第2章核酸結(jié)構(gòu)與功能

1、第 二 章核酸的結(jié)構(gòu)和功能核酸的結(jié)構(gòu)和功能核核 酸酸(nucleic acid) 是以核苷酸為基本組成單位的生物大是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。分子，攜帶和傳遞遺傳信息。一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進展一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進展 1868年年 Fridrich Miescher從膿細(xì)胞中提取從膿細(xì)胞中提取“核素核素” 1944年年 Avery等人等人證實證實DNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì) 1953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) 1965年年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)遺傳密碼遺傳密碼 1970年年 Temin和和Baltimore發(fā)

2、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶 1981年年 Gilbert和和Sanger建建立立DNA 測序方法測序方法 1985年年 Mullis發(fā)明發(fā)明PCR 技術(shù)技術(shù) 1990年年 美國啟動美國啟動人類基因組計劃人類基因組計劃(HGP) 1994年年 中國人類基因組計劃啟動中國人類基因組計劃啟動 2001年年 美、英等國美、英等國完成人類基因組計劃基本框架完成人類基因組計劃基本框架二、核酸的分類及分布二、核酸的分類及分布 90% 90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于以上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。(deoxyribon

3、ucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個體的基因型體的基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表遺傳信息的表達。某些病毒達。某些病毒RNA也可作為遺也可作為遺傳信息的載體。傳信息的載體。第一節(jié)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級結(jié)構(gòu)核酸的化學(xué)組成及其一級結(jié)構(gòu)The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成 1. 元素組成元素組成C、H、O、N、P（

4、910%）2. 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(ribose)：核糖，脫氧核糖：核糖，脫氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)堿堿 基基嘧啶嘧啶 咪唑咪唑 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 堿基的互變異構(gòu)堿基的互變

5、異構(gòu) 酮式烯醇 C=O C-OH N N 氨基亞氨基 C-NH2 C=NH2 + +HN HN 受介質(zhì)pH影響戊戊 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一、核苷酸的結(jié)構(gòu)一、核苷酸的結(jié)構(gòu)1. 核苷核苷(ribonucleoside)的形成的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。連接形成核苷（脫氧核苷）。OHOCH2OHOHNNNH2O1 1一個環(huán)狀單糖半縮醛（或半縮酮）一個環(huán)狀單糖半縮醛（或半縮酮）羥羥

6、基基與另一個分子（例如與另一個分子（例如醇醇、糖、糖、嘌呤嘌呤或或嘧啶嘧啶）的）的羥基羥基、胺基或、胺基或巰基巰基之間縮合形之間縮合形成的縮醛鍵或縮酮鍵成的縮醛鍵或縮酮鍵 POOOHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O2. 核苷酸核苷酸(ribonucleotide)的結(jié)構(gòu)與命名的結(jié)構(gòu)與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以核苷（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）。 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 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

7、 等都含有等都含有 AMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPl 環(huán)化核苷酸環(huán)化核苷酸: : cAMP，cGMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+NAD+5 端端3 端端3. 3. 核苷酸的連接核苷酸的連接 核苷酸之間以核苷酸之間以磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵連接形連接形成多核苷酸鏈，即成多核苷酸鏈，即核酸。核酸。CGA二、核酸的一級結(jié)構(gòu)二、核酸的一級結(jié)構(gòu)定義定義核酸中核苷酸的排核酸中核苷酸的排列順序。列順序。

8、由于核苷酸間的差由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所異主要是堿基不同，所以也稱為以也稱為堿基序列堿基序列。55端端3端端CGAA 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 G C T 3 目目 錄錄第二節(jié)第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能的空間結(jié)構(gòu)與功能Dimensional Structure and Function of DNA DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)-雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) DNA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 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染

9、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 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu) 原核生物原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu) DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝 DNA的功能的功能一、一、 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)富蘭克琳威爾金斯運用X射線衍射技術(shù)拍攝到了清晰而優(yōu)美的DNA照片這一年，沃森年僅25歲，克里克也只有37歲，獲得博士學(xué)位不久。由于他們具有清醒的宏觀洞察力、非凡的科學(xué)想像力和嚴(yán)密的邏輯思維能力，選擇了正確的研究路線，廣泛借鑒他人的研究成果并加以綜合性的科學(xué)思考。沃森和克里克資歷最淺，知識與經(jīng)驗最缺乏，也沒有進行過相關(guān)的實驗，而且DNA結(jié)構(gòu)不是他們

10、的本職研究課題，但他們卻在這場科學(xué)競賽中贏得了勝利。（a） X 形說明DNA結(jié)構(gòu)是螺旋形的；（b）菱形說明DNA分子是長鏈；（c）直線的間距是DNA分子重復(fù)單元（一個完整的螺旋）的間距 ；（d）缺少了兩條直線，這是因為另一條螺旋的干擾。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是怎樣發(fā)現(xiàn)的雙螺旋結(jié)構(gòu)是怎樣發(fā)現(xiàn)的 向義和物理與工程物理與工程 2005年02期 （一）（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)則規(guī)則：A = TG 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以以氫鍵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 Char

11、gaff 規(guī)則規(guī)則 任何一種生物中各堿基相對比例相同任何一種生物中各堿基相對比例相同 即：即：A=T，G=C； 不同生物的不同生物的DNA,其堿基組成不同；其堿基組成不同； 同一個體不同器官、組織的同一個體不同器官、組織的DNA,其堿基組成相同。其堿基組成相同。查伽夫（二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點 （Watson, Crick, 1953）uDNADNA分子由兩條分子由兩條相互平行但走向相互平行但走向相反相反的脫氧多核苷酸鏈組成，兩的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以鏈以- -脫氧核糖脫氧核糖- -磷酸磷酸- -為骨架，以為骨架，以右手螺旋右手螺旋方式繞同一公共軸盤。方式繞同

12、一公共軸盤。螺 旋 直 徑 為螺 旋 直 徑 為 2 2 n m ， 形 成 大 溝， 形 成 大 溝(major groove)及小溝及小溝(minor groove)相間。相間。u堿堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成與對側(cè)堿基形成氫鍵配對氫鍵配對（互補（互補配對形式：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，螺旋螺旋一圈螺距一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10對堿基。對堿基。（二）（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點 （Watson, Crick, 1953）堿基互補配對堿基互補配對 （二）（二） DNA雙

13、螺旋結(jié)構(gòu)模型要點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點 （Watson, Crick, 1953）u氫鍵氫鍵維持雙鏈維持雙鏈橫向穩(wěn)定性橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力堿基堆積力維持雙鏈維持雙鏈縱向穩(wěn)縱向穩(wěn)定性定性。（三）（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性二、二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝中的組裝（一）（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)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

14、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 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。 （二）原核生物（二）原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu)（三）（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物染色體由真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是其基本單位是 核小體核小體(nucleosome)。核小體的組成核小體的組成DNA：約約200bp 組蛋白：

15、組蛋白：H1H2A，H2BH3H4三、三、DNA的功能的功能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)，也是個體生命活動是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(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。 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Structure and Function of RNARNA的種類、分布、功能的種類、

16、分布、功能核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運氨基酸轉(zhuǎn)運氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運的剪接、轉(zhuǎn)運rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分的信號識別體的組分核仁小核仁小RNA核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA

17、轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運氨基酸轉(zhuǎn)運氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運的剪接、轉(zhuǎn)運rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組分的信號識別體的組分核仁小核仁小RNA一一 、信使、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能hnRNA 內(nèi)含子內(nèi)含子( (in

18、tron) )mRNA * mRNA成熟過程成熟過程 外顯外顯子子( (exon) )* * mRNA結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點1. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的基鳥苷，同時第一個核苷酸的C 2也是甲基化，形成也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。2. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的3 末端有一個多聚腺苷酸末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。尾。帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)* 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，按堿基互補配對原則，抄錄并傳

19、送至核糖體，用以補配對原則，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。決定其合成蛋白質(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)運轉(zhuǎn)運mRNAhnRNA翻譯翻譯蛋白蛋白真核細(xì)胞真核細(xì)胞 * tRNA的一級結(jié)構(gòu)特點的一級結(jié)構(gòu)特點 含含 1020% 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)為G 具有具有 T C 二、轉(zhuǎn)運二、轉(zhuǎn)運RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3

20、CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,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 * tRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)三葉草形三葉草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU環(huán)環(huán) 反密碼環(huán)反密碼環(huán) 額外環(huán)額外環(huán) TC環(huán)環(huán)氨基酸氨基酸臂臂額外環(huán)額外環(huán)* tRNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu) 倒倒L形形* tRNA的功能的功能活化、搬運氨基酸活化、搬運氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。翻譯。* rRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)三、核蛋白體三、核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能* rRNA的功能的功能參與組成核蛋白參與組成核蛋白體，作為

21、蛋白質(zhì)生物體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場所。合成的場所。* 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核蛋白體的組成核蛋白體的組成原核生物（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個核苷酸個核苷酸18S1874個核苷酸個核苷酸蛋白質(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

22、個核苷酸個核苷酸120個核苷酸個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸個核苷酸160個核苷酸個核苷酸120個核苷酸個核苷酸蛋白質(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%四四 、其他小分子、其他小分子RNA及及RNA組學(xué)組學(xué)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) snmRNAssnmRNAs的種類的種類核內(nèi)小核內(nèi)小RNARNA核仁小核仁小RNARNA胞質(zhì)小胞質(zhì)小RNA

23、RNA催化性小催化性小RNARNA小片段干涉小片段干涉 RNARNA snmRNAs的功能的功能參與參與hnRNA和和rRNA的加工和轉(zhuǎn)運。的加工和轉(zhuǎn)運。RNARNA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)胞在不同時間、不同狀態(tài)下同一細(xì)胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達具有時間和空間特異性。的表達具有時間和空間特異性。 RNARNA組學(xué)組學(xué)核酸和蛋白質(zhì)的比較核酸和蛋白質(zhì)的比較核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 質(zhì)質(zhì)The Physical and Chemical Characte

24、rs of Nucleic Acid第第 四四 節(jié)節(jié)1. DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相當(dāng)于相當(dāng)于50 g/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 = 1.8RNA純品純品: OD260/OD280 = 2.0OD260的應(yīng)用的應(yīng)用二、二、DNA的變性的變性(denaturation)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雙鏈解開成兩條單雙鏈解開成兩條單鏈的過程。鏈的過程。方法：方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及

25、過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等某些有機溶劑如乙醇、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性喪失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變性時其溶液變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。增高的現(xiàn)象。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DNADNA的過程中

26、以溫度對的過程中以溫度對A260A260（absorbanceabsorbance，A A，A260A260代表溶液在代表溶液在260nm260nm處的吸光處的吸光率）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線率）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。 Tm：變性是在一個相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一變性是在一個相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達到最大值的范圍內(nèi)，紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫度稱時的溫度稱為為 D N A 的 解 鏈 溫 度 ， 又 稱 融 解 溫 度的 解 鏈 溫 度 ， 又 稱 融 解 溫 度 ( m e l t i n g temperature, Tm)。其大小

27、與。其大小與G+C含量成正比。含量成正比。三、三、DNA的復(fù)性與分子雜交的復(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DNADNA的兩條互補鏈可恢復(fù)天的兩條互補鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為然的雙螺旋構(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，其溶液復(fù)性時，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，這一過經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為程稱為退火退火(annealing) 。在在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的的DNA單鏈分子或單鏈分子

28、或RNA分子放在同一溶液中，只要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，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（溫度及離子強度）下，就可以在不在適宜的條件（溫度及離子強度）下，就可以在不同的分子間形成同的分子間形成雜化雙鏈雜化雙鏈(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之間形之間形成，也可以在成，也可以在DNA和和RNA分子間或者分子間或者RNA與與RNA分分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。核酸分子雜交核酸分子雜交(hybridization) DNA

29、-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分子分子核酸分子雜交的應(yīng)用核酸分子雜交的應(yīng)用 研究研究DNA分子中某一種基因的位置分子中某一種基因的位置 定兩種核酸分子間的序列相似性定兩種核酸分子間的序列相似性 檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否 是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)探探 針針 在核酸雜交的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種在核酸雜交的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種用于研究核酸和基因診斷的新技術(shù)稱用于研究核酸和基因診斷的新技術(shù)稱為為探針技術(shù)探針技術(shù)。 探針：單鏈的核苷酸聚合體標(biāo)記后，：單鏈的核苷酸聚合體標(biāo)記后，就可以稱為探針。就可以稱為探針。第第 五五 節(jié)節(jié) 核核 酸酸