CH2核酸的结构与功能2h课件

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1、STRUCTURE AND FUNCTION OF NUCLEIC ACID本章组成本章组成 L1L1 核酸的化学组成及一级结构核酸的化学组成及一级结构 L2L2 DNADNA的结构与功能的结构与功能 L3L3 RNARNA的结构与功能的结构与功能 L4L4 核酸的理化性质核酸的理化性质 L5L5 常用的核酸分离纯化技术常用的核酸分离纯化技术重点、难点：重点、难点：基本概念基本概念:核苷酸核苷酸 ,DNA、RNA, Tm等等 DNADNA双螺旋结构模型的要点；双螺旋结构模型的要点；mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA的结构特点及功能；的结构特点及功能； DNADNA变性与复性等

2、核酸重要的理化性质及其变性与复性等核酸重要的理化性质及其应用。应用。 1869 Miescher 1869 Miescher isolated DNA for isolated DNA for the first time. the first time. 确定了生物遗传确定了生物遗传的物质基础是的物质基础是DNA DNA n核核 酸酸(nucleic acid) 是以是以核苷酸核苷酸为基本组成单位的生物大为基本组成单位的生物大分子，分子，携带和传递携带和传递遗传信息。遗传信息。核酸的元素组成特点核酸的元素组成特点: : 一般不含有一般不含有S S元素。元素。 含含P P元素较多且恒定元素较多

3、且恒定, ,可用于测定可用于测定核酸含量。核酸含量。第一节第一节核酸的化学组成及其一级结构核酸的化学组成及其一级结构The Chemical Components and Primary Structure of Nucleic Acid存在存在于细胞核和于细胞核和线粒体线粒体分布于细胞核、细胞质、分布于细胞核、细胞质、线线粒体粒体(deoxyribonucleic (deoxyribonucleic acid, DNA)acid, DNA)(ribonucleic acid, (ribonucleic acid, RNA)RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，并通过

4、复制携带遗传信息，并通过复制传递给下一代。传递给下一代。是是DNADNA转录的产物，参与遗转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。某些传信息的复制与表达。某些病毒病毒RNARNA也可作为遗传信息也可作为遗传信息的载体的载体一、核酸可以分为一、核酸可以分为核糖核酸核糖核酸及及脱氧脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸二、二、核苷酸核苷酸是构成核酸的基本组成是构成核酸的基本组成单位单位核酸核酸(DNA(DNA和和RNA)RNA)核苷酸核苷酸核苷和脱氧核苷核苷和脱氧核苷磷酸磷酸戊糖戊糖碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖n核酸组成核酸组成 碱基碱基(base)(base)是含氮的杂环化合物。是含氮的杂环

5、化合物。碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶存在于存在于DNADNA和和RNARNA中中仅存在于仅存在于RNARNA中中仅存在于仅存在于DNADNA中中（一）碱基（一）碱基1 1、嘌呤、嘌呤(purine(purine，Pu) Pu) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)(adenine, A)NNHNHNNH2O鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)(guanine, G)NNH1324562 2、嘧啶、嘧啶(pyrimidine(pyrimidine，Py)Py)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine,

6、C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH33 3、“稀有碱基稀有碱基”（tRNAtRNA中最多）中最多）5mC（二）戊糖（二）戊糖（构成（构成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）OHOCH2OHOH脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose) 嘌呤嘌呤N-9 -9或或嘧啶嘧啶N-1 -1与核糖与核糖C-1C-1 通过通过 - -N- -糖苷键糖苷键相连形成相连形成核苷核苷(ribonucleoside)。（三）核苷（三）核苷NNNN9N H2OOHOHHHH

7、CH2OHH12糖苷键糖苷键OHOCH2OHOHNNNH2O1 1 AR, GR, UR, CR脱氧核苷脱氧核苷OHOCH2OHOHNNNH2O1 1HdAR, dGR, dTR, dCR嘌呤嘌呤N-9N-9 或或嘧啶嘧啶N-1N-1与与脱氧核糖脱氧核糖C-1C-1 通过通过 -N-N-糖苷键糖苷键相连形成相连形成脱氧核苷脱氧核苷(deoxyribonucleoside)(deoxyribonucleoside)。核苷或脱氧核苷与磷酸通过核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键酯键结合构成结合构成核苷核苷酸酸(ribonucleotide)(ribonucleotide)或或脱氧核苷酸脱氧核苷酸(deox

8、yribonucleotide)(deoxyribonucleotide)。（四）核苷酸（四）核苷酸(ribonucleotide) (ribonucleotide) 1 1、核糖核苷酸：、核糖核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMPAMP, GMP, UMP, CMP2 2、脱氧核苷酸：、脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP dAMP, dGMP, dTMP, dCMP NNNN9NH2OO HO HHHHCH2H1 2OPO- -HOO糖苷键糖苷键酯键酯键3 3、多磷酸核苷酸、多磷酸核苷酸环化核苷酸环化核苷酸：cAMPcAMP、cGMPcGMP，是细，是细胞信号转

9、导中的第二信使。胞信号转导中的第二信使。NOCH2OOHONNNNH2POOHcAMP4 4、核苷酸衍生物、核苷酸衍生物三、核苷酸通过三、核苷酸通过3,5-3,5-磷酸二酯磷酸二酯键连接形成的大分子键连接形成的大分子一个核苷酸或脱氧核苷酸的一个核苷酸或脱氧核苷酸的3 3 的的羟基羟基与另与另一个核苷酸或脱氧核苷酸一个核苷酸或脱氧核苷酸5 5 的的 - -磷酸基团磷酸基团缩合缩合形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键(phosphodiester bond)(phosphodiester bond)。 多个核苷酸或脱氧核苷酸通过磷酸二酯键多个核苷酸或脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有构成了具有方向性方向性

10、的线性分子，称为多聚核的线性分子，称为多聚核苷酸或多聚脱氧核苷酸，即苷酸或多聚脱氧核苷酸，即RNARNA链链或或DNADNA链链。交替的磷酸基团和交替的磷酸基团和戊糖构成了戊糖构成了RNA/DNARNA/DNA的骨架的骨架 (backbone)。核苷酸链的核苷酸链的方向是方向是5 5 3 3 n定义定义核酸中核苷酸的核酸中核苷酸的排列顺序。排列顺序。由于核苷酸间的由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，差异主要是碱基不同，所以也称为所以也称为碱基序列碱基序列。55端端33端端CGA四、核酸的一级结构四、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序是核苷酸的排列顺序A G P5 P T PG PC PT P OH

11、 3 n书写方法书写方法5 -pApCpTpGpCpT-OH 3 5 -A C T G C T-3 第二节第二节DNADNA的结构与功能的结构与功能Dimensional Structure and Function of DNADNADNA的空间结构又分为的空间结构又分为二级结构二级结构(secondary structure)(secondary structure)和和高级结构高级结构。nDNA的空间结构的空间结构(spatial structure)构成构成DNA的所有原子在三维空间具的所有原子在三维空间具有确定的相对位置关系。有确定的相对位置关系。一、一、DNADNA的二级结构是双螺

12、旋结构的二级结构是双螺旋结构Watson and Crick: 1953年提出年提出双螺旋结构双螺旋结构模型模型, The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962。Double helix：The natural coiled conformation of two complementary, antiparallel DNA chains by the formation of A-T and G-C base pairs. l不同生物种属的不同生物种属的DNADNA的碱基组成不同的碱基组成不同l同一个体的不同器官或组织的同一个体的不同器官或组

13、织的DNADNA碱碱基组成相同。基组成相同。lA = TA = T，G = CG = CChargaff Chargaff 规则规则（一）（一）DNADNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景获得了高质量的获得了高质量的DNADNA分子的分子的X X射线衍射照片。射线衍射照片。提出了提出了DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构(double helix)(double helix)模模型。型。（二）（二） DNADNA双螺旋结构模型要点（双螺旋结构模型要点（B B型）型）两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行(anti-parallel)。两条链围绕

14、着同一个螺旋轴形。两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋成右手螺旋(right-handed)的结构。双螺旋结的结构。双螺旋结构的直径为构的直径为2nm，螺距为，螺距为3. 4nm。脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。双螺旋结构的表面形成了一个大沟双螺旋结构的表面形成了一个大沟(major groove)和一个小沟和一个小沟(minor groove)。 1. 1. DNADNA是反向平行、右手螺旋的双链结构是反向平行、右手螺旋的双链结构2. 2. DNADNA双链之间形成了互补碱

15、基对双链之间形成了互补碱基对 碱 基 配 对 关 系 称 为碱 基 配 对 关 系 称 为 互 补 碱 基 对互 补 碱 基 对(complementary base pair)(complementary base pair)。 D N AD N A 的 两 条 链 则 互 为的 两 条 链 则 互 为 互 补 链互 补 链(complementary strand)(complementary strand)。 碱基对平面与螺旋轴垂直。碱基对平面与螺旋轴垂直。 相邻两个碱基对会有重叠，相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的产生了疏水性的碱基堆积力碱基堆积力(base stacking in

16、teraction)(base stacking interaction)。 碱基堆积力碱基堆积力和互补碱基对的和互补碱基对的氢键氢键共同维系着共同维系着DNADNA结构的结构的稳定。稳定。3. 3. 疏水作用力和氢键共同维系着疏水作用力和氢键共同维系着DNADNA双螺旋结双螺旋结构的稳定。构的稳定。碱基堆积作用力碱基堆积作用力Z（三）（三）DNADNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性二、二、DNADNA的三级结构是超螺旋结构的三级结构是超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构(superhelix (superhelix 或或supercoil)supercoil)DNADNA双螺旋链再盘绕即形成

17、超螺旋结构。双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)(positive supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNADNA双螺旋方同相同。双螺旋方同相同。 负超螺旋负超螺旋(negative supercoil)(negative supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNADNA双螺旋方向相反。双螺旋方向相反。 （一）原核生物（一）原核生物DNADNA的的闭合环状超螺旋结构闭合环状超螺旋结构原核生物原核生物DNA多为环状，以负超螺旋多为环状，以负超螺旋的形式存在，平均每的形式存在，平均每200200碱基就有一个超碱基就有一个超螺旋形成。螺

18、旋形成。DNADNA超螺旋结构的电镜图象超螺旋结构的电镜图象右旋，再右旋，再右旋右旋右旋后，右旋后，左旋左旋（二）真核生物（二）真核生物DNADNA的高度有序、高度致密的高度有序、高度致密真核生物真核生物DNA以非常有序的形式存在于以非常有序的形式存在于细胞核内。细胞核内。在细胞周期的大部分时间里，在细胞周期的大部分时间里，DNA以松以松散的散的染色质染色质(chromatin)形式存在，在细形式存在，在细胞分裂期，则形成高度致密的胞分裂期，则形成高度致密的染色体染色体(chromosome)。 DNA染色质呈现出的染色质呈现出的串珠样结构串珠样结构。染 色 质 的 基 本 单 位 是染 色

19、质 的 基 本 单 位 是 核 小 体核 小 体(nucleosome)。DNADNA染色质的电镜图像染色质的电镜图像DNADNA：约：约200bp 200bp 组蛋白：组蛋白：H1H1 H2AH2A，H2BH2B H3H3 H4H4n核小体的组成核小体的组成核小体：是真核生物染色体的基本结构单元。核小体：是真核生物染色体的基本结构单元。 核心颗粒核心颗粒核小体核小体 连接区连接区n核小体串珠样的结构核小体串珠样的结构core particles Particles resulting from micrococcal nuclease digestion of nucleosomes, co

20、nsisting of 140-bp DNA and the histone octamer of a nucleosome.n真核生物的染色体真核生物的染色体8000-10000倍DNADNA的基本功能是的基本功能是以基因的形式以基因的形式负载遗负载遗传信息，并作为传信息，并作为基因复制和转录基因复制和转录的模板。的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。活动的信息基础。基因基因从结构上定义，是指从结构上定义，是指DNADNA分子中的特分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。因的功能。

21、三、三、DNADNA是遗传信息的物质基础是遗传信息的物质基础两种最重要的生物大分子比较两种最重要的生物大分子比较 项项 目目 蛋蛋 白白 质质核核 酸酸组成单位组成单位 氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸种种 类类 20种种A、C 、G 、T (DNA) A、C 、G 、U (RNA)连接方式连接方式 肽键肽键磷酸二酯键磷酸二酯键一级结构一级结构 AA排列顺序排列顺序碱基序列碱基序列空间结构空间结构 二、三、四级结构二、三、四级结构 双螺旋、超螺旋、蛋白双螺旋、超螺旋、蛋白 -核酸非共价结合核酸非共价结合功功 能能 生命活动直接执行者生命活动直接执行者 遗传信息贮存、传代、遗传信息贮存、传代、 表达表达

22、,决定蛋白结构决定蛋白结构第三节第三节 RNARNA的结构与功能的结构与功能Structure and Function of RNADNADNA并非是蛋白质的直接合成模板并非是蛋白质的直接合成模板, DNA, DNA首首先需要转录成为先需要转录成为RNARNA（细胞核），再由（细胞核），再由指导合成蛋白（细胞质）。指导合成蛋白（细胞质）。RNARNA通常以单链的形式存在，但有复杂的通常以单链的形式存在，但有复杂的局部二级结构或三级结构。局部二级结构或三级结构。RNARNA比比DNADNA小的多。小的多。RNARNA的种类、大小和结构远比的种类、大小和结构远比DNADNA表现出表现出多样性。多

23、样性。RNARNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能核蛋白体核蛋白体RNA信使信使RNA转运转运RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成熟mRNA的前体的前体参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分核仁小核仁

24、小RNA核蛋白体核蛋白体RNA信使信使RNA转运转运RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成熟mRNA的前体的前体参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分核仁小核仁小RNA细胞质中含量最少，约占。细胞质中含量最

25、少，约占。种类最多，一个基因往往有一种甚至多种种类最多，一个基因往往有一种甚至多种mRNAmRNA。一级结构差异很大。一级结构差异很大。一、一、mRNAmRNA是蛋白质合成中的模板是蛋白质合成中的模板1 1、mRNAmRNA的特点：的特点：hnRNA hnRNA 内含子内含子(intron)(intron)mRNA mRNA 2 2、mRNAmRNA成熟过程：成熟过程： 外显外显子子(exon)(exon)卵清蛋白卵清蛋白mRNA的成熟的成熟 成熟的成熟的mRNA由氨基酸由氨基酸编码区和非编码区编码区和非编码区构成。构成。 5 -末端的帽子末端的帽子(cap)结构和结构和3 -末端的多聚末端的

26、多聚A尾尾(poly-A tail)结构。结构。 从从AUG 开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨基酸，称为基酸，称为三联体密码三联体密码(codon)。53m7GpppAAAAn3非翻译区5非翻译区编码区AUGUAA3 3、成熟的真核生物、成熟的真核生物mRNAmRNAONNNNNH2OOCH3OHHHCH2HOPO-OOHNNNOH2NNOOHHHHCH2HOHOPOO-CH3PO-O5235n帽子结构帽子结构: : m7GpppNmm7GpppNmmRNAmRNA的帽结构可以与帽结合蛋白的帽结构可以与帽结合蛋白(cap (cap binding pro

27、teinbinding protein，CBP)CBP)结合。结合。 真核生物的真核生物的mRNAmRNA 的的3 -末端转录后末端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸。加上一段长短不一的聚腺苷酸。nPolyPoly （A A）尾巴）尾巴AAAAAAAAAAAAAAAAAmRNA核内向胞质的转位核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系的稳定性维系翻译起始的调控翻译起始的调控 n帽子结构和多聚帽子结构和多聚A尾的功能尾的功能4 4、 mRNAmRNA依照自身的碱基顺序指导蛋白质依照自身的碱基顺序指导蛋白质氨基酸顺序的合成氨基酸顺序的合成从从mRNAmRNA分子分子5 5末端起的第一个末端起的第一个AUG

28、AUG开始，开始，每每3 3个核苷酸为一组称为个核苷酸为一组称为密码子密码子(codon)(codon)或或三联体密码三联体密码(triplet code)(triplet code)。 AUGAUG被称为被称为起始密码子起始密码子；决定肽链终止的；决定肽链终止的密码子则称为密码子则称为终止密码子终止密码子。位于起始密码子和终止密码子之间的核苷位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为酸序列称为开放阅读框开放阅读框(open reading frame, (open reading frame, ORF)ORF)，决定了多肽链的氨基酸序列，决定了多肽链的氨基酸序列 。转运转运RNA(tra

29、nsfer RNA, tRNA)在蛋白质合在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体成过程中作为各种氨基酸的载体, 将氨基将氨基酸转呈给酸转呈给mRNA。由由70120核苷酸组成；核苷酸组成；占细胞总占细胞总RNA的的15%；具有很好的稳定性。具有很好的稳定性。二、二、tRNAtRNA是蛋白质合成中的氨基酸是蛋白质合成中的氨基酸载体载体（一）（一）tRNAtRNA中含有多种稀有碱基中含有多种稀有碱基* * tRNA tRNA的一级结构特点的一级结构特点 含含 1020% 1020% 稀有碱基（稀有碱基（最多最多），如），如 DHUDHU 3 3 末端末端为为 - CCA-OH- CCA-OH 5

30、5 末端大多数为末端大多数为G G 具有具有 T T C C tRNA具有局部的茎具有局部的茎环环(stem-loop)结构或结构或发卡发卡(hairpin)结构。结构。（二）（二）tRNAtRNA具有茎环结构具有茎环结构tRNA的二级结构的二级结构三叶草形三叶草形氨基酸臂氨基酸臂DHU环环反密码环反密码环TC环环附加叉附加叉tRNAtRNA的二级结构主要特征的二级结构主要特征： 1.三环四臂（部分还有额外环）三环四臂（部分还有额外环） 2.氨基酸臂氨基酸臂3端有端有CCA-OH的共有结构的共有结构 3.D环上有二氢尿嘧啶（环上有二氢尿嘧啶（D） 4.反密码环上的反密码子与反密码环上的反密码子

31、与mRNA相互作用相互作用 5.可变环上的核苷酸数目可以变动可变环上的核苷酸数目可以变动 6.TC环含有环含有T和和 7.含有修饰碱基和不变核苷酸含有修饰碱基和不变核苷酸ntRNAtRNA的倒的倒L L三级结构三级结构核蛋白体核蛋白体RNA(ribosomal RNARNA(ribosomal RNA，rRNA)rRNA)是细是细胞内胞内含量最多含量最多的的RNA(80RNA(80) )。rRNArRNA与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体(ribosome)(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所为蛋白质的合成提供场所。三、以三、以rRNArRNA为组分的核蛋白体

32、为组分的核蛋白体是蛋白质合成的场所是蛋白质合成的场所n核蛋白体的组成核蛋白体的组成原核生物（以大肠杆菌为例）原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸个核苷酸18S1874个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质21种种占总重量的占总重量的40%33种种占总重量的占总重量的50%大亚基大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸28S5.85S5S4718个核苷酸个核苷酸160个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质31种种占总重量的占总重量的30%49种种占总重量的占总重

33、量的35%n18S rRNA18S rRNA的二级结构的二级结构四、小分子四、小分子RNARNA参与了基因表达的参与了基因表达的调控调控细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子子RNA，统称为，统称为非编码小非编码小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs),其功能是调节基其功能是调节基因表达。因表达。 nsnmRNAssnmRNAsn核酶核酶某些小某些小RNA分子具有催化特定分子具有催化特定RNA降解降解的活性，这种具有催化作用的小的活性，这种具有催化作用的小RNARNA亦被称亦被称为为核酶核酶(ribozyme)或或催

34、化性催化性RNA (catalytic RNA)。 RNARNA具有酶活性的发现具有酶活性的发现 Sidney Altman，Thomas R. Cech （1939-） （1947-） The Nobel Prize in Chemistry 1989 for their discovery of catalytic properties of RNA 核酸的理化性质核酸的理化性质The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid第四节第四节一、核酸是具有很一、核酸是具有很强酸性的生物大强酸性的生物大分子分子核酸的酸碱及溶解度性质核酸的酸

35、碱及溶解度性质l核酸为多元酸，具有较强的酸性。核酸为多元酸，具有较强的酸性。核酸的高分子性质核酸的高分子性质核酸在波长核酸在波长 260nm260nm 处有强烈的吸收，处有强烈的吸收，是由碱基的是由碱基的共轭双键共轭双键所决定的。这一特所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。性常用作核酸的定性和定量分析。二、核酸分子具有强烈的紫外吸收二、核酸分子具有强烈的紫外吸收n碱基的紫外吸收光谱碱基的紫外吸收光谱三、三、DNADNA变性是双链解离为单链的变性是双链解离为单链的过程过程在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA双链解开双链解开成两条单链的过程，其成两条单链的过程，其本质是双链间

36、氢键本质是双链间氢键的断裂的断裂。n定义定义常见因素：常见因素： 过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。等。协同性的协同性的DNA解链解链高温或极高温或极端的端的pHnDNADNA的变性的变性n部分变性部分变性DNADNA的电镜图像的电镜图像变性后理化性质变化：变性后理化性质变化：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碱滴定曲线改变酸碱滴定曲线改变生物活性丧失生物活性丧失增色效应增色效应(hyperchromic effect)(hyperchromic

37、effect)：DNADNA变性时其溶液变性时其溶液ODOD260260增高的现象。增高的现象。nDNADNA解链时的紫外吸收变化解链时的紫外吸收变化nDNADNA的解链曲线的解链曲线连续加热连续加热DNA的的过程中以温度相对于过程中以温度相对于A260值作图，所得的值作图，所得的曲线称为曲线称为解链曲线解链曲线。 解链过程中，紫外解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应变化值的一半时所对应的温度。的温度。解链温度（解链温度（TmTm）：）： G+C 含量越高，解链温度就越高。含量越高，解链温度就越高。n解链曲线的变化解链曲线的变化三、核酸的变复性是分子杂交

38、的基础三、核酸的变复性是分子杂交的基础当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，这一现象称为这一现象称为DNADNA复性复性(renaturation) (renaturation) 。减色效应：减色效应：DNADNA复性时，其溶液复性时，其溶液ODOD260260降低。降低。热变性的热变性的DNADNA经缓慢冷却后即可复性，这经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为一过程称为退火退火(annealing) (annealing) 。 不同种类的不同种类的DNA单链分子或单链分子或RNA分子放在

39、同一分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件可以在不同度的碱基配对关系，在适宜的条件可以在不同的分子间形成的分子间形成杂化双链杂化双链 (heteroduplex)。 这种杂化双链可以在不同的这种杂化双链可以在不同的DNA与与DNA之间形之间形成，也可以在成，也可以在DNA和和RNA分子间或者分子间或者RNA与与RNA分子间形成。这种现象称为分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交核酸分子杂交。n核酸分子杂交核酸分子杂交(hybridization) (hybridization) n核酸分子杂交核酸分子杂交第五节第

40、五节（自习）（自习）常用的核酸分离纯化技术常用的核酸分离纯化技术Technology of DNA Isolation and Purification酚酚- -氯仿、酚氯仿、酚- -异戊醇抽提法异戊醇抽提法层析法（离子交换层析法（离子交换/ /凝胶凝胶/ /亲和层析）亲和层析）密度梯度离心法密度梯度离心法凝胶电泳法凝胶电泳法思考题：思考题： 名词解释：名词解释： Tm 、ribozyme 、增色效应增色效应 、核酸分子杂交核酸分子杂交 试比较蛋白质与核酸的异同试比较蛋白质与核酸的异同? 简述简述tRNA二级结构的特点和三级结构？二级结构的特点和三级结构？ DNA双螺旋结构模型的要点是什么？双螺旋结构模型的要点是什么？ 请简要回答请简要回答DNA与与RNA组成上的异同。组成上的异同。