生物化学核酸的结构与功能.ppt

目录目录第第2 2章章核酸的结构与功能核酸的结构与功能(常考点常考点:核酸的组成键核酸的组成键;DNA双螺旋结构双螺旋结构;各种各种RNA的特点的特点;核酸的理化性质核酸的理化性质)n核核 酸酸(nucleic acid)  是以核苷酸为基本组成单位的生物大是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息分子，携带和传递遗传信息n核酸的分类及分布及功能核酸的分类及分布及功能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、线粒体线粒体(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, 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，携带遗传信息，并通过复制传递并通过复制传递给下一代给下一代是是DNADNA转录的产物，转录的产物，参与遗传信参与遗传信息的息的复制与复制与表达某些病毒表达某些病毒RNARNA也可作为遗传信息的载体也可作为遗传信息的载体第一节第一节核酸核酸的化学组成及其一级结构的化学组成及其一级结构(重点内容较少重点内容较少)目录目录（说明：红色字表示是这一节的重点内容）（说明：红色字表示是这一节的重点内容）1、核酸的基本组成单位、核酸的基本组成单位—核苷酸核苷酸（掌握（掌握DNA及及RNA分子中的碱基种类；掌握戊糖分子中的碱基种类；掌握戊糖与碱基通过糖苷键相连。

与碱基通过糖苷键相连2、、DNA是脱氧核苷酸链是脱氧核苷酸链（掌握核苷酸之间通过（掌握核苷酸之间通过3/，，5 /-磷酸二酯键相连）磷酸二酯键相连）3、、 RNA是核糖核苷酸链是核糖核苷酸链4、核酸的一级结构、核酸的一级结构 本本节节主主要要内内容：容：目录目录核酸核酸 ( (DNA和和RNA) )核苷酸核苷酸 核苷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 n分子组成分子组成碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱戊糖戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖磷酸磷酸(phosphate)一、核苷酸一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位是构成核酸的基本组成单位目录目录碱基碱基(base)是含氮的杂环化合物是含氮的杂环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DNA和和RNA中中仅存在于仅存在于RNA中中仅存在于仅存在于DNA中中n碱基碱基嘌呤嘌呤(purine，，Pu) 腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)嘧啶嘧啶(pyrimidine，，Py)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)n戊糖戊糖（构成（构成RNA））1´2´3´4´5´核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA））脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)目录目录n脱氧核苷脱氧核苷嘌呤嘌呤N-9 或或嘧啶嘧啶N-1与脱氧核糖与脱氧核糖C-1 通过通过β-N-糖苷键糖苷键相连形成相连形成脱氧核苷脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。

目录目录 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β β- -N- -糖糖苷键苷键相连形成相连形成核糖核苷核糖核苷(ribonucleoside)n核糖核苷核糖核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷键糖苷键目录目录核苷与磷酸通过核苷与磷酸通过酯键酯键结合构成结合构成核苷酸核苷酸(ribonucleotide) n核苷酸核苷酸(ribonucleotide)NNNN9NH2OO HO HHHHCH2H1 '2'OPO- -HOO糖苷键糖苷键酯键酯键目录目录n多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸环化核苷酸：环化核苷酸：cAMP、、cGMP，，是细胞信是细胞信号转导中的第二信使号转导中的第二信使cAMPn核苷酸衍生物核苷酸衍生物二、二、DNA是脱氧核苷酸通过是脱氧核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键磷酸二酯键连接形成的大分子连接形成的大分子一一个个脱脱氧氧核核苷苷酸酸3 3 的的羟羟基基与与另另一一个个核核苷苷酸酸5 5 的的α α- -磷磷酸酸基基团团缩缩合合形形成成磷磷酸酸二二酯酯键键(phosphodiester bond)。

多多个个脱脱氧氧核核苷苷酸酸通通过过磷磷酸酸二二酯酯键键构构成成了了具具有有方方向向性性的的线线性性分分子子，，称称为为多多聚聚脱脱氧氧核核苷苷酸酸(polydeoxynucleotide)，即，即DNA链目录目录5´-末末端端3´-末末端端CGA磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键目录目录交交替替的的磷磷酸酸基基团团和和戊戊糖糖 构构 成成 了了 DNA的的 骨骨 架架 (backbone)DNA链的方向是链的方向是5 5  →→ 3 3 目录目录三、三、RNA也是具有也是具有3’,5’-磷酸二酯键的磷酸二酯键的线性大分子线性大分子ØRNA也也是是多多个个核核苷苷酸酸分分子子通通过过酯酯化化反反应应形形成的线性大分子，并且具有方向性成的线性大分子，并且具有方向性；；ØRNA的戊糖是核糖；的戊糖是核糖；ØRNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶n定义定义核核酸酸中中核核苷苷酸酸的的排排列顺序列顺序由由于于核核苷苷酸酸间间的的差差异异主主要要是是碱碱基基不不同同，，所所以也称为以也称为碱基序列碱基序列5′5′端端3′端端CGA四、核酸的一级结构是四、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序核苷酸的排列顺序A G P5  P T PG PC PT P OH 3  n书写方法：书写方法：5  pApCpTpGpCpT-OH 3  5  A C T G C T 3 Ø核核酸酸分分子子的的大大小小常常用用碱碱基基(base或或kilobase)数数目目来表示。

来表示Ø小小 的的 核核 酸酸 片片 段段 (<50bp)常常 被被 称称 为为 寡寡 核核 苷苷 酸酸(oligonucleotide)自自然然界界中中的的DNA和和RNA的的长长度可以高达几十万个碱基度可以高达几十万个碱基 nDNA和和RNA的区别的区别核糖核糖 G、、C、、A、、URNA脱氧核糖脱氧核糖 G、、C、、A、、TDNA碱基碱基核糖核糖核酸核酸第二节第二节DNA的空间结构与功能的空间结构与功能（重点内容较多）（重点内容较多）目录目录（说明：红色字表示是这一节的重点（说明：红色字表示是这一节的重点内容）内容）1、、DNA的二级结构的二级结构-双螺旋结构双螺旋结构（掌握（掌握Chargaff规则、规则、 DNA 双螺旋双螺旋结构模型要点结构模型要点2、、DNA的高级结构的高级结构3、、 DNA的功能的功能 本本节节主主要要内内容：容：目录目录DNADNA的的空空间间结结构构又又分分为为二二级级结结构构(secondary structure)和高级结构和高级结构nDNA的空间结构的空间结构(spatial structure)一、一、DNA的二级结构的二级结构- -双螺旋结构双螺旋结构目录目录l不同生物种属的不同生物种属的DNA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织的DNA碱基组成碱基组成相同。

相同l[A] = [T]，，[G] = [C]ØChargaff 规则规则（一）（一）DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景Ø获得了高质量的获得了高质量的DNA分子的分子的X射线衍射照片射线衍射照片Ø提出了提出了DNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构(double helix)模型目录目录AGCTA/TG/CG+C嘌呤嘌呤/ /嘧啶嘧啶大肠杆菌大肠杆菌26.026.024.924.925.225.223.923.91.091.090.990.9950.150.11.041.04结核杆菌结核杆菌15.115.134.934.935.435.414.614.61.031.030.990.9970.370.31.001.00酵母酵母31.731.718.318.317.417.432.632.60.970.971.051.0535.735.71.001.00牛牛29.029.021.221.221.221.228.728.71.011.011.001.0042.442.41.011.01猪猪29.829.820.720.720.720.729.129.11.021.021.001.0041.441.41.011.01人人30.430.419.919.919.919.930.130.11.011.011.001.0039.839.81.011.01n不同生物来源不同生物来源DNA碱基组分和相对比例碱基组分和相对比例Ø两两条条多多聚聚核核苷苷酸酸链链在在空空间间的的走走向向呈呈反反向向平平行行(anti-parallel)。

两两条条链链围围绕绕着着同同一一个个螺螺旋旋轴轴形形成成右右手手螺螺旋旋(right-handed)的的结结构构双双螺螺旋旋结结构构的的直直径径为为2.37nm，螺距为，螺距为3.54nmØ脱脱氧氧核核糖糖和和磷磷酸酸基基团团组组成成的的亲亲水水性性骨骨架架位位于于双双螺螺旋旋结构的结构的外侧外侧，疏水的碱基位于，疏水的碱基位于内侧内侧Ø双双螺螺旋旋结结构构的的表表面面形形成成了了一一个个大大沟沟(major groove)和和一个一个小沟小沟(minor groove) （二）（二） DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点1.1.DNA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Ø亲亲水水性性的的骨骨架架位位于于双链的外侧双链的外侧 Ø疏疏水水性性的的碱碱基基位位于于双链的内侧双链的内侧n骨架与碱基骨架与碱基2.DNA双链之间形成了互补碱基对双链之间形成了互补碱基对Ø碱碱 基基 配配 对对 关关 系系 称称 为为 互互 补补 碱碱 基基 对对(complementary base pair)ØDNA的的 两两 条条 链链 则则 互互 为为 互互 补补 链链(complementary strand)。

Ø碱基对平面与螺旋轴垂直碱基对平面与螺旋轴垂直n碱基互补配对碱基互补配对: : 鸟嘌呤鸟嘌呤/ /胞嘧啶胞嘧啶n碱基互补配对碱基互补配对: 腺嘌呤腺嘌呤/胸腺嘧啶胸腺嘧啶n大沟与小沟大沟与小沟Ø相相邻邻两两个个碱碱基基对对会会有有重重叠叠，，产产生生了了疏疏水水性性的的碱基堆积力碱基堆积力(base stacking interaction)Ø碱碱基基堆堆积积力力和和互互补补碱碱基基对对的的氢氢键键共共同同维维系系着着DNA结构的稳定结构的稳定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DNA双螺旋双螺旋结构的稳定结构的稳定n碱基堆积作用力碱基堆积作用力nDNA二级结构二级结构目录目录（三）（三）DNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性目录目录旋向旋向螺距螺距(nm)碱基数碱基数（每圈）（每圈）螺旋直径螺旋直径（（nm））骨架骨架走行走行存在条件存在条件A型型 右手右手2.3112.5平滑平滑体外脱水体外脱水B型型右手右手3.4102.3平滑平滑DNA生理条件生理条件Z型型左手左手4.5121.8锯齿型锯齿型CG序列序列n三种三种DNA构型的比较构型的比较目录目录（四）（四）DNA的多链螺旋结构的多链螺旋结构Ø在在酸酸性性的的溶溶液液中中，，胞胞嘧嘧啶啶的的N-3原原子子被被质质子子化化，，可可与与鸟鸟嘌嘌呤呤的的N-7原原子子形形成成氢氢键键；；同同时时，，胞胞嘧嘧啶啶的的N-4的的氢氢原原子子也也可可与与鸟鸟嘌嘌呤呤的的O-6形形成成氢氢键，这种氢键被称为键，这种氢键被称为Hoogsteen氢键。

氢键 nHoogsteen氢键氢键ØHoogsteen氢氢键键，，不不破破坏坏Watson-Crick氢氢键键，，由此形成了由此形成了C＋＋GC的三链结构的三链结构(triplex)目录目录n三链结构三链结构目录目录鸟嘌呤之间通过鸟嘌呤之间通过Hoogsteen氢键形成特殊氢键形成特殊的的四链结构四链结构(tetraplex)n四四链结构链结构目录目录真核生物真核生物DNA3 3 - -末末端是端是富含富含GT的多次重复的多次重复序列，序列，因而自身因而自身形成了折形成了折叠的四链叠的四链结构二、二、DNA的的高级结构是高级结构是超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构(superhelix 或或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构 （一）原核生物（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构的环状超螺旋结构原核生物原核生物DNA多为环状，以负超螺旋的形多为环状，以负超螺旋的形式存在式存在，，平均每平均每200200碱基就有一个超螺旋形成碱基就有一个超螺旋形成目录目录nDNA超螺旋结构的电镜图象超螺旋结构的电镜图象（二）真核生物（二）真核生物DNA的高度有序和高度致密的高度有序和高度致密的结构的结构Ø真真核核生生物物DNA以以非非常常有有序序的的形形式式存存在在于于细细胞胞核核内。

内Ø在在细细胞胞周周期期的的大大部部分分时时间间里里，，DNA以以松松散散的的染染色色质质(chromatin)形形式式存存在在，，在在细细胞胞分分裂裂期期，，则则形成高度致密的染色体形成高度致密的染色体(chromosome) 目录目录ØDNA染色质呈现出的串珠样结构染色质呈现出的串珠样结构Ø染色质的基本单位是核小体染色质的基本单位是核小体(nucleosome)nDNA染色质的电镜图像染色质的电镜图像目录目录DNA：：约约200bp 组蛋白：组蛋白：H1H2A，，H2BH3H4n核小体的组成核小体的组成目录目录n核小体串珠样的结构核小体串珠样的结构目录目录n双链双链DNA的折叠和组装的折叠和组装目录目录DNA经过多次折叠，被压缩了经过多次折叠，被压缩了80008000～～1000010000倍，组装在直径只有为数微米的细胞核内倍，组装在直径只有为数微米的细胞核内目录目录n真核生物的染色体真核生物的染色体ØDNA的的基基本本功功能能是是以以基基因因的的形形式式荷荷载载遗遗传传信信息息，，并并作作为为基基因因复复制制和和转转录录的的模模板板它它是是生生命命遗遗传传的的物物质质基基础础，，也也是是个个体体生生命命活活动动的的信信息基础。

息基础Ø基基因因从从结结构构上上定定义义，，是是指指DNA分分子子中中的的特特定定区区段段，，其其中中的的核核苷苷酸酸排排列列顺顺序序决决定定了了基基因因的的功能 三、三、DNA是遗传信息的物质基础是遗传信息的物质基础第三节第三节 RNA的结构与功能的结构与功能（重点内容较多）（重点内容较多）目录目录（说明：红色字表示是这一节的重点内容）（说明：红色字表示是这一节的重点内容）1、、mRNA（掌握（掌握hnRNA是是mRNA的前体，的前体， hnRNA既有内含子又有外既有内含子又有外显子，显子，mRNA有有5/端的帽子及端的帽子及3 /端尾巴，真核生物端尾巴，真核生物mRNA是单顺反子）是单顺反子）2、、 tRNA（（tRNA含有稀有碱基最多，二级三叶草形结构的组成）含有稀有碱基最多，二级三叶草形结构的组成）3、、 rRNA（原核生物核糖体大、小亚基（原核生物核糖体大、小亚基rRNA的种类）的种类）4 、、snmRNA（核酶的化学本质是小分子（核酶的化学本质是小分子RNA）） 本本节节主主要要内内容：容：目录目录ØRNA与与蛋蛋白白质质共共同同负负责责基基因因的的表表达达和和表表达达过过程的调控。

程的调控ØRNA通通常常以以单单链链的的形形式式存存在在，，但但有有复复杂杂的的局局部二级结构或三级结构部二级结构或三级结构ØRNA比比DNA小的多ØRNA的的种种类类、、大大小小和和结结构构远远比比DNA表表现现出出多多样性nRNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能目录目录Ø信信使使RNA(messenger RNA, mRNA)是是合合成成蛋蛋白白质的模板质的模板Ø不不均均一一核核RNA(hnRNA)含含有有内内含含子子(intron)和和外外显子显子(exon) Ø外外显显子子是是氨氨基基酸酸的的编编码码序序列列，，而而内内含含子子是是非非编编码序列ØhnRNA经过剪切后成为经过剪切后成为成熟的成熟的mRNA一、一、mRNA是蛋白质合成中的模板是蛋白质合成中的模板hnRNA 内含子内含子( (intron) )mRNA nmRNA成熟过程成熟过程 外显子外显子( (exon) )目录目录Ø从从AUG 开开始始，，每每三三个个核核苷苷酸酸为为一一组组编编码码了了一一个个氨氨基酸，称为三联体密码基酸，称为三联体密码(codon)Ø成熟的成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。

由氨基酸编码区和非编码区构成 Ø5 -末末端端的的帽帽子子(cap)结结构构和和3 -末末端端的的多多聚聚A尾尾(poly-A tail)结构 n成熟的真核生物成熟的真核生物mRNA目录目录n帽子结构帽子结构: :m7GpppGm（一）大部分真核细胞（一）大部分真核细胞mRNA的的5‘末端都以三磷末端都以三磷酸双鸟苷为起始结构酸双鸟苷为起始结构 目录目录真核生物的真核生物的mRNA 的的3 -末端转录后加末端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸上一段长短不一的聚腺苷酸二）在真核生物（二）在真核生物mRNA的的3 3' '末端有多聚腺末端有多聚腺苷酸结构苷酸结构mRNA核内向胞质的核内向胞质的转位转位mRNA的的稳定稳定性维系性维系翻译起始翻译起始的调控的调控 n帽子结构和帽子结构和多聚多聚A尾的功能尾的功能目录目录（三）（三）mRNA依照自身的碱基顺序指导蛋白依照自身的碱基顺序指导蛋白质氨基酸顺序的合成质氨基酸顺序的合成Ø从从mRNA分分子子5 5‘‘末末端端起起的的第第一一个个AUGAUG开开始始，，每每3 3个个核核苷苷酸酸为为一一组组称称为为密密码码子子(codon)或或三三联体密码联体密码(triplet code)。

ØAUG被被称称为为起起始始密密码码子子；；决决定定肽肽链链终终止止的的密码子则称为终止密码子密码子则称为终止密码子Ø位位于于起起始始密密码码子子和和终终止止密密码码子子之之间间的的核核苷苷酸酸序序列列称称为为开开放放阅阅读读框框(open reading frame, 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 目录目录（四）（四）mRNA的成熟过程是的成熟过程是hnRNA的剪接过程的剪接过程卵清蛋白卵清蛋白mRNA的成熟的成熟目录目录Ø转转运运RNA(transfer RNA, tRNA)在在蛋蛋白白质质合合成成过过程程中中作作为为各各种种氨氨基基酸酸的的载载体体, 将将氨氨基基酸酸转转呈呈给给mRNAØ由由74～～95核苷酸组成；核苷酸组成；Ø占细胞总占细胞总RNA的的15%；；Ø具有很好的稳定性具有很好的稳定性二、二、tRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体是蛋白质合成中的氨基酸载体目录目录（一）（一）tRNA中含有多种中含有多种稀有碱基稀有碱基目录目录ØtRNA具具有有局局部部的的茎茎环环(stem-loop)结结构构或或发卡发卡(hairpin)结构。

结构二）（二）tRNA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Ø氨基酸臂氨基酸臂ØDHU环环Ø反密码环反密码环ØTψC环环Ø附加叉附加叉目录目录ntRNA的倒的倒L三级结构三级结构目录目录ØtRNA的的3 -末末端都是以端都是以CCA结尾Ø3 -末末端的端的A与氨基酸共价与氨基酸共价连结，连结，tRNA成为了氨基酸成为了氨基酸的载体Ø不同的不同的tRNA可以结合不可以结合不同的氨基酸同的氨基酸 （三）（三）tRNA的的3 3 - -末末端连接端连接氨基酸氨基酸目录目录ØtRNA的的反反密密码码子子环环上上有有一一个个由由三三个个核核苷苷酸酸构构成成的的反反密密码码子子(anticodon)ØtRNA上上的的反反密密码码子子依依照照碱碱基基互互补补的的原原则则识识别别mRNA上上的的密码子四）（四）tRNA的反密码子识别的反密码子识别mRNA的密码子的密码子目录目录Ø核核蛋蛋白白体体RNA(ribosomal RNA，，rRNA)是是细细胞内含量最多的胞内含量最多的RNA(>80％％)ØrRNA与与核核蛋蛋白白体体蛋蛋白白结结合合组组成成核核蛋蛋白白体体(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rRNA为组分的核蛋白体是为组分的核蛋白体是蛋白质合成的场所蛋白质合成的场所目录目录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量的35%目录目录n大肠杆菌的核蛋白体大肠杆菌的核蛋白体目录目录n1818S rRNA的二级结构的二级结构目录目录n蛋白质合成时形成的复合体蛋白质合成时形成的复合体目录目录ØRNA组组学学是是研研究究细细胞胞内内snmRNA的的种种类类、、结结构构和和功功能能同同一一生生物物体体内内不不同同种种类类的的细细胞胞、、同同一一细细胞胞在在不不同同时时空空状状态态下下snmRNAs表表达达谱谱的变化，以及与功能之间的关系。

的变化，以及与功能之间的关系 四、四、snmRNA参与了基因表达的调控参与了基因表达的调控Ø细细胞胞的的不不同同部部位位存存在在的的许许多多其其他他种种类类的的小小分分子子RNA，，统统称称为为非非mRNA小小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs) nsnmRNAsl核内小核内小RNAl核仁小核仁小RNAl胞质小胞质小RNAl催化性小催化性小RNAl小片段干涉小片段干涉 RNA 参与参与hnRNA的加工剪接的加工剪接nsnmRNAs的的种类种类nsnmRNAs的的功能功能目录目录n核酶核酶某某些些小小RNA分分子子具具有有催催化化特特定定RNA降降解解的的活活性性，，这这种种具具有有催催化化作作用用的的小小RNARNA亦亦被被称称为为核核酶酶(ribozyme)或或催催化化性性RNA(catalytic RNA) 目录目录n原核生物基因表达的特异性原核生物基因表达的特异性五、核酸在真核细胞和原核细胞中五、核酸在真核细胞和原核细胞中表现了不同的时空特性表现了不同的时空特性目录目录n真核生物基因表达的特异性真核生物基因表达的特异性核酸的理化性质核酸的理化性质（重点不多）（重点不多）第四节第四节目录目录（说明：红色字表示是这一节的重点内容）（说明：红色字表示是这一节的重点内容）1、核酸的紫外吸收性质、核酸的紫外吸收性质（掌握核酸分子中的碱基可以吸收（掌握核酸分子中的碱基可以吸收260nm的紫外光）的紫外光）2、、 DNA的变性的变性（掌握变性伴随增色效应，同时核酸溶液的黏度（掌握变性伴随增色效应，同时核酸溶液的黏度下降，Ｔ下降，Ｔm值与值与DNA分子分子G+C含量呈正相关）含量呈正相关）3、、 复性及杂交复性及杂交 本本节节主主要要内内容：容：Ø核酸的酸碱及溶解度性质核酸的酸碱及溶解度性质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Ø核酸的高分子性质核酸的高分子性质l粘度：粘度：DNA>RNA dsDNA > ssDNA核酸在波长核酸在波长 260nm 处有强烈的吸收，是处有强烈的吸收，是由由碱基的共轭双键碱基的共轭双键所决定的这一特性常用作所决定的这一特性常用作核酸的定性和定量分析核酸的定性和定量分析一、核酸一、核酸分子具有强烈分子具有强烈的紫外吸收的紫外吸收n碱基的紫外吸收光谱碱基的紫外吸收光谱ØDNA或或RNA的定量的定量A260 = 1.0 相当于相当于 50μg/ml 双链双链DNA(dsDNA)40μg/ml 单链单链DNA (ssDNA or RNA)20μg/ml 寡核苷酸寡核苷酸Ø确定样品中核酸的纯度确定样品中核酸的纯度 纯纯 DNA: A260/A280 = 1.8纯纯 RNA: A260/A280 = 2.0n紫外吸收的应用紫外吸收的应用二、二、DNADNA变性变性是双链解离为单链的过程是双链解离为单链的过程在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA双链解双链解开成两条单链开成两条单链的过程n定义定义DNA变性的本质是双链间氢键的断裂变性的本质是双链间氢键的断裂。

协同性的协同性的DNA解链解链高温或极端的高温或极端的pHnDNA的变性的变性n部分变性部分变性DNA的电镜图像的电镜图像Ø增增色色效效应应(hyperchromic effect)：DNA变变性性时其溶液时其溶液OD260增高增高的现象nDNA解链时的解链时的紫紫外吸收变化外吸收变化nDNA的解的解链链曲线曲线连连续续加加热热DNA的的过过程程中中以以温温度度相相对对于于A260值值作作图图，，所所得得的的曲线称为曲线称为解链曲线解链曲线 解解链链过过程程中中，，紫紫外外吸吸光光度度的的变变化化达达到到最最大大变变化化值值的的一一半半时时所所对对应应的温度解链温度解链温度(melting temperature，，Tm)ØG+C 含量越高，解链温度就越高含量越高，解链温度就越高n解链解链曲线曲线的变化的变化三、变性的核酸可以复性三、变性的核酸可以复性或形成杂或形成杂交双链交双链Ø当当变变性性条条件件缓缓慢慢地地除除去去后后，，两两条条解解离离的的互互补补链链可可重重新新配配对对，，恢恢复复原原来来的的双双螺螺旋旋结结构构，，这这一一现现象称为象称为DNA复性复性(renaturation) 。

Ø减色效应：减色效应：DNA复性时，其溶液复性时，其溶液OD260降低Ø热热变变性性的的DNA经经缓缓慢慢冷冷却却后后即即可可复复性性，，这这一一过程称为过程称为退火退火(annealing) Ø不不同同种种类类的的DNA单单链链分分子子或或RNA分分子子放放在在同同一一溶溶液液中中，，只只要要两两种种单单链链分分子子之之间间存存在在着着一一定定程程度度的的碱碱基基配配对对关关系系，，在在适适宜宜的的条条件件可可以以在在不不同同的分子间形成的分子间形成杂化双链杂化双链(heteroduplex)Ø这这种种杂杂化化双双链链可可以以在在不不同同的的DNA与与DNA之之间间形形成成，，也也可可以以在在DNA和和RNA分分子子间间或或者者RNA与与RNA分子间形成这种现象称为核酸分子杂交分子间形成这种现象称为核酸分子杂交n核酸分子杂交核酸分子杂交(hybridization) n核酸分子杂交核酸分子杂交Ø研究研究DNA分子中某一种基因的位置分子中某一种基因的位置Ø监定两种核酸分子间的序列相似性监定两种核酸分子间的序列相似性Ø检测某些专一序列在待检样品中存在与否检测某些专一序列在待检样品中存在与否。

n核酸分子杂交的应用核酸分子杂交的应用第五节第五节 核酸酶（了解）核酸酶（了解）Ø依据底物不同分类依据底物不同分类DNA酶酶(deoxyribonuclease, DNase)：：专一降解专一降解DNARNA酶酶 (ribonuclease, RNase)：：专一降解专一降解RNAØ依据切割部位不同依据切割部位不同核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶性限制性核酸内切酶核酸外切酶：核酸外切酶：5´→3´或或3´→5´核酸外切酶核酸外切酶核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶是指所有可以水解核酸的酶5’5’3’3’外切位点外切位点外切位点外切位点内切位点内切位点内切位点内切位点Ø参与参与DNA的合成、修复以及的合成、修复以及RNA的剪接Ø清清除除多多余余的的、、结结构构和和功功能能异异常常的的核核酸酸，，以以及及侵入细胞的外源性核酸侵入细胞的外源性核酸 Ø降解食物中的核酸降解食物中的核酸Ø体外重组体外重组DNA技术中的重要工具酶技术中的重要工具酶 n核酸酶的功能核酸酶的功能目录目录1996Ａ稀有核苷酸存在于下列哪一类核酸中？Ａ．rRNＡ  Ｂ．mRNＡ Ｃ．tRNＡ         Ｄ．核仁ＤNＡ              Ｅ．线粒体ＤNＡ目录目录1997A在核酸中，核苷酸之间的连接方式是                     A．2’，3’—磷酸二酯键                       B．3’，5’—磷酸二酯键                           C．2’，5’—磷酸二酯键    D．糖苷键E．氢键目录目录1998A不同的核酸分子其解链温度（Tm）不同，以下关于 Tm 的说法正确的是                   A．DNA 中 G-C 对比例愈高，Tm 愈高                    B．DNA 中 A-T 对比例愈高，Tm 愈高 C．核酸愈纯，Tm 范围愈大        D．核酸分子愈小，Tm 范围愈大    E．Tm 较高的核酸常常是 RNA目录目录1999A下列几种 DNA 分子的碱基组成比例各不相同，哪一种 DNA 的解链温度（Tm）最低？A．DNA 中 A+T 含量占 15% B．DNA 中 G+C 含量占 25% C．DNA 中 G+C 含量占 40% D．DNA 中 A+T 含量占 60% E．DNA 中 G+C 含量占 70%目录目录2000A下列关于 DNA 双螺旋结构模型的叙述正确的是                              A．由两条完全相同的多核苷酸链绕同一中心轴盘旋成双螺旋                          B．一条链是左手螺旋，另一条链为右手螺旋 C．A 十 G 与 C 十 T 的比值为 1 D．A 十 T 与 G 十 C 的比值为 1    E．两条链的碱基间以共价键相连目录目录2001A通常不存在 RNA 中也不存在 DNA 中的碱基是A．腺嘌呤 B．黄嘌呤 C．鸟嘌呤    D．胸腺嘧啶 E．尿嘧啶目录目录2001X下列关于 tRNA 三叶草结构的叙述，正确的是                   A．5’端第一个环是 DHU 环      B．有一个密码子环 C．有一个 Tψ环                                D．3’端具有相同的 CCA—OH 结构目录目录2005ADNA 受热变性时，出现的现象是                      A.多聚核苷酸链水解成单核苷酸                            B．在 260 nm 波长处的吸光度增高       C．碱基对以共价键连D．溶液黏度增加                       E．最大光吸收峰波长发生转移目录目录2006A下列关于 mRNA 的叙述，错误的是 A．在细胞核内由 hnRNA 剪接而成                          B．真核生物 mRNA 有“帽子”和“多聚 A 尾”结构                          C．生物体中各种 mRNA 的长短不同，相差很大              D．是各种 RNA 分子中半衰期最长的一类   E．其功能是作为蛋白质合成的模板目录目录2004A下列 DNA 双螺旋结构的叙述,正确的是                            A．一条链是左手螺旋,另一条链是右手螺旋                   B．双螺旋结构的稳定纵向靠氢键维系C．A+Y 与 G+C 的比值为 1           D．两条链的碱基间以共价键相连               E．磷酸、脱氧核糖构成螺旋的骨架目录目录下列DNA分子中，可以使Tm值达到最高的是：              A、 腺嘌呤和胸腺嘧啶含量为10%             B 、腺嘌呤和胸腺嘧啶含量为20%               C 、鸟嘌呤和胞嘧啶含量为30%               D、鸟嘌呤和胞嘧啶含量为60%目录目录27下列DNA分子中，可以使Tm值达到最高的是：A、 腺嘌呤和胸腺嘧啶含量为10%   B 、腺嘌呤和胸腺嘧啶含量为20% C 、鸟嘌呤和胞嘧啶含量为30%     D、鸟嘌呤和胞嘧啶含量为60%。