第三章_核酸的結(jié)構(gòu)與功能

1、1核酸的結(jié)構(gòu)和功能核酸的結(jié)構(gòu)和功能第二章第二章Structure and Function of Nucleic Acid什么是核酸什么是核酸(nucleic acid) 天然存在的天然存在的核酸可分為核酸可分為核糖核核糖核酸酸(RNA)和和脫氧核脫氧核糖核酸糖核酸(DNA)兩大兩大類。類。核酸核酸是以核苷酸為基本組成單位的生物大分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。子，攜帶和傳遞遺傳信息。核酸的分類及分布核酸的分類及分布 90%以以上分布于細(xì)胞核，其余上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外分布于核外，如線粒體、葉綠，如線粒體、葉綠體、質(zhì)粒等。體、質(zhì)粒等。攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和

2、個(gè)攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型。體的基因型。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。參與細(xì)胞內(nèi)參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的遺傳信息的表達(dá)。某些病毒表達(dá)。某些病毒RNA也可作也可作為遺傳信息的載體。為遺傳信息的載體。(DNA)(RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸4第一節(jié)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級(jí)結(jié)構(gòu)核酸的化學(xué)組成及其一級(jí)結(jié)構(gòu)The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid5一、核酸的化學(xué)組成一、核酸的化學(xué)組成 1.1. 元素組成元素組成C、H、O、N、P（910%，定磷法測(cè)核酸含定磷法測(cè)核酸含量。量。）2

3、.2. 分子組成分子組成組成單位組成單位核苷酸核苷酸 戊糖：核糖，脫氧核糖戊糖：核糖，脫氧核糖 堿基：嘌呤堿，嘧啶堿堿基：嘌呤堿，嘧啶堿 磷酸磷酸6嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)（一）堿基（一）堿基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稀有堿基！，次黃嘌呤等稀有堿基！，次黃嘌呤等8（二）戊糖（五碳

4、糖）（二）戊糖（五碳糖）（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)9核苷：核苷：AR, GR UR, CR脫氧核苷：脫氧核苷： dAR, dGR，dTR, dCR（三）核苷（三）核苷核苷核苷(ribonucleoside)的形成的形成堿基和核糖（脫堿基和核糖（脫氧核糖）通過(guò)氧核糖）通過(guò)糖糖苷鍵苷鍵連接形成核連接形成核苷（脫氧核苷）苷（脫氧核苷）10POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, AMP, GMP, UMP,CMPUMP,C

5、MP脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：dAMP, dAMP, dGMP, dTMP, dCMPdGMP, dTMP, dCMP 核苷核苷（脫氧核苷）和磷酸以脫氧核苷）和磷酸以磷酸磷酸酯鍵酯鍵連接形成核苷連接形成核苷 酸（脫氧核苷酸）。酸（脫氧核苷酸）。 （四）核苷酸（四）核苷酸( (ribonucleotide) )PiPi糖苷鍵糖苷鍵OOHOCH2HOHNNNH2O磷酸酯鍵磷酸酯鍵OPOOOHOHOCH2HOHNNNH2O重要的核苷酸衍生物12l 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMPNMP，NDPNDP，NTPNTPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2P

6、OOHOPOOHOPOOHOH5 端端3 端端( (五五) )核苷酸的連接核苷酸的連接 1.核苷酸之核苷酸之間以間以磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵連接形成多核苷連接形成多核苷酸鏈，即核酸。酸鏈，即核酸。CANH2NNOPOHHOOOH3COOHPHOOOH3COOHNH2NNNN磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵A G P5 P T PG PC PT P OH 3 書寫方法書寫方法5 pApGpTpGpCpT-OH 3 5 A G T G C T 3 第二節(jié)第二節(jié) DNADNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能 (Structure and Function of DNA)(Structure and Function of

7、DNA)一、一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu) (一一)定義定義 核酸（核酸（DNA或或RNA）中核苷酸從）中核苷酸從5末端末端到到3末端的排列順序。末端的排列順序。 由于脫氧核苷酸間的差異主要是堿基不由于脫氧核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。同，所以也稱為堿基序列。DNA: A、T、G、CRNA: A、U、G、C16二、二、DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) 1. 定義定義 即平行反向的右手雙螺旋結(jié)即平行反向的右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。構(gòu)。Watson, Crick于于1953提出。提出。2. 研究背景研究背景(1) 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)則：規(guī)則：

8、A = TG C(2)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(duì)較合理配對(duì)較合理(3)X-線線衍射圖譜分析衍射圖譜分析 18（二）（二） DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)uDNA分子由兩條分子由兩條相互平行但走相互平行但走向相反向相反的脫氧多核苷酸鏈組成的脫氧多核苷酸鏈組成u兩鏈以兩鏈以-脫氧核糖脫氧核糖-磷酸磷酸-為骨架，為骨架，以以右手螺旋右手螺旋方式繞同一中心軸。方式繞同一中心軸。螺旋直徑為螺旋直徑為2.4nm.u螺 旋 表 面 形 成螺 旋 表 面 形 成 大 溝大 溝 ( m a j o r groove)及及小溝小溝(minor groove

9、)相間。相間。u溝狀與溝狀與DNA、蛋白質(zhì)之間的相、蛋白質(zhì)之間的相互作用有關(guān)?；プ饔糜嘘P(guān)。19u堿基垂直螺旋軸居雙螺堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)旋內(nèi)側(cè)側(cè)，與對(duì)，與對(duì)側(cè)側(cè)堿基形堿基形成成氫鍵配對(duì)氫鍵配對(duì)（互補(bǔ)配對(duì)（互補(bǔ)配對(duì)形式：形式：A=T; GA=T; G C C） 。u相鄰堿基平面距離相鄰堿基平面距離0.34nm0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.3.5 54nm4nm，一圈，一圈1010.5.5對(duì)堿對(duì)堿基?；?。（二）（二） DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)20u氫鍵氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力堿基堆積力維持雙鏈縱向維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。（二

10、）（二） DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)HNNNNNHOHNNCH3ONNNNOHHNHNNNOHH（三）（三）.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性不同類型不同類型DNA的結(jié)構(gòu)參數(shù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)A型型DNAB型型DNAZ型型DNA螺旋旋向螺旋旋向右手螺旋右手螺旋右手螺旋右手螺旋左手螺旋左手螺旋螺旋直徑螺旋直徑2.55nm2.37nm1.84nm每一螺旋的堿基對(duì)數(shù)目每一螺旋的堿基對(duì)數(shù)目1110.412螺距螺距2.53nm3.54nm4.56nm相鄰堿基對(duì)之間的垂直間距相鄰堿基對(duì)之間的垂直間距0.23nm0.34nm0.38nm Watson和和Crick當(dāng)年提出的是理想當(dāng)年

11、提出的是理想化的化的DNA雙螺旋模雙螺旋模型，后來(lái)發(fā)現(xiàn)其各型，后來(lái)發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)參數(shù)均與實(shí)際的項(xiàng)參數(shù)均與實(shí)際的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有雙螺旋結(jié)構(gòu)有一定差異。一定差異。 (四四) DNA的的高級(jí)結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)1.原核生物原核生物DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)(1) 定義定義 即在即在DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步折二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊成環(huán)狀或麻花狀的疊成環(huán)狀或麻花狀的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或或supercoil)。 環(huán)狀環(huán)狀 麻花狀麻花狀 (3) 意義意義 DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于DNA復(fù)制復(fù)制和和RNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程

12、具有關(guān)鍵作用。轉(zhuǎn)錄過(guò)程具有關(guān)鍵作用。 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。 (2) 種類種類242.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真核生物染色體由體由DNADNA和蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單構(gòu)成，其基本單位是位是 核小體核小體(nucleosome)(nucleosome)。 核心顆粒核心顆粒 核小體核小體 連接區(qū)連接區(qū)核心顆粒：由長(zhǎng)約核心顆粒：由長(zhǎng)約150bp15

13、0bp的雙螺旋的雙螺旋DNADNA以超螺旋方以超螺旋方式纏繞組蛋白八聚體式纏繞組蛋白八聚體1.751.75圈組成。圈組成。連接區(qū)：由連接區(qū)連接區(qū)：由連接區(qū) DNA DNA 和組蛋白和組蛋白H H1 1組成組成連接區(qū)連接區(qū)DNADNA：連接相鄰兩個(gè)核心顆粒：連接相鄰兩個(gè)核心顆粒25核小體的構(gòu)成核小體的構(gòu)成 連接區(qū)連接區(qū)DNA（約（約60bp） 組蛋白組蛋白H1DNA（約（約150bp） 組蛋白八聚體組蛋白八聚體組 蛋 白（histone)組蛋白種類：組蛋白種類： H H1 1、H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4組蛋白八聚體（核組蛋白八聚體（核心組蛋白）：由各心組蛋

14、白）：由各二分子二分子H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4 組成八聚體組成八聚體H H1 1 ：位于連接區(qū)：位于連接區(qū)26H H1 1 27Structure and Function of RNA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28RNARNA的種類、分布、功能的種類、分布、功能核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)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

15、-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(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)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(hào)識(shí)別體的組分的信號(hào)識(shí)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轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)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

16、板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)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(hào)識(shí)別體的組分的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小核仁小RNA29* * mRNAmRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 1. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNAmRNA的的5 5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)個(gè)7-7-甲基鳥苷三磷酸，形成帽子結(jié)構(gòu)：甲基鳥苷三磷酸，形成帽子結(jié)構(gòu)：m m7 7GpppNGpppN。2. 2. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNAmRNA的的3 3 末端有一個(gè)多聚腺苷酸末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)(p

17、olyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚結(jié)構(gòu)，稱為多聚A A尾。尾。一一 、信使、信使RNARNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能真核生物真核生物mRNA的帽子結(jié)構(gòu)的帽子結(jié)構(gòu) 5 5 3.帽子結(jié)構(gòu)和多聚帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能尾的功能 mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位；轉(zhuǎn)位；mRNA的穩(wěn)定性維系；翻譯起始的調(diào)控的穩(wěn)定性維系；翻譯起始的調(diào)控 。31 轉(zhuǎn)錄核內(nèi)轉(zhuǎn)錄核內(nèi)DNADNA遺傳信息的堿基排列順序，并攜帶遺傳信息的堿基排列順序，并攜帶至細(xì)胞質(zhì)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成中的氨基酸排列順序。至細(xì)胞質(zhì)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成中的氨基酸排列順序。 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 mRNAmRNA的功能的功能遺傳密碼

18、：遺傳密碼：每三個(gè)相鄰的核苷酸組成堿基三聯(lián)體，每三個(gè)相鄰的核苷酸組成堿基三聯(lián)體，決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序。決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序。 1. tRNA1. tRNA分子含有較多的分子含有較多的稀有堿基稀有堿基 含含 1010- -20% 20% 稀有堿基，如稀有堿基，如 DHUDHU 3 3末端為末端為 CCA-OH CCA-OH32二、轉(zhuǎn)運(yùn)二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNARNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能 稀有堿基 tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu) tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)為平面卷曲的三葉草構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)為平面卷曲的三葉草構(gòu)型。型。(2)由單鏈卷曲形成局部環(huán)狀雙鏈。由單鏈卷曲形成局部環(huán)狀雙鏈。(3)反密碼環(huán)，帶有反密碼

19、子可破譯遺傳密碼。反密碼環(huán)，帶有反密碼子可破譯遺傳密碼。 (4)氨基酸臂，直接結(jié)合被活化的氨基酸。氨基酸臂，直接結(jié)合被活化的氨基酸。2. tRNA2. tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)352. tRNA2. tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 三葉草形三葉草形莖環(huán)結(jié)構(gòu)（發(fā)夾結(jié)構(gòu)）莖環(huán)結(jié)構(gòu)（發(fā)夾結(jié)構(gòu)） 氨基酸臂氨基酸臂 DHUDHU環(huán)環(huán) 反密碼環(huán)反密碼環(huán) 附加叉（額外環(huán)）附加叉（額外環(huán)） TCTC環(huán)環(huán)額外環(huán)額外環(huán)氨基酸臂氨基酸臂DHU環(huán)環(huán)反密碼環(huán)反密碼環(huán)環(huán)環(huán)TC環(huán)環(huán)反密碼子反密碼子5 363. tRNA3. tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 倒倒L L形形* * t tRNARNA的功能的功能搬運(yùn)氨基酸到搬運(yùn)

20、氨基酸到核糖體核糖體和識(shí)別密碼和識(shí)別密碼子子，參與蛋白質(zhì)的，參與蛋白質(zhì)的翻譯。翻譯。4、氨基酸通過(guò)酯鍵連接在氨基酸通過(guò)酯鍵連接在3末端的末端的2-OH或或3-OH上。有的上。有的AA有一種有一種tRNA載體，有的載體，有的AA則則有多個(gè)有多個(gè)tRNA載體。載體。5、 tRNA的功能的功能破譯遺傳密碼；活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖破譯遺傳密碼；活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。38* * rRNA rRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)* rRNArRNA的功能的功能參 與 組 成 核參 與 組 成 核蛋白體，作為蛋蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。場(chǎng)所。(二二) rRNA

21、由單鏈卷由單鏈卷曲構(gòu)成的多莖環(huán)結(jié)曲構(gòu)成的多莖環(huán)結(jié)構(gòu)。構(gòu)。(三三)rRNA參與組成參與組成核核糖糖體體的大、小亞的大、小亞基基，作為蛋白質(zhì)生，作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。物合成的場(chǎng)所。(一一) rRNA占總占總RNA的的80以上。以上。三、核糖體三、核糖體RNARNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能40(四四) rRNArRNA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 rRNA5S rRNA28S rRNA28S rRNA5.8S rRNA5.8S rRNA18S rRNA18S rRNA原核生物原核生物5S rRNA5S rRNA23S rRNA23S rRNA16S rRNA1

22、6S rRNA41核糖體的組成核糖體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基小亞基30S30S40S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基大亞基50S50S60S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.8S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%四、小分子核內(nèi)四、小分子核內(nèi)RNARNA與與RNARNA組學(xué)組學(xué)(一一) snmRNAs 除了上述三種除了上述三種RNARNA外，細(xì)胞的不同部位存在外，細(xì)胞的不同部位存在的許

23、多其他種類的小分子的許多其他種類的小分子RNARNA，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為小非信使小非信使RNARNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。包括。包括核內(nèi)小核內(nèi)小RNARNA、核仁小、核仁小RNARNA、胞質(zhì)小、胞質(zhì)小RNARNA、催化性、催化性小小RNARNA、小片段干涉、小片段干涉 RNARNA。參與。參與hnRNAhnRNA和和rRNArRNA的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。(二二) RNA組學(xué)組學(xué) RNA組學(xué)是組學(xué)是研究細(xì)胞中研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、結(jié)的種類、結(jié)構(gòu)和功能。生物的不同細(xì)胞

24、、不同時(shí)間、不同狀構(gòu)和功能。生物的不同細(xì)胞、不同時(shí)間、不同狀態(tài)下態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。 43核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 質(zhì)質(zhì)The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid第第 四四 節(jié)節(jié) 核酸是含磷酸和堿基的核酸是含磷酸和堿基的兩性電解質(zhì)兩性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為，通常表現(xiàn)為較強(qiáng)的酸性?？捎秒娪竞碗x子交換分離純化核酸。較強(qiáng)的酸性?？捎秒娪竞碗x子交換分離純化核酸。 在堿性條件下，在堿性條件下，RNA不穩(wěn)定，可在室溫下水解。不穩(wěn)定，可在室溫下水解。利用這個(gè)性質(zhì)可以測(cè)定利用這個(gè)性質(zhì)可以測(cè)

25、定RNA的堿基組成，也可清除的堿基組成，也可清除DNA溶液中混雜的溶液中混雜的RNA。 核酸是線性的大分子，其在溶液中的粘度很高。核酸是線性的大分子，其在溶液中的粘度很高。RNA分子比分子比DNA短，在溶液中的粘度低于短，在溶液中的粘度低于DNA。一、核酸的一般理化性質(zhì)一、核酸的一般理化性質(zhì) 45一、核酸的一般理化性質(zhì)一、核酸的一般理化性質(zhì) 中性條件下，核酸最大紫外吸收峰在中性條件下，核酸最大紫外吸收峰在260nm260nm附件。附件。461. DNA1. DNA或或RNARNA的定量的定量ODOD260260=1.0=1.0相當(dāng)于相當(dāng)于5050g/mlg/ml雙鏈雙鏈DNADNA4040g/

26、mlg/ml單鏈單鏈DNADNA（或（或RNARNA）2020g/mlg/ml寡核苷酸寡核苷酸2.2.判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度DNADNA純品純品: : ODOD260260/OD/OD280 280 = 1.8= 1.8RNARNA純品純品: : ODOD260260/OD/OD280 280 = 2.0= 2.0ODOD260260的應(yīng)用的應(yīng)用二、二、DNADNA的變性與復(fù)性的變性與復(fù)性(一一)變性變性 (denaturation)1.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(kāi)成兩雙鏈解開(kāi)成兩條單鏈的過(guò)程。條單鏈的過(guò)程。本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂。本質(zhì)是雙

27、鏈間氫鍵的斷裂。3.變性后其他理化性質(zhì)變化變性后其他理化性質(zhì)變化 OD260增高增高 浮力密度升高浮力密度升高 粘度下降粘度下降 酸堿滴定曲線改變酸堿滴定曲線改變 比旋度下降比旋度下降 生物活性喪失生物活性喪失(1)理化性質(zhì)變化理化性質(zhì)變化2.因素因素 強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，高溫，高壓，變性試劑如尿素強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，高溫，高壓，變性試劑如尿素以及某些有機(jī)溶劑如乙醇等。以及某些有機(jī)溶劑如乙醇等。DNADNA變性的變性的本質(zhì)本質(zhì)是雙鏈間是雙鏈間氫鍵氫鍵的的斷裂斷裂(2)增色效應(yīng)：增色效應(yīng)： DNA變性時(shí)，更多的共軛雙鍵暴露，其溶液變性時(shí)，更多的共軛雙鍵暴露，其溶液OD260增高的現(xiàn)象。增高的現(xiàn)象。DNA的紫外吸

28、收光譜的紫外吸收光譜200 250 260 3001.51.00.5變性狀態(tài)變性狀態(tài)天然狀態(tài)天然狀態(tài)(3)Tm：紫外光吸收值達(dá)到最大值的紫外光吸收值達(dá)到最大值的50%時(shí)的溫度時(shí)的溫度稱為稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度的解鏈溫度，又稱融解溫度(melting temperature, Tm)。其大小與。其大小與G+C含量成正比。含量成正比。 解鏈曲線：解鏈曲線：在在連續(xù)加熱連續(xù)加熱DNA的過(guò)的過(guò)程中，以溫度為橫程中，以溫度為橫坐標(biāo)，以吸光度坐標(biāo)，以吸光度A260為縱坐標(biāo)作圖，所為縱坐標(biāo)作圖，所得的曲線稱為解鏈得的曲線稱為解鏈曲線。曲線。76 80 84 88 92 96 100 OD2600

29、.700.650.600.550.50Tm(二二)復(fù)性復(fù)性 1.DNA復(fù)性復(fù)性(renaturation)的定義的定義(3)減色效應(yīng)：減色效應(yīng)：DNA復(fù)性時(shí)，其溶液復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。降低。(1)當(dāng)變性因素去除后，變性當(dāng)變性因素去除后，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。(2)熱變性的熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過(guò)程稱為退火一過(guò)程稱為退火(annealing) 。但是，。但是，4 以下以下復(fù)性不能進(jìn)行。復(fù)性不能進(jìn)行。1.在在DNA復(fù)性過(guò)程中，將不同種類的復(fù)性過(guò)程中，將不同種類的DNA單鏈單鏈分子或分子或RNA分子置同一溶液中，就可以形成雜化雙分子置同一溶液中，就可以形成雜化雙鏈。鏈。2.雜化雙鏈可以在不同的雜化雙鏈可以在不同的DNA與與DNA之間形成，之間形成，也可在也可在DNA和和RNA分子間或者分子間或者RNA與與RNA分子間分子間形成。這種現(xiàn)象稱為形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。核酸分子雜交。(三三)核酸分子雜交核酸分子雜交(hybridization) 3.核