模塊5 核酸在食品加工中的應(yīng)用

模塊五核酸在食品加工中的應(yīng)用江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程系5.1概述

為什么他們這么相像呢?核酸簡介

克里克華特生

1953年春華特生與克里克共同發(fā)現(xiàn)了DNA的分子模型──雙螺旋結(jié)構(gòu)

華特生（左）和克里克（右）在討論DNA雙螺旋模型1944年Avery等人證實DNA是遺傳物質(zhì)1953年Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1868年FridrichMiescher提取“核素”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測序方法1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)1990年美國啟動人類基因組計劃(HGP)1994年中國人類基因組計劃啟動2001年美、英等國完成人類基因組計劃基本框架核酸的發(fā)現(xiàn)與早期研究

一、核酸的定義

核酸(nucleicacid)是體內(nèi)重要的生物大分子，由于最初從細胞核分離出來，又具有酸性，故稱為核酸。

脫氧核糖核酸（DNA）：遺傳信息的載體

核糖體RNA：蛋白質(zhì)合成場所

核糖核酸（RNA）轉(zhuǎn)運RNA：轉(zhuǎn)運氨基酸

信使RNA：轉(zhuǎn)錄遺傳信息，

指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成二、核酸的分類

1、核酸分類核糖體RNA（rRNA）:約占細胞中RNA總量的80%，是細胞質(zhì)中核糖體的組成成分。轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）:約占全部RNA的15%，轉(zhuǎn)運RNA是細胞中相對分子量最小的一種RNA分子，以游離態(tài)存在于細胞質(zhì)中。信使RNA（mRNA）:

占細胞中RNA總量的5%左右。它是以DNA為模板，經(jīng)轉(zhuǎn)錄合成。核糖核酸的分類2、核酸化學(xué)組成堿基戊糖磷酸核苷酸核苷核酸核酸的基本組成單位是核苷酸。DNA的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸。RNA的基本組成單位是核糖核苷酸。嘌呤嘧啶堿基腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）DNA、RNA均有DNA有RNA有

嘌呤(purine)1堿基嘧啶(pyrimidine)2戊糖構(gòu)成RNA構(gòu)成DNA3核苷核苷=堿基+戊糖連接方式：糖苷鍵嘌呤環(huán)上的N-9或嘧啶環(huán)上的N-1與糖的C-1’以糖苷鍵相連。4核苷酸糖苷鍵核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

RNA和DNA中常見的核苷酸堿基RNADNA腺嘌呤腺嘌呤核苷酸（腺苷酸，AMP）腺嘌呤脫氧核苷酸（脫氧腺苷酸，dAMP）鳥嘌呤鳥嘌呤核苷酸（鳥苷酸，GMP）鳥嘌呤脫氧核苷酸（脫氧鳥苷酸，dGMP）胞嘧啶胞嘧啶核苷酸（胞苷酸，CMP）胞嘧啶脫氧核苷酸（脫氧胞苷酸，dCMP）尿嘧啶尿嘧啶核苷酸（尿苷酸，UMP）胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸（脫氧胸苷酸，dTMP）5游離核苷酸及其衍生物多磷酸核苷酸環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMP三、核酸的分子結(jié)構(gòu)

1、核酸的一級結(jié)構(gòu)

什么叫核酸一級結(jié)構(gòu)?核酸中核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。核苷酸之間以3

,5

-磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。書寫方法2、核酸的空間結(jié)構(gòu)

1）DNA的雙螺旋二級結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋模型的基本要點①兩條鏈反向平行，圍繞同一中心軸構(gòu)成右手雙螺旋。螺旋直徑2nm，表面有大溝和小溝。②磷酸-脫氧核糖骨架位于螺旋外側(cè)，堿基垂直于螺旋軸而伸入內(nèi)側(cè)。每圈螺旋含10個堿基對，螺距為3.4nm。堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)平面與縱軸平行③兩條鏈通過堿基間的氫鍵相連，A對T有兩個氫鍵，C對G有三個氫鍵，嚴格按照堿基配對原則。④維持雙螺旋穩(wěn)定的因素：橫向為氫鍵，縱向為堿基間的堆積力。2）DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA的三級結(jié)構(gòu)指在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，DNA雙螺旋進一步卷曲所形成的閉合環(huán)狀、線狀等超螺旋結(jié)構(gòu)。

單鏈RNA自行盤繞形成局部雙螺旋區(qū)，在螺旋區(qū)，A與U配對，G與C配對。在3種RNA中，目前，研究最清楚的是tRNA的空間結(jié)構(gòu)，它的二級結(jié)構(gòu)均為三葉草形，三級結(jié)構(gòu)呈倒L形。

3）RNA的空間結(jié)構(gòu)5.2核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)一、一般性質(zhì)核酸為多元酸，具有較強的酸性DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末DNA是線性高分子，粘度極大核酸可被酸、堿或酶水解二、紫外吸收性質(zhì)

在260nm波長有最大吸收峰，是由堿基的共軛雙鍵決定。這一特性常用作核酸的定性、定量分析。紫外光吸收光吸收基團:堿基原因:堿基有共軛大

鍵用途：定性檢測核酸核酸的變性：在某些理化因素作用下（溫度、酸堿、有機溶劑、尿素等），核酸分子互補雙鏈之間氫鍵斷裂，使雙螺旋結(jié)構(gòu)松散變成單鏈的過程。變性產(chǎn)生增色效應(yīng)。變性表征：生物活性部分喪失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收增加（增色效應(yīng)）變性因素：

pH（>11.3或<5.0）變性劑（脲、甲酰胺、甲醛）低離子強度、加熱三、核酸的變性變性過程

變性不會破壞DNA的共價鍵結(jié)構(gòu)。只是破壞DNA的氫鍵和堿基堆積力核酸的復(fù)性：又稱退火，變性核酸在一定條件下如溫度逐步恢復(fù)到生理范圍內(nèi)，兩條互補鏈重新恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象。將熱變性的DNA驟然冷卻至低溫時，DNA不可能復(fù)性。變性的DNA緩慢冷卻時可復(fù)性即“退火”。退火溫度＝Tm－25℃復(fù)性影響因素:片段濃度/片段大小/片段復(fù)雜性（重復(fù)序列數(shù)目）/溶液離子強度四、核酸的復(fù)性特點：紫外吸收減少減色效應(yīng)：DNA復(fù)性過程中，紫外吸收減少的現(xiàn)象常用的復(fù)性方法：退火復(fù)性過程雜交：不同來源的核酸經(jīng)變性和復(fù)性的過程，其中一些不同的核苷酸單鏈由于存在局部堿基互補片段，而在復(fù)性時形成雜化雙鏈，此過程稱分子雜交。包括DNA—DNA雜交

DNA—RNA雜交

RNA—RNA雜交原因：不同核酸的堿基之間可以形成堿基配對用途：是分子生物學(xué)研究與基因工程操作的常用技術(shù)五、核酸分子雜交DNA-DNA雜交雙鏈分子變性

復(fù)性

不同來源的DNA分子變性、復(fù)性和雜交之間的關(guān)系5.3核酸的代謝一、核酸代謝1、核酸的酶促降解2、核苷酸的分解代謝

3、核苷酸的生物合成

1、核酸的酶促降解DNA穩(wěn)定，耐酸堿RNA易水解，堿中水解RNA：Rnase（酶穩(wěn)定、耐高溫）DNA：Dnase（種類多、工具酶）2）酶促水解：1）核酸水解：核酸內(nèi)切酶磷酸二酯酶核酸外切酶磷酸單酯酶3）限制性核酸內(nèi)切酶具有識別雙鏈DNA分子中特定核苷酸序列，