核苷酸與核酸

1、目目 錄錄第第 六六 章章核苷酸與核酸核苷酸與核酸目目 錄錄核核 酸酸(nucleic acid) 是以是以核苷酸核苷酸為基本組成單位的生物大為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。分子，攜帶和傳遞遺傳信息。目目 錄錄核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展 n1869年年 Fridrich Miescher從膿細(xì)胞中提取從膿細(xì)胞中提取“核素核素” n1944年年 Avery等人等人證實(shí)證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)n1953年年 Watson和和Crick發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)n1968年年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)遺傳密碼遺傳密碼n1975年年 Temin

2、和和Baltimore發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶n1981年年 Gilbert和和Sanger建建立立DNA 測序方法測序方法n1985年年 Mullis發(fā)明發(fā)明PCR 技術(shù)技術(shù)n1990年年 美國啟動(dòng)美國啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃(HGP) n1994年年 中國人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)中國人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)n2001年年 美、英等國美、英等國完成人類基因組計(jì)劃基本框架完成人類基因組計(jì)劃基本框架目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié)核酸概述核酸概述The Generality of Nucleic Acids 目目 錄錄一、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸一、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸核酸核酸在核酸酶的作用下水解成在

3、核酸酶的作用下水解成核苷酸。核苷酸。 二、核苷酸由堿基、戊糖、磷酸組成二、核苷酸由堿基、戊糖、磷酸組成核苷酸核苷酸由堿基由堿基(base)、戊糖、戊糖(pentose)和和磷酸磷酸3種成分以共價(jià)鍵依次連接而成。種成分以共價(jià)鍵依次連接而成。目目 錄錄核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成 元素組成元素組成C、H、O、N、P（9%10%） 分子組成分子組成 堿基堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿：嘌呤堿，嘧啶堿 戊糖戊糖(pentose)：核糖，脫氧核糖：核糖，脫氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)目目 錄錄核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷或核苷或脫氧核脫氧核苷苷核酸酶核酸酶水解水解核苷酶核苷酶核糖核糖脫氧

4、核糖脫氧核糖堿基堿基戊糖戊糖嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶目目 錄錄（一）核酸中的堿基分為嘧啶堿和嘌呤堿兩類（一）核酸中的堿基分為嘧啶堿和嘌呤堿兩類1核酸中常見的核酸中常見的5種堿基種堿基嘌呤嘌呤 (purine) NNN HN123456789NNN HNN H2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NN HN HNN H2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)堿堿 基基:目目 錄錄NNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3目目 錄錄2核酸中存在

5、稀有堿基核酸中存在稀有堿基 核酸中還有一些含量甚少的堿基，稱為核酸中還有一些含量甚少的堿基，稱為稀有堿基稀有堿基(rare base)。稀有堿基種類很多，大多數(shù)都是甲基化堿。稀有堿基種類很多，大多數(shù)都是甲基化堿基?；?。tRNA中含有較多的稀有堿基，可高達(dá)中含有較多的稀有堿基，可高達(dá)10%。 DNARNA嘌呤嘌呤m7G 7-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤 N6，N6-2 m6A N6，N6-二甲基腺嘌呤二甲基腺嘌呤N6-m6A N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤N6-m6A N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤m7G 7-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤嘧啶嘧啶m5 C 5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶DHU 二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶hm5 C

6、5-羥甲基胞嘧啶羥甲基胞嘧啶T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶核酸中部分稀有堿基核酸中部分稀有堿基目目 錄錄（二）核苷酸中的戊糖有核糖和脫氧核糖兩類（二）核苷酸中的戊糖有核糖和脫氧核糖兩類n核糖核苷酸：核糖核苷酸：-D-D-核糖核糖n脫氧核糖核苷酸：脫氧核糖核苷酸： -D-2-D-2 - -脫氧核糖脫氧核糖目目 錄錄戊戊 糖糖（構(gòu)成（構(gòu)成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（構(gòu)成（構(gòu)成DNA）OHOCH2OHOH脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribose)H目目 錄錄（三）堿基和和戊糖縮合成核苷酸（三）堿基和和戊糖縮合成核苷酸1.堿基堿基和和戊糖戊糖縮合成核苷縮合成核苷

7、 -N-糖苷鍵糖苷鍵 2.糖苷鍵是可以旋轉(zhuǎn)糖苷鍵是可以旋轉(zhuǎn) 堿基位置存在順式和反式結(jié)構(gòu)堿基位置存在順式和反式結(jié)構(gòu)目目 錄錄OHOHHOHHHHOCH2NHNNNONH2OHOHHOHHHHOCH2NHNNNONH2OHOHHOHHHHOCH2NNHOOOHHHOHHHHOCH2NNHOO 順式鳥嘌呤核苷順式鳥嘌呤核苷反式鳥嘌呤核苷反式鳥嘌呤核苷反式胞嘧啶核苷反式胞嘧啶核苷反式胞嘧啶脫氧核苷反式胞嘧啶脫氧核苷目目 錄錄POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷（脫氧核苷）和

8、磷酸以核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。 （四）核苷與磷酸以酯鍵連接成核苷酸（四）核苷與磷酸以酯鍵連接成核苷酸目目 錄錄 腺嘌呤核苷三磷酸腺嘌呤核苷三磷酸 ATP腺嘌呤脫氧核苷一磷酸腺嘌呤脫氧核苷一磷酸 dAMP環(huán)式腺苷一磷酸環(huán)式腺苷一磷酸cAMP環(huán)式鳥苷一磷酸環(huán)式鳥苷一磷酸cGMP鳥苷四磷酸鳥苷四磷酸 ppGpp目目 錄錄體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物l 含核苷酸的生物活性物質(zhì)：含核苷酸的生物活性物質(zhì)： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有等都含有 AMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核

9、苷酸：NMP，NDP，NTPl 環(huán)化核苷酸環(huán)化核苷酸: : cAMP，cGMPNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+NAD+目目 錄錄 三、核苷酸通過三、核苷酸通過3 3 ,5,5 - -磷酸二酯鍵連接磷酸二酯鍵連接成多聚核苷酸成多聚核苷酸（一）（一）3 , 5 -磷酸二酯鍵是核酸的基本結(jié)構(gòu)鍵磷酸二酯鍵是核酸的基本結(jié)構(gòu)鍵目目 錄錄 3 , 5 -磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵目目 錄錄5 端端3 端端CGA（二）多聚核苷酸（二）多聚核苷酸鏈有方向性鏈有方向性 目目 錄錄A G P5 P T PG PC PT P OH 3 書寫方法書寫方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T

10、G C T 3 目目 錄錄目目 錄錄 四、核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類四、核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類（一）（一）RNA是單鏈多聚核糖核苷酸是單鏈多聚核糖核苷酸 （二）（二）DNA是單鏈或雙鏈多聚脫氧核糖核酸是單鏈或雙鏈多聚脫氧核糖核酸（三）組成（三）組成DNA和和RNA成分不同成分不同（四）多聚核苷酸中核苷酸的排列順序是核苷酸（四）多聚核苷酸中核苷酸的排列順序是核苷酸的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)目目 錄錄五、核苷酸還有其他功能五、核苷酸還有其他功能脫氧核苷酸脫氧核苷酸主要的作用是主要的作用是DNA的組成成的組成成分，為數(shù)不多的參與代謝的調(diào)節(jié)。分，為數(shù)不多的參與代謝的調(diào)節(jié)。核糖核苷酸核糖核

11、苷酸除了是除了是RNA的組成成分外，的組成成分外，還以多種方式參與細(xì)胞內(nèi)的生理和生化過程。還以多種方式參與細(xì)胞內(nèi)的生理和生化過程。目目 錄錄第二節(jié)第二節(jié)DNADNA的三維結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)The Three Dimensional Structure of DNA 目目 錄錄DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)qDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景和歷史意義雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景和歷史意義qDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)nDNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝qDNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)q原核生物原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu)qDNA在真核生物

12、細(xì)胞核內(nèi)的組裝在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝nDNA的功能的功能基本內(nèi)容基本內(nèi)容目目 錄錄一、一、 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)目目 錄錄（一）（一）Waston和和Crick提出提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)則規(guī)則：A = T G C 堿基的理化數(shù)據(jù)分析堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以氫鍵以氫鍵配對較合理配對較合理 DNA纖維的纖維的X-線衍射圖譜分析線衍射圖譜分析 目目 錄錄目目 錄錄不同生物來源的不同生物來源的DNA堿基組成堿基組成(摩爾，摩爾，mole)與堿基比（與堿基比（mole比）比） 來源來源AGCTA/TG

13、/CG+C嘌呤嘌呤/嘧啶嘧啶人人30.419.919.930.11.011.039.81.01牛胸腺牛胸腺28.221.522.527.81.010.9644.00.99牛脾牛脾27.922.722.127.31.011.0144.71.04牛精子牛精子28.722.222.027.21.061.0144.21.04豬豬29.820.720.729.11.021.0041.41.01酵母酵母31.718.317.432.60.971.0535.71.00大腸桿菌大腸桿菌26.024.925.223.91.090.9950.11.04結(jié)核桿菌結(jié)核桿菌15.134.935.414.61.030.9

14、970.31.00 包括包括5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶 比值偏離比值偏離1 ：1是實(shí)驗(yàn)誤差所致是實(shí)驗(yàn)誤差所致目目 錄錄uDNA分子由兩條分子由兩條相互平行但相互平行但走向相反走向相反的脫氧多核苷酸鏈的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以組成，兩鏈以-脫氧核糖脫氧核糖-磷磷酸酸-為骨架，以為骨架，以右手螺旋右手螺旋方方式繞同一公共軸盤。螺旋直式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為徑為2nm，形成大溝，形成大溝(major groove)及小溝及小溝(minor groove)相間。相間。（二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)具有特征性雙螺旋結(jié)構(gòu)具有特征性 （Watson, Crick, 1953）目目 錄錄u堿基垂直螺旋軸居

15、雙螺旋內(nèi)堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成側(cè)，與對側(cè)堿基形成氫鍵配氫鍵配對對（互補(bǔ)配對形式：（互補(bǔ)配對形式：A=T; G C） 。u相鄰堿基平面距離相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10對堿基。對堿基。目目 錄錄 DNA雙鏈模型雙鏈模型 目目 錄錄堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對 目目 錄錄u氫鍵氫鍵維持雙鏈維持雙鏈橫向穩(wěn)定橫向穩(wěn)定性性，堿基堆積力堿基堆積力維持雙維持雙鏈鏈縱向穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性。目目 錄錄 Watson-Grick和和Hoogsteen DNA螺旋中堿基對間氫鍵的位置螺旋中堿基對間氫鍵的位置目目 錄錄（三）（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)具有多樣

16、性雙螺旋結(jié)構(gòu)具有多樣性目目 錄錄目目 錄錄 不同類型的不同類型的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) 目目 錄錄A 型型B 型型Z 型型外型外型粗短粗短中中細(xì)長細(xì)長螺旋方式螺旋方式右手右手右手右手左手左手直徑直徑26 A20 A18 A每螺旋的堿基對數(shù)每螺旋的堿基對數(shù)1110.512每堿基對的升距每堿基對的升距2.6 A3.4 A3.7 A螺距螺距2.533.544.56糖苷鍵構(gòu)型糖苷鍵構(gòu)型反式反式反式反式嘧啶反式，嘌呤嘧啶反式，嘌呤順式順式大溝大溝窄深窄深寬深寬深平坦平坦小溝小溝寬淺寬淺窄深窄深較窄、很深較窄、很深軸心與堿基對的關(guān)系軸心與堿基對的關(guān)系不穿過堿基對不穿過堿基對穿過堿基對穿過堿基對不穿過堿

17、基對不穿過堿基對A、B和和Z型型DNA分子的比較分子的比較 目目 錄錄（四）某些（四）某些DNA 具有更復(fù)雜的螺旋結(jié)構(gòu)具有更復(fù)雜的螺旋結(jié)構(gòu)1. Hoogsteen堿基配對堿基配對 形成三股螺旋形成三股螺旋DNA H-DNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 目目 錄錄2 4條多聚鳥嘌呤核苷酸鏈形成四螺旋條多聚鳥嘌呤核苷酸鏈形成四螺旋DNA目目 錄錄 堿基序列依賴性的局部堿基序列依賴性的局部DNA 可形成發(fā)夾形或十字形結(jié)構(gòu)可形成發(fā)夾形或十字形結(jié)構(gòu)3.在特異堿基序列基礎(chǔ)上在特異堿基序列基礎(chǔ)上DNA局部可形成特殊結(jié)構(gòu)局部可形成特殊結(jié)構(gòu) 目目 錄錄二、二、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)

18、的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙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 目目 錄錄意義意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對于變化及其調(diào)控對于DNA復(fù)制和復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。程具有關(guān)鍵作用。 目目 錄錄（一）原核生物（一）原核生物DN

19、A的是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)的是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)目目 錄錄（二）真核生物的線粒體、葉綠體（二）真核生物的線粒體、葉綠體DNA也是也是環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu) 真核細(xì)胞中含有核外遺傳物質(zhì)的細(xì)胞器。線粒體真核細(xì)胞中含有核外遺傳物質(zhì)的細(xì)胞器。線粒體DNA(mtDNA)是一個(gè)封閉的雙鏈環(huán)狀分子。人是一個(gè)封閉的雙鏈環(huán)狀分子。人mtDNA全長全長16,569個(gè)堿基對，共計(jì)個(gè)堿基對，共計(jì)37個(gè)基因個(gè)基因, 分別編碼分別編碼13個(gè)蛋個(gè)蛋白質(zhì)、白質(zhì)、2個(gè)個(gè)rRNA、22個(gè)個(gè)tRNA。目目 錄錄（三）拓?fù)洚悩?gòu)酶改變超螺旋的數(shù)量和類型（三）拓?fù)洚悩?gòu)酶改變超螺旋的數(shù)量和類型環(huán)狀環(huán)狀DNA的三種拓?fù)洚悩?gòu)體示意圖的三種拓?fù)洚悩?gòu)

20、體示意圖1核酸分子具有拓?fù)浜怂岱肿泳哂型負(fù)渫之悩?gòu)體同分異構(gòu)體 目目 錄錄n比超螺旋（比超螺旋（specific superhelix），也稱為超也稱為超螺旋密度（螺旋密度（superhelical density）。以符號(hào)）。以符號(hào)表示：表示：（LkTw）/Tw，或Lk/Lk0可用于比較可用于比較DNA拓?fù)渫之悩?gòu)體的超螺旋拓?fù)渫之悩?gòu)體的超螺旋的方向和多少的方向和多少目目 錄錄2拓?fù)溥B環(huán)數(shù)可定量和定性地描述拓?fù)溥B環(huán)數(shù)可定量和定性地描述DNA拓?fù)渫之悩?gòu)體拓?fù)渫之悩?gòu)體 Lk Tw + WrLkLk為拓?fù)溥B環(huán)數(shù)為拓?fù)溥B環(huán)數(shù)(linking number)(linking number)，即閉

21、合環(huán)狀，即閉合環(huán)狀DNADNA雙鏈的互繞數(shù)雙鏈的互繞數(shù)(interwinding(interwinding number) number)；TwTw為為DNADNA某種構(gòu)象某種構(gòu)象雙螺旋應(yīng)有的雙螺旋周數(shù)或扭曲數(shù)雙螺旋應(yīng)有的雙螺旋周數(shù)或扭曲數(shù)(twisting number)(twisting number)，此，此值只與值只與DNADNA的堿基對數(shù)及構(gòu)象有關(guān)，的堿基對數(shù)及構(gòu)象有關(guān)，B B型型DNADNA的的TwTw值等值等于堿基對數(shù)除以于堿基對數(shù)除以1010；WrWr為超螺旋數(shù)或纏繞數(shù)為超螺旋數(shù)或纏繞數(shù)(writhing (writhing number)number)。對。對B B型型DNA

22、DNA來說，來說，TwTw和和WrWr的正負(fù)表示螺旋的的正負(fù)表示螺旋的方向，右手螺旋為正，左手螺旋為負(fù)。方向，右手螺旋為正，左手螺旋為負(fù)。 目目 錄錄3拓?fù)洚悩?gòu)酶（拓?fù)洚悩?gòu)酶（Topoisomerase）催化）催化DNA連環(huán)數(shù)的改變連環(huán)數(shù)的改變 概念概念：能夠引起拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng)的酶。：能夠引起拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng)的酶。作用作用：對：對DNA分子的作用是既能切開又能連接磷酸二分子的作用是既能切開又能連接磷酸二酯鍵，使酯鍵，使DNA不至于打結(jié)，適當(dāng)時(shí)候又把切口封閉，使不至于打結(jié)，適當(dāng)時(shí)候又把切口封閉，使DNA的拓?fù)洚悩?gòu)體發(fā)生改變的拓?fù)洚悩?gòu)體發(fā)生改變。 類型類型：大腸桿菌至少有：大腸桿菌至少有2型型4種拓?fù)洚?/p>

23、構(gòu)酶。種拓?fù)洚悩?gòu)酶。型拓?fù)湫屯負(fù)洚悩?gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶異構(gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶 ，其功能是去除，其功能是去除負(fù)超螺旋而松弛負(fù)超螺旋而松弛DNA ；型拓?fù)洚悩?gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶型拓?fù)洚悩?gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶，其功能是引入負(fù)超螺旋，其功能是引入負(fù)超螺旋 。 真核生物細(xì)胞同樣有真核生物細(xì)胞同樣有I型拓?fù)洚悩?gòu)酶型拓?fù)洚悩?gòu)酶和和II型拓?fù)洚悩?gòu)酶型拓?fù)洚悩?gòu)酶。I型拓?fù)洚悩?gòu)酶，包括拓?fù)洚悩?gòu)酶型拓?fù)洚悩?gòu)酶，包括拓?fù)洚悩?gòu)酶I 和和III；II型拓?fù)洚悩?gòu)酶，型拓?fù)洚悩?gòu)酶，包括拓?fù)洚悩?gòu)酶包括拓?fù)洚悩?gòu)酶II和和II。與原核生物的拓?fù)洚悩?gòu)酶不同，。與原核生物的拓?fù)洚悩?gòu)酶不同，真核生物

24、的拓?fù)洚悩?gòu)酶真核生物的拓?fù)洚悩?gòu)酶I能消除負(fù)超螺旋也能消除正超螺旋，能消除負(fù)超螺旋也能消除正超螺旋，拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶III只消除負(fù)螺旋，但活性較低。只消除負(fù)螺旋，但活性較低。 目目 錄錄三、真核生物三、真核生物DNA與組蛋白組成高度有與組蛋白組成高度有序的染色體序的染色體（一）核小體（一）核小體(nucleosome)是是染色質(zhì)染色質(zhì)的基本的基本組成單位，由組成單位，由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成和蛋白質(zhì)構(gòu)成 。1 雙鏈雙鏈DNA纏繞在組蛋白核心上構(gòu)成核小體纏繞在組蛋白核心上構(gòu)成核小體DNA：約約200bp 組蛋白：組蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4目目 錄錄 核小體的結(jié)構(gòu)示意圖核小體的結(jié)構(gòu)示意

25、圖a 組蛋白八聚體核心組蛋白八聚體核心 b 核小體核小體 c 直徑直徑30nm纖維的剖面圖顯示纖維的剖面圖顯示H1的位置的位置 d 核小體組成串珠樣的染色質(zhì)核小體組成串珠樣的染色質(zhì)acbd目目 錄錄目目 錄錄2組蛋白是小分子量的堿性蛋白質(zhì)組蛋白是小分子量的堿性蛋白質(zhì) 組蛋白組蛋白分子質(zhì)量在分子質(zhì)量在11kD到到21kD之間，組蛋白中之間，組蛋白中富含精氨酸和賴氨酸。各種真核細(xì)胞都有富含精氨酸和賴氨酸。各種真核細(xì)胞都有5種組蛋白，種組蛋白，但分子質(zhì)量和氨基酸的順序有些差異。在所有真核但分子質(zhì)量和氨基酸的順序有些差異。在所有真核生物中生物中H3，H4組蛋白氨基酸序列高度保守，提示功組蛋白氨基酸序列

26、高度保守，提示功能是相同的。但是各種生物的能是相同的。但是各種生物的H1、H2A、H2B的相的相似性很少。似性很少。 目目 錄錄（二）（二）核小體核小體進(jìn)一步組裝成染色質(zhì)進(jìn)一步組裝成染色質(zhì)/染色體染色體1核小體組成核小體組成30nm纖維纖維 2螺線管進(jìn)一步折疊、包裝為染色質(zhì)和染色體螺線管進(jìn)一步折疊、包裝為染色質(zhì)和染色體 目目 錄錄目目 錄錄 端粒端粒著絲粒著絲粒端粒端粒端粒和著絲粒的結(jié)構(gòu)示意圖端粒和著絲粒的結(jié)構(gòu)示意圖基因，分散的重復(fù)序列和多重復(fù)制起點(diǎn)基因，分散的重復(fù)序列和多重復(fù)制起點(diǎn)（三）真核生物染色體有（三）真核生物染色體有端粒端粒和和著絲粒著絲粒兩個(gè)兩個(gè)功能區(qū)功能區(qū)目目 錄錄端粒酶端粒酶

27、端粒酶端粒酶RNA 模板模板DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白TRF1和和TRF2端粒結(jié)構(gòu)端粒結(jié)構(gòu)a 端粒末端端粒末端DNA序列和端粒酶及端粒酶中的序列和端粒酶及端粒酶中的RNA序列序列 b 端粒末端結(jié)構(gòu)示意圖端粒末端結(jié)構(gòu)示意圖1端粒是染色體末端的結(jié)構(gòu)端粒是染色體末端的結(jié)構(gòu) 圖 a圖 b目目 錄錄2著絲粒是連接兩個(gè)染色單體的中心部位著絲粒是連接兩個(gè)染色單體的中心部位 著絲粒著絲粒（centromere）在有絲分裂時(shí)，使染色體均等）在有絲分裂時(shí)，使染色體均等有序地進(jìn)入子代細(xì)胞。著絲粒是一段有序地進(jìn)入子代細(xì)胞。著絲粒是一段DNA序列，富含序列，富含AT堿基對。酵母著絲粒長堿基對。酵母著絲粒長130bp，序列簡

28、單，而高等真核生，序列簡單，而高等真核生物細(xì)胞的著絲粒很長，含有上千個(gè)串聯(lián)的短序列拷貝，短物細(xì)胞的著絲粒很長，含有上千個(gè)串聯(lián)的短序列拷貝，短序列的方向是相同的。著絲粒中的重復(fù)序列的方向是相同的。著絲粒中的重復(fù)DNA序列在不同的序列在不同的物種間變化很大，說明這些序列的進(jìn)化速率很快。著絲粒物種間變化很大，說明這些序列的進(jìn)化速率很快。著絲粒中這種比較簡單的中這種比較簡單的DNA的確切功能依然不清楚。的確切功能依然不清楚。 目目 錄錄四、四、DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA的基本功能是以的基本功能是以基因基因的形式荷載遺的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它傳信息，并作為基因

29、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)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)。的信息基礎(chǔ)。基因從結(jié)構(gòu)上定義，基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指是指DNA分子中的分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。因的功能。 目目 錄錄（一）肺炎球菌轉(zhuǎn)化證明（一）肺炎球菌轉(zhuǎn)化證明DNADNA傳遞遺傳信息傳遞遺傳信息 （二）細(xì)胞中全部遺傳信息稱為基因組（二）細(xì)胞中全部遺傳信息稱為基因組基因組基因組（genome）就是一個(gè)細(xì)胞或病毒的全部遺就是一個(gè)細(xì)胞或病毒的全部遺傳信息。絕大多數(shù)生物個(gè)體的基因組是傳信息。絕大多數(shù)生物個(gè)體的基因組是DNA，

30、但有些病，但有些病毒的基因組是毒的基因組是RNA。 （三）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的（三）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的DNADNA活性不同活性不同常染色質(zhì)常染色質(zhì)（euchromatin），相對比較伸展，是基相對比較伸展，是基因表達(dá)活躍區(qū)域。對因表達(dá)活躍區(qū)域。對DNase敏感。敏感。異染色質(zhì)異染色質(zhì)（heterochromatin），折疊壓縮程度較折疊壓縮程度較高，是轉(zhuǎn)錄不活躍的區(qū)段，占染色質(zhì)的高，是轉(zhuǎn)錄不活躍的區(qū)段，占染色質(zhì)的10%，如著絲粒、，如著絲粒、端粒等。端粒等。目目 錄錄第三節(jié)第三節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能 RNA Structure and Function目目 錄錄動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要的動(dòng)

31、物細(xì)胞內(nèi)主要的RNARNA種類及功能種類及功能細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功能功能核蛋白體核蛋白體RNArRNAmtRNA核蛋白體組成成分核蛋白體組成成分(不均一核不均一核RNA)hnRNA成熟成熟mRNA的前體的前體信使信使RNA mRNAmtRNA蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNAmtRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸細(xì)胞內(nèi)小細(xì)胞內(nèi)小RNA 核內(nèi)小核內(nèi)小RNAsnRNA參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn) 核仁小核仁小RNAsnoRNArRNA的加工和修飾的加工和修飾 胞質(zhì)小胞質(zhì)小RNAscRNA蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成信號(hào)等蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成信號(hào)等目目 錄錄二、信使二

32、、信使RNA具有共同的基本結(jié)構(gòu)框具有共同的基本結(jié)構(gòu)框 架和編碼功能架和編碼功能hnRNA 內(nèi)含子內(nèi)含子( (intron) )mRNA * mRNA成熟過程成熟過程 外顯外顯子子( (exon) )目目 錄錄目目 錄錄（一）（一）5 -端具有共同的帽結(jié)構(gòu)端具有共同的帽結(jié)構(gòu)大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)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也是甲基也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。mRNA的帽結(jié)構(gòu)的帽結(jié)構(gòu)可以與一類稱為帽結(jié)合蛋白可以與一類稱為帽結(jié)合蛋白（cap binding protei

33、ns, CBPs）的分子結(jié)合。這種）的分子結(jié)合。這種mRNA和和CBPs復(fù)合物對于復(fù)合物對于mRNA從細(xì)胞核向細(xì)胞從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、與核蛋白體的結(jié)合、與翻譯起始因子質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、與核蛋白體的結(jié)合、與翻譯起始因子的結(jié)合以及的結(jié)合以及mRNA穩(wěn)定性的維持等均有重要作用。穩(wěn)定性的維持等均有重要作用。目目 錄錄帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)真核真核mRNA的的5 -末端末端7-甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化 目目 錄錄 真核真核mRNA的的5 -末端末端7-甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化甲基鳥嘌呤核苷帽狀結(jié)構(gòu)及核糖甲基化 目目 錄錄（二）（二）3 -末端具有多聚末端具有多

34、聚A尾結(jié)構(gòu)尾結(jié)構(gòu) 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的3 末端有一個(gè)多聚腺苷末端有一個(gè)多聚腺苷酸酸poly(A)結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)，稱為多聚多聚A尾尾。Poly(A)在細(xì)胞內(nèi)與在細(xì)胞內(nèi)與Poly(A)結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白Poly(A) binding protein, PABP)相結(jié)合而存在，每相結(jié)合而存在，每1020個(gè)堿基結(jié)合一個(gè)個(gè)堿基結(jié)合一個(gè)PABP單體。所以，真核細(xì)胞的單體。所以，真核細(xì)胞的mRNA的的3 -端實(shí)際上是一個(gè)端實(shí)際上是一個(gè)Poly(A)和蛋白質(zhì)多聚和蛋白質(zhì)多聚體形成的復(fù)合物。體形成的復(fù)合物。 目目 錄錄mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移mRNA的穩(wěn)定性維系的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)

35、控翻譯起始的調(diào)控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能尾的功能目目 錄錄（三）信使（三）信使RNA中間序列編碼多肽鏈中間序列編碼多肽鏈mRNA把把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決互補(bǔ)配對原則，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。定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。mRNA分子從分子從5 -末端的末端的AUG開始，每開始，每3個(gè)核個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上一個(gè)氨基酸，稱為苷酸為一組，決定肽鏈上一個(gè)氨基酸，稱為三三聯(lián)體密碼聯(lián)體密碼(triplet code)或或密碼子密碼子(codon)。由。由AUG及其后的連續(xù)三聯(lián)

36、體密碼及其后的連續(xù)三聯(lián)體密碼(無終止信號(hào)無終止信號(hào))組組成的核苷酸序列稱為成的核苷酸序列稱為開放閱讀框開放閱讀框(open reading frame，ORF)，是多肽鏈的編碼序列。，是多肽鏈的編碼序列。目目 錄錄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 目目 錄錄（一）（一） tRNA分子含有較多稀有堿基分子含有較多稀有堿基 含含 10% 20% 稀有堿基，如稀有堿基，如 DHU 3 末端為末端為 CCA-OH 5 末端大多數(shù)為末端大多數(shù)

37、為G 具有具有 T C 三、轉(zhuǎn)運(yùn)三、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA具有特征性的分子結(jié)構(gòu)具有特征性的分子結(jié)構(gòu)目目 錄錄NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,N二甲基鳥嘌呤二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶巰尿嘧啶 稀有堿基稀有堿基 目目 錄錄tRNA中常見的稀有堿基中常見的稀有堿基 目目 錄錄 1. DHU環(huán)環(huán) 2. 反密碼環(huán)反密碼環(huán) 3. 額外環(huán)額外環(huán) 4.TC環(huán)環(huán) 5. 氨基酸臂氨基酸臂氨基酸氨基酸臂臂額外環(huán)額外環(huán)（二）二） tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)形似三葉草的二級(jí)結(jié)構(gòu)形似三葉草目目 錄錄 氨基酸臂氨基酸臂T環(huán)環(huán)額

38、外環(huán)額外環(huán)三聯(lián)密碼子三聯(lián)密碼子環(huán)環(huán) 酵母丙氨酸酵母丙氨酸t(yī)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)目目 錄錄（三）（三） tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是倒是倒L型型* tRNA的功能的功能活化、搬運(yùn)氨基活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。白質(zhì)的翻譯。目目 錄錄 AUAACACCGCGGCUUUUGAAAACGGGGGGUCGA C A CGUGUCGGTAUG CCUCAAAADDGCGCAUUCmGmAYC5G7G22OH-35757065605550403530252015105pA1G2G7環(huán)環(huán)氨基酸臂氨基酸臂DHU環(huán)環(huán)反密碼環(huán)反密碼環(huán)反密碼子反密碼子tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)及氫鍵的位置

39、三級(jí)結(jié)構(gòu)及氫鍵的位置目目 錄錄* rRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)四、核糖體四、核糖體RNA的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜目目 錄錄* rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）的種類（根據(jù)沉降系數(shù)） 真核生物真核生物5S rRNA28S rRNA5.8S rRNA18S rRNA 原核生物原核生物5S rRNA23S rRNA16S rRNA（一）原核生物的有（一）原核生物的有3種種rRNA，真核生物有，真核生物有4種種rRNA目目 錄錄（二）原核生物和真核生物的核糖體均由（二）原核生物和真核生物的核糖體均由容易解聚的大、小兩個(gè)亞基組成。容易解聚的大、小兩個(gè)亞基組成。原核生物（以大腸桿菌為例）原核生物（以大腸桿菌為例）真

40、核生物（以小鼠肝為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)21種種占總重量的占總重量的40%33種種占總重量的占總重量的50%大亞基大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)31種種占總重量的占總重量的30%49種種占總重量的占總重量的35%目目 錄錄rRNA與核糖體與核糖體蛋白質(zhì)共同構(gòu)成蛋白質(zhì)共同構(gòu)成核核糖體糖體，是蛋白質(zhì)生物合成的場所是蛋白質(zhì)生物合成的場所：為肽

41、鏈合成所需要：為肽鏈合成所需要的的mRNA、tRNA、多種蛋白因子提供了相互、多種蛋白因子提供了相互結(jié)合的位點(diǎn)和相互作用的空間環(huán)境。結(jié)合的位點(diǎn)和相互作用的空間環(huán)境。（三）核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所（三）核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所目目 錄錄五、細(xì)胞內(nèi)尚有大量其他小分子五、細(xì)胞內(nèi)尚有大量其他小分子RNA除了上述三種除了上述三種RNA外，細(xì)胞的不同部位外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為非非mRNA小小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 snmRNAs目目 錄錄snmRNAs的種類的種類核內(nèi)小核內(nèi)小RNA

42、RNA核仁小核仁小RNARNA胞質(zhì)小胞質(zhì)小RNARNA催化性小催化性小RNARNA小片段干涉小片段干涉 RNARNA 目目 錄錄（一）細(xì)胞核內(nèi)?。ㄒ唬┘?xì)胞核內(nèi)小RNARNA參與參與mRNAmRNA前體的剪接過程前體的剪接過程snRNA長度（nt）剪接hnRNA的靶位點(diǎn)U1U2U4U5 U6U7165189145115106635-端 內(nèi)含子腺苷酸分支點(diǎn) 5端，補(bǔ)充分支點(diǎn)轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，3剪接點(diǎn)，使外顯子連接轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)組蛋白H3前體的mRNA3末端裂解目目 錄錄（二）催化性（二）催化性RNA也參與特殊也參與特殊RNA剪接剪接 一些小一些小RNA分子具有催化特定分子具有催化特定RNA降解的活性，降解的

43、活性，在在RNA合成后的剪接中具有重要作用。這種具有催化合成后的剪接中具有重要作用。這種具有催化作用的小作用的小RNA亦被稱為亦被稱為核酶核酶(ribozyme)或催化性或催化性RNA (catalytic RNA) 。（三）核仁?。ㄈ┖巳市NA參與參與rRNA中核苷酸殘基的中核苷酸殘基的修飾修飾（四）小干擾（四）小干擾RNA參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控目目 錄錄RNA組學(xué)研究細(xì)胞中組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、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、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) 下同 一 細(xì) 胞 在 不 同

44、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。的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。 RNA組學(xué)組學(xué)目目 錄錄第第 四四 節(jié)節(jié)核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 質(zhì)質(zhì)Physical-chemical Characters of Nucleic Acids目目 錄錄目目 錄錄n核酸的核酸的酸堿及溶解度性質(zhì)酸堿及溶解度性質(zhì)q核酸為多元酸，具有較強(qiáng)的酸性核酸為多元酸，具有較強(qiáng)的酸性。q可與金屬離子成鹽，不溶于乙醇或異丙醇可與金屬離子成鹽，不溶于乙醇或異丙醇一、核酸可被酸、堿水解一、核酸可被酸、堿水解目目 錄錄核酸中的核酸中的糖苷鍵糖苷鍵和和磷酸酯磷酸酯鍵都能被酸、鍵都能被酸、堿和酶

45、水解。堿和酶水解。 目目 錄錄NHNNHNONH2NHNNNOHNH2GNHNHOONNOHOHUNHNHOOCH3NNOHOHCH3TNNNHNNH2NHNNHNNHANNHNH2ONHNHNHOC二、核酸是兩性化合物二、核酸是兩性化合物（一）堿基可發(fā)生互變異構(gòu)（一）堿基可發(fā)生互變異構(gòu)目目 錄錄 （二）堿基在體液環(huán)境中以堿性解離為主（二）堿基在體液環(huán)境中以堿性解離為主 （三）核酸分子是酸性化合物（三）核酸分子是酸性化合物目目 錄錄三、核酸溶液有高分子性質(zhì)三、核酸溶液有高分子性質(zhì)n粘度粘度 ：DNA RNAdsDNA ssDNAn沉降系數(shù)沉降系數(shù)：溶液中的核酸在離心力場中可下沉。溶液中的核酸在

46、離心力場中可下沉。DNA分子分子經(jīng)反復(fù)盤曲形成超螺旋后，其沉降系數(shù)增加，超螺經(jīng)反復(fù)盤曲形成超螺旋后，其沉降系數(shù)增加，超螺旋松解后其沉降系數(shù)減小。旋松解后其沉降系數(shù)減小。目目 錄錄四、核酸有紫外線吸收的特性四、核酸有紫外線吸收的特性n核酸的紫外吸收（核酸的紫外吸收（OD260） 單核苷酸單核苷酸 ssDNA（或（或RNA） dsDNA 目目 錄錄目目 錄錄1. DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相當(dāng)于相當(dāng)于50g/ml雙鏈雙鏈DNA40g/ml單鏈單鏈DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2. 判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度DNA純品純品: OD260/OD280

47、= 1.8RNA純品純品: OD260/OD280 = 2.0OD260的應(yīng)用的應(yīng)用目目 錄錄五、核酸具有五、核酸具有變性、復(fù)性和雜交行為變性、復(fù)性和雜交行為定義定義：在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開雙鏈解開成兩條單鏈的過程。成兩條單鏈的過程。方法：方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、 酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：變性后其它理化性質(zhì)變化：OD260增高增高粘度下降粘度下降比旋度下降比旋度下降浮力密度升高浮力密度升高酸堿滴定曲線改變酸堿滴定曲線改變生物活性喪失生物活

48、性喪失（一）核酸變性時(shí)空間構(gòu)象破壞（一）核酸變性時(shí)空間構(gòu)象破壞目目 錄錄DNADNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂目目 錄錄例：變性引起紫外吸收值的改變例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。增高的現(xiàn)象。目目 錄錄熱變性熱變性解鏈曲線：解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱如果在連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度的過程中以溫度對對A260(absorbance, A, A260代表溶液在代表溶液在260nm處的吸光率處的吸光率)值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。目目

49、錄錄 Tm：變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達(dá)到最大值的在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達(dá)到最大值的50%時(shí)的溫度稱為時(shí)的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融的解鏈溫度，又稱融解溫度解溫度(melting temperature, Tm)。影響因素影響因素：1DNA均一性決定熔解溫度范圍大??；均一性決定熔解溫度范圍大??；2G-C堿基對含量決定熔解溫度高低；堿基對含量決定熔解溫度高低；3介質(zhì)中的離子強(qiáng)度影響變性。介質(zhì)中的離子強(qiáng)度影響變性。（二）（二）TmTm值是值是DNADNA變性的重要參數(shù)變性的重要參數(shù)目目 錄錄（三）變性的核酸可以復(fù)性與

50、分子雜交（三）變性的核酸可以復(fù)性與分子雜交 DNA復(fù)性復(fù)性(renaturation)的定義的定義在適當(dāng)條件下，變性在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈可的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性復(fù)性。減色效應(yīng)減色效應(yīng)DNA復(fù)性時(shí)，其溶液復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。降低。熱變性的熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為這一過程稱為退火退火(annealing) 。1變性的核酸可復(fù)性變性的核酸可復(fù)性 目目 錄錄2. 具有同源序列的核酸分子可相互雜交具有同源序列的核酸分子可相互雜交在在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種

51、類的變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關(guān)系，在適宜的條件（溫度及間存在著一定程度的堿基配對關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈（heteroduplex）。）。這種雜化雙鏈可以在不同的這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與與DNA之間形成，也之間形成，也可以在可以在DNA和和RNA分子之間或者分子之間或者RNA和和RNA分子之間形成。分子之間形成。這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交核酸分子雜交（hybridyzation）。目目 錄錄目目 錄錄DNA-DNA雜交雙鏈分子雜交雙鏈分子變性變性 復(fù)性復(fù)性 不同來源的不同來源的DNA分子分子目目 錄錄目目 錄錄核酸分子雜交的應(yīng)用核酸分子雜交的應(yīng)用（1）Southern印跡印跡可檢測可檢測D