第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)優(yōu)質(zhì)課件

第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1優(yōu)選第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)優(yōu)選第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)22022/12/133【主要內(nèi)容】2.1遺傳物質(zhì)的本質(zhì)是什么？2.2DNA的結(jié)構(gòu)類型2.3染色體的結(jié)構(gòu)和組裝2.4核酸的變性、復(fù)性與分子雜交2.5RNA2022/12/113【主要內(nèi)容】2.1遺傳物質(zhì)的本質(zhì)是什32022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作4【本章學(xué)習(xí)要求與目的】重點掌握：1.掌握DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點2.DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的生物學(xué)意義3.掌握核酸理化性質(zhì)。3.掌握影響變性和復(fù)性的因素4.掌握DNA分子雜交的概念5.RNA的種類主要及其主要功能6.掌握證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗設(shè)計了解：1.了解真核細(xì)胞染色體是如何通過不同的結(jié)構(gòu)層次包裝形成的？2.A,B,Z－DNA的結(jié)構(gòu)各有何特點3.了解RNA與DNA在化學(xué)組成和性質(zhì)上的主要區(qū)別4.RNA的種類主要及其主要功能5.了解染色體的化學(xué)組成成份主要有哪些2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作4【本章學(xué)習(xí)要42022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作52.1遺傳物質(zhì)的本質(zhì)是什么？在孟德爾的成果獲得承認(rèn)后，生物界都知道是遺傳因子（即基因）決定了生物的遺傳。但是，基因究竟在細(xì)胞內(nèi)的什么地方？摩爾根以果蠅為試驗對象回答了這一問題，基因在染色體上。

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作52.1遺傳52022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作6摩爾根和他的學(xué)生利用果蠅作了大量的研究。1926年出版《基因論》，建立了著名的基因?qū)W說。ThomasHuntMorgan

（1866～1945）2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作6摩爾根和他的62022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作7摩爾根在《基因論》中繪制了果蠅基因位置圖，首次完成了當(dāng)時最新的基因概念的描述：基因是在染色體上呈線性排列的遺傳單位，它不僅是決定性狀的功能單位，也是一個突變單位和交換單位。至此，人們對基因概念的理解更加具體和豐富了。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作7摩爾根在《基72022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作8摩爾根果蠅遺傳實驗具有劃時代意義

◆人類第一次把基因與染色體聯(lián)系起來，認(rèn)為基因是一種物質(zhì)，是染色體上的一個特定的區(qū)段?！舸_立并發(fā)展了染色體的遺傳理論。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作8摩爾根果蠅遺82022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作9ThomanHuntMorgan（1866～1945）因發(fā)現(xiàn)染色體的遺傳機(jī)制，創(chuàng)立染色體遺傳理論而于1933年獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作9Thoman92022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作10基因是何物?基因的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成怎樣?基因是如何決定遺傳性狀的?在摩爾根時代仍然有些問題是一個謎2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作10基因是何102022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作11急需解決兩個基本問題

摩爾根確定了染色體是基因的載體?；蜓芯堪l(fā)展到細(xì)胞學(xué)水平之后，首先急需解決兩個基本問題：

（1）基因的化學(xué)本性是什么？（2）基因是如何工作的？2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作11急需解決兩112022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作12細(xì)胞化學(xué)研究表明，染色體的主要成分是蛋白質(zhì)和核酸。那么，基因究竟是蛋白質(zhì)還是核酸？蛋白質(zhì)作為生命物質(zhì)的主要成分和生命活動的體現(xiàn)者，它不僅參與所有的生命過程，而且它的化學(xué)結(jié)構(gòu)也有多樣性和可塑性。細(xì)胞化學(xué)在研究基因的化學(xué)本質(zhì)上起了重要作用2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作12細(xì)胞化學(xué)研122022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作13◆所以在相當(dāng)一段時間里，學(xué)術(shù)界認(rèn)為基因是蛋白質(zhì)，認(rèn)為只有像蛋白質(zhì)這樣復(fù)雜的大分子才能決定細(xì)胞的特征和遺傳。細(xì)胞化學(xué)在研究基因的化學(xué)本質(zhì)上起了重要作用2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作13◆所以在相132022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作14◆認(rèn)識到基因的化學(xué)本質(zhì)是核酸而不是蛋白質(zhì)，經(jīng)歷了一段漫長的歷史過程?！舭l(fā)現(xiàn)DNA的遺傳功能，始于1928年格里菲斯（P．Griffith）所做的用肺炎雙球菌感染小鼠的實驗。

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作14◆認(rèn)識到基142022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作151928年，英國科學(xué)家格里菲思在肺炎球菌實驗中首次發(fā)現(xiàn)了基因是一類特殊生物分子的證據(jù)。

FredericGriffith1879—19412022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作151928年15三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作whatismeaning?Southern印跡雜交是進(jìn)行基因組DNA特定序列定位的通用方法。(hyperchromiceffect)在格里菲斯發(fā)現(xiàn)肺炎球菌的遺傳轉(zhuǎn)化現(xiàn)象之后不過數(shù)年（30年代初），加拿大生物化學(xué)家艾弗里領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組便開始探尋轉(zhuǎn)化因子。A-DNAB-DNAZ-DNADNA雙螺旋的結(jié)構(gòu)特點堿基堆積面和堿基積壓程度的差異DNA的解鏈溫度（Tm）是引物的一個重要參數(shù)，它是當(dāng)50％的引物和互補(bǔ)序列表現(xiàn)為雙鏈DNA分子時的溫度，一種DNA分子的Tm值大小與其所含堿基中的G＋C比例相關(guān)，G＋C比例越高，Tm值越高。參與基因復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及核酸修飾的酶類（如各種DNA和RNA聚合酶等)就是一類重要的非組蛋白,它們在核酸代謝中的重要性是不言而喻二、DNA的二級結(jié)構(gòu)粘度較低、浮力密度較大、沉降速度較快。片段愈短，變性愈快，Tm值愈小三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是DNA，這是基因研究上一個重要的里程碑。三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作盤繞則形成其三級結(jié)構(gòu)，超螺旋是DNA三級結(jié)構(gòu)的三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作艾弗里等人的實驗不僅揭開了“格里菲斯之謎”，并且在世界上第一次證明基因就在DNA上。變性溫度/溶解溫度（Tm）較高2022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作16S型菌體包有多糖類莢膜，菌落光滑（smooth），有毒性，可以使人患肺炎或使小鼠患敗血癥R型不具莢膜，菌落粗糙（rough），無毒性，不致病

肺炎雙球菌有兩種類型：三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作2022/12/11三峽大學(xué)李曉162022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作17格里菲斯用肺炎球菌做實驗時發(fā)現(xiàn)了一個令人驚異的現(xiàn)象：加熱殺死的能致病的S型菌＋不能致病的R型菌→混合→注射到小鼠體內(nèi)→小鼠病死→從死鼠體內(nèi)分離出大量的S型肺炎球菌，難道S型致病菌復(fù)活了嗎？這就是著名的“格里菲斯之謎”。

“死菌復(fù)活”之謎

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作17格里菲斯用172022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作182022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作18182022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作19●這是一個令人困惑的結(jié)果R型活菌或S型死菌分別注入小鼠體內(nèi)，都不會致病，而兩者混合注入?yún)s致病了?！窠忉專杭訜釟⑺赖腟型菌中存在某種導(dǎo)致細(xì)菌類型發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。這種物質(zhì)究竟是什么，人們尚不知道，暫時叫做“轉(zhuǎn)化因子”（transformingelement）。

R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎球菌的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化（transformation）。

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作19●這是一個192022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作20導(dǎo)致R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的因子，其化學(xué)本質(zhì)究竟是什么？這個問題，與遺傳學(xué)家提出的“基因的化學(xué)本質(zhì)是什么？”實質(zhì)上是同一個問題。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作20導(dǎo)致R型細(xì)202022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作21格里菲斯發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象為以后認(rèn)識到DNA是遺傳物質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。在美國紐約洛克菲勒研究所工作的Avery立刻敏感地抓住了這一問題，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研究，取得了重大突破。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作21格里菲斯發(fā)212022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作22在格里菲斯發(fā)現(xiàn)肺炎球菌的遺傳轉(zhuǎn)化現(xiàn)象之后不過數(shù)年（30年代初），加拿大生物化學(xué)家艾弗里領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組便開始探尋轉(zhuǎn)化因子。他們在實驗中發(fā)現(xiàn)：死去的S型菌并未復(fù)活，而是S型菌的DNA進(jìn)入了R型菌，使其轉(zhuǎn)化為新的S型致病肺炎雙球菌。艾弗里等人的實驗不僅揭開了“格里菲斯之謎”，并且在世界上第一次證明基因就在DNA上。

OswaldTheodoreAvery

（1877～1955）2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作22在格里菲斯222022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作23分離S型死菌的提取液→分別檢測各分離組分（蛋白質(zhì)、類脂、多糖、RNA和DNA）的轉(zhuǎn)化活性→只有DNA具有轉(zhuǎn)化因子活性艾弗里等人的實驗證據(jù)：2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作23分離S型死232022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作242022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作24242022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作25

用化學(xué)法和酶法↓去除S型死菌抽提物中的蛋白質(zhì)、類脂、多糖和RNA↓

抽提物的剩余物質(zhì)↓

R型→轉(zhuǎn)化→S型

1944年，他們確認(rèn)，“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA。艾弗里等人的試驗和結(jié)論是對DNA認(rèn)識史上的一次重大突破，徹底改變了DNA在生物體內(nèi)無足輕重的傳統(tǒng)觀念。

進(jìn)一步的實驗：

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作25252022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作26

但當(dāng)時的主流觀點并不接受艾弗里DNA是遺傳物質(zhì)的觀念，認(rèn)為提取的DNA無論如何純凈，仍然可能有殘余的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)才是有活性的轉(zhuǎn)化因子。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作26262022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作27針對學(xué)術(shù)界的否定意見，艾弗里于1946年用蛋白酶、RNA酶和DNA酶分別處理肺炎球菌的細(xì)胞抽提物。結(jié)果:（1）可以破壞、消化蛋白質(zhì)的胰蛋白酶和糜蛋白酶不影響轉(zhuǎn)化活性；（2）分解、消化RNA（而不是消化分解DNA）的RNA酶對轉(zhuǎn)化活性無影響；（3）在加入分解、消化DNA的DNA酶后，轉(zhuǎn)化活性喪失。這些實驗進(jìn)一步證明了DNA作為遺傳信息載體的功能。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作27針對學(xué)術(shù)界272022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作28發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是DNA，這是基因研究上一個重要的里程碑。但在當(dāng)時，這項重要的發(fā)現(xiàn)并未引起足夠的重視。艾弗里雖曾被提名為諾貝爾獎的候選人，但當(dāng)時評獎委員會認(rèn)為“最好等到DNA的轉(zhuǎn)化機(jī)理更多地為人們所了解的時候再說”?？墒?，當(dāng)爭議平息、諾貝爾獎評選委員會準(zhǔn)備授獎之時，他已經(jīng)去世了。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作28發(fā)現(xiàn)遺傳物285‘-TATATATATATA-3’凝膠中DNA的變性：堿變性DNA分子一共被壓縮了☆堿基排列對Tm值具有明顯影響二、DNA的二級結(jié)構(gòu)核苷AT形成變性核心，變性加快，Tm值小050.三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作DNA的一級結(jié)構(gòu)的性質(zhì)(hyperchromiceffect)雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA的兩條鏈圍著同一中心軸旋繞而成的一種空間結(jié)構(gòu)。Z-DNA：是B型DNA的另一種變構(gòu)形式，活性明顯降低，富含G-C，嘌呤與嘧啶交替出現(xiàn)，左手螺旋，每個螺圈含有12個堿基對。一、DNA的一級結(jié)構(gòu)摩爾根在《基因論》中繪制了果蠅基因位置圖，首次完成了當(dāng)時最新的基因概念的描述：科學(xué)探索的道路是螺旋式的，科學(xué)家們在階梯上不斷攀登，一個新的螺旋展現(xiàn)在他們的眼前，而這將引起一場新的生命科學(xué)革命。現(xiàn)在還不知道，Z－DNA在體內(nèi)是否存在。DNA中的4種堿基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶啶5`AT3`(hyperchromiceffect)掌握DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點2022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作291951年，赫里奧特（R·Herriott）提出一個十分富有魅力和啟發(fā)性的假說：

“病毒的作用可能像一個充滿著轉(zhuǎn)化因子的注射針。這樣的病毒本身不會進(jìn)入細(xì)胞，但它不僅用尾部接觸寄生細(xì)胞，并可能通過酶的作用在細(xì)胞外膜上鉆一小孔，然后病毒頭部的DNA就鉆入細(xì)胞?！?/p>

5‘-TATATATATATA-3’2022/12/11三峽292022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作30當(dāng)人們?yōu)榘ダ锏膶嶒灦ち覡幷摃r，研究噬菌體的美國微生物學(xué)家赫爾希等人在考慮，能否將蛋白質(zhì)和DNA完全分開，單獨觀察DNA的作用呢？他們受赫里奧特思路的啟發(fā)設(shè)計了一個精巧的噬菌體感染實驗。赫爾希與德爾布呂克和盧里亞一起，獲1969年的諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎獎。

AlfredDayHershey（1908～1997）2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作30當(dāng)人們?yōu)榘?02022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作312022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作31312022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作32噬菌體感染實驗35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼的噬菌體感染細(xì)菌細(xì)菌無放射性

32P標(biāo)記DNA內(nèi)芯的噬菌體感染細(xì)菌細(xì)菌有放射性這一結(jié)果確鑿無疑地證明，進(jìn)入寄主細(xì)胞內(nèi)的是噬菌體DNA，而不是蛋白質(zhì)外殼。噬菌體的DNA不但包括噬菌體自我復(fù)制的信息，而且包括合成噬菌體蛋白質(zhì)所需要的全部信息。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作32噬菌體感染322022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作332022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作33332022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作34

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342022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作35

1952年，赫爾希（A．D．Hershey）和蔡斯（M．Chase）證明了噬菌體DNA能攜帶遺傳信息到后代中去以后，科學(xué)界才終于接受了DNA是遺傳信息載體的理論。

定論：遺傳物質(zhì)的本質(zhì)是DNA2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作351952352022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作36人們徹底摒棄蛋白質(zhì)是基因的化學(xué)本質(zhì)的概念，是在1953年沃森和克里克提出著名的DNA雙螺旋分子結(jié)構(gòu)模型之后。1953年4月25日英國的《Nature》刊登了沃森和克立克的DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，這一天是分子生物學(xué)的誕生日。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作36人們徹底摒362022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作37JamesDeweyWatson（1928～）

FrancisHarryComptonCrick

（1916～）

1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型被提出來了，兩位創(chuàng)立者是美國生物化學(xué)家沃森（JamesDeweyWatson，1928～）和英國生物物理學(xué)家克里克（FrancisHarryComptonCrick，1916～）。獲1962年的諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作37James372022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作38富蘭克林拍攝的DNA晶體的X射線衍射照片，這張照片正是發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作38富蘭克林拍382022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作39DNA雙螺旋模型2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作39DNA雙螺39三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作其它三種組蛋白在不同種屬之間存在著較大的差異。一、DNA的一級結(jié)構(gòu)②蛋白質(zhì)因子與DNA的特異結(jié)合依賴于氨基酸與DNA間的氫鍵形成三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作⑥雙螺旋中存在大溝（2.CGn3’-ATCTATGCTGTCAT-5’DNA分子變性(DNAdenaturation)了解真核細(xì)胞染色體是如何通過不同的結(jié)構(gòu)層次包裝形成的？三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作由糖-磷酸相互間隔連接，構(gòu)成主鏈；(hyperchromiceffect)核苷酸格里菲斯用肺炎球菌做實驗時發(fā)現(xiàn)了一個令人驚異的現(xiàn)象：Tm三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作細(xì)胞中的主要RNA（自學(xué)）2022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作4034三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作2022/12/11三峽大學(xué)李曉402022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作412022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作41412022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作42DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的發(fā)現(xiàn)，是生物學(xué)史上的一座里程碑：為DNA復(fù)制提供了構(gòu)型上的解釋，使人們對DNA作為基因的物質(zhì)基礎(chǔ)不再懷疑奠定了分子遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。DNA雙螺旋模型在科學(xué)上的影響是深遠(yuǎn)的2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作42DNA分子422022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作43從1857年孟德爾進(jìn)行豌豆雜交實驗算起，經(jīng)過無數(shù)科學(xué)家近百年的探索，蒙在生命遺傳奧秘上的面紗正在一層層地剝?nèi)??？茖W(xué)探索的道路是螺旋式的，科學(xué)家們在階梯上不斷攀登，一個新的螺旋展現(xiàn)在他們的眼前，而這將引起一場新的生命科學(xué)革命。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作43從1857432022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作442.2DNA的結(jié)構(gòu)類型一、DNA的一級結(jié)構(gòu)二、DNA的二級結(jié)構(gòu)三、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作442.2D442022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作45一、DNA的一級結(jié)構(gòu)1.定義：

DNA的一級結(jié)構(gòu)是DNA分子中各種脫氧核苷酸之間的連接方式和排列順序。四種脫氧核苷酸通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接起來的多核苷酸鏈的排列順序。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作45一、DNA45

核酸的基本結(jié)構(gòu)單元核苷酸核酸是由許多核苷酸組成的長鏈Nucleotide核酸的基本結(jié)構(gòu)單元核苷酸核酸是由許多核苷酸組成的長46

核苷酸磷酸核苷戊糖堿基核糖脫氧核糖嘌呤嘧啶核酸的化學(xué)組成

核苷酸磷酸核苷戊糖堿基核糖脫氧核糖嘌呤嘧啶核酸的化學(xué)組成47

1、戊糖它們均以呋喃糖態(tài)存在RNA中

DNA中

核酸的化學(xué)組成1、戊糖它們均以呋喃糖態(tài)存在RNA中D482種核糖2種核糖492、堿基DNA中的4種堿基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶啶RNA中的4種堿基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶3、磷酸核酸的化學(xué)組成2、堿基DNA中的4種堿基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧505種含氮堿基5種含氮堿基51堿基5-甲基-2,4-二氧嘧啶Thy胸腺嘧啶2,4-二氧嘧啶Ura尿嘧啶2-氨基-6-氧嘌呤

Gue鳥嘌呤2-氧-4-氨基嘧啶Cyt胞嘧啶嘧啶6-氨基嘌呤Ade腺嘌呤嘌呤124NN3561357NNNNCH24689HNNNNCHNH2HNNNNCHOHH2NNNNH2OHNNOONNOOCH3堿基5-甲基-2,4-二氧嘧啶Thy胸腺嘧啶2,4-二氧嘧52

核苷

戊糖第1位碳原子上的羥基與嘌呤的第9位氮原子或與嘧啶的第1位氮原子形成的N-C糖苷鍵。

腺苷

脫氧鳥苷核酸的化學(xué)組成核苷戊糖第1位碳原子上的53兩種核苷兩種核苷54

核苷酸

RNA中的核苷酸腺苷酸AMP鳥苷酸GMP胞苷酸CMP尿苷酸UMPDNA中的核苷酸脫氧腺苷酸dAMP脫氧鳥苷酸dGMP脫氧胞苷酸dCMP脫氧胸苷酸dTMP生物體內(nèi)存在的核苷酸，多是5核苷酸。'核酸的化學(xué)組成核苷酸RNA腺苷酸AMP鳥苷酸GM55核苷酸核562.1DNA單鏈的延伸5’3’端2.DNA的一級結(jié)構(gòu)的性質(zhì)2.1DNA單鏈的延伸5’3’端57

無分枝的長鏈2.2多聚脫氧核苷酸鏈的結(jié)構(gòu)特點由糖-磷酸相互間隔連接，構(gòu)成主鏈；堿基連接在主鏈的核糖上，形成側(cè)鏈。

具有方向性。兩個末端分別為5'端和3'端。

在天然DNA中，5'端常為磷酸，3'端為游離羥基。DNA的一級結(jié)構(gòu)無分枝的長鏈2.2多聚脫氧核苷酸鏈的結(jié)構(gòu)特點由糖-磷酸583.3一級結(jié)構(gòu)的表示方法1）線條法DNA的一級結(jié)構(gòu)3.3一級結(jié)構(gòu)的表示方法1）線條法DNA的一級結(jié)構(gòu)595'pGpCpTpTpAOH3'5'pGCTTAOH3'pGCTTAOHGCTTA2）文字式DNA的一級結(jié)構(gòu)5'pGpCpTpTpAOH3'2）文字式DNA的一級結(jié)602022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作612022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作61612022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作622022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作6262反向重復(fù)序列反向重復(fù)序列632022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作642022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作64642022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作65

二、DNA的二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)的概念:DNA的二級結(jié)構(gòu)是指DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA的兩條鏈圍著同一中心軸旋繞而成的一種空間結(jié)構(gòu)。主要分為兩大類：一類是右手螺旋，如B-DNA和A－DNA;另一類是左手螺旋，即Z-DNA2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作65652022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作66DNA構(gòu)型變異生理狀態(tài)：B-DNA（右手螺旋）高鹽狀態(tài)：A-DNA（右手螺旋脫水構(gòu)型，每螺圈含有11個核苷酸對，A－DNA比較短和密，其平均直徑為23?。大溝深而窄，小溝寬而淺。）Z-DNA：

是B型DNA的另一種變構(gòu)形式，活性明顯降低，富含G-C，嘌呤與嘧啶交替出現(xiàn)，左手螺旋，每個螺圈含有12個堿基對。分子直徑為18?，并只有一個深溝?，F(xiàn)在還不知道，Z－DNA在體內(nèi)是否存在。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作66DNA構(gòu)型662022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作67ABZMiMaMaMiMiMaA-DNAB-DNAZ-DNAMaMi2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作67ABZMi672022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作68A-DNAB-DNAZ-DNA2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作68A682022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作69B-DNA

B-DNA2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作69B-DNA692022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作70DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

（DNADoubleHelixModel)1953年Watson和Crick由X射線衍射結(jié)構(gòu)分析提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作70DNA雙螺702022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作71雙螺旋結(jié)構(gòu)要點①DNA分子是由兩條互相平行的脫氧核苷酸長鏈盤繞而成的；②DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)；③兩條鏈上的堿基通過氫鍵相結(jié)合，形成堿基對，A=T,G≡C；2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作71雙螺旋結(jié)構(gòu)712022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作72④兩條單鏈反向平行，極性相反，一條是5′3′，另一條是3′5′：⑤兩條鏈以中心為軸，向右盤旋：⑥雙螺旋中存在大溝（2.2nm)和小溝（1.2nm)；⑦每個雙螺旋含10個堿對，相鄰堿基對間的距離為0.34nm,螺旋的直徑為2.0nm。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作72④兩條單鏈722022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作732022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作73732022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作742022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作74742022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作752022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作75752022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作762022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作76762022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作772022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作77772022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作78模型中的堿基配對有何重要性？①A-T,G-C配對可形成很好的線性氫鍵；②A-T對和G-C對的幾何形狀一樣，使雙鏈距離相近，使雙螺旋保持均一；③堿基對處在同一平面內(nèi)。不論核苷酸的順序如何，都不影響雙螺旋的結(jié)構(gòu)；④為DNA半保留復(fù)制奠定了基礎(chǔ)。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作78模型中的堿782022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作79DNA雙螺旋的結(jié)構(gòu)特點①堿基頂部基團(tuán)裸露在DNA大溝內(nèi)②蛋白質(zhì)因子與DNA的特異結(jié)合依賴于氨基酸與DNA間的氫鍵形成③蛋白質(zhì)因子沿大溝與DNA形成專一性結(jié)合的幾率與多樣性高于沿小溝的結(jié)合④大溝的空間更有利于與蛋白質(zhì)的結(jié)合2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作79DNA雙螺792022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作802022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作80802022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作81維持DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素

（DNA的實際存在狀況就是堿基堆積的棒狀實體）氫鍵磷酸酯鍵堿基堆積力（堿基非特異性結(jié)合力）①磷酸骨架、氨基、酮基及周圍水分子間的有序排列②疏水作用力③范德華力0.2mol/LNa+生理鹽條件磷酸基團(tuán)間的靜電斥力堿基內(nèi)能增加后兩者是不穩(wěn)定因素2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作81維持DNA812022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作822022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作82822022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作83三、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作83三、DNA832022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作84形成Loop的雙鏈DNA呈超螺旋狀態(tài)2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作84形成Loo842022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作85DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋（supercoil）：雙螺旋DNA進(jìn)一步扭曲盤繞則形成其三級結(jié)構(gòu)，超螺旋是DNA三級結(jié)構(gòu)的主要形式,超螺旋有正超螺旋和負(fù)超螺旋兩種，負(fù)超螺旋的存在對于轉(zhuǎn)錄和復(fù)制都是必要的。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作85DNA的超852022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作86●超螺旋結(jié)構(gòu)DNA

leadstoleft-handedsuperhelix

B-DNAOverwinding緊纏

(右旋)

positivesupercoiled2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作86●超862022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作87Leadstoright-handedsuperhelixB-DNAunwinding(左旋)

所有生物的DNA幾乎有5%為NegativeSuperhelix

NegativeSupercoiled

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作87Leads87負(fù)超螺旋negativesuperhelix對于B-DNA來說，underwinding(松纏)以后，進(jìn)行閉合，所產(chǎn)生的趨右旋的超螺旋，以解除外加的捻轉(zhuǎn)所造成的脅變，天然狀態(tài)下，一般觀察到的都是負(fù)超螺旋，易形成泡狀結(jié)構(gòu)

負(fù)超螺旋negativesuperhelix對于B-DNA882022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作89超螺旋形成示意2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作89超螺旋892022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作90InvitroEBinsertedNeg.→Pos.Superhelixchangebasebase3.4埃EB7.0埃basebasebasebase局部DNA的緊縮00.050.1EB/bp16s21sNeg.Pos.

00.050.12022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作90Invi902022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作91360o/helix360o-26o/helix/0neofEBinsertedNeg.Superhelix

OC,L,DNA

Pos.Superhelix

EB對超螺旋結(jié)構(gòu)的影響2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作91360o/912022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作92l

DNA在水溶液中,構(gòu)型偏B型狀態(tài)l

DNA以10.5bp/helix為最穩(wěn)定構(gòu)型l

小于10.5bp/helix向正超螺旋發(fā)展(緊縮態(tài))

大于10.5bp/helix向負(fù)超螺旋發(fā)展(松弛態(tài))

conclusion2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作92l

922022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作93變性溫度/溶解溫度（Tm）較高粘度較低、浮力密度較大、沉降速度較快。在凝膠電泳中遷移率最大的是超螺旋DNA，其次是線性DNA，最慢的是開環(huán)DNA超螺旋DNA其中一股DNA鏈被切斷產(chǎn)生缺口，DNA分子恢復(fù)到松弛狀態(tài)超螺旋結(jié)構(gòu)對DNA性質(zhì)的影響2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作93變性溫度/932022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作94超螺旋結(jié)構(gòu)的生物學(xué)意義1.超螺旋形式是DNA分子復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的需要：生物體內(nèi)DNA結(jié)構(gòu)是處于動態(tài)之中。超螺旋的引入就提高了DNA的能量水平，而超螺旋程度的改變介導(dǎo)了DNA結(jié)構(gòu)的變化。即超螺旋多余的能量可能使DNA雙股鏈分開，或局部熔解。這種結(jié)構(gòu)上的變化對DNA分子復(fù)制和轉(zhuǎn)錄等的啟動很重要。2.DNA分子以高度致密的狀態(tài)存在于核內(nèi)，使DNA分子體積縮小2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作94超螺旋結(jié)構(gòu)942022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作952.3染色體的結(jié)構(gòu)和組裝主要動、植物種類的染色體數(shù)

擬南芥5小麥2n=6x=42

大豆2n=4x=40棉花2n=4x=522022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作952.3染952022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作96染色體的組成染色體的主要化學(xué)成份是脫氧核糖核酸（DNA）和5種稱為組蛋白的蛋白質(zhì)，還有非組蛋白和RNA組蛋白（histones)是指染色體中的堿性蛋白質(zhì)，其特點是富含二種堿性氨基酸（賴氨酸和精氨酸），根據(jù)這兩種氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的相對比例（賴．精）又將組蛋白分為五種小類型。

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作96染色體的組962022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作97組蛋白的類型2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作97組蛋白的類972022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作98組蛋白的特性所有真核生物染色體中均含有這五種組蛋白。組蛋白的含量與DNA含量之比約為1:1。組蛋白中也含有較多的酸性氨基酸，但在這五種組蛋白中，其含量均低于堿性氨基酸，堿/酸比在1.4-2.5之間。組蛋白的等電點(pI)在7.5-10.5之間,這些強(qiáng)極性氨基酸使蛋白質(zhì)帶上大量電荷,成為組蛋白與DNA結(jié)合及蛋白質(zhì)之間的相互作用的主要化學(xué)力之一。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作98組蛋白的特98富精氨酸組蛋白（H3和H4），稍富賴氨酸組蛋白（H2A和H2B）及極富賴氨酸組蛋白（H1）三種類型，是根據(jù)所含堿性氨基酸的相對比例劃分的。這五種組蛋白的氨基酸全順序均已確定。在各種物種，H3和H4的序列極少有差異，這種生物進(jìn)行上的高度保守性預(yù)示著其功能的重要性。其它三種組蛋白在不同種屬之間存在著較大的差異。組蛋白對染色體中DNA的包裝有十分重要的作用。組蛋白的特性富精氨酸組蛋白（H3和H4），稍富賴氨酸組蛋白（H2A和H299非組蛋白（non-histoneprotein,NHP)是指染色體中組蛋白以外的其它蛋白質(zhì)，它是一大類種類繁雜的各種蛋白質(zhì)的總稱。估計總數(shù)在300-600之間,分子量范圍為7000-80000D,等電點為3.9-9.2。對于其中許多單個成分的結(jié)構(gòu)和功能，目前還了解甚少。一些非組蛋白與基因表達(dá)及染色體高級結(jié)構(gòu)的維持有關(guān)。參與基因復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及核酸修飾的酶類（如各種DNA和RNA聚合酶等)就是一類重要的非組蛋白,它們在核酸代謝中的重要性是不言而喻

非組蛋白的特性非組蛋白（non-histoneprotein,NHP)是100核小體是染色體結(jié)構(gòu)的最基本單位核小體的核心是由4種組蛋白（H2A、H2B、H3和H4）各兩個分子構(gòu)成的扁球狀8聚體。一條染色體有一個DAN分子。一個DNA分子就像是一條長長的雙螺旋的飄帶。DNA雙螺旋依次在每個組蛋白8聚體分子的表面盤繞約1.75圈，其長度相當(dāng)于146個堿基對。組蛋白8聚體與其表面上盤繞的DNA分子共同構(gòu)成核小體在相鄰的兩個核小體之間，有長約50～60個堿基對的DNA連接線。在相鄰的連接線之間結(jié)合著一個第5種組蛋白（H1）的分子。

核小體是染色體結(jié)構(gòu)的最基本單位核小體的核心是由4種組蛋白（H1012022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1022022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作102102核小體（nucleosome）

真核生物染色質(zhì)包裝的基本結(jié)構(gòu)單位，由DNA和組蛋白(histone)構(gòu)成。由4種組蛋白

H2A、H2B、H3和H4各二個分子形成一個組蛋白八聚體，約200bp的DNA分子盤繞在組蛋白八聚體構(gòu)成的核心結(jié)構(gòu)外面，形成了一個核小體。由核小體形成的串珠狀纖維是染色體的一級結(jié)構(gòu)。核小體（nucleosome）真核生物染色質(zhì)包裝的基本結(jié)構(gòu)1032022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1042022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1041042022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作105染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)一級包裝：核小體二級包裝：螺線管三級包裝：螺線管環(huán)（超螺線管）四級包裝：染色單體2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作105染色質(zhì)的105

染色體的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體。由核小體形成的串珠狀纖維是染色體的一級結(jié)構(gòu)。核小體串聯(lián)成的念珠狀纖維進(jìn)行螺旋盤繞，形成一條較短粗的中空的螺線管，螺線管為染色體的二級結(jié)構(gòu)。螺線管進(jìn)一步盤繞形成超螺線管，這是染色體的三級結(jié)構(gòu)。超螺線管再螺旋化形成一條染色單體，為染色體的四級結(jié)構(gòu)。染色體的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體。由核小體形成的串珠狀纖維是1062022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1072022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1071072022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1082022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1081082022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1092022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1091092022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1102022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1101102022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1112022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1111112022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1122022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1121122022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1132022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1131132022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作114從染色體的一級結(jié)構(gòu)到四級結(jié)構(gòu)，DNA分子一共被壓縮了

7×6×40×5=8400倍。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作114從染色體1142.4核酸的變性、復(fù)性與分子雜交

2.4.1核酸的變性概念：DNA變性是指DNA分子在某些條件下（加熱、極端pH、有機(jī)溶劑、尿素及酰胺等）穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)受到破壞，雙鏈解開形成無規(guī)則線性結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。2.4核酸的變性、復(fù)性與分子雜交2.4.1核酸的變性115DNA分子變性(DNAdenaturation)●

D.S.DNAS.S.DNA

(加溫,極端pH,尿素,酰胺)

變性過程的表現(xiàn)☆S.S.DNA粘度降低☆S.S.DNA

沉降速度加快☆S.S.DNA分子的A260nmUV

值上升

(hyperchromiceffect

)

DNA分子變性(DNAdenaturation)●116第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)優(yōu)質(zhì)課件117A.增色效應(yīng)hyperchromiceffect

概念：DNA變性后使260nm波長處紫外吸光度增加這種作用稱為DNA增色效應(yīng)。為什么260nm處的OD值增加？

A.增色效應(yīng)hyperchromiceffe118DNA分子其吸收峰值在260nm。DNA分子中堿基間電子的相互作用是紫外吸收的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),但雙螺旋結(jié)構(gòu)有序堆積的堿基又“束縛”了這種作用。變性DNA的雙鏈解開,堿基中電子的相互作用更有利于紫外吸收,故而產(chǎn)生增色效應(yīng)。DNA分子其吸收峰值在260nm。1191.1851.01.37OD℃Concentration50μg/mlD.SDNAA260=1S.SDNAA260=1.37dNTPsA260=1.60

Tm=

℃ofCt=C0/2=OD增加值的中點溫度(一般為85-95℃)

1.1851.01.37OD℃Concentration120l

增色效應(yīng)的跳躍現(xiàn)象(JumpofHyperchromicity)高分子量的DNA分子在熱變性過程中,富含AT區(qū)域首先發(fā)生變性,然后逐步擴(kuò)展,表現(xiàn)增色效應(yīng)的跳躍現(xiàn)象,使變形過程加快.

richAT

richAT

l

增色效應(yīng)的跳躍現(xiàn)象(JumpofHyper121B.解鏈溫度（Tm）

通常將加熱變性使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時的溫度稱為該DNA的熔點或溶解溫度（meltingtemperature），用Tm表示。當(dāng)達(dá)到Tm時，DNA分子內(nèi)50%的雙鏈結(jié)構(gòu)被打開，即增色效應(yīng)達(dá)到一半時的溫度，它在S型曲線上相當(dāng)于吸光率增加的中點處所對應(yīng)的橫坐標(biāo)。

B.解鏈溫度（Tm）通常將加熱變性使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)失去122第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)優(yōu)質(zhì)課件123DNA的解鏈溫度（Tm）是引物的一個重要參數(shù)，它是當(dāng)50％的引物和互補(bǔ)序列表現(xiàn)為雙鏈DNA分子時的溫度，一種DNA分子的Tm值大小與其所含堿基中的G＋C比例相關(guān)，G＋C比例越高，Tm值越高。Tm值為PCR反應(yīng)退火溫度的重要參考依據(jù)。Tm值為PCR反應(yīng)退火溫度的重要參考依據(jù)。DNA的解鏈溫度（Tm）是引物的一個重要參數(shù)，它是當(dāng)50％的124

Marmur-Dotyformula

EvaluationGC%ofDNA

Tm=69.3+0.41×GC%

1xSSCGC%=30-70%(0.15MNacl+0.015MSodiumLimonate)Tm1

＜

Tm2℃1.01.1851.37ODwhatismeaning?Marmur-Dotyformula125C.影響Tm值的因素

☆在A,T,C,G隨機(jī)分布的情況下

☆GC%含量相同的情況下GC%愈高→Tm值愈大GC%愈低→Tm值愈小

AT形成變性核心，變性加快，Tm值小堿基排列對Tm值具有明顯影響（除變性核心外）

C.影響Tm值的因素☆在A,T,C,G1265`CG3`GCn5`GC3`CGn5`TA3`ATn5`AT3`TAn堿基堆積面和堿基積壓程度的差異

例：常溫下，活體內(nèi)D.SDNA分子中富含AT的變性核心區(qū)（promoter,terminatorregion

）常表現(xiàn)氫鍵的斷裂與形成的“DNA呼吸現(xiàn)象”37.6℃57℃

Tm＞＞＜＜☆堿基排列對Tm值具有明顯影響5`CG3`5`GC127☆大片段D.SDNA分子之間比較片段長短對Tm值的影響較小,與組成和排列相關(guān)☆小于100bp的D.SDNA分子比較片段愈短，變性愈快，Tm值愈小☆變性液中含有尿素，酰胺等尿素，酰胺與堿基間形成氫鍵改變堿基對間的氫鍵

Tm值可降至40℃左右

☆大片段D.SDNA分子之間比較片段長短對Tm值的影響較128☆鹽濃度的影響

單鏈DNA主鏈的磷酸基團(tuán)負(fù)電荷的靜電斥力兩條單鏈DNA的分離Na+在磷酸基團(tuán)周圍形成的電子云對靜電斥力產(chǎn)生屏蔽作用減弱靜電斥力☆鹽濃度的影響單鏈DNA主鏈的磷酸基團(tuán)負(fù)電荷的靜電斥力兩129Tm↑當(dāng)Na+濃度低屏蔽作用小斥力加強(qiáng)Tm↓TmODA260

靜電斥力

熵值（△S）0.01M0.1M1.0MNa+當(dāng)Na+濃度高

屏蔽作用大斥力減弱熵值(△S)上升堿基溶解性降低疏水作用力增加Tm↑當(dāng)Na+濃度低屏蔽作用小斥力加強(qiáng)Tm↓Tm130pH~12酮基→烯醇基pH~2-3NH2→NH2+(質(zhì)子化)

改變氫鍵的形成與結(jié)合力☆極端pH條件的影響一切減弱氫鍵，堿基堆積力的因素均將使Tm值降低pH~12酮基→烯醇1312.4.2DNA分子的復(fù)性(annealorrenaturation)

D.SDNAS.SDNADenaturation▲▼Renaturation

復(fù)性過程依賴于單鏈分子間的隨機(jī)碰撞

(DependsonthecollisionofcomplementaryS.S.DNA)

2.4.2DNA分子的復(fù)性(annealorre132DNA的復(fù)性(renaturation)復(fù)性指變性DNA在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條互補(bǔ)鏈全部或部分恢復(fù)到天然雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程。退火（annealing）：熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻的復(fù)性過程。DNA的復(fù)性(renaturation)133

影響DNA復(fù)性過程的因素：

●

陽離子濃度0.18~0.2MNa+

可消除polydNt間的靜電斥力●

復(fù)性反應(yīng)的溫度Tm-25℃(60-65℃)

以消除S.S.DNA分子內(nèi)的部分二級結(jié)構(gòu)●

S.S.DNA的初始濃度C0

單鏈DNA的濃度（C0）C0高則碰撞機(jī)會大，復(fù)性快●DNA分子中,dNt的排列狀況(隨機(jī)排列,重復(fù)排列)

●S.S.DNA分子的長度S.S.DNA愈長S.S.DNA愈短→分子擴(kuò)散愈慢→復(fù)性愈慢→分子擴(kuò)散愈快→復(fù)性愈快影響DNA復(fù)性過程的因素：1343’-ATCTATGCTGTCAT-5’5‘-TAGATACGACAGTA-3’5‘-TAGATACGACAGTA-3’3’-ATCTATGCTGTCAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’DNA分子中的核苷酸的排列重復(fù)程度.重復(fù)程度越高.復(fù)性越快3’-ATCTATGCTGTCAT-5’5‘-TAGATAC135第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)優(yōu)質(zhì)課件1362.4.3核酸的分子雜交分子雜交(簡稱雜交,hybridization)是核酸研究中一項最基本的實驗技術(shù)。其基本原理就是應(yīng)用核酸分子的變性和復(fù)性的性質(zhì),使來源不同的DNA(或RNA)片段,按堿基互補(bǔ)關(guān)系形成雜交雙鏈分子(heteroduplex)。雜交雙鏈可以在DNA與DNA鏈之間,也可在RNA與DNA鏈之間形成。2.4.3核酸的分子雜交分子雜交(簡稱雜交,hybridi137雜交探針(probe)

在進(jìn)行分子雜交技術(shù)時，要用一種預(yù)先分離純化的已知RNA或DNA序列片段去檢測未知的核酸樣品。作為檢測工具用的已知RNA或DNA序列片段稱為雜交探針(probe)。它常常用放射性同位素來標(biāo)記。探針必須用能夠檢測的試劑所標(biāo)記。標(biāo)記主要有放謝性同位素和非放謝性同位素系統(tǒng)。RFLP分析中所用的探針，通常為某一DNA片段，其長度一般為0.5-2.5kb。雜交探針(probe)在進(jìn)行分子雜交技術(shù)時，要用一種預(yù)先分138Southern印跡雜交1975年，英國Southern創(chuàng)建Southern印跡雜交是進(jìn)行基因組DNA特定序列定位的通用方法。一般利用瓊脂糖凝膠電泳分離經(jīng)限制性內(nèi)切酶消化的DNA片段，將膠上的DNA變性并在原位將單鏈DNA片段轉(zhuǎn)移至尼龍膜或其他固相支持物上，經(jīng)干烤或者紫外線照射固定，再與相對應(yīng)結(jié)構(gòu)的標(biāo)記探針進(jìn)行雜交，用放射自顯影或酶反應(yīng)顯色，從而檢測特定DNA分子的含量。Southern印跡雜交1975年，英國Southern創(chuàng)建139Southern雜交主要步驟待測DNA樣品的制備、酶切待測DNA樣品的電泳分離：瓊脂糖凝膠電泳凝膠中DNA的變性：堿變性Southern轉(zhuǎn)膜：硝酸纖維素(NC)膜、尼龍膜毛細(xì)管虹吸印跡法、電轉(zhuǎn)印法、真空轉(zhuǎn)移法探針的制備

Southern雜交雜交結(jié)果的檢測Southern雜交主要步驟待測DNA樣品的制備、酶切140第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)優(yōu)質(zhì)課件141第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)優(yōu)質(zhì)課件142Southern印跡作用：利用Southern印跡法可進(jìn)行克隆基因的酶切、圖譜分析、基因組中某一基因的定性及定量分析、基因突變分析及限制性片斷長度多態(tài)性分析（RFLP)Southern印跡作用：143RNA特點以及與DNA的差異（自學(xué)）RNA的種類細(xì)胞中的主要RNA（自學(xué)）重新認(rèn)識RNA在傳遞遺傳信息的功能，全面認(rèn)識RNA生物功能的多樣性。2.5RNA2.5RNA144RNA的種類mRNA（信使RNA,messengerRNA）tRNA（轉(zhuǎn)運RNA,transferRNA）rRNA（核糖體RNA,ribosomalRNA）scRNA:小胞漿RNA,參與蛋白質(zhì)的合成和運輸,如SRP顆粒就是一種由一個7SRNA和蛋白質(zhì)組成的核糖核蛋白體顆粒,主要功能是識別信號肽,并將核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。snRNA

:snRNA和剪接作用密切相關(guān)，它們分別與供體和受體剪接位點以及分支順序相互補(bǔ)。

RNA的種類mRNA（信使RNA,messengerRN145microRNA(miRNA):

miRNA是20～24nt的單鏈RNA，在進(jìn)化上具有高度的保守性，它通過與靶mRNA不完全互補(bǔ)配對，抑制蛋白翻譯，調(diào)節(jié)內(nèi)源基因表達(dá)，在基因調(diào)控中扮演了重要的角色。microRNA(miRNA):miRNA是20～24nt146核酶：是一種可以催化RNA切割和RNA剪接反應(yīng)的由RNA組成的酶，可以作為基因表達(dá)和病毒復(fù)制的抑制劑。反義RNA(antisenseRNA):是指與mRNA互補(bǔ)的RNA分子。這種反義RNA能與mRNA分子特異性地互補(bǔ)結(jié)合，從而抑制該mRNA的加工與翻譯，是原核細(xì)胞中基因表達(dá)的調(diào)控的一種方式

hnRNA:不均一核RNA,成熟mRNA的前體核酶：是一種可以催化RNA切割和RNA剪接反應(yīng)的由RNA組成147第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)148優(yōu)選第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)優(yōu)選第二章核酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1492022/12/13150【主要內(nèi)容】2.1遺傳物質(zhì)的本質(zhì)是什么？2.2DNA的結(jié)構(gòu)類型2.3染色體的結(jié)構(gòu)和組裝2.4核酸的變性、復(fù)性與分子雜交2.5RNA2022/12/113【主要內(nèi)容】2.1遺傳物質(zhì)的本質(zhì)是什1502022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作151【本章學(xué)習(xí)要求與目的】重點掌握：1.掌握DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點2.DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的生物學(xué)意義3.掌握核酸理化性質(zhì)。3.掌握影響變性和復(fù)性的因素4.掌握DNA分子雜交的概念5.RNA的種類主要及其主要功能6.掌握證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗設(shè)計了解：1.了解真核細(xì)胞染色體是如何通過不同的結(jié)構(gòu)層次包裝形成的？2.A,B,Z－DNA的結(jié)構(gòu)各有何特點3.了解RNA與DNA在化學(xué)組成和性質(zhì)上的主要區(qū)別4.RNA的種類主要及其主要功能5.了解染色體的化學(xué)組成成份主要有哪些2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作4【本章學(xué)習(xí)要1512022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1522.1遺傳物質(zhì)的本質(zhì)是什么？在孟德爾的成果獲得承認(rèn)后，生物界都知道是遺傳因子（即基因）決定了生物的遺傳。但是，基因究竟在細(xì)胞內(nèi)的什么地方？摩爾根以果蠅為試驗對象回答了這一問題，基因在染色體上。

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作52.1遺傳1522022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作153摩爾根和他的學(xué)生利用果蠅作了大量的研究。1926年出版《基因論》，建立了著名的基因?qū)W說。ThomasHuntMorgan

（1866～1945）2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作6摩爾根和他的1532022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作154摩爾根在《基因論》中繪制了果蠅基因位置圖，首次完成了當(dāng)時最新的基因概念的描述：基因是在染色體上呈線性排列的遺傳單位，它不僅是決定性狀的功能單位，也是一個突變單位和交換單位。至此，人們對基因概念的理解更加具體和豐富了。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作7摩爾根在《基1542022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作155摩爾根果蠅遺傳實驗具有劃時代意義

◆人類第一次把基因與染色體聯(lián)系起來，認(rèn)為基因是一種物質(zhì)，是染色體上的一個特定的區(qū)段?！舸_立并發(fā)展了染色體的遺傳理論。2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作8摩爾根果蠅遺1552022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作156ThomanHuntMorgan（1866～1945）因發(fā)現(xiàn)染色體的遺傳機(jī)制，創(chuàng)立染色體遺傳理論而于1933年獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作9Thoman1562022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作157基因是何物?基因的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成怎樣?基因是如何決定遺傳性狀的?在摩爾根時代仍然有些問題是一個謎2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作10基因是何1572022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作158急需解決兩個基本問題

摩爾根確定了染色體是基因的載體?；蜓芯堪l(fā)展到細(xì)胞學(xué)水平之后，首先急需解決兩個基本問題：

（1）基因的化學(xué)本性是什么？（2）基因是如何工作的？2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作11急需解決兩1582022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作159細(xì)胞化學(xué)研究表明，染色體的主要成分是蛋白質(zhì)和核酸。那么，基因究竟是蛋白質(zhì)還是核酸？蛋白質(zhì)作為生命物質(zhì)的主要成分和生命活動的體現(xiàn)者，它不僅參與所有的生命過程，而且它的化學(xué)結(jié)構(gòu)也有多樣性和可塑性。細(xì)胞化學(xué)在研究基因的化學(xué)本質(zhì)上起了重要作用2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作12細(xì)胞化學(xué)研1592022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作160◆所以在相當(dāng)一段時間里，學(xué)術(shù)界認(rèn)為基因是蛋白質(zhì)，認(rèn)為只有像蛋白質(zhì)這樣復(fù)雜的大分子才能決定細(xì)胞的特征和遺傳。細(xì)胞化學(xué)在研究基因的化學(xué)本質(zhì)上起了重要作用2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作13◆所以在相1602022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作161◆認(rèn)識到基因的化學(xué)本質(zhì)是核酸而不是蛋白質(zhì)，經(jīng)歷了一段漫長的歷史過程?！舭l(fā)現(xiàn)DNA的遺傳功能，始于1928年格里菲斯（P．Griffith）所做的用肺炎雙球菌感染小鼠的實驗。

2022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作14◆認(rèn)識到基1612022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作1621928年，英國科學(xué)家格里菲思在肺炎球菌實驗中首次發(fā)現(xiàn)了基因是一類特殊生物分子的證據(jù)。

FredericGriffith1879—19412022/12/11三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作151928年162三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作whatismeaning?Southern印跡雜交是進(jìn)行基因組DNA特定序列定位的通用方法。(hyperchromiceffect)在格里菲斯發(fā)現(xiàn)肺炎球菌的遺傳轉(zhuǎn)化現(xiàn)象之后不過數(shù)年（30年代初），加拿大生物化學(xué)家艾弗里領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組便開始探尋轉(zhuǎn)化因子。A-DNAB-DNAZ-DNADNA雙螺旋的結(jié)構(gòu)特點堿基堆積面和堿基積壓程度的差異DNA的解鏈溫度（Tm）是引物的一個重要參數(shù)，它是當(dāng)50％的引物和互補(bǔ)序列表現(xiàn)為雙鏈DNA分子時的溫度，一種DNA分子的Tm值大小與其所含堿基中的G＋C比例相關(guān)，G＋C比例越高，Tm值越高。參與基因復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及核酸修飾的酶類（如各種DNA和RNA聚合酶等)就是一類重要的非組蛋白,它們在核酸代謝中的重要性是不言而喻二、DNA的二級結(jié)構(gòu)粘度較低、浮力密度較大、沉降速度較快。片段愈短，變性愈快，Tm值愈小三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是DNA，這是基因研究上一個重要的里程碑。三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作盤繞則形成其三級結(jié)構(gòu)，超螺旋是DNA三級結(jié)構(gòu)的三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作艾弗里等人的實驗不僅揭開了“格里菲斯之謎”，并且在世界上第一次證明基因就在DNA上。變性溫度/溶解溫度（Tm）較高2022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作163S型菌體包有多糖類莢膜，菌落光滑（smooth），有毒性，可以使人患肺炎或使小鼠患敗血癥R型不具莢膜，菌落粗糙（rough），無毒性，不致病

肺炎雙球菌有兩種類型：三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作2022/12/11三峽大學(xué)李曉1632022/12/13三峽大學(xué)李曉玲編寫與制作164格里菲斯用肺炎球菌做實驗時發(fā)現(xiàn)了一個令人驚異的現(xiàn)象：加熱殺死的能致病的S型菌＋不能致病的R型菌→混合→注射到小鼠體內(nèi)→小鼠病死→從死鼠體內(nèi)分離出大量的S型肺炎球菌，難道S型致病菌復(fù)活了嗎？這就是著名的“格里菲斯之謎”。

“死菌復(fù)