第四章核酸化學(xué)

第四章核酸化學(xué)第一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日認(rèn)識(shí)核酸在生命科學(xué)上的重要性弄清堿基、核苷、核苷酸和核酸分子結(jié)構(gòu)上的關(guān)系了解核酸的化學(xué)本質(zhì)及DNA和RNA在組分、結(jié)構(gòu)和功能上的差異認(rèn)識(shí)核酸的結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)與功能之間的關(guān)系。學(xué)習(xí)要求第二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第四章的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)第三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日目錄第一節(jié)核酸的概念、分類和功能

第二節(jié)核酸的組成和分子結(jié)構(gòu)

第三節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)

第五節(jié)核酸的性質(zhì)及分離、分析

第六節(jié)核酸的應(yīng)用★★第四節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)

★第四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)核酸的概念、分類和功能一、核酸的發(fā)現(xiàn)二、核酸概念和分類第五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1868年，F(xiàn).Miescher首先從傷員繃帶的膿細(xì)胞中分離得到稱為“核素”的核酸1889年，Altman等從酵母和動(dòng)物的細(xì)胞核中制備出不含蛋白質(zhì)的核酸，這是首次使用核酸這一詞。1944年，通過(guò)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證實(shí)DNA是主要的遺傳物質(zhì)1953年，J.D.Watson和提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型核酸的發(fā)現(xiàn)和研究簡(jiǎn)史第六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼。1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。1981年Gilbert和Sanger建立DNA測(cè)序方法。1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)。1990年美國(guó)啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃(HGP)。1994年中國(guó)人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)。2000年人類基因組計(jì)劃。第七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)核酸的概念、分類和功能核酸（nucleicacid）是生物體內(nèi)含有磷酸基團(tuán)的重要生物大分子，主要作用是信息的儲(chǔ)存和傳遞。核酸分為脫氧核糖核酸(DNA)以及核糖核酸(RNA)兩類，DNA所含核苷酸分子數(shù)比RNA大得多。RNA分為三個(gè)類型，即核糖體RNA(rRNA)、信使RNA(mRNA)和轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)，它們都參與蛋白質(zhì)合成。第八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)遺傳信息的貯存和發(fā)布，遺傳基因就是DNA鏈上的若干核苷酸所組成的片段。RNA負(fù)責(zé)遺傳信息的表達(dá)，直接參與蛋白質(zhì)生物合成，轉(zhuǎn)錄DNA所發(fā)布的遺傳信息，并將之翻譯給蛋白質(zhì)，使生命機(jī)體的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和遺傳得以繼續(xù)進(jìn)行。核酸的功能第九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日核酸核苷酸磷酸核苷戊糖堿基水解核蛋白蛋白質(zhì)第二節(jié)核酸的組成和分子結(jié)構(gòu)

組成元素（C,H,O,N,P）第十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日一、戊糖三、核苷二、堿基四、核苷酸第二節(jié)核酸的組成和分子結(jié)構(gòu)

五、核酸第十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日組成核酸的戊糖有兩種

組成DNA

組成RNA一、戊糖第十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日二、堿基1.嘧啶堿基2.嘌呤堿基3.稀有堿基4.堿基的性質(zhì)第十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日核酸中的堿基分兩類：（1）嘧啶堿：胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）胸腺嘧啶（T）（2）嘌呤堿：腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）二、堿基第十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日尿嘧啶U胸腺嘧啶T胞嘧啶CDNA特有RNA特有1.嘧啶堿基第十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日鳥(niǎo)嘌呤G腺嘌呤A2.嘌呤堿基第十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日3.稀有堿基核酸中的部分稀有堿基DNARNA嘌呤7-甲基鳥(niǎo)嘌呤N6-甲基腺嘌呤N6-甲基腺嘌呤N6,N6-二甲基腺嘌呤7-甲基鳥(niǎo)嘌呤嘧啶5-甲基胞嘧啶5-羥甲基胞嘧啶假尿嘧啶二氫尿嘧啶第十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日3.稀有堿基第十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日假尿苷（）二氫尿嘧啶（DHU）AmCH3CH3H3Cm26AHH52’-O-甲基腺苷(Am)第十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日4.堿基的性質(zhì)酮式－烯醇式互變異構(gòu)氨基－亞氨基互變異構(gòu)具有吸收紫外光的性質(zhì)，最大吸收波長(zhǎng)在260nm左右堿基的紫外吸收光譜隨pH的改變而改變化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定嘌呤堿基還可以被銀鹽沉淀第二十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日三、核苷1.核苷的結(jié)構(gòu)2.核苷的書寫第二十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日核苷是一種糖苷，由戌糖和堿基縮合而成。糖與堿基之間以糖苷鍵相連接。糖的第一位上的碳原子（C1）與嘧啶堿的第一位上的氮原子（N1）或嘌呤堿的第九位上的氮原子（N9）相連，所以糖與堿基間的連鍵是N-C鍵，一般稱之為N-糖苷鍵。1.核苷的結(jié)構(gòu)第二十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日糖與堿基之間以C-N糖苷鍵連接11191.核苷的結(jié)構(gòu)1’2’3’4’5’(OH)1’2’3’4’5’(OH)嘧啶核苷嘌呤核苷第二十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2.核苷的書寫核苷可用單字符號(hào)A（腺嘌呤核苷，簡(jiǎn)稱腺苷）、G（鳥(niǎo)苷）、C（胞苷）、U（尿苷）表示。脫氧核苷則在單字符號(hào)前面加一個(gè)小寫的d，如dA（腺嘌呤脫氧核糖核苷，簡(jiǎn)稱脫氧腺苷）、dG（脫氧鳥(niǎo)苷）、dC（脫氧胞苷）、dT（脫氧胸苷）。稀有堿基（或稱為修飾堿基）與戊糖通過(guò)糖苷鍵結(jié)合生成的核苷稱為稀有核苷（或稱為修飾核苷）。第二十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1．核苷酸的種類2．核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名3．多磷酸核苷及其衍生物4．環(huán)核苷酸5．核苷酸的性質(zhì)四、核苷酸第二十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日核苷中的戌糖羥基被磷酸酯化，就形成核苷酸作為DNA或RNA結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是5′-磷酸-脫氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。1．核苷酸的種類第二十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1．核苷酸的種類第二十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日核苷或脫氧核苷與磷酸通過(guò)酯鍵結(jié)合構(gòu)成核苷酸(ribonucleotide)或脫氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷鍵酯鍵第二十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2．核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名第二十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第三十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第三十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日M-單(D-二；T－三）；P-磷酸RNA的名稱為某（單、二、三）磷酸核苷酸，DNA在某（單、二、三）前加脫氧兩字。如AMP稱腺苷－磷酸(或腺苷酸），dAMP稱為脫氧腺苷－磷酸（脫氧腺苷酸）。八種核苷酸的表示2．核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名第三十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日參與核酸生物合成的直接原料不是一磷酸核苷酸，而是三磷酸核苷酸，如ATP（三磷酸腺苷酸）。ATP上的磷酸殘基用α、β、γ來(lái)編號(hào)。ATP含有兩個(gè)高能磷酸酯鍵（～P），其水解時(shí)釋放出的能量為7.3千卡/克分子（普通磷酸酯鍵為2千卡/克分子）。ATP在細(xì)胞能量代謝中起著及其重要的作用。3．多磷酸核苷及其衍生物第三十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1.繼續(xù)磷酸化AMPADPATP3．多磷酸核苷及其衍生物第三十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日環(huán)化磷酸化：cAMP和cGMP在細(xì)胞的代謝調(diào)節(jié)中有重要作用，稱為第二信使cAMPcGMP3．多磷酸核苷及其衍生物第三十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日3、含核苷酸的生物活性物質(zhì)：

NAD+、NADP+、CoASH、FAD等3．多磷酸核苷及其衍生物第三十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日4．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)，體內(nèi)以酮式為主。核苷酸在240～290nm具有強(qiáng)烈的光吸收，最大吸收波長(zhǎng)在260nm左右。核苷酸是兩性電解質(zhì)，在不同的pH條件下，其解離程度不同，在某一pH值時(shí)，對(duì)外不表現(xiàn)出電性，該pH值稱為其等電點(diǎn)。核苷酸在日常生活中也有重要用途，如在食品行業(yè)中作為鮮味劑，稱為呈味核苷酸。一般物理性質(zhì)：第三十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1、核酸的結(jié)構(gòu)2、核酸的降解五、核酸第三十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日脫H2O脂鍵相連3`，5`-磷酸二酯鍵首尾3`5`5｀3｀1、核酸的結(jié)構(gòu)第三十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2、核酸的降解（1）堿水解（2）酸水解（3）酶水解第四十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（1）堿水解RNA用0.3mol/L的NaOH在37℃條件下處理16～18h可被完全降解，得到2’-核苷酸和3’-核苷酸。同樣的條件下DNA十分穩(wěn)定，不被降解。利用此性質(zhì)可以進(jìn)行DNA和RNA的鑒別和分離。第四十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（1）堿水解RNA水解產(chǎn)物中會(huì)含有2’-核苷酸？第四十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（2）酸水解在不同的酸濃度下，核酸的水解產(chǎn)物不同。嘌呤的糖苷鍵比嘧啶的糖苷鍵對(duì)酸更不穩(wěn)定。脫氧核糖的糖苷鍵比核糖的糖苷鍵更易被酸水解。第四十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（3）酶水解按照核酸酶作用底物:分為核糖核酸酶和脫氧核糖核酸酶按照核酸酶對(duì)底物作用方式:分為核酸外切酶和核酸內(nèi)切酶按照核酸酶所作用化學(xué)鍵:分為磷酸二酯酶和磷酸單酯酶第四十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（3）酶水解核糖核酸酶和脫氧核糖核酸酶。核酸外切酶和核酸內(nèi)切酶。磷酸二酯酶和磷酸單酯酶。第四十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)四、核酸序列的研究方法第三節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)

五、DNA基因組第四十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)雙鏈線性分子:細(xì)胞核內(nèi)的DNA、有些動(dòng)物病毒。環(huán)狀雙鏈DNA:原核生物染色體DNA、質(zhì)粒DNA、真核生物細(xì)胞器DNA、有些動(dòng)物病毒。第四十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日各核苷酸殘基沿多核苷酸鏈排列的順序叫核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。連接鍵：3，5一磷酸二酯鍵連接起來(lái)的直線形或環(huán)形分子。DNA沒(méi)有側(cè)鏈。一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)第四十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日DNA線條縮寫:戊糖5`-磷酸PA核苷酸5`3`首端末端PPPPPPAGCTGCOH3`-OH

核苷酸順序又稱堿基順序，是蛋白質(zhì)與核酸結(jié)構(gòu)的生物語(yǔ)言。堿基一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

第四十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日DNA字母簡(jiǎn)寫:

5`

…

P

A

P

G

P

C

P

T

P

GP

C-OH

…3`

或

5`

…

AGCTGC

…3`一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)第五十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日公認(rèn)的為1953年watson和crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)第五十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)1．實(shí)驗(yàn)證據(jù)2．B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)3．雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4．DNA雙螺旋的不同類型5．三螺旋DNA和四螺旋DNA第五十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1．實(shí)驗(yàn)證據(jù)（1）20世紀(jì)40年代末，Avery證實(shí)了遺傳物質(zhì)是DNA（2）20世紀(jì)50年代初，Chargaff規(guī)則：①無(wú)組織特異性；②不隨生物體的年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)或環(huán)境變化而改變；③A=T，G=C；④不同生物來(lái)源的DNA堿基組成不同。（3）1952年，Wilkins和Franklin等人研究DNA的X光衍射圖譜，說(shuō)明DNA分子可能含有螺旋結(jié)構(gòu)。（4）1952年，Gulland和Jordan，說(shuō)明DNA分子中的堿基間會(huì)形成氫鍵。

（5）1953年，Watson和Crick，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。第五十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（1）兩條多核苷酸鏈組成反向平行（p5’-糖3’-p的結(jié)構(gòu)與p3’-糖5’-p的結(jié)構(gòu)相對(duì)）兩條鏈的糖－磷酸主鏈都是右手螺旋，有一共同螺旋軸2．B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)第五十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（2）兩條鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)：A-T，C-G或T-A，G-CA與T之間為二個(gè)氫鍵，C與G之間為三個(gè)氫鍵2．B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)第五十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2．B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)雙螺旋的螺距為3.4nm，螺旋的直徑為2nm，相鄰堿基對(duì)平面間的距離是0.34nm。雙螺旋的每一轉(zhuǎn)有10對(duì)核苷酸，相鄰核苷酸之間的夾角為36°。

（3）第五十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日螺旋表面有一條大溝和一條小溝大溝小溝2．B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)（4）第五十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2．B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)（5）堿基平面與雙螺旋的中心軸垂直，糖環(huán)平面與中心軸平行。第五十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2．B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)（6）雙螺旋結(jié)構(gòu)橫向靠氫鍵穩(wěn)定，縱向靠堿基堆積力維系穩(wěn)定。第五十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2．B-DNA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)應(yīng)的堿基順序。堿基互補(bǔ)原則具有極重要意義，DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄等過(guò)程的分子基礎(chǔ)都是堿基互補(bǔ)配對(duì)。第六十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（1）氫鍵；（2）離子鍵及范德華力；（3）堿基堆積力；3．雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性第六十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（1）氫鍵：兩條鏈間堿基的相互作用，A與T之間為二條氫鍵，C與G之間為三條氫鍵。氫鍵作用力很弱，但DNA分子中存在大量氫鍵，因此氫鍵為一重要穩(wěn)定因素；（2）離子鍵及范德華力：DNA分子中磷酸基團(tuán)在生理?xiàng)l件下解離，使DNA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，這樣減少雙鏈間的靜電排斥，有利于雙螺旋的穩(wěn)定；（3）堿基堆積力：目前普遍認(rèn)為堆積堿基間的疏水作用是穩(wěn)定DNA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)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(kāi)，有利于互補(bǔ)堿基之間氫鍵的形成；3．雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性第六十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日4．DNA雙螺旋的不同類型B型DNA（B－DNA）:在相對(duì)濕度為92%時(shí)，所得到的DNA鈉鹽纖維；A型DNA（A－DNA）:在相對(duì)濕度低于75%時(shí)，獲得的DNA鈉鹽纖維；此外還有Z－DNA等；第六十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日4．DNA雙螺旋的不同類型第六十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日5．三螺旋DNA和四螺旋DNA雙螺旋DNA可以與單鏈DNA分子結(jié)合形成三螺旋DNA；人工合成的單鏈DNA序列（T/A）mGn（m＝1～4，n＝1～8）中的4個(gè)鳥(niǎo)嘌呤可以通過(guò)Hoogsteen氫鍵配對(duì)形成分子內(nèi)或分子間的四螺旋DNA；第六十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日5．三螺旋DNA和四螺旋DNA第六十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)研究某些小病毒、線粒體、葉綠體及某些細(xì)菌中分離出來(lái)降解的DNA時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們的雙螺旋二級(jí)結(jié)構(gòu)還可進(jìn)一步緊縮成閉鏈環(huán)狀或開(kāi)鏈環(huán)狀以及麻花狀等，這是DNA形成的三級(jí)結(jié)構(gòu)。松弛形解鏈環(huán)形負(fù)超螺旋三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)第六十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：在細(xì)胞內(nèi)，由于DNA分子與其它分子（主要是蛋白質(zhì)）的相互作用，使DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲形成的高級(jí)結(jié)構(gòu)。超螺旋是指雙螺旋進(jìn)一步扭曲或再螺旋的構(gòu)象;正超螺旋（盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同

）和負(fù)超螺旋（盤繞方向與DNA雙螺旋方同相反

）;人類46條染色體的DNA總長(zhǎng)可達(dá)1.7m，經(jīng)過(guò)螺旋化壓縮，實(shí)際總長(zhǎng)只有200nm;三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)第六十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第六十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)第七十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日真核生物DNA的存在形式--核小體真核生物中DNA雙螺旋沿著組蛋白八聚體核心的短軸繞1.75圈，形成左手超螺旋，稱核小體。染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體。串珠狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步卷曲形成螺線管，后者再進(jìn)一步卷曲形成超螺旋管，形成染色單體。第七十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第七十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第七十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第七十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日一、RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)二、RNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)第四節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)

第七十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)指的是多核苷酸鏈中核糖核苷酸的排列順序，即多核苷酸鏈中堿基的排列順序。RNA是無(wú)分支的線形結(jié)構(gòu)。一、RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)第七十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)基本上是單股分子，其二級(jí)結(jié)構(gòu)比DNA簡(jiǎn)單的多，但也存在少數(shù)堿基配對(duì)區(qū)域即雙螺環(huán)結(jié)構(gòu)。二、RNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)第七十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（1）占總RNA的15％（2）一種氨基酸對(duì)應(yīng)最少一種RNA（3）分子中含有較多修飾成分（4）3‘-末端都具有CCAOH結(jié)構(gòu)（5）半數(shù)堿基可經(jīng)過(guò)自身回折，形成局部雙螺旋“莖”結(jié)構(gòu)，其間是單鏈形成的“環(huán)”。絕大多數(shù)tRNA經(jīng)過(guò)這樣的折疊形成4個(gè)莖和4個(gè)環(huán)組成的特征性三葉草形二級(jí)結(jié)構(gòu)。1、tRNA第七十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日占總RNA的80％2、rRNA原核生物真核生物核糖體rRNA核糖體rRNA30s70s50s16s5s、23s40s80s50s18s5s、5.8s、28s5sRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)第七十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日

占總RNA的3％～5％3、mRNA和hnRNA真核細(xì)胞mRNA的3‘-末端有一段長(zhǎng)達(dá)200個(gè)核苷酸左右的聚腺苷酸(polyA)，稱為“尾結(jié)構(gòu)”，5’-末端有一個(gè)甲基化的鳥(niǎo)苷酸，稱為”帽結(jié)構(gòu)“。hnRNA內(nèi)含子mRNA外顯子第八十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日3、mRNA和hnRNA真核生物mRNA特征：“帽子”（m7G-5′ppp5′-N-3′p）+單順?lè)醋?“尾巴”（PolyA）第八十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)AAAAAAA-OH5′

“帽子”PolyA

3′

m7G-5′ppp-N-3′p第八十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日RNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)在tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)中未配對(duì)的某些并不互補(bǔ)的堿基參與了三級(jí)結(jié)構(gòu)中特殊的氫鍵作用，tRNA鏈中的核糖-磷酸骨架與某些堿基甚至其他的骨架之間也能產(chǎn)生作用。

第八十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)核酸的性質(zhì)及分離、分析

一、核酸的理化性質(zhì)二、核酸的分離三、核酸的分析四、核酸測(cè)序的研究方法第八十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日一、核酸的理化性質(zhì)一、一般物理性質(zhì)二、核酸的水解三、兩性解離四、紫外吸收性質(zhì)五、穩(wěn)定性六、變性七、復(fù)性與雜交第八十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（一）一般物理性質(zhì)1、DNA白色纖維狀固體，RNA白色粉末狀固體，都微溶于水，不溶于乙醇，因此常用乙醇來(lái)沉淀DNA；DNA溶液黏度大于RNA；2、DNA難溶于0.14mol/L的NaCl溶液，可溶于1—2mol/L的NaCl溶液，RNA則相反，可據(jù)此分離二者；第八十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（二）核酸的水解1.核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸或堿性條件下水解切斷。2.DNA和RNA對(duì)酸或堿的耐受程度有很大差別。室溫條件下，DNA在堿中變性，但不水解，RNA水解。例如，在0.1mol/LNaOH溶液中，RNA幾乎可以完全水解；DNA在同樣條件下則不受影響。第八十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日

DNA的相對(duì)分子質(zhì)量較大，一般為106～109bp，大多數(shù)DNA為線性分子，分子極不對(duì)稱，雖然其長(zhǎng)度可達(dá)cm級(jí)但分子的直徑只有nm級(jí)。RNA的相對(duì)分子質(zhì)量較小，通常為104～106bp。第八十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（三）兩性解離1.核酸含酸性的磷酸基團(tuán)，又含弱堿性的堿基，為兩性電解質(zhì)，可發(fā)生兩性解離；2.核酸相當(dāng)于多元酸，pH大于4時(shí)，呈陰離子狀態(tài)；第八十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（四）紫外吸收在核酸分子中嘌呤堿和嘧啶堿都含有共軛雙鍵體系，在260nm有吸收；可以作為區(qū)別蛋白質(zhì)和對(duì)核酸及其組份定性和定量測(cè)定的依據(jù)，進(jìn)行核酸純度鑒定，也可作為核酸變性和復(fù)性的指標(biāo)。第九十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1.DNA或RNA的定量OD260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA40μg/ml單鏈DNA（或RNA）20μg/ml寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度DNA純品:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0第九十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（五）DNA的穩(wěn)定性DNA的溶液呈粘稠狀，但實(shí)際上DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)僵直而有剛性，易斷成碎片，這也是目前難以獲得完整大分子DNA的原因。溶液狀態(tài)的DNA易受DNA酶作用而降解，抽干水分的DNA性質(zhì)十分穩(wěn)定。第九十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（六）DNA的變性核酸的變性：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。第九十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日DNA的變性的條件能夠引起核酸變性的因素有：溫度升高；酸堿度改變、pH（>11.3或<5.0）；有機(jī)溶劑如甲醛和尿素、甲酰胺等；低離子強(qiáng)度。第九十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日DNA變性的特征變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。變性改變了DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)。核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級(jí)結(jié)構(gòu)(堿基順序)保持不變。DNA的變性過(guò)程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。DNA解鏈溫度紫外吸收值明顯增加，即增色效應(yīng)。粘度降低，沉降系數(shù)增加。第九十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日DNA解鏈溫度（熔點(diǎn)，Tm

）當(dāng)50%的DNA變性時(shí)的溫度稱為該DNA的解鏈溫度，一般DNA的Tm值在70-85C之間。均一DNA（如病毒）的Tm值范圍較小。分子中G和C的含量越高，越