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分子生物学基础知识分子生物学基础知识演示演示(y(y nsh)nsh)文稿文稿1页，共57页，星期一一、核酸分子的基本一、核酸分子的基本(jbn)(jbn)组成组成(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸核苷酸核苷酸核苷核苷碱基碱基磷酸磷酸(ln sun)戊糖戊糖核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶2页，共57页，星期一 (一一) ) 碱碱 基基1 1、特性、特性(txng)(txng)： 共轭性分子结构共轭性分子结构(fn z ji u)(fn z ji u)，共轭双键，共轭双键，260nm260nm处有最大吸收处有最大吸收嘌呤嘌呤(purine) 弱碱性，低弱碱性，低PHPH值时可接受质子值时可接受质子嘧啶嘧啶(pyrimidine)碱基间存在疏水堆积力碱基间存在疏水堆积力3页，共57页，星期一2 2、种类、种类(zhngli)(zhngli)和结构：和结构： 嘌呤嘌呤(piolng)腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)4页，共57页，星期一。

嘧啶嘧啶(m dn)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)5页，共57页，星期一 (二二) ) 戊戊 糖糖（构成（构成(guchng)DNA）2 2、脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)（构成（构成(guchng)RNA）123451 1、核糖核糖(ribose)2 2OH OH 亲水极性集团亲水极性集团 易水解易水解 易受攻击易受攻击RNARNA不稳定性不稳定性无无2 2OHOH，DNADNA相对稳定相对稳定6页，共57页，星期一 (三三) ) 核核 苷苷戊糖戊糖C1C1嘌呤嘌呤N9N9嘧啶嘧啶N1N1糖苷键糖苷键/ /糖甙键糖甙键核糖核苷核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷117页，共57页，星期一 (四四) ) 核苷酸核苷酸1 1 1 1、核苷酸、核苷酸 核苷核苷+ + + +磷酸磷酸磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)(ln sun)(ln sun) 磷酸磷酸磷酸磷酸(ln (ln (ln (ln sun)sun)sun)sun)酯键酯键酯键酯键 戊糖戊糖戊糖戊糖+ + + +碱基碱基+ +磷酸磷酸8页，共57页，星期一。

2 2、游离、游离(yul)(yul)核苷酸核苷酸ADPADPATPATPAMPAMP9页，共57页，星期一 (五五) ) 核酸核酸(h sun)(h sun)的一级结的一级结构构1 1、定义、定义核酸中核苷酸的排列顺序核酸中核苷酸的排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(b (b tn)tn)，所所以以也也称称为碱基序列为碱基序列55端端3端端CGA2 2、核苷酸链的方向性：、核苷酸链的方向性：PO4OH55端端33端端10页，共57页，星期一3 3、一级结构的表示方法、一级结构的表示方法(fngf)(fngf) 结构式结构式/ /线条式线条式/ /字母式字母式A G P5 P T PG PC PT P OH 3 5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 55端端3端端CGA磷酸磷酸(ln sun)基团基团3535磷酸二酯键磷酸二酯键羟基羟基11页，共57页，星期一DNA一级结构的基本特点一级结构的基本特点4种种dNTP以以3、5磷酸二酯键相连构成一个没有分枝的磷酸二酯键相连构成一个没有分枝的线性大分子它们的两个末端分别线性大分子。

它们的两个末端分别(fnbi)称称5末端（游离末端（游离磷酸基）和磷酸基）和3末端（游离羟基）末端（游离羟基）12页，共57页，星期一六六) DNA与与RNA在组成在组成(z chn)(z chn)上的区别上的区别DNARNA碱基碱基 A G C T A G C U戊糖戊糖 脱氧核糖脱氧核糖 核核糖糖结构结构 双链双链 大多大多单链，局部双链单链，局部双链配对配对 AT AU G C G C 13页，共57页，星期一二、二、DNA的空间结构的空间结构(一一) DNA的二级结构的二级结构(jigu) 双螺旋结构双螺旋结构14页，共57页，星期一1 1、特征、特征(tzhng)(tzhng)反向平行的双螺旋反向平行的双螺旋a.a.反向平行反向平行b.b.配对规律配对规律c.c.疏水碱基平面处于内侧，亲水疏水碱基平面处于内侧，亲水戊糖与磷酸骨架处于外测戊糖与磷酸骨架处于外测15页，共57页，星期一16页，共57页，星期一右手右手(yushu)(yushu)(yushu)(yushu)螺旋螺旋a.a.右手右手(yushu)(yushu)螺旋螺旋b.b.每周每周1010个碱基，每对碱基个碱基，每对碱基3636，碱基平面距离，碱基平面距离0.34nm0.34nmc.c.存在大沟、小沟存在大沟、小沟( (大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽。

较大沟槽和较小沟槽 ) )稳定因素稳定因素a.a.横向：氢键横向：氢键b.b.纵向：碱基疏水堆积力纵向：碱基疏水堆积力17页，共57页，星期一2 2、双螺旋结构、双螺旋结构(jigu)(jigu)(jigu)(jigu)的多样性的多样性ABZ18页，共57页，星期一 (二二) DNA) DNA的三级结构的三级结构(jigu)(jigu) 超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构(superhelix (superhelix 或或supercoil)supercoil)DNADNA双螺旋链再盘绕双螺旋链再盘绕(pnro)(pnro)即形成超螺旋结构即形成超螺旋结构 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 19页，共57页，星期一20页，共57页，星期一多级螺旋模型多级螺旋模型压缩倍数压缩倍数(bish) 7 6 40 5 （8400） DNA 核小体核小体 螺线管螺线管 超螺线管超螺线管 染色单体染色单体 2nm 10nm 30(10)nm 400nm 210m 一级包装一级包装 二级包装二级包装 三级包装三级包装 四级包装四级包装21页，共57页，星期一。

三、三、DNA的功能的功能(gngnng)(gngnng)(一一)DNA的基本功能的基本功能:1.1.以基因的形式荷载遗传信息，作为基因复制的模板，是以基因的形式荷载遗传信息，作为基因复制的模板，是生命生命(shngmng)(shngmng)遗传的物质基础遗传的物质基础2.2.是转录的模板，是个体生命活动的信息基础是转录的模板，是个体生命活动的信息基础二二)基本概念基本概念:1.1.基因基因(gene)(gene)：携带遗传信息的一段特定的核苷酸序列，可自：携带遗传信息的一段特定的核苷酸序列，可自我复制并指导转录我复制并指导转录2.2.基因组基因组(genomic)(genomic)：一个生物体所包含的全部遗传信息的总：一个生物体所包含的全部遗传信息的总和，即全部和，即全部DNADNA序列3.3.遗传密码遗传密码(genetic code)(genetic code)：DNADNA碱基序列与蛋白质的氨基酸碱基序列与蛋白质的氨基酸序列之间存在的对应关系起始密码序列之间存在的对应关系起始密码(ATG)(ATG)AUG AUG 终止密码：终止密码：UAA UAG UGAUAA UAG UGA22页，共57页，星期一。

四、四、RNA的结构的结构(jigu)(jigu)(一一) RNA的结构特征的结构特征:1.1.组成组成(z chn)(z chn)：核糖：核糖 碱基碱基A U C GA U C G2.2.单链，局部形成双链单链，局部形成双链3.3.含稀有碱基较多含稀有碱基较多DHU(DHU(二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶) )，T T（假尿嘧啶），（假尿嘧啶），甲基化，甲羟化，乙酰化等甲基化，甲羟化，乙酰化等23页，共57页，星期一 (二二) RNA的种类的种类(zhngli)(zhngli):1、参与基因、参与基因(jyn)表达的表达的RNA信使信使RNA（mRNA）：遗传信息的传递，翻译模板）：遗传信息的传递，翻译模板转运转运RNA （tRNA）：氨基酸载体）：氨基酸载体核糖体核糖体RNA （rRNA）：提供蛋白质合成的场所）：提供蛋白质合成的场所2、核不均一、核不均一RNA（hnRNA）:mRNA的前体的前体3、核内小、核内小RNA （snRNA）：参与）：参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运4、 核仁小核仁小RNA（snoRNA）：参与）：参与rRNA的加工修饰的加工修饰 5、胞质小、胞质小RNA （hnRNA）: 运输新合成的运输新合成的Pr到高尔基体加到高尔基体加工工6、小片段干扰、小片段干扰RNA（siRNA）：诱发外源）：诱发外源mRNA的降解的降解24页，共57页，星期一。

五、核酸的理化五、核酸的理化(lhu)(lhu)性质及应用性质及应用( (一一) 一般一般(ybn)(ybn)理化性质理化性质1、粘度、粘度 DNA RNA2、沉降系数、沉降系数 DNA RNA3、酸碱性质、酸碱性质 DNA pI 44.5 ，pH 4.0 11.0 稳定，提取稳定，提取pH8.0 RNA pI 22.5 提取提取pH4.5左右，混有很少左右，混有很少DNA污染污染25页，共57页，星期一二二) 紫外吸收紫外吸收(xshu)(xshu)特征特征1、碱基的行为表现、碱基的行为表现 共轭双键在共轭双键在260nm有最大吸收有最大吸收(xshu)26页，共57页，星期一2、应用、应用(yngyng) 测定浓度测定浓度 OD260 = 1.0 相当于双链相当于双链DNA 50g/mL 单链单链DNA（或（或RNA） 40g/mL 寡核苷酸寡核苷酸 20g/mL 判断核酸样品的纯度判断核酸样品的纯度 DNA纯品纯品: OD260/OD280 = 1.8 RNA纯品纯品: OD260/OD280 = 2.0 测定是否变性测定是否变性 （增色效应）（增色效应） DNA完全变性完全变性 增加增加 2540 RNA变性变性 增加增加 1.1左右左右27页，共57页，星期一。

增色效应增色效应 (hyperchromic effect) 由于DNA变性引起的光吸收增加称增色效应,也就是变性后 DNA 溶液的紫外吸收(xshu)作用增强的效应 DNA 分子中碱基间电子的相互作用是紫外吸收的结构基础， 但双螺旋结构有序堆积的碱基又 “ 束缚 ” 了这种作用变性DNA的双链解开，碱基中电子的相互作用更有利于紫外吸收，故而产生增色效应 28页，共57页，星期一4 4、复性：变性的、复性：变性的DNADNA在适当的温度、一定离子强度条件下，给在适当的温度、一定离子强度条件下，给以足够的时间重新缔合形成双螺旋的过程以足够的时间重新缔合形成双螺旋的过程(guchng)(guchng)，称为复性称为复性5 5、影响复性的因素：、影响复性的因素： T T：Tm Tm 20202626 离子强度：降低带同种电荷单链间的排斥离子强度：降低带同种电荷单链间的排斥 DNA DNA浓度浓度 DNA DNA复杂程度复杂程度6 6、分子杂交：不同来源的具有互补序列的两条核酸单链，在、分子杂交：不同来源的具有互补序列的两条核酸单链，在一定条件下可以按碱基互补原则形成双链的过程一定条件下可以按碱基互补原则形成双链的过程。

29页，共57页，星期一六、遗传六、遗传(ychun)(yc。