如nad、 nadp。 nnnnnh2ohohhhohch2opoohcamp第二信使第二信使camp3,5-環(huán)腺苷酸環(huán)腺苷酸環(huán)狀核苷酸環(huán)狀核苷酸磷酸磷酸同時(shí)與核苷上兩個(gè)羥同時(shí)與核苷上兩個(gè)羥基形成酯鍵基形成酯鍵camp是一些激素發(fā)揮是一些激素發(fā)揮生理作用的媒介物被生理作用的媒介物被稱為這些激素的稱為這些激素的第二第二信使信使。oho-o och2 to=po-35ohoho-o och2 go=po-35oho och2ohoh ao=poo-35351pppohatgpgptpaohpg-t-apgta（五）核苷

13、（五）核苷酸的連接方酸的連接方式式水解部位(1)papcpgpu (2) papc pgpu結(jié)構(gòu)式線條表示法結(jié)構(gòu)式線條表示法三、三、dna的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（一）（一）dna的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 由數(shù)量極其龐大的由數(shù)量極其龐大的4種脫氧核糖核苷酸，通過種脫氧核糖核苷酸，通過3,5-磷酸二酯鍵連接起來的直線形或環(huán)形多聚體。磷酸二酯鍵連接起來的直線形或環(huán)形多聚體。由于由于dna的脫氧核糖中的脫氧核糖中c-2不含羥基，不含羥基， c-1又與堿又與堿基相連，唯一可以形成的鍵是基相連，唯一可以形成的鍵是3,5-磷酸二酯鍵。所磷酸二酯鍵。所以以dna沒有支鏈。沒有支鏈。（二）（二）dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)

14、1953年，年，watson 和和crick 提出。提出。francis crick (35y)francis crick (35y)james watson (23y)丹麥丹麥 哥本哈根哥本哈根劍橋大學(xué)劍橋大學(xué) cavendish lab.1. 雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)（1）x射線衍射依據(jù)射線衍射依據(jù)（2）堿基成對(duì)的證據(jù)）堿基成對(duì)的證據(jù)chargaff規(guī)則規(guī)則a. 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩爾數(shù)相等，即腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩爾數(shù)相等，即atb. 鳥嘌呤和胞嘧啶的摩爾數(shù)相等鳥嘌呤和胞嘧啶的摩爾數(shù)相等 ，即，即gcc. 含氨基的堿基（腺嘌呤和胞嘧啶）總數(shù)等于含酮基的含氨基的堿基（腺嘌呤和

15、胞嘧啶）總數(shù)等于含酮基的堿基（鳥嘌呤和胸腺嘧啶）總數(shù)，即堿基（鳥嘌呤和胸腺嘧啶）總數(shù)，即a+c=g+td. 嘌呤的總數(shù)等于嘧啶的總數(shù)，即嘌呤的總數(shù)等于嘧啶的總數(shù)，即a+g=c+t（3）電位滴定證明，嘌呤與嘧啶的可解離基團(tuán)由）電位滴定證明，嘌呤與嘧啶的可解離基團(tuán)由氫鍵連接。氫鍵連接。2. 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（1）兩條多核苷酸鏈反向平行。）兩條多核苷酸鏈反向平行。（2）堿基位于內(nèi)側(cè)，磷酸與核糖在外側(cè)，彼此通過）堿基位于內(nèi)側(cè)，磷酸與核糖在外側(cè)，彼此通過3,5磷酸二酯鍵相連。磷酸二酯鍵相連。a與與t、g與與c配對(duì)，分別配對(duì)，分別形成形成2和和3個(gè)氫鍵。個(gè)氫鍵。（3）雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有）

16、雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有10個(gè)個(gè)bp，螺距，螺距3.4nm，直，直徑徑2nm。（4）大多數(shù)天然）大多數(shù)天然dna屬雙鏈結(jié)構(gòu)，有些病毒的屬雙鏈結(jié)構(gòu)，有些病毒的dna是單鏈分子是單鏈分子dna2.0 nm小溝小溝大溝大溝直徑直徑2.0nm螺距螺距3.4nm (含含10個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì))大溝大溝2.2nm小溝小溝1.2nm0.34nmdna雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的三雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的三種力量種力量1、堿基堆積力堿基堆積力 2、氫鍵氫鍵 3、離子鍵離子鍵 3. dna雙螺旋的構(gòu)象類型雙螺旋的構(gòu)象類型b-dna：相對(duì)濕度為：相對(duì)濕度為92dna鈉鹽所得到的鈉鹽所得到的xrd提提出的雙螺旋結(jié)構(gòu)出的雙螺旋結(jié)構(gòu)a-dn

17、a：相對(duì)濕度為：相對(duì)濕度為75以下以下 z-dna : 1979年底，wang ,rich等對(duì)人工合成的dna片段制成晶體，經(jīng)x射線衍射得到一種左手雙螺旋左手雙螺旋，磷酸根和核糖的骨架呈現(xiàn)連寫的z字形，呈鋸齒狀，如“之”字而得名。它只有一個(gè)小溝。 外形外形螺旋方向螺旋方向螺旋直徑螺旋直徑堿基軸升堿基軸升堿基夾角堿基夾角每圈堿基數(shù)每圈堿基數(shù)螺距螺距軸心與堿基對(duì)的關(guān)軸心與堿基對(duì)的關(guān)系系堿基傾角堿基傾角糖苷鍵構(gòu)象糖苷鍵構(gòu)象大溝大溝小溝小溝a 粗短粗短右手右手2.55nm0.23nm32.7o112.53nm不穿過不穿過bp20 o反式反式很狹、很深很狹、很深很寬、淺很寬、淺b適中適中右手右手2.37

18、nm0.34nm34.6 o10.43.54nm穿過穿過bp1 o反式反式很寬、較深很寬、較深狹、深狹、深z細(xì)長細(xì)長左手左手1.84nm0.38nm60 o124.56nm不穿過不穿過bp9 o嘧啶反式，嘧啶反式，嘌呤順式嘌呤順式平坦平坦較狹、很深較狹、很深 在某些天然dna中已發(fā)現(xiàn)了zdna片段，并執(zhí)行某種細(xì)胞功能，但不十分清楚，可能與基因表達(dá)、調(diào)控有關(guān)。 bdna和zdna之間可以相互轉(zhuǎn)化。 并非所有dna都呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，如噬菌體dna，單鏈。c-dna：4446%相對(duì)濕度，螺距相對(duì)濕度，螺距3.09nm，每轉(zhuǎn)螺，每轉(zhuǎn)螺旋旋9.33個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)傾斜個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)傾斜6?？赡苁翘囟l件

19、?？赡苁翘囟l件下下b-dna和和a-dna的轉(zhuǎn)化中間物。的轉(zhuǎn)化中間物。d-dna：60%相對(duì)濕度，相對(duì)濕度，dna中中a、t序列交替的區(qū)序列交替的區(qū)域。每個(gè)螺旋含域。每個(gè)螺旋含8個(gè)個(gè)bp，螺距，螺距2.43nm，堿基平面傾斜，堿基平面傾斜16。三、dna的三級(jí)結(jié)構(gòu) - 超螺旋結(jié)構(gòu) 1 、雙螺旋dna分子在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步扭曲折疊形成的特定構(gòu)象。2 、環(huán)形雙鏈dna分子可以進(jìn)一步扭曲成超螺旋結(jié)構(gòu)，首尾可共價(jià)連接成環(huán)狀，分為負(fù)超螺旋、正超螺旋。 當(dāng)將處于松弛狀態(tài)的雙螺旋向左捻動(dòng)時(shí)（即沿右手螺旋相當(dāng)將處于松弛狀態(tài)的雙螺旋向左捻動(dòng)時(shí)（即沿右手螺旋相反方向捻動(dòng)），等于解旋（所謂的反方向捻動(dòng)），等于

20、解旋（所謂的“卸勁卸勁”）。處于這樣狀態(tài)。處于這樣狀態(tài)的的dna分子相對(duì)于它的松弛狀態(tài)是一種沒有達(dá)到原有旋轉(zhuǎn)狀態(tài)分子相對(duì)于它的松弛狀態(tài)是一種沒有達(dá)到原有旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的狀態(tài)，所以稱之的狀態(tài)，所以稱之欠旋欠旋。反之稱為。反之稱為過旋過旋。由于。由于dna分子的兩端分子的兩端被固定，過旋和欠旋都會(huì)給雙螺旋被固定，過旋和欠旋都會(huì)給雙螺旋dna分子增加了額外的應(yīng)力。分子增加了額外的應(yīng)力。超螺旋超螺旋松弛態(tài)松弛態(tài) 當(dāng)將線性過旋或欠旋的雙螺旋當(dāng)將線性過旋或欠旋的雙螺旋dna連接形成一個(gè)環(huán)時(shí)，都會(huì)自動(dòng)連接形成一個(gè)環(huán)時(shí)，都會(huì)自動(dòng)形成額外的超螺旋（形成額外的超螺旋（supercoils）來抵消過旋或欠旋造成的應(yīng)力，）

21、來抵消過旋或欠旋造成的應(yīng)力，目的目的是維持是維持b構(gòu)象構(gòu)象。過旋。過旋dna會(huì)自動(dòng)形成額外左手螺旋，這樣的超螺旋稱會(huì)自動(dòng)形成額外左手螺旋，這樣的超螺旋稱之正超螺旋（之正超螺旋（positive supercoils）；而欠旋形成額外右手螺旋，稱之）；而欠旋形成額外右手螺旋，稱之負(fù)超螺旋（負(fù)超螺旋（negative supercoils）。）。 向左捻向左捻向右捻向右捻松弛型松弛型正超螺旋正超螺旋負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋細(xì)胞中的環(huán)狀細(xì)胞中的環(huán)狀dnadna一般呈負(fù)超螺旋一般呈負(fù)超螺旋，即：，即： 右旋螺旋不足導(dǎo)致部分堿基不形成配對(duì)，分右旋螺旋不足導(dǎo)致部分堿基不形成配對(duì)，分子通過整體拓?fù)鋵W(xué)上的右旋來補(bǔ)足右

22、旋螺旋的不子通過整體拓?fù)鋵W(xué)上的右旋來補(bǔ)足右旋螺旋的不足。足。 正超螺旋為雙螺旋旋轉(zhuǎn)過度，通過分子整體正超螺旋為雙螺旋旋轉(zhuǎn)過度，通過分子整體的左旋來解去過度的螺旋。的左旋來解去過度的螺旋。 負(fù)超螺旋可以通過負(fù)超螺旋可以通過dna的局部解旋消除，解旋的局部解旋消除，解旋區(qū)域通常發(fā)生在富含區(qū)域通常發(fā)生在富含a/t的地方，因?yàn)檫@些部位的地方，因?yàn)檫@些部位穩(wěn)定性比富含穩(wěn)定性比富含g/c的區(qū)域的區(qū)域差差。 dna是負(fù)超螺旋時(shí)，是負(fù)超螺旋時(shí)，解旋過程更容易進(jìn)行。解旋過程更容易進(jìn)行。松弛環(huán)形松弛環(huán)形dna解鏈環(huán)形解鏈環(huán)形dna正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與盤繞方向與dna雙

23、螺旋方同相同雙螺旋方同相同 負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋(negative supercoil)盤繞方向與盤繞方向與dna雙螺旋方向相反雙螺旋方向相反 四、四、dna與基因組與基因組（一）（一）dna與基因與基因親本鏈親本鏈子子鏈鏈子子鏈鏈 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提供了雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提供了dna復(fù)制的機(jī)理，解釋了遺復(fù)制的機(jī)理，解釋了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的機(jī)制。傳物質(zhì)自我復(fù)制的機(jī)制。 模型是兩條鏈，而且堿基模型是兩條鏈，而且堿基互補(bǔ)。復(fù)制之前，氫鍵斷裂，互補(bǔ)。復(fù)制之前，氫鍵斷裂，兩條鏈彼此分開，每條鏈都作兩條鏈彼此分開，每條鏈都作為一個(gè)模板復(fù)制出一條新的互為一個(gè)模板復(fù)制出一條新的互補(bǔ)鏈，這樣就得到了兩對(duì)鏈，補(bǔ)鏈，這樣就

24、得到了兩對(duì)鏈，解決了一個(gè)基本的生物學(xué)問題解決了一個(gè)基本的生物學(xué)問題遺傳復(fù)制中樣板的分子基礎(chǔ)。遺傳復(fù)制中樣板的分子基礎(chǔ)。dnatranscription rna（mrna、trna、rrna）translationprotein中心法則mrna（信使（信使rna）trna（轉(zhuǎn)運(yùn)（轉(zhuǎn)運(yùn)rna）rrna（核糖體（核糖體rna）rna基因基因結(jié)構(gòu)基因基因組基因組調(diào)節(jié)基因基因基因是是dnadna片段的核苷酸序列，片段的核苷酸序列，dnadna分子中最小的功能單位。分子中最小的功能單位。（二）原核生物基因組的特點(diǎn)（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)頻大部分為結(jié)構(gòu)基因，每個(gè)基

25、因出現(xiàn)頻率低。率低。2. 功能相關(guān)基因串聯(lián)在一起，并轉(zhuǎn)錄在同一功能相關(guān)基因串聯(lián)在一起，并轉(zhuǎn)錄在同一mrna中。中。3. 有基因重疊現(xiàn)象。只存在病毒有基因重疊現(xiàn)象。只存在病毒dna中。中。（三）真核生物基因組的特點(diǎn)（三）真核生物基因組的特點(diǎn)1. 重復(fù)序列重復(fù)序列單拷貝序列單拷貝序列中度重復(fù)序列中度重復(fù)序列高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列一般富含高度重復(fù)序列一般富含a-t或或g-c，富含，富含a-t的在密度梯度離心時(shí)在離心管中形成的區(qū)的在密度梯度離心時(shí)在離心管中形成的區(qū)帶比主體帶比主體dna更靠近管口；富含更靠近管口；富含g-c的更靠的更靠近管底，稱為近管底，稱為衛(wèi)星衛(wèi)星dna（satelli

26、te dna）富含a-t富含g-c主體dna2. 有斷裂基因有斷裂基因mrna1 872bp內(nèi)含子（內(nèi)含子（intron)：基因中不為多肽編碼，不在：基因中不為多肽編碼，不在mrna中出現(xiàn)。中出現(xiàn)。abcdeg7 700bpf外顯子（外顯子（exons）：為多肽編碼的基因片段。）：為多肽編碼的基因片段。：由于基因中內(nèi)含子的存在。：由于基因中內(nèi)含子的存在。例外例外：組蛋白基因(histongene)和干擾素基因(interferon gene)沒有內(nèi)含子。transcription五、五、rna的結(jié)構(gòu)與功能的結(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。分子是含短的不完全的螺旋區(qū)的多核

27、苷酸鏈。rna局部螺旋區(qū)中兩條鏈?zhǔn)蔷植柯菪齾^(qū)中兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械姆聪蚱叫械?。rna類型：類型：mrna、trna、rrna、hnrna、snrna、asrna（一）（一）trna (transfer rna)trna約占約占rna總量的總量的15%，主要作用，主要作用轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸和識(shí)別密碼子。轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸和識(shí)別密碼子。trna分子量為分子量為4s，1965年年holley 測(cè)定酵測(cè)定酵母母ala trna一級(jí)結(jié)一級(jí)結(jié)構(gòu)，提出三葉草二級(jí)構(gòu)，提出三葉草二級(jí)結(jié)構(gòu)模型。結(jié)構(gòu)模型。主要特征主要特征：1.四臂四環(huán)；四臂四環(huán)；2.氨基酸臂氨基酸臂3端有端有ccaoh的共有結(jié)構(gòu)；的共有結(jié)構(gòu)；3.d環(huán)上有二氫尿嘧啶

28、環(huán)上有二氫尿嘧啶（d）；）；4.反密碼環(huán)上反密碼環(huán)上的反密碼子與的反密碼子與mrna相互作用；相互作用；5.可變環(huán)上可變環(huán)上的核苷酸數(shù)目可以變的核苷酸數(shù)目可以變動(dòng)；動(dòng)；6.tc環(huán)含有環(huán)含有t和和；7.含有修飾堿基和含有修飾堿基和不變核苷酸。不變核苷酸。 一條多核苷酸鏈自身回折遇到能配對(duì)的堿基形成螺旋區(qū)（臂）；不能配對(duì)的地方形成突環(huán)區(qū)（環(huán)）。四環(huán)四臂結(jié)構(gòu)，呈三葉草形 氨基酸臂氨基酸臂 ：七對(duì)堿基，富含g，末端為-cca-oh，能接受活化的氨基酸 二氫尿嘧啶環(huán)二氫尿嘧啶環(huán)（d環(huán)）：812個(gè)核苷酸，因具兩個(gè)二氫尿嘧啶而得名。與氨基酰-trna合成酶的結(jié)合有關(guān)。 反密碼環(huán)反密碼環(huán) ：7個(gè)核苷酸，中部為

29、反密碼子，可識(shí)別mrna的密碼子 額外環(huán)（可變環(huán)）額外環(huán)（可變環(huán)） ：318個(gè)核苷酸，是trna分類的依據(jù)?？勺儹h(huán)決定了trna分子大小 tc環(huán)環(huán) ：7個(gè)核苷酸。通過tc臂與其它相連。幾乎所有trna都有此環(huán)。它與核糖體的結(jié)合有關(guān)。二氫尿嘧啶環(huán)二氫尿嘧啶環(huán)tc環(huán)環(huán)氨基酸臂氨基酸臂額外環(huán)額外環(huán)反密碼環(huán)反密碼環(huán)三級(jí)結(jié)構(gòu)：三級(jí)結(jié)構(gòu)： 倒倒l l型型（二）（二）rrna（ribosomal rna）占細(xì)胞rna總量的80%，與蛋白質(zhì)（40%）共同組成核糖體。核糖體分為大小兩個(gè)亞基原原 核核 生生 物物 真真 核核 生生 物物核糖體rrna核糖體rrna70s（30s、50s）16s、5s、23s80s

30、（40s、60s）18s、5s、5.8s、28s （三）（三）mrna與與hnrna mrna約占細(xì)胞約占細(xì)胞rna總量的總量的35%，是，是最不最不穩(wěn)定的穩(wěn)定的rna。它的核苷酸序列決定了。它的核苷酸序列決定了pr的的aa序列序列* * mrna結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mrna的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加上末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)一個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的c 2也也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7gpppnm-。2. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mrna的的3 末端有一個(gè)多聚腺苷酸末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polya)結(jié)構(gòu)，稱為多聚結(jié)

31、構(gòu)，稱為多聚a尾。尾。帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)可保護(hù)可保護(hù)mrna免受核酸酶從免受核酸酶從5端端的降解作用，并在翻譯起始中具有促進(jìn)核的降解作用，并在翻譯起始中具有促進(jìn)核糖體與糖體與mrna的結(jié)合、加速翻譯起始速度的結(jié)合、加速翻譯起始速度的作用。的作用。多聚多聚a尾尾可增加可增加mrna的穩(wěn)定性和維持其的穩(wěn)定性和維持其翻譯活性。翻譯活性。帽子結(jié)構(gòu)和多聚帽子結(jié)構(gòu)和多聚a尾的功能尾的功能* mrna的功能的功能 把把dna所攜帶的遺傳信息，按堿基互所攜帶的遺傳信息，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。決定其合成蛋白

32、質(zhì)的氨基酸排列順序。dnamrna蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯原核細(xì)胞原核細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核dna內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)mrnahnrna翻譯翻譯蛋白蛋白真核細(xì)胞真核細(xì)胞 原核生物原核生物mrna結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n一般都為多順反子結(jié)構(gòu)。即一個(gè)單鏈一般都為多順反子結(jié)構(gòu)。即一個(gè)單鏈mrna分子可分子可作為多種多肽和蛋白肽鏈合成的模板。作為多種多肽和蛋白肽鏈合成的模板。nmrna的轉(zhuǎn)錄和翻譯是耦合的，的轉(zhuǎn)錄和翻譯是耦合的， 即即mrna分子一分子一邊進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，同時(shí)一邊進(jìn)行翻譯。邊進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，同時(shí)一邊進(jìn)行翻譯。nmrna分子包含有先導(dǎo)區(qū)、翻譯區(qū)和非翻譯區(qū)，即

33、分子包含有先導(dǎo)區(qū)、翻譯區(qū)和非翻譯區(qū)，即在兩個(gè)順反子之間有不參加翻譯的插入序列。在兩個(gè)順反子之間有不參加翻譯的插入序列。真核生物真核生物mrna結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)nmrna的的3-末端有一段多聚腺苷酸（末端有一段多聚腺苷酸（polya),5-末端有帽子結(jié)構(gòu)。末端有帽子結(jié)構(gòu)。nmrna一般為單順反子，即一個(gè)一般為單順反子，即一個(gè)mrna分子只為分子只為一種多肽編碼。一種多肽編碼。nmrna的轉(zhuǎn)錄和翻譯是分開進(jìn)行的，先在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄和翻譯是分開進(jìn)行的，先在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生產(chǎn)生hnrna,轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì)內(nèi)后，再在核外加工為成轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì)內(nèi)后，再在核外加工為成熟的熟的mrna，然后起翻譯作用。，然后起翻譯作用。（

34、四）（四）snrna和和asrna snrna主要存于細(xì)胞核中，占細(xì)胞主要存于細(xì)胞核中，占細(xì)胞rna總量的總量的0.11%，分子內(nèi)含，分子內(nèi)含u多，稱為多，稱為u-rna。與蛋白質(zhì)。與蛋白質(zhì)以以rnp（核糖核酸蛋白）的形式存在，在（核糖核酸蛋白）的形式存在，在hnrna和和rrna的加工、細(xì)胞分裂和分化、協(xié)助細(xì)胞內(nèi)物的加工、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。質(zhì)運(yùn)輸、構(gòu)成染色質(zhì)等方面有重要作用。 asrna可通過互補(bǔ)序列與特定的可通過互補(bǔ)序列與特定的mrna結(jié)合，抑結(jié)合，抑制制mrna的翻譯，還可抑制的翻譯，還可抑制dna的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。（五）（五）rn

35、a的其它功能的其它功能1981年，年，cech發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)rna的催化活性，提出的催化活性，提出核酶核酶（ribozyme）。）。大部分核酶參加大部分核酶參加rna的加工和成熟，也有催化的加工和成熟，也有催化c-n鍵的合成。鍵的合成。23srrna具肽酰轉(zhuǎn)移酶活性。具肽酰轉(zhuǎn)移酶活性。rna在在dna復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中均有一定的調(diào)控作用，與復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中均有一定的調(diào)控作用，與某些物質(zhì)的運(yùn)輸與定位有關(guān)。某些物質(zhì)的運(yùn)輸與定位有關(guān)。參與蛋白質(zhì)合成的參與蛋白質(zhì)合成的rna有有trna、mrna、rrna六、核酸的性質(zhì)六、核酸的性質(zhì)（一）一般理化性質(zhì)（一）一般理化性質(zhì)1.為兩性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為酸性。為兩

36、性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為酸性。2.dna為白色纖維狀固體，為白色纖維狀固體，rna為白色粉末，為白色粉末，微溶于水、不溶于有機(jī)溶劑。常用乙醇溶液中沉微溶于水、不溶于有機(jī)溶劑。常用乙醇溶液中沉淀核酸。淀核酸。3.因?yàn)橐驗(yàn)閐na多為線性不對(duì)稱分子，所以多為線性不對(duì)稱分子，所以dna溶溶液的粘度極高，而液的粘度極高，而rna溶液要小得多。溶液要小得多。4.rna能在室溫條件下被能在室溫條件下被稀堿水解而稀堿水解而dna對(duì)穩(wěn)定對(duì)穩(wěn)定。常用此性質(zhì)測(cè)定常用此性質(zhì)測(cè)定rna組成或除去溶液中組成或除去溶液中rna雜質(zhì)。雜質(zhì)。reason：因?yàn)橐驗(yàn)閞na的核糖上有的核糖上有2-oh，在堿作用，在堿作用下形成磷酸三酯

37、。磷酸三酯極不穩(wěn)定隨即水解，下形成磷酸三酯。磷酸三酯極不穩(wěn)定隨即水解，產(chǎn)生核苷產(chǎn)生核苷2, 3-環(huán)磷酸酯（中間產(chǎn)物）。該環(huán)磷環(huán)磷酸酯（中間產(chǎn)物）。該環(huán)磷酸酯繼續(xù)水解產(chǎn)生酸酯繼續(xù)水解產(chǎn)生2-核苷酸和核苷酸和3-核苷酸。核苷酸。dna的脫氧核糖無的脫氧核糖無2-oh，不能形成堿水解的中間產(chǎn)，不能形成堿水解的中間產(chǎn)物，故對(duì)堿有一定抗性。物，故對(duì)堿有一定抗性。oh-c2ohc3oc5oppohooc5c3c2ohopohooc5c3c2ohc2oc3oc5pooc5c3c2oopooc5c3c2 用于水解用于水解rna的堿有的堿有naoh、koh，水解后可，水解后可用用hclo4中和，由于中和，由于k

38、clo4溶解度較小，溶液中大溶解度較小，溶液中大部分部分k即被除去。堿濃度一般為即被除去。堿濃度一般為0.31mol/l，37下水解下水解1824h就可完畢。如較高溫度，則時(shí)就可完畢。如較高溫度，則時(shí)間可以縮短。間可以縮短。dna一般對(duì)堿穩(wěn)定，如在一般對(duì)堿穩(wěn)定，如在1mol/l naoh中加熱至中加熱至100 4h生成小分子的寡聚脫氧核生成小分子的寡聚脫氧核苷酸。苷酸。核酸核酸的堿基具有共扼雙鍵，因而有紫外吸收性質(zhì)，的堿基具有共扼雙鍵，因而有紫外吸收性質(zhì)，吸收峰在吸收峰在260nm（蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的紫外吸收峰在的紫外吸收峰在280nm）。）。5. 利用核糖和脫氧核糖不同的顯色反應(yīng)鑒定利用核糖和脫

39、氧核糖不同的顯色反應(yīng)鑒定dna與與rna。（二）核酸的紫外吸收性質(zhì)（二）核酸的紫外吸收性質(zhì)rna： d-核糖核糖+濃鹽酸濃鹽酸+苔黑酚苔黑酚 綠色綠色dna： d-2-脫氧核糖脫氧核糖+酸酸+二苯胺二苯胺 藍(lán)紫色藍(lán)紫色 核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少3040%，這是在有規(guī)律的雙螺旋結(jié)構(gòu)中堿基緊密，這是在有規(guī)律的雙螺旋結(jié)構(gòu)中堿基緊密地堆積在一起造成的。地堆積在一起造成的。摩爾磷吸光系數(shù)摩爾磷吸光系數(shù)(p)(p)clap)(）磷的原子量（）每升中磷的重量（98.30wgcwl30.98ap)(a-吸光值吸光值c-每升溶液中每升溶液中p的摩爾數(shù)的摩爾數(shù)l

40、-比色杯內(nèi)徑比色杯內(nèi)徑 一般天然一般天然dna (p)為為6600，rna為為71007800。核酸。核酸(p)值較所含核苷酸單體的值較所含核苷酸單體的(p)要低要低4045。單鏈多核苷酸的。單鏈多核苷酸的(p)值比雙螺旋結(jié)構(gòu)多值比雙螺旋結(jié)構(gòu)多核苷酸核苷酸(p)值要高。值要高。 當(dāng)核酸變性或降解時(shí)光吸收值顯著增加（當(dāng)核酸變性或降解時(shí)光吸收值顯著增加（增色增色效應(yīng)效應(yīng)），但核酸復(fù)性后，光吸收值又回復(fù)到原有水），但核酸復(fù)性后，光吸收值又回復(fù)到原有水平（平（減色效應(yīng)減色效應(yīng)）。）。121.天然天然dna2.變性變性dnadna紫外吸收光譜紫外吸收光譜33.核苷酸總吸收值核苷酸總吸收值（三）核酸結(jié)構(gòu)的

41、穩(wěn)定性（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性1.堿基對(duì)間的氫鍵（橫向）堿基對(duì)間的氫鍵（橫向） 2.堿基堆積力（縱向）堿基堆積力（縱向）3.環(huán)境中的正離子。環(huán)境中的正離子。（四）核酸的的變性（四）核酸的的變性 雙螺旋區(qū)氫鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，形成單鏈雙螺旋區(qū)氫鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，形成單鏈無規(guī)線團(tuán)狀，只涉及次級(jí)鍵的變化，無規(guī)線團(tuán)狀，只涉及次級(jí)鍵的變化，不涉及共價(jià)不涉及共價(jià)鍵鍵的降裂。磷酸二酯鍵的斷裂稱的降裂。磷酸二酯鍵的斷裂稱核酸降解核酸降解。熱變性：熱變性：溫度升高溫度升高酸堿變性：酸堿變性：酸堿度改變酸堿度改變變性劑：變性劑：尿素測(cè)定尿素測(cè)定dnadna序列；甲醛測(cè)定序列；甲醛測(cè)定rnarna熱變性和熱變性

42、和tm 加熱加熱dna的稀鹽溶液，達(dá)到一定溫度（的稀鹽溶液，達(dá)到一定溫度（80100度）后，度）后，雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生解體，兩條鏈分開，形成無規(guī)線團(tuán)，雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生解體，兩條鏈分開，形成無規(guī)線團(tuán)，260nm的吸光度驟然增加，表明兩條鏈開始分開，吸光度的吸光度驟然增加，表明兩條鏈開始分開，吸光度增加約增加約40后，變化趨于平坦，說明兩條鏈已完全分開。后，變化趨于平坦，說明兩條鏈已完全分開。dna變性是個(gè)突變性是個(gè)突變過程，類似結(jié)晶變過程，類似結(jié)晶的熔解。將紫外吸的熔解。將紫外吸收的增加量達(dá)到最收的增加量達(dá)到最大增量一半時(shí)的溫大增量一半時(shí)的溫度稱度稱熔解溫度熔解溫度(melting temperatu

43、re, tm)。7075808590t /a /260nmtmtm細(xì)菌細(xì)菌dna病毒病毒dna影響tm的因素：（1）g-c的相對(duì)含量：越高，的相對(duì)含量：越高，tm越高越高 （g+c）% =（tm 69.3） 2.44 對(duì)于小于對(duì)于小于20bp的寡核苷酸：的寡核苷酸： tm4（g+c）+2（a+t）（2）離子強(qiáng)度：介質(zhì)離子強(qiáng)度低，）離子強(qiáng)度：介質(zhì)離子強(qiáng)度低，tm低。低。（3）溶液的）溶液的ph值：高值：高ph下堿基廣泛去質(zhì)子下堿基廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的能力。而喪失形成氫鍵的能力。ph11.3，dna完完全變性全變性。ph5.0（酸性）（酸性），dna易脫嘌呤易脫嘌呤。（4）變性劑：甲酰胺、尿素、甲醛等破壞）變性劑：甲酰胺、尿素、甲醛等破壞氫鍵，妨礙堿基堆積，使氫鍵，妨礙堿基堆積，使tm下降。下降。（五）核酸的復(fù)性（退火）（五）核酸的復(fù)性（退火） 變性核酸的互補(bǔ)鏈在適當(dāng)條件下重新締合成雙變性核酸的互補(bǔ)鏈在適當(dāng)條件下重新締合成雙螺旋的過程。需緩慢冷卻，驟然冷卻不能復(fù)性。螺旋的過程。需緩慢冷卻，驟然冷卻不能復(fù)性。影響復(fù)性速度的因素：影響復(fù)性速度的因素：（1）單鏈片段濃度）單鏈片段濃度（2）單鏈片段的大?。﹩捂溒蔚拇笮?/p>