生物化學(xué)核酸化學(xué)

1、第一節(jié)第一節(jié) 核酸的概念、分類和功能核酸的概念、分類和功能 第二節(jié)第二節(jié) 核酸的組成和分子結(jié)構(gòu)核酸的組成和分子結(jié)構(gòu) 第三節(jié)第三節(jié) dnadna的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 第五節(jié)第五節(jié) 核酸的性質(zhì)及分離、分析核酸的性質(zhì)及分離、分析 第六節(jié)第六節(jié) 核酸的應(yīng)用核酸的應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) rnarna的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 核酸的概念、分類和功能核酸的概念、分類和功能一、染色體和基因一、染色體和基因二、核酸概念和分類二、核酸概念和分類在生物細(xì)胞核中存在在生物細(xì)胞核中存在著一種能被堿性染料著著一種能被堿性染料著色的螺旋集縮體。色的螺旋集縮體。這是由核酸、這是由核酸、 組蛋白組蛋白、非組蛋白等組成，稱、非組蛋白等組成，

2、稱此物質(zhì)為染色體。此物質(zhì)為染色體。一、染色體和基因一、染色體和基因 染色體的形成：染色體的形成： dna+dna+組蛋白組蛋白= =核小核小體；體； 核小體繞成螺線核小體繞成螺線管狀管狀( (染色質(zhì)絲染色質(zhì)絲) )； 染色質(zhì)絲染色質(zhì)絲+ +非組蛋非組蛋白白= =染色體；染色體；一、染色體和基因一、染色體和基因核酸：核酸： dna-dna-脫氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸 rna- rna-核糖核苷酸核糖核苷酸 一、染色體和基因一、染色體和基因核糖核酸核糖核酸（ribonucleic acid-ribonucleic acid-rnarna） 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移rna(transfer rna-rna(tra

3、nsfer rna-trnatrna) ) 信使信使rna(messenger rna-rna(messenger rna-mrnamrna) ) 核糖體核糖體rnarna（ribosomal rna-ribosomal rna-rrnarrna）脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid- deoxyribonucleic acid- dnadna）二、核酸的概念和分類二、核酸的概念和分類真核生物真核生物原核生物原核生物 dna細(xì)胞核（細(xì)胞核（95%95%）線粒體、葉綠體（線粒體、葉綠體（5%5%）核質(zhì)區(qū)（擬核）核質(zhì)區(qū)（擬核） rna細(xì)胞質(zhì)（細(xì)胞質(zhì)（75%75%）線

4、粒體、葉綠體（線粒體、葉綠體（15%15%）細(xì)胞核（細(xì)胞核（10%10%）細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)二、核酸的概念和分類二、核酸的概念和分類dnadna功能：功能：遺傳信息的載體，負(fù)責(zé)遺遺傳信息的載體，負(fù)責(zé)遺傳信息的貯存和發(fā)布。傳信息的貯存和發(fā)布。rnarna功能：功能：參與遺傳信息的表達(dá)。參與遺傳信息的表達(dá)。二、核酸的概念和分類二、核酸的概念和分類核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖堿基堿基水水解解核蛋白核蛋白蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 核酸的組成和分子結(jié)構(gòu)核酸的組成和分子結(jié)構(gòu) 組成元素（組成元素（c,h,o,n,p）許多個(gè)許多個(gè)第二節(jié)第二節(jié) 核酸的組成和分子結(jié)構(gòu)核酸的組成和分子結(jié)構(gòu) 一、戊糖一、戊

5、糖 三、核苷三、核苷二、堿基二、堿基四、核苷酸四、核苷酸第二節(jié)第二節(jié) 核酸的組成和分子結(jié)構(gòu)核酸的組成和分子結(jié)構(gòu) 五、核酸五、核酸組成核酸的戊糖有兩種組成核酸的戊糖有兩種 組成組成dnadna 組成組成rnarna一、戊糖一、戊糖二、堿基二、堿基1.1.嘧啶堿基嘧啶堿基2.2.嘌呤堿基嘌呤堿基核酸中的堿基分兩類：核酸中的堿基分兩類：（1 1）嘧啶堿：嘧啶堿：胞嘧啶（胞嘧啶（c c） 尿嘧啶（尿嘧啶（u u） 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（t t）（2 2）嘌呤堿：嘌呤堿：腺嘌呤（腺嘌呤（a a） 鳥嘌呤（鳥嘌呤（g g）二、堿基二、堿基1.1.嘧啶堿基嘧啶堿基2.2.嘌呤堿基嘌呤堿基三、核苷三、核苷1.1

6、.核苷的結(jié)構(gòu)核苷的結(jié)構(gòu)2.2.核苷的書寫核苷的書寫核苷是一種糖苷，由戌糖和堿基縮合而成。核苷是一種糖苷，由戌糖和堿基縮合而成。糖與堿基之間以糖苷鍵相連接。糖的第一糖與堿基之間以糖苷鍵相連接。糖的第一位上的碳原子（位上的碳原子（c1）與嘧啶堿的第一位上與嘧啶堿的第一位上的氮原子（的氮原子（n1）或嘌呤堿的第九位上的氮或嘌呤堿的第九位上的氮原子（原子（n9）相連，所以糖與堿基間的連鍵相連，所以糖與堿基間的連鍵是是n-c鍵，一般稱之為鍵，一般稱之為n-糖苷鍵。糖苷鍵。蛋白質(zhì)與糖連接時(shí)，天冬酰氨的氨基與半蛋白質(zhì)與糖連接時(shí)，天冬酰氨的氨基與半縮醛羥基間形成的為縮醛羥基間形成的為n-糖苷鍵。糖苷鍵。1.1

7、.核苷的結(jié)構(gòu)核苷的結(jié)構(gòu)胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷nnohhonnnh2honnohh2nnnnnnnnh2ohhohhohhhoch2hoch2ohhohhohhohhohhohhhoch2ohhohhohhhoch2糖與堿基之間糖與堿基之間以以c-nc-n糖苷鍵連接糖苷鍵連接11191.1.核苷的結(jié)構(gòu)核苷的結(jié)構(gòu)2.2.核苷的書寫核苷的書寫核苷可用單字符號(hào)核苷可用單字符號(hào)a（腺嘌呤核苷，簡(jiǎn)（腺嘌呤核苷，簡(jiǎn)稱腺苷）、稱腺苷）、g（鳥苷）、（鳥苷）、c（胞苷）、（胞苷）、u（尿苷）表示。（尿苷）表示。脫氧核苷則在單字符號(hào)前面加一個(gè)小寫脫氧核苷則在單字符號(hào)前面加一個(gè)小寫的的d，如，如d

8、a（腺嘌呤脫氧核糖核苷，簡(jiǎn)稱（腺嘌呤脫氧核糖核苷，簡(jiǎn)稱脫氧腺苷）、脫氧腺苷）、dg（脫氧鳥苷）、（脫氧鳥苷）、dc（脫（脫氧胞苷）、氧胞苷）、dt（脫氧胸苷）。（脫氧胸苷）。1 1核苷酸的種類核苷酸的種類2 2核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名3 3多磷酸核苷及其衍生物多磷酸核苷及其衍生物4 4環(huán)核苷酸環(huán)核苷酸5 5核苷酸的性質(zhì)核苷酸的性質(zhì)四、核苷酸四、核苷酸核苷中的戌糖羥基被磷酸酯化，就形成核苷酸核苷中的戌糖羥基被磷酸酯化，就形成核苷酸作為作為dna或或rna結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是5-磷酸磷酸-脫氧核糖核苷和脫氧核糖核苷和5-磷酸磷酸-核糖核苷。核糖核苷。1 1核苷酸

9、的種類核苷酸的種類 腺腺嘌嘌呤呤 a 鳥鳥嘌嘌呤呤 g 胞胞嘧嘧啶啶 c 尿尿嘧嘧啶啶 u 胸胸腺腺嘧嘧啶啶 t rna amp gmp cmp ump 未未發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn) dna damp dgmp dcmp 未未發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn) dtmp lrnarna的名稱為某（單、二、三）磷酸核苷酸，的名稱為某（單、二、三）磷酸核苷酸，dnadna在某（單、二、三）前加脫氧兩字。在某（單、二、三）前加脫氧兩字。l如如ampamp稱腺苷磷酸稱腺苷磷酸( (或腺苷酸），或腺苷酸），dampdamp稱為脫氧稱為脫氧腺苷磷酸（脫氧腺苷酸）。腺苷磷酸（脫氧腺苷酸）。2 2核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名參與核酸生物合成的

10、直接參與核酸生物合成的直接原料不是一磷酸核苷酸，而原料不是一磷酸核苷酸，而是三磷酸核苷酸，如是三磷酸核苷酸，如atp atp （三磷酸腺苷酸）。三磷酸腺苷酸）。atpatp上的磷酸殘基用上的磷酸殘基用、來(lái)編號(hào)。來(lái)編號(hào)。atpatp含有兩個(gè)高能磷酸酯鍵（含有兩個(gè)高能磷酸酯鍵（p p），），其水解時(shí)釋其水解時(shí)釋放出的能量為放出的能量為7.37.3千卡千卡/ /克分子（普通磷酸酯鍵為克分子（普通磷酸酯鍵為2 2千卡千卡/ /克分子）?？朔肿樱?。atpatp在細(xì)胞能量代謝中起著及其重要的作用。在細(xì)胞能量代謝中起著及其重要的作用。3 3多磷酸核苷及其衍生物多磷酸核苷及其衍生物3 3多磷酸核苷及其衍生物多

11、磷酸核苷及其衍生物4 4核苷酸的性質(zhì)核苷酸的性質(zhì)堿基可以發(fā)生酮式和烯醇式的互變異構(gòu)，體堿基可以發(fā)生酮式和烯醇式的互變異構(gòu)，體內(nèi)以酮式為主。內(nèi)以酮式為主。核苷酸在核苷酸在240290 nm具有強(qiáng)烈的光吸收，具有強(qiáng)烈的光吸收，最大吸收波長(zhǎng)在最大吸收波長(zhǎng)在260 nm左右。左右。核苷酸是兩性電解質(zhì)，在不同的核苷酸是兩性電解質(zhì)，在不同的ph條件下，條件下，其解離程度不同，在某一其解離程度不同，在某一ph值時(shí)，對(duì)外不表值時(shí)，對(duì)外不表現(xiàn)出電性，該現(xiàn)出電性，該ph值稱為其等電點(diǎn)。值稱為其等電點(diǎn)。一般物理性質(zhì)：一般物理性質(zhì)：一、一、dna的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 三、三、dna的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 二、二、dna

12、的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 四、核酸序列的研究方法四、核酸序列的研究方法第三節(jié)第三節(jié) dnadna的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 五、五、dna基因組基因組一、一、dna的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 雙鏈線性分子雙鏈線性分子:真核真核細(xì)胞核內(nèi)的細(xì)胞核內(nèi)的dna、有些動(dòng)物病毒。、有些動(dòng)物病毒。環(huán)狀雙鏈環(huán)狀雙鏈dna:原核生物染色體原核生物染色體dna、質(zhì)粒、質(zhì)粒dna、真核生物細(xì)胞器、真核生物細(xì)胞器dna、有些動(dòng)物病毒。、有些動(dòng)物病毒。 各核苷酸殘基沿多核各核苷酸殘基沿多核苷酸鏈排列的順序叫核苷酸鏈排列的順序叫核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。連接鍵：連接鍵：3 3，5 5一磷酸一磷酸二酯鍵連接起來(lái)的直線二酯鍵連接起來(lái)的直線形或環(huán)

13、形分子。形或環(huán)形分子。dnadna沒(méi)有側(cè)鏈。沒(méi)有側(cè)鏈。一、一、dna的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 5pppppp 3 或或 5 3一、一、dna的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 公認(rèn)的為公認(rèn)的為1953年年watson和和crick提提出的出的dna雙螺旋雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。結(jié)構(gòu)模型。二、二、 dna的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 二、二、 dna的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 1 1b-dnab-dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)2 2雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性3 3dnadna雙螺旋的不同類型雙螺旋的不同類型（1）w兩條兩條多核苷酸鏈組成；多核苷酸鏈組成；w反向平行反向平行（p5-糖糖3-p的結(jié)構(gòu)與的結(jié)構(gòu)與p3

14、-糖糖5-p的結(jié)構(gòu)相對(duì)）的結(jié)構(gòu)相對(duì)）w兩條鏈的糖磷酸主鏈都是兩條鏈的糖磷酸主鏈都是右手螺旋右手螺旋，有一共同螺旋軸，有一共同螺旋軸1 1b-dnab-dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)（2）兩條鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)：）兩條鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)：wa-t，c-g或或t-a，g-c；wa與與t之間為二個(gè)氫鍵，之間為二個(gè)氫鍵，c與與g之間為三個(gè)氫鍵。之間為三個(gè)氫鍵。1 1b-dnab-dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)1 1b-dnab-dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋的螺距為雙螺旋的螺距為3.4 nm，螺旋的直徑為，螺旋的直徑為2 nm，相鄰堿基對(duì)平面，相鄰

15、堿基對(duì)平面間的距離是間的距離是0.34 nm。雙螺旋的每一轉(zhuǎn)有雙螺旋的每一轉(zhuǎn)有10對(duì)對(duì)核苷酸，相鄰核核苷酸，相鄰核苷酸之間的夾角為苷酸之間的夾角為36。 （3）螺 旋 表螺 旋 表面有一條面有一條大溝和一大溝和一條小溝條小溝大溝大溝小溝小溝1 1b-dnab-dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)（4）1 1b-dnab-dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)（5）堿基平堿基平面與雙螺旋的面與雙螺旋的中心軸垂直，中心軸垂直，糖環(huán)平面與中糖環(huán)平面與中心軸平行。心軸平行。1 1b-dnab-dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)（6）雙螺旋）雙螺旋結(jié)構(gòu)橫向靠氫結(jié)構(gòu)橫向靠氫鍵

16、穩(wěn)定，縱向鍵穩(wěn)定，縱向靠堿基堆積力靠堿基堆積力維系穩(wěn)定。維系穩(wěn)定。1 1b-dnab-dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)（7）一個(gè)鏈的堿基順序確定后，則另一條鏈必有相對(duì)一個(gè)鏈的堿基順序確定后，則另一條鏈必有相對(duì)應(yīng)的堿基順序。應(yīng)的堿基順序。堿基互補(bǔ)原則具有極重要意義，堿基互補(bǔ)原則具有極重要意義，dna復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄等過(guò)程的分子基礎(chǔ)都是反轉(zhuǎn)錄等過(guò)程的分子基礎(chǔ)都是堿基互補(bǔ)配對(duì)。堿基互補(bǔ)配對(duì)。atgaacagct tcaataagga cgagtttgactacttgtcga agttattcct gctcaaactg（1 1）氫鍵；）氫鍵；（2 2）離子鍵及范德華力；）離

17、子鍵及范德華力；（3 3）堿基堆積力；）堿基堆積力；2 2雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性（1 1）氫鍵：）氫鍵：兩條鏈間堿基的相互作用，兩條鏈間堿基的相互作用，a a與與t t之間為二條氫鍵，之間為二條氫鍵，c c與與g g之間為三條氫鍵。氫鍵作之間為三條氫鍵。氫鍵作用力很弱，但用力很弱，但dnadna分子中存分子中存在大量氫鍵，因此氫鍵為在大量氫鍵，因此氫鍵為一重要穩(wěn)定因素；一重要穩(wěn)定因素；2 2雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性（2 2）離子鍵及范德華力：）離子鍵及范德華力：dnadna分子中磷酸基因在生分子中磷酸基因在生理?xiàng)l件下解離，使理?xiàng)l件下解離，使dnadna成為一種多陰離子

18、，這有利于成為一種多陰離子，這有利于它與帶正電荷的其它陽(yáng)離子基團(tuán)發(fā)生靜電作用，這樣它與帶正電荷的其它陽(yáng)離子基團(tuán)發(fā)生靜電作用，這樣減少雙鏈間的靜電排斥，有利于雙螺旋的穩(wěn)定；減少雙鏈間的靜電排斥，有利于雙螺旋的穩(wěn)定；（3 3）堿基堆積力：）堿基堆積力：目前普遍認(rèn)為堆積堿基間的疏水目前普遍認(rèn)為堆積堿基間的疏水作用是穩(wěn)定作用是穩(wěn)定dnadna結(jié)構(gòu)的更重要的因素。大量堿基層層結(jié)構(gòu)的更重要的因素。大量堿基層層堆積，兩相鄰堿基的平面十分貼近，于是使雙螺旋結(jié)堆積，兩相鄰堿基的平面十分貼近，于是使雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成一個(gè)強(qiáng)大的疏水區(qū)，與介質(zhì)中的小分子隔構(gòu)內(nèi)部形成一個(gè)強(qiáng)大的疏水區(qū)，與介質(zhì)中的小分子隔開，有利于互補(bǔ)堿

19、基之間氫鍵的形成；開，有利于互補(bǔ)堿基之間氫鍵的形成；2 2雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性3 3dnadna雙螺旋的不同類型雙螺旋的不同類型b型型dna（bdna）:在相對(duì)濕度在相對(duì)濕度為為92%時(shí)，所得到的時(shí)，所得到的dna鈉鹽纖維；鈉鹽纖維；a型型dna（adna）:在相對(duì)濕度在相對(duì)濕度低于低于75%時(shí)，獲得的時(shí)，獲得的dna鈉鹽纖維；鈉鹽纖維；此外還有此外還有zdna等；等；3 3dnadna雙螺旋的不同類型雙螺旋的不同類型三、基因組三、基因組基因組基因組是指生物體的單倍體細(xì)胞核、細(xì)胞器是指生物體的單倍體細(xì)胞核、細(xì)胞器或病毒粒子所含的全部或病毒粒子所含的全部dna分子或分子或rna分

20、子分子的總和。的總和。為了揭示生命奧秘，必須要測(cè)定生物體的基為了揭示生命奧秘，必須要測(cè)定生物體的基因組序列因組序列-基因組計(jì)劃基因組計(jì)劃。目前已經(jīng)完成了病毒、大腸桿菌、酵母、果目前已經(jīng)完成了病毒、大腸桿菌、酵母、果蠅、玉米、水稻和人類基因組的測(cè)序，得出人蠅、玉米、水稻和人類基因組的測(cè)序，得出人類基因組的大小為類基因組的大小為3109 bp，用于編碼蛋白質(zhì)，用于編碼蛋白質(zhì)的基因序列約為的基因序列約為31 000個(gè)，只占基因組的個(gè)，只占基因組的1.1%1.4%。一、一、rna的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 二、二、 rna的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu) 第四節(jié)第四節(jié) rnarna的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 1.1.一級(jí)結(jié)構(gòu)的定義一

21、級(jí)結(jié)構(gòu)的定義2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)一、一、rna的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 1.1.一級(jí)結(jié)構(gòu)的定義一級(jí)結(jié)構(gòu)的定義rna的一級(jí)結(jié)構(gòu)指的的一級(jí)結(jié)構(gòu)指的是多核苷酸鏈中是多核苷酸鏈中核糖核核糖核苷酸苷酸的排列順序，即多的排列順序，即多核苷酸鏈中核苷酸鏈中堿基堿基的排列的排列順序。順序。rna也是無(wú)分支的也是無(wú)分支的線線形形結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。含腺嘌呤、鳥嘌呤、含腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶四種胞嘧啶和尿嘧啶四種堿基，尚含有多種堿基，尚含有多種“稀有堿基稀有堿基”和特殊和特殊形式的核苷。形式的核苷。其中以各種甲基化其中以各種甲基化的堿基和的堿基和“假尿嘧啶假尿嘧啶核苷核苷”尤為豐富。尤為豐富。假尿苷假

22、尿苷 這些不尋常的成分可能與這些不尋常的成分可能與trna的生物學(xué)功的生物學(xué)功能有一定的關(guān)系。能有一定的關(guān)系。1.1.一級(jí)結(jié)構(gòu)的定義一級(jí)結(jié)構(gòu)的定義含量含量: :占總占總rnarna的的5%5%。 存在：存在：在細(xì)胞核中以在細(xì)胞核中以dnadna為模板被合成以后，可為模板被合成以后，可能暫存于能暫存于核仁核仁內(nèi)，也可能立即轉(zhuǎn)移到內(nèi)，也可能立即轉(zhuǎn)移到胞質(zhì)胞質(zhì)中，并中，并以每分子以每分子mrnamrna與幾個(gè)或幾十個(gè)核蛋白體結(jié)合成串與幾個(gè)或幾十個(gè)核蛋白體結(jié)合成串珠樣的多核蛋白體形式而存在。珠樣的多核蛋白體形式而存在。特點(diǎn)：特點(diǎn)：一般都很不穩(wěn)定，代謝活躍，更新迅速，一般都很不穩(wěn)定，代謝活躍，更新迅速，

23、壽命較短，種類很多。壽命較短，種類很多。功能功能: :在蛋白質(zhì)生物合成中起傳遞遺傳信息的作在蛋白質(zhì)生物合成中起傳遞遺傳信息的作用，故也叫信息用，故也叫信息rnarna（irnairna）。）。2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（mrnamrna）真核真核 單順?lè)醋訂雾樂(lè)醋? -5 -末端有末端有“帽子帽子”3 -3 -末端有末端有polyapolya片段片段原核原核 多順?lè)醋佣囗樂(lè)醋? -5 -末端無(wú)末端無(wú)“帽子帽子”3 -3 -末端末端 無(wú)無(wú)polyapolya片段片段順?lè)醋樱喉樂(lè)醋樱?mrna上具有翻譯功能的核苷酸順序。上具有翻譯功能的核苷酸順序。單順?lè)醋樱簡(jiǎn)雾樂(lè)醋樱褐痪幋a一個(gè)蛋白質(zhì)的

24、只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mrna。polyapolya片段：片段：指指10200個(gè)多聚腺苷酸，這與個(gè)多聚腺苷酸，這與mrna順順利通過(guò)核膜進(jìn)入胞漿有關(guān)，也與利通過(guò)核膜進(jìn)入胞漿有關(guān)，也與mrna從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到核糖體的過(guò)程有關(guān)，也有人認(rèn)為與病毒侵染性有關(guān)。到核糖體的過(guò)程有關(guān)，也有人認(rèn)為與病毒侵染性有關(guān)。 “帽子帽子”結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 5-末端的末端的g被甲基化，通過(guò)焦磷酸被甲基化，通過(guò)焦磷酸與另一個(gè)發(fā)生了核糖上甲基化的核苷酸以與另一個(gè)發(fā)生了核糖上甲基化的核苷酸以5、 5-磷磷酸二酯鍵相連酸二酯鍵相連,此結(jié)構(gòu)對(duì)此結(jié)構(gòu)對(duì)mrna的翻譯活性是重要的。的翻譯活性是重要的。 2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（一級(jí)結(jié)

25、構(gòu)的特點(diǎn)（mrnamrna）2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（mrnamrna）含量：含量：占細(xì)胞總占細(xì)胞總rna的的75-80%。存在：存在：與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白的形式，存在于與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白的形式，存在于細(xì)胞質(zhì)的核蛋白體中。細(xì)胞質(zhì)的核蛋白體中。功能：功能：以核蛋白體的形式在蛋白質(zhì)生物合成中以核蛋白體的形式在蛋白質(zhì)生物合成中提供合適的工作場(chǎng)所。提供合適的工作場(chǎng)所。分子量分子量:它的分子量都比較大，大腸桿菌核糖體它的分子量都比較大，大腸桿菌核糖體中有三類中有三類rrna（它們的沉降系數(shù)分別為它們的沉降系數(shù)分別為5s、16s、23s）；）；動(dòng)物細(xì)胞核糖體動(dòng)物細(xì)胞核糖體rrna有四類（有

26、四類（5s 、 5.8s 、 18s和和28s）。）。2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（rrnarrna）大腸桿菌大腸桿菌5srna5srna的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（rrnarrna）原核生物：原核生物：是由是由30s和和50s兩個(gè)亞基組兩個(gè)亞基組成的成的70s的的rrna和蛋白質(zhì)聚合體，其中和蛋白質(zhì)聚合體，其中rrna含含66。真核生物：真核生物：是由是由60s和和40s兩個(gè)亞基組兩個(gè)亞基組成的成的80s的的rrna和蛋白質(zhì)聚合體，其中和蛋白質(zhì)聚合體，其中rrna含含60。2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（rrnarrna）含量：含量：約占細(xì)胞總約占細(xì)

27、胞總rnarna的的101015%15%。存在：存在：trnatrna溶于溶于“胞液胞液”部分中，它們以自由部分中，它們以自由狀態(tài)或以氨基酸結(jié)合狀態(tài)而存在。狀態(tài)或以氨基酸結(jié)合狀態(tài)而存在。分子量：分子量：由由60609595個(gè)核苷酸殘基組成，都較小個(gè)核苷酸殘基組成，都較小功能：功能：蛋白質(zhì)的生物合成中起選擇性運(yùn)輸原料蛋白質(zhì)的生物合成中起選擇性運(yùn)輸原料（氨基酸）的作用，因此把（氨基酸）的作用，因此把trnatrna叫受體叫受體rnarna。每種。每種氨基酸都有對(duì)應(yīng)的一種或幾種氨基酸都有對(duì)應(yīng)的一種或幾種trnatrna。2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（trnatrna）trnatrna的三葉

28、草型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（總）的三葉草型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（總）反反密碼環(huán)密碼環(huán)二、二、 rna的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu) 氨基酸接受區(qū)（氨氨基酸接受區(qū)（氨基酸臂）基酸臂）二氫尿嘧啶區(qū)二氫尿嘧啶區(qū)反密碼區(qū)反密碼區(qū)tctc區(qū)區(qū)額外環(huán)（可變區(qū)）額外環(huán)（可變區(qū)） 氨基酸臂二氫尿嘧啶區(qū)二氫尿嘧啶區(qū)額外環(huán)額外環(huán)tc區(qū)trna分子中含分子中含有修飾堿基，但多有修飾堿基，但多少不等。在某些位少不等。在某些位置上的核苷酸對(duì)于置上的核苷酸對(duì)于所有的所有的trna都是都是同樣的，或變化很同樣的，或變化很少叫做不變核苷酸少叫做不變核苷酸。稀有堿基稀有堿基二、二、 rna的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu) 第五節(jié)第五節(jié) 核酸的性質(zhì)及分離、分析核酸的性質(zhì)及分離

29、、分析 一、核酸的理化性質(zhì)一、核酸的理化性質(zhì)二、核酸的分離二、核酸的分離三、核酸的分析三、核酸的分析四、核酸測(cè)序的研究方法四、核酸測(cè)序的研究方法1 1相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量2 2粘度與沉降特性粘度與沉降特性3 3紫外吸收紫外吸收4 4變性與復(fù)性變性與復(fù)性5 5熔解溫度熔解溫度6 6克原子磷消光系數(shù)克原子磷消光系數(shù)一、核酸的理化性質(zhì)一、核酸的理化性質(zhì) 純品純品dna為白色纖為白色纖維狀固體維狀固體，rna為白為白色粉末。色粉末。 dna、rna及核苷及核苷酸為極性化合物，溶酸為極性化合物，溶于水，不溶于有機(jī)溶于水，不溶于有機(jī)溶劑。劑。dna能被乙醇和能被乙醇和異戊醇沉淀。異戊醇沉淀。 核酸的物

30、理特性核酸的物理特性核酸的兩性解離核酸的兩性解離dna和和rna都為兩性電解質(zhì)，都為兩性電解質(zhì)，具有等電點(diǎn)。具有等電點(diǎn)。核酸核酸在在ph4時(shí)，帶負(fù)電荷時(shí)，帶負(fù)電荷等電點(diǎn)（等電點(diǎn)（pi）：）：pipipka1pka1pka2pka22 2 dna的相對(duì)分子質(zhì)量較大，一般的相對(duì)分子質(zhì)量較大，一般為為106109 bp，大多數(shù)，大多數(shù)dna為線性分為線性分子，分子極不對(duì)稱，雖然其長(zhǎng)度可達(dá)子，分子極不對(duì)稱，雖然其長(zhǎng)度可達(dá)厘米級(jí)但分子的直徑只有納米級(jí)。厘米級(jí)但分子的直徑只有納米級(jí)。rna的相對(duì)分子質(zhì)量較小，通常為的相對(duì)分子質(zhì)量較小，通常為104106 bp。1 1相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量 dna能被乙醇

31、和異戊醇沉淀。能被乙醇和異戊醇沉淀。dna分子的粘度比分子的粘度比rna分子的粘度要分子的粘度要大得多大得多 。不同相對(duì)分子質(zhì)量的核酸沉降速度不不同相對(duì)分子質(zhì)量的核酸沉降速度不同。一般情況下，超螺旋同。一般情況下，超螺旋dna 環(huán)狀環(huán)狀dna 線形線形dna。 2 2粘度與沉降特性粘度與沉降特性嘌呤堿與嘧啶堿有嘌呤堿與嘧啶堿有共軛雙鍵，使堿基共軛雙鍵，使堿基核苷、核苷酸和核核苷、核苷酸和核酸在酸在240290nm紫紫外波段有一強(qiáng)烈的外波段有一強(qiáng)烈的吸收峰，最大吸收吸收峰，最大吸收值在值在260nm附近。附近。3 3紫外吸收紫外吸收4 4變性與復(fù)性變性與復(fù)性（變性）（變性）定義：定義：指核酸雙螺

32、旋區(qū)氫鍵斷裂，變成單鏈，它并不涉指核酸雙螺旋區(qū)氫鍵斷裂，變成單鏈，它并不涉及共價(jià)鍵（磷酸二酯鍵）的斷裂。及共價(jià)鍵（磷酸二酯鍵）的斷裂。變性因素：變性因素：熱變性、酸堿變性和化學(xué)變性等。熱變性、酸堿變性和化學(xué)變性等。定義：定義：變性變性dnadna在適當(dāng)條件下，又可使兩條彼此分開的鏈在適當(dāng)條件下，又可使兩條彼此分開的鏈重新締合成雙螺旋結(jié)構(gòu)。重新締合成雙螺旋結(jié)構(gòu)。退火退火4 4變性與復(fù)性變性與復(fù)性（復(fù)性）（復(fù)性）dnadna復(fù)性后，許多物化性質(zhì)又得到恢復(fù)，生物活性可以得復(fù)性后，許多物化性質(zhì)又得到恢復(fù)，生物活性可以得到部分恢復(fù)。但將熱變性的到部分恢復(fù)。但將熱變性的dnadna驟然冷卻，不能復(fù)性，只驟

33、然冷卻，不能復(fù)性，只有緩慢冷卻時(shí)才可以復(fù)性。有緩慢冷卻時(shí)才可以復(fù)性。4 4變性與復(fù)性變性與復(fù)性（復(fù)性）復(fù)性）4 4變性與復(fù)性變性與復(fù)性（復(fù)性）復(fù)性）影響核酸復(fù)性速度的因素很多：影響核酸復(fù)性速度的因素很多：核酸濃度越高，隨機(jī)碰撞的頻率越高，復(fù)性核酸濃度越高，隨機(jī)碰撞的頻率越高，復(fù)性速度越快。速度越快。核酸分子越大，鏈間錯(cuò)配頻率越高，復(fù)性速核酸分子越大，鏈間錯(cuò)配頻率越高，復(fù)性速度越慢。度越慢。核酸鏈內(nèi)重復(fù)序列多，易形成互補(bǔ)配對(duì)，復(fù)核酸鏈內(nèi)重復(fù)序列多，易形成互補(bǔ)配對(duì)，復(fù)性速度較快。性速度較快。維持一定的溶液離子強(qiáng)度，消弱磷酸基靜電維持一定的溶液離子強(qiáng)度，消弱磷酸基靜電斥力，可加快復(fù)性速度。斥力，可加

34、快復(fù)性速度。 選擇最佳的復(fù)性溫度，溫度太高會(huì)使核酸發(fā)選擇最佳的復(fù)性溫度，溫度太高會(huì)使核酸發(fā)生變性，而溫度過(guò)低會(huì)使錯(cuò)配的兩鏈無(wú)法分開。生變性，而溫度過(guò)低會(huì)使錯(cuò)配的兩鏈無(wú)法分開。通常把通常把dnadna的雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)的溫度稱該的雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)的溫度稱該dnadna的溶點(diǎn)或溶解溫度，用的溶點(diǎn)或溶解溫度，用tmtm表示，表示，dnadna的的tmtm值一值一般在般在707085850 0c c之間。之間。變性的相對(duì)量變性的相對(duì)量溫度溫度0 0c c60801001.01.21.41.60tmtmtmtmtmtm100%poly d(a-t)poly d(g-c)dna5 5熔解溫度熔解溫

35、度 tmtm值的大小與下列因素有關(guān)：值的大小與下列因素有關(guān)： （1 1）dnadna的均一性的均一性 （2 2）g-cg-c含量含量 （3 3）介質(zhì)中的離子強(qiáng)度）介質(zhì)中的離子強(qiáng)度5 5熔解溫度熔解溫度（1 1）dnadna的均一性：的均一性：一般均一性越高，一般均一性越高，tmtm值的變值的變動(dòng)范圍越小。動(dòng)范圍越小。（2 2）g-cg-c含量：含量：g-cg-c含量越高，含量越高，tmtm值越大，值越大，tmtm與與g-g-c c含量成正比關(guān)系。因?yàn)楹砍烧汝P(guān)系。因?yàn)間-cg-c比比a-ta-t更穩(wěn)定（氫鍵）。更穩(wěn)定（氫鍵）。tmtm與所含與所含g-cg-c的多少的關(guān)系，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算不的

36、多少的關(guān)系，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算不同同dnadna的的tmtm： （g gc c）(tm(tm69.3)69.3)2.442.445 5熔解溫度熔解溫度（3 3）介質(zhì)中的離子強(qiáng)度：）介質(zhì)中的離子強(qiáng)度：一般離子強(qiáng)度一般離子強(qiáng)度較低，較低，dnadna的的tmtm值也較低，范圍也越窄。值也較低，范圍也越窄。溫度溫度0 0c c70801001.21.41.5901.11.3 a a 2602600.010.020.050.20.10.51.0大腸桿菌大腸桿菌dnadna在不同在不同kclkcl濃度下的濃度下的tmtm5 5熔解溫度熔解溫度6 6摩爾磷吸光系數(shù)摩爾磷吸光系數(shù)核酸分子中磷原子的含量基本穩(wěn)定

37、。核酸分子中磷原子的含量基本穩(wěn)定。根據(jù)磷的含量測(cè)定核酸溶液的吸光根據(jù)磷的含量測(cè)定核酸溶液的吸光度，以每升核酸溶液中一摩爾磷為標(biāo)度，以每升核酸溶液中一摩爾磷為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算核酸的吸光系數(shù)，就叫做準(zhǔn)來(lái)計(jì)算核酸的吸光系數(shù)，就叫做摩摩爾磷吸光系數(shù)爾磷吸光系數(shù)，用，用（p）表示。表示。二、核酸的分離二、核酸的分離核酸的分離原則：核酸的分離原則：盡量簡(jiǎn)化操作，縮短提取過(guò)程；盡量簡(jiǎn)化操作，縮短提取過(guò)程；減少化學(xué)物質(zhì)對(duì)核酸的降解；減少化學(xué)物質(zhì)對(duì)核酸的降解；減少核酸的生物降解；減少核酸的生物降解；減少物理因素對(duì)核酸的降解。減少物理因素對(duì)核酸的降解。二、核酸的分離二、核酸的分離核酸的分離方法：核酸的分離方法：細(xì)胞裂解

38、；細(xì)胞裂解；酶處理；酶處理；核酸的分離提純：核酸的分離提純：鹽提取法鹽提取法酚提取法酚提取法層析法。層析法。三、核酸的分析三、核酸的分析純純dna的的od260/2801.8。純純r(jià)na od260/2802.0，如果樣品中含有雜，如果樣品中含有雜蛋白，比值會(huì)明顯下降。蛋白，比值會(huì)明顯下降。如果如果od260/2301.8時(shí)樣品是純的，否則樣時(shí)樣品是純的，否則樣品中含有雜多糖。通常品中含有雜多糖。通常1.0 od相當(dāng)于相當(dāng)于50g/ml的雙螺旋的雙螺旋dna或或 40 g/ml單鏈單鏈dna（或（或rna）。）。紫外法紫外法1977年兩位學(xué)者分別提出了年兩位學(xué)者分別提出了化學(xué)斷裂法化學(xué)斷裂法和

39、和雙脫氧鏈終止法雙脫氧鏈終止法。這兩種方法的基本原理相同，都是用不同這兩種方法的基本原理相同，都是用不同的專一性手段使被分析的的專一性手段使被分析的dna分子斷裂成分子斷裂成若干帶放射性標(biāo)記的、長(zhǎng)短不一的片段，若干帶放射性標(biāo)記的、長(zhǎng)短不一的片段，然后用測(cè)然后用測(cè)dna片段的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)測(cè)核苷酸片段的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)測(cè)核苷酸的順序。的順序。四、核酸測(cè)序的研究方法四、核酸測(cè)序的研究方法sangersanger雙脫氧鏈終止法雙脫氧鏈終止法四、核酸測(cè)序的研究方法四、核酸測(cè)序的研究方法gilbertgilbert化學(xué)斷裂法化學(xué)斷裂法四、核酸測(cè)序的研究方法四、核酸測(cè)序的研究方法dna片段一端用放射性標(biāo)記，片段一端

40、用放射性標(biāo)記，用堿基特異性的化學(xué)反應(yīng)裂用堿基特異性的化學(xué)反應(yīng)裂解解dna，通過(guò)標(biāo)定末端與斷，通過(guò)標(biāo)定末端與斷裂位點(diǎn)之間的距離來(lái)確定堿裂位點(diǎn)之間的距離來(lái)確定堿基的位置?；奈恢?。四、核酸測(cè)序的研究方法四、核酸測(cè)序的研究方法最新的測(cè)序方法：最新的測(cè)序方法：焦磷酸測(cè)序技術(shù)：焦磷酸測(cè)序技術(shù)： roche公司的公司的gs flx系統(tǒng)（系統(tǒng)（454系統(tǒng)）；系統(tǒng)）；橋擴(kuò)增測(cè)序技術(shù)：橋擴(kuò)增測(cè)序技術(shù)： illumina公司的公司的genome analyzer系統(tǒng)系統(tǒng)（solexa系統(tǒng)）；系統(tǒng)）；連接測(cè)序技術(shù)：連接測(cè)序技術(shù)： abi公司的公司的solid系統(tǒng)；系統(tǒng)；第六節(jié)第六節(jié) 核酸的應(yīng)用研究核酸的應(yīng)用研究 一

41、、人類基因組計(jì)劃一、人類基因組計(jì)劃二、分子雜交二、分子雜交三、小三、小rnarna和微小和微小rnarna四、反義四、反義rnarna一、人類基因組計(jì)劃一、人類基因組計(jì)劃1990年，美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)美年，美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)美國(guó)的國(guó)的“人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃”于于10月月1日正式啟動(dòng)。美日正式啟動(dòng)。美國(guó)的人類基因組計(jì)劃總體國(guó)的人類基因組計(jì)劃總體規(guī)劃是：擬在規(guī)劃是：擬在15年內(nèi)至少年內(nèi)至少投入投入30億美元，進(jìn)行對(duì)人億美元，進(jìn)行對(duì)人類全基因組的分析。類全基因組的分析。一、人類基因組計(jì)劃一、人類基因組計(jì)劃20032003年年4 4月月l4l4日，美、英、日、德、法、中六國(guó)首日，美、英、日、德、法、中六國(guó)首腦發(fā)表了腦發(fā)表了“人類基因組聯(lián)合宣言人類基因組聯(lián)合宣言”，宣告，宣告“人類基人類基因組計(jì)劃因組計(jì)劃”提前完成。提前完成。 一、人類基因組計(jì)劃一、人類基因組計(jì)劃美國(guó)：美國(guó)：washw