核酸的理化性質(zhì)

核酸的理化性質(zhì)演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有73頁\編輯于星期五0核酸的理化性質(zhì)現(xiàn)在是2頁\一共有73頁\編輯于星期五DNA與RNA的差異

DNA

RNA固體白色纖維狀大多為線形分子細長溶液粘度大與酸和二苯胺共熱產(chǎn)生藍紫色白色粉末狀分子量較DNA小得多溶液粘度小能在室溫條件下被稀堿水解成核苷酸與濃鹽酸和苔黑酚共熱產(chǎn)生綠色現(xiàn)在是3頁\一共有73頁\編輯于星期五核酸的物理化學性質(zhì)核酸的糖苷鍵和磷酸二酯鍵可被酸、堿或各自相應的核酸酶水解成為各種成分，其水解程度因水解條件而異核酸和核苷酸既有磷酸基團，又有堿性基團，都是兩性電解質(zhì)——酸堿性質(zhì)DNA和RNA都微溶于水，不溶于有機溶劑，提取分離核酸時，可用乙醇將核酸從溶液中常沉淀出來核酸的紫外吸收特性因其所含堿基而引起核酸的變性與復性與其雙螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān)?，F(xiàn)在是4頁\一共有73頁\編輯于星期五一、核酸的水解二、核酸的酸堿性質(zhì)三、核酸的紫外吸收性質(zhì)四、核酸的變性、復性及雜交核酸的物理化學性質(zhì)現(xiàn)在是5頁\一共有73頁\編輯于星期五一、核酸的水解（一）酸水解糖苷鍵比磷酸二酯鍵更易被酸水解嘌呤堿基的糖苷鍵比嘧啶堿基的糖苷鍵對酸更不穩(wěn)定現(xiàn)在是6頁\一共有73頁\編輯于星期五（二）堿水解RNA的磷酸酯鍵易被堿水解，產(chǎn)生核苷酸。由于RNA的核糖上有2’-OH基，在堿作用下形成磷酸三酯。磷酸三酯極不穩(wěn)定，隨即水解產(chǎn)生，產(chǎn)生2’,3’-環(huán)磷酸酯，再水解成2’-核苷酸及3’-核苷酸相對而言DNA一般對堿穩(wěn)定?，F(xiàn)在是7頁\一共有73頁\編輯于星期五（三）酶水解非特異性——磷酸二酯酶5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切3得5）5′3′結(jié)構(gòu)式5'-核苷酸3'-核苷酸現(xiàn)在是8頁\一共有73頁\編輯于星期五核酸酶的分類（1）底物

RNaseDNase（2）按作用方式核酸內(nèi)切酶核酸外切酶（5’→3’外切酶、3’→5’外切酶）（3）按斷裂磷酸二酯鍵的方式（4）其他：雙鏈酶、單鏈酶專一性水解磷酸二酯鍵——核酸酶有些核酸酶的特異性很高，能識別和切割DNA的特異序列，是重要的工具酶現(xiàn)在是9頁\一共有73頁\編輯于星期五限制性內(nèi)切酶

原核生物(及病毒)中存在著一類能識別外源DNA雙螺旋中4-8個堿基對所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對稱性的回文序列，并在此序列的某位點水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶（ristrictionendonuclease）。山東落花生花落東山簾卷晚晴天，天晴晚卷簾WasitacatIsaw?現(xiàn)在是10頁\一共有73頁\編輯于星期五常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專一性酶辨認的序列和切口說明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口現(xiàn)在是11頁\一共有73頁\編輯于星期五限制性內(nèi)切酶對細菌有何益處呢？30多年前,當人們在對噬菌體的宿主特異性的限制-修飾現(xiàn)象進行研究時,首次發(fā)現(xiàn)了限制性內(nèi)切酶.細菌可以抵御新病毒的入侵,而這種"限制"病毒生存的辦法則可歸功于細胞內(nèi)部可摧毀外源DNA的限制性內(nèi)切酶.作為微生物免疫機制的一部分行使其功能.當一個沒有限制性內(nèi)切酶的細菌被病毒感染時,大部分病毒顆粒都能成功地進行感染.一個有限制性內(nèi)切酶的同種細菌被成功感染的比率顯著下降.出現(xiàn)更多的限制性內(nèi)切酶將會起到多重保護作用；而一個擁有4到5種各自獨立的限制性內(nèi)切酶將會使細胞堅不可摧.

現(xiàn)在是12頁\一共有73頁\編輯于星期五限制性內(nèi)切酶常常伴隨一到兩種修飾酶（甲基化酶）出現(xiàn).后者的作用是保護細胞自身的DNA不被限制性內(nèi)切酶破壞.修飾酶識別的位點與相應的限制性內(nèi)切酶相同限制性內(nèi)切酶和它的“搭檔”--甲基化酶一起就構(gòu)成了限制-修飾（R-M）系統(tǒng).在一些R-M系統(tǒng)中,限制性內(nèi)切酶和修飾酶是兩種不同的蛋白,它們各自獨立行使自己的功能；而在另一些系統(tǒng)中,兩種功能由同一種限制-修飾酶的不同亞基,或是同一亞基的不同結(jié)構(gòu)域來執(zhí)行.

現(xiàn)在是13頁\一共有73頁\編輯于星期五二、核酸的酸堿性質(zhì)1、堿基的解離2、核苷的解離3、核苷酸的解離結(jié)合及釋放質(zhì)子的能力現(xiàn)在是14頁\一共有73頁\編輯于星期五堿基：含氮堿基，雜環(huán)化合物（很多生物堿的結(jié)構(gòu)）1）、具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征，呈平面或近乎平面含有共軛雙鍵體系，紫外區(qū)有吸收（260nm）。2）、氮原子位于環(huán)上或取代氨基上弱堿性來自于環(huán)上氮原子，pKa約9.5，傾向于接受H取代氨基（或曰堿基環(huán)外的氨基）堿性很弱，生理條件下不能被質(zhì)子化。1、堿基的解離現(xiàn)在是15頁\一共有73頁\編輯于星期五1、堿基的解離胞嘧啶現(xiàn)在是16頁\一共有73頁\編輯于星期五DNA嘧啶堿基的解離尿嘧啶胸腺嘧啶現(xiàn)在是17頁\一共有73頁\編輯于星期五DNA嘌呤堿基的解離腺嘌呤現(xiàn)在是18頁\一共有73頁\編輯于星期五鳥嘌呤的解離現(xiàn)在是19頁\一共有73頁\編輯于星期五2、核苷的解離糖存在影響了堿基的解離——增強了堿基的酸性解離核糖中羥基也可以發(fā)生解離現(xiàn)在是20頁\一共有73頁\編輯于星期五3、核苷酸的解離表14-1（重在看懂、理解）現(xiàn)在是21頁\一共有73頁\編輯于星期五HHH某一基團解離的離子化程度腺苷酸的等電點為？2.3現(xiàn)在是22頁\一共有73頁\編輯于星期五鳥苷酸的等電點為1.55現(xiàn)在是23頁\一共有73頁\編輯于星期五胞苷酸的等電點為2.65現(xiàn)在是24頁\一共有73頁\編輯于星期五堿性極弱，尿苷酸基本可看做酸性核苷酸，不能算作兼性離子現(xiàn)在是25頁\一共有73頁\編輯于星期五多核苷酸中磷酸二酯鍵中的磷酸基團只有一個解離常數(shù)現(xiàn)在是26頁\一共有73頁\編輯于星期五4、核酸的滴定曲線圖14-2小牛胸腺DNA的滴定曲線反映出變性DNA的滴定曲線改變

堿基的暴露II從pH12或pH2.5分別反向滴定I從pH6.9用酸或堿正向滴定

I天然II變性電極電位的變化，指示離子濃度的變化現(xiàn)在是27頁\一共有73頁\編輯于星期五由于核酸分子中的磷酸是一個中等強度的酸，而堿性（氨基）是一個弱堿，所以核酸的等電點比較低。如DNA的等電點為4～4.5，RNA的等電點為2～2.5。RNA的等電點比DNA低的原因，是RNA分子中核糖基2′-OH通過氫鍵促進了磷酸基上質(zhì)子的解離?，F(xiàn)在是28頁\一共有73頁\編輯于星期五三、核酸的紫外吸收性質(zhì)兩類核酸的紫外吸收譜均為260~290nm其最高吸收峰接近260nm現(xiàn)在是29頁\一共有73頁\編輯于星期五DNA的紫外吸收譜光吸收（A）波長/nm1是天然DNA;2是變性DNA；3是核苷酸總吸收值現(xiàn)在是30頁\一共有73頁\編輯于星期五小量DNA或RNA的紫外吸收法定量測定1、

對待測樣品是否純的判斷可用紫外分光光度計讀出260nm和280nm的A值，計算A260/A280，從此值大小判斷樣品的純度，純的DNA的A260/A280應為1.8；純的RNA應為2.0。2、

對純核酸樣品的定量測定只要測出260nm的A值，即可計算含量。通常以1個A單位相當于50ug/ml雙螺旋DNA；或40ug/ml的單鏈DNA(或RNA)；或20ug/ml的寡核苷酸（或單核苷酸）?，F(xiàn)在是31頁\一共有73頁\編輯于星期五四、核酸的變性、復性與雜交(一)核酸的變性（denaturation）1、DNA的變性：

在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程?，F(xiàn)在是32頁\一共有73頁\編輯于星期五

某些理化因素破壞了氫鍵和堿基堆積力，使核酸分子高級結(jié)構(gòu)改變、理化性質(zhì)及生物活性發(fā)生改變。

不涉及磷酸二酯鍵斷裂，一級結(jié)構(gòu)不變2、變性的實質(zhì)現(xiàn)在是33頁\一共有73頁\編輯于星期五降解：核苷酸骨架上3’，5’-磷酸二酯鍵的斷裂DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂現(xiàn)在是34頁\一共有73頁\編輯于星期五DNA變性現(xiàn)在是35頁\一共有73頁\編輯于星期五

高溫（一般＞75℃）—熱變性

強酸、堿

—酸堿變性

甲醛（Agarose中RNA）

尿素（PAGE中DNA）3、變性因素原理：與蛋白質(zhì)變性相似，破壞空間結(jié)構(gòu)中的次級鍵現(xiàn)在是36頁\一共有73頁\編輯于星期五

OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失4、變性后理化性質(zhì)變化現(xiàn)在是37頁\一共有73頁\編輯于星期五現(xiàn)在是38頁\一共有73頁\編輯于星期五完全變性后核酸紫外吸收值增加：天然DNA25－40%、RNA約1.1%實質(zhì)：堿基暴露由于變性或降解引起紫外吸收增加的現(xiàn)象稱增色效應提供了一個很好的檢測變性的方法！現(xiàn)在是39頁\一共有73頁\編輯于星期五

變性RNA酶的分數(shù)是根據(jù)溶液的特性粘度增加、在365nm的旋光度變化和287nm紫外吸收變化變性RNA酶的分數(shù)溫度Tm現(xiàn)在是40頁\一共有73頁\編輯于星期五5、DNA熱變性的特征變性過程是“躍yue變式”的，而非漸變解鏈曲線：連續(xù)加熱DNA，以溫度對A260作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線?，F(xiàn)在是41頁\一共有73頁\編輯于星期五指增色效應達50%時的溫度一般DNATm值在85-90C之間Tm：DNA變性時，OD260達到最大值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度或融解溫度(Tm)。大小與G+C含量成正比?，F(xiàn)在是42頁\一共有73頁\編輯于星期五（1）DNA的均一性：（2）G－C含量：

經(jīng)驗公式：XG+C＝（Tm－69.3）×2.44（3）介質(zhì)中的離子強度：

Tm值大小與下列因素有關(guān)：現(xiàn)在是43頁\一共有73頁\編輯于星期五（1）DNA的均一性。均質(zhì)DNA，如一些病毒DNA，人工合成的poly(A-T)、poly(G-C)的熔解過程發(fā)生在一個較小的溫度范圍內(nèi)；異質(zhì)DNA的熔解過程發(fā)生在一個較寬的溫度范圍內(nèi)。Tm大小可反映出DNA的均一性?，F(xiàn)在是44頁\一共有73頁\編輯于星期五（2）G-C的含量。G-C的含量高，Tm值高。因而測定Tm值，可反映DNA分子中G、C含量，可通過經(jīng)驗公式計算：（G+C)%=(Tm-69.3)2.44現(xiàn)在是45頁\一共有73頁\編輯于星期五（3）介質(zhì)中的離子強度。Tm與介質(zhì)中離子強度有關(guān)，一般來說，在離子強度低的介質(zhì)中，DNA的Tm值較低，熔解的范圍較寬。在離子強度高的介質(zhì)中，DNA的Tm值較高，熔解的范圍較窄。DNA的保存應在含鹽的緩沖液中現(xiàn)在是46頁\一共有73頁\編輯于星期五溶液的pH

高pH下堿基廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的能力，pH大于11．3時，DNA完全變性pH低于5．0時，DNA易脫嘌呤對單鏈DNA進行電泳時，常在凝膠中加NaOH以維持變性狀態(tài)現(xiàn)在是47頁\一共有73頁\編輯于星期五變性劑與Tm甲酰胺、尿素、甲醛等可破壞氫鍵，妨礙堿基堆積，使Tm下降對單鏈DNA進行電泳時，常使用上述變性劑現(xiàn)在是48頁\一共有73頁\編輯于星期五影響熱變性的的Tm(熔解溫度）因素（1）DNA的均一性（2）GC對含量（3）溶液的離子強度（4）溶液的pH（5）變性劑現(xiàn)在是49頁\一共有73頁\編輯于星期五RNA變性：從螺旋到線團之間的轉(zhuǎn)變RNA的變性引起的性質(zhì)變化沒有DNA明顯現(xiàn)在是50頁\一共有73頁\編輯于星期五質(zhì)粒是原核生物和部分真核生物中獨立于染色體外的自主復制的遺傳分子，除酵母的殺傷質(zhì)粒已知是RNA外，其它均為DNA分子。1963年Bevan等發(fā)現(xiàn)酵母菌株間的相互殺死現(xiàn)象，其嗜殺特性由具有自我復制能力的細胞質(zhì)遺傳因子——雙鏈線狀RNA（dsRNA）（占全部核酸的0.1%）決定。同時dsRNA通常以蛋白質(zhì)外殼包裹著的類病毒顆粒狀態(tài)存在于細胞質(zhì)中。目前研究表明，只有兩種雙鏈RNA與嗜殺現(xiàn)象有關(guān)：MdsRNA編碼產(chǎn)生毒素蛋白及決定對自身毒素的免疫功能（90%以上），LdsRNA編碼自身和外殼主蛋白（6%）現(xiàn)在是51頁\一共有73頁\編輯于星期五(2)核酸的復性變性DNA在適當?shù)臈l件下，兩條彼此分開的單鏈可以重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過程稱為復性。DNA復性后，一系列性質(zhì)將得到恢復，但是生物活性一般只能得到部分的恢復。DNA復性的程度、速率與復性過程的條件有關(guān)?，F(xiàn)在是52頁\一共有73頁\編輯于星期五將熱變性的DNA驟然冷卻至低溫時，DNA不可能復性。但是將變性的DNA緩慢冷卻時，可以復性。驟然冷卻變性核酸復性時需緩慢冷卻，故又稱退火現(xiàn)在是53頁\一共有73頁\編輯于星期五現(xiàn)在是54頁\一共有73頁\編輯于星期五核酸復性動力學在一定條件下，DNA復性的速度可以用C0t1/2來衡量現(xiàn)在是55頁\一共有73頁\編輯于星期五影響復性速度的因素(1)單鏈片段濃度越高，隨機碰撞的頻率越高，復性速度越快。(2)較大的單鏈片段擴散困難，鏈間錯配頻率高，復性較慢。(3)片段內(nèi)的重復序列多，則容易形成互補區(qū)，因而復性較快。真核DNA的重復序列就是通過復性動力學研究發(fā)現(xiàn)的。（4）維持溶液一定的離子強度，消除磷酸基負電荷造成的斥力，可加快復性速度現(xiàn)在是56頁\一共有73頁\編輯于星期五

熱變性的DNA在復性過程中，具有堿基序列部分互補的不同的DNA之間或DNA與RNA之間形成雜化雙鏈的現(xiàn)象。核酸分子雜交

(hybridization)：現(xiàn)在是57頁\一共有73頁\編輯于星期五核酸分子的雜交變性復性

基于核酸變性和復性的原理，并依據(jù)堿基間互補配對的原則而建立的一門技術(shù)。主要用于確定兩種相同或不同的核酸分子間同源性的鑒定現(xiàn)在是58頁\一共有73頁\編輯于星期五變性復性復性現(xiàn)在是59頁\一共有73頁\編輯于星期五現(xiàn)在是60頁\一共有73頁\編輯于星期五現(xiàn)在是61頁\一共有73頁\編輯于星期五現(xiàn)在是62頁\一共有73頁\編輯于星期五分子雜交Southern印跡（雜交）Northern印跡（雜交）Western印跡法雜交技術(shù)與PCR技術(shù)結(jié)合，能夠檢出含量極低的DNA?，F(xiàn)在是63頁\一共有73頁\編輯于星期五一、單項選擇題1．關(guān)于核酸分子組成下列哪項是正確的A．組成核酸的基本單位是三磷酸核苷B.組成DNA和RNA的戊糖相同C．組成DNA和RNA的堿基是相同的D.DNA的二級結(jié)構(gòu)為α-螺旋E.以上都不對2．生物體的遺傳信息儲存在DNA的什么部位A．堿基配對B.某個核苷酸C.某種核苷D.磷酸戊糖骨架E.堿基順序中3．下列哪個是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位A.核苷B.磷酸戊糖C.單核苷酸D.多核苷酸E.以上都不是4．下列何物分子是C5上有甲基的堿基A.腺嘌呤B.鳥嘌呤C.胞嘧啶D.胸腺嘧啶E.尿嘧啶現(xiàn)在是64頁\一共有73頁\編輯于星期五5．組成DNA分子的磷酸戊糖是：A.3’-磷酸脫氧核糖B.5’-磷酸脫氧核糖C.3’-磷酸核糖D.2’-磷酸核糖E.5’-磷酸核糖6．嘌呤核苷酸中下列何鍵是嘌呤與戊糖的連接鍵A.N9—C1'B.N8—C1'C.N1—C1'D.N3—C1'E.N7—C1'7．關(guān)于ATP生理功能的敘述下列哪項是錯誤的A.它是生物體內(nèi)直接供能物質(zhì)B.可生成環(huán)腺苷酸（cAMP）C.作為物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)劑D.RNA的合成原料E.以上都不是8．核酸分子中，單核苷酸連接是通過下列何化學鍵A.氫鍵B.糖苷鍵C.3'，5'-磷酸二酯鍵D.疏水鍵E.鹽鍵現(xiàn)在是65頁\一共有73頁\編輯于星期五9．下列所述哪個是DNA分子的一級結(jié)構(gòu)A.脫氧核糖核苷酸殘基的排列順序B.各種單核苷酸的連接方式C.雙螺旋結(jié)構(gòu)D.連接單核苷酸間的磷酸二酯鍵E.以上都不是10．關(guān)于DNA二級結(jié)構(gòu)的論述下列哪項是錯誤的A.兩條多核苷酸鏈互相平行方向相反B.兩條鏈堿基之間形成氫鍵C.堿基按A—T和G—C配對D.磷酸和脫氧核糖在內(nèi)側(cè)，堿基在外側(cè)E.圍繞同一中心軸形成雙螺旋結(jié)構(gòu)11．有關(guān)tRNA結(jié)構(gòu)的敘述，下列哪項是錯誤的A.是RNA中最小的單鏈分子B.其二級結(jié)構(gòu)通常為三葉草形C.分子中含有較多的稀有堿基D.3’末端是活化氨基酸的結(jié)合部位E.tRNA三級結(jié)構(gòu)呈正“L”型12．下列哪個結(jié)構(gòu)存在于真核生物mRNA5'端A.聚A尾巴B.帽子結(jié)構(gòu)C.超螺旋結(jié)構(gòu)D.核小體E.-C-C-A-OH順序現(xiàn)在是66頁\一共有73頁\編輯于星期五13．下列哪個結(jié)構(gòu)存在于tRNA3'端A.聚A尾巴B.帽子結(jié)構(gòu)C.超螺旋結(jié)構(gòu)D.核小體E.-C-C-A-OH順序14．下列哪個結(jié)構(gòu)存在于mRNA3'端A.聚A尾巴B.帽子結(jié)構(gòu)C.超螺旋結(jié)構(gòu)D.核小體E.-C-C-A-OH順序15．下列何構(gòu)型是溶液中DNA分子最穩(wěn)定的構(gòu)型A.A型B.B型C.C型D.D型E.Z型16．下列何物是在蛋白質(zhì)合成中作為直接模板A.DNAB.RNAC.mRNAD.rRNAE.tRNA現(xiàn)在是67頁\一共有73頁\編輯于星期五二、多項選擇題1．下列哪些是維系DNA雙螺旋的主要因素A.鹽鍵B.磷酸二酯鍵C.疏水鍵D.氫鍵E.堿基堆砌作用2．rRNA具有下列哪些結(jié)構(gòu)A.密碼子B.反密碼子C.反密碼環(huán)D.大亞基E.小亞基3．核酸變性可觀察到下列何現(xiàn)象A.黏度增加B.黏度降低C.紫外吸收值增加D.紫外吸收值降低E.磷酸二酯鍵斷裂現(xiàn)在是68頁\一共有73頁\編輯于星期五4．組成核小體的成分有A.DNAB.RNAC.組蛋白D.磷脂E.酸性蛋白5．tRNA二級結(jié)構(gòu)含有下列哪些成分A.密碼子B.大亞基C.