第二章核酸的化学09

1、1 第第 二章二章 核酸的化学核酸的化学2细胞的分类细胞的分类 根据生物的进化程度，细胞分为两大类：根据生物的进化程度，细胞分为两大类： 原核细胞和真核细胞原核细胞和真核细胞31、原核细胞、原核细胞 原核细胞是一类进原核细胞是一类进化程度低，结构最简单的化程度低，结构最简单的一类细胞。属于原核细胞一类细胞。属于原核细胞的有细菌和蓝藻等。的有细菌和蓝藻等。 原核细胞的特点原核细胞的特点: : 原核细胞的外层是细胞壁和细胞膜原核细胞的外层是细胞壁和细胞膜（质膜），内部为细胞质。细胞质的结构非常简单，没（质膜），内部为细胞质。细胞质的结构非常简单，没有明显的细胞器（由封闭的生物膜包裹的固体质粒），有

2、明显的细胞器（由封闭的生物膜包裹的固体质粒），只有原始的细胞核（无核膜和核仁）和其它一些核糖核只有原始的细胞核（无核膜和核仁）和其它一些核糖核蛋白体等。蛋白体等。核糖体中膜体被膜 细胞质 膜鞭毛单细胞生物，没有细胞核，细胞中央含有核物质，通常呈颗粒状或网状主要由细胞膜、细胞质、核质体等部分构成 42、真核细胞、真核细胞真核细胞是高等植物和动物的基本组织单位。真核细胞是高等植物和动物的基本组织单位。真核细胞的外层为细胞膜（植物细胞还有一层细胞壁），内部为细胞质。真核细胞的外层为细胞膜（植物细胞还有一层细胞壁），内部为细胞质。真核细胞的结构真核细胞的结构n细胞质的结构非常复杂，细胞质的结构非常复杂

3、，含有许多细胞器，主要含有许多细胞器，主要有：细胞核、线粒体、有：细胞核、线粒体、核糖核蛋白体、高尔基核糖核蛋白体、高尔基体和溶酶体等。体和溶酶体等。n植物细胞中还含有质体、植物细胞中还含有质体、叶绿体和液泡等。叶绿体和液泡等。n各个细胞器具有不同的各个细胞器具有不同的生物功能，它们之间的生物功能，它们之间的协调运作，使细胞内的协调运作，使细胞内的代谢和各种生理活动能代谢和各种生理活动能够有条不紊地进行。够有条不紊地进行。5一、核酸的研究历史和重要性一、核酸的研究历史和重要性1869 miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一从脓细胞的细胞核中分离出了一 种含磷酸的有机物，当种含磷酸的有机物

4、，当 时称为核素时称为核素,后称为核酸（后称为核酸（nucleic acid）；）；1944 avery 等通过肺炎球菌转化试验证明等通过肺炎球菌转化试验证明dna是遗传物质；是遗传物质；1953 watson和和crick提出提出dna结构的双螺旋模型；结构的双螺旋模型；1958 crick提出遗传信息传递的中心法则；提出遗传信息传递的中心法则；70年代年代 建立建立dna重组技术；重组技术；80年代以后年代以后 分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展，实施人类分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展，实施人类 基因组计划（基因组计划（hgp）。）。6 定义定义：核酸是由许多核酸是由许多核

5、苷酸单元核苷酸单元按一定顺序连接按一定顺序连接 所组成的多核苷酸。所组成的多核苷酸。作用作用：核酸是遗传变异的物质基础，是遗传信息的载体：核酸是遗传变异的物质基础，是遗传信息的载体 分子生物学的中心法则 遗传信息从遗传信息从dna传递给传递给rna，再从，再从rna传递给蛋白质的转录和翻译传递给蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从的过程，以及遗传信息从dna传递给传递给dna的复制过程。的复制过程。 二、核酸分类二、核酸分类7 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(dna) 核酸分类核糖核酸核糖核酸(rna)8 遗传信息的贮存和携带者，生物遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质。在真核细胞中，的主

6、要遗传物质。在真核细胞中，dna主要集中在细胞核内，线粒体和主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中均有各自的叶绿体中均有各自的dna。原核细胞。原核细胞没有明显的细胞核结构，没有明显的细胞核结构，dna存在于存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染色体（有一个染色体（是细胞内具有遗传性质是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色的物体，易被碱性染料染成深色 ），每每个染色体含一个双链环状个染色体含一个双链环状dna。脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（dna）9核糖核酸（核糖核酸（rnarna） 主要参与主要参与遗传信息遗传信息的传递和表达过程，细的传递和表达

7、过程，细胞内的胞内的rna主要存在于细胞质中，少量存在于主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中，病毒中细胞核中，病毒中rna是遗传信息的储存者。是遗传信息的储存者。发现有些发现有些rna具生物催化作用具生物催化作用,rna为单链分子。为单链分子。10二二 、核酸的组成成核酸的组成成分分11rna含含 d核糖核糖dna含含d2脱氧核糖脱氧核糖 d2o甲基核糖甲基核糖 1、 核糖和脱氧核糖核糖和脱氧核糖 ohohhhhhhoohoohohhhhhhoohooch3ohhhhhhooh122 2、碱基、碱基- -嘧啶碱和嘌呤碱嘧啶碱和嘌呤碱 1） 嘧啶碱胞嘧啶胞嘧啶c尿嘧啶尿嘧啶u胸腺嘧啶胸腺嘧啶t

8、修饰碱nnhnh2onhnhoonhnhooh3cnn13腺嘌呤腺嘌呤a鸟嘌呤鸟嘌呤g修饰碱nnnnh123456789嘌呤嘌呤nnnnhnh2hnnnnhoh2n2）嘌呤碱嘌呤碱 143 3）碱基的结构特征）碱基的结构特征胞嘧啶胞嘧啶c尿嘧啶尿嘧啶u胸腺嘧啶胸腺嘧啶tnnhnh2onhnhoonhnhooh3c腺嘌呤腺嘌呤a鸟嘌呤鸟嘌呤gnnnnhnh2hnnnnhoh2n 碱基都具有芳香环的结构特征碱基都具有芳香环的结构特征, ,嘌呤环和嘧啶环均呈嘌呤环和嘧啶环均呈平面或接近于平面的结构。平面或接近于平面的结构。15 碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式烯醇

9、式烯醇式或胺式或胺式亚胺式互变异构。亚胺式互变异构。16dna： 4）核酸碱基组成）核酸碱基组成腺嘌呤腺嘌呤(a),鸟嘌呤鸟嘌呤(g)，胞嘧啶，胞嘧啶(c)，胸腺嘧啶，胸腺嘧啶(t)腺嘌呤腺嘌呤(a),鸟嘌呤鸟嘌呤(g)，胞嘧啶，胞嘧啶(c)，尿嘧啶，尿嘧啶(u)rna:rna:5甲基尿嘧啶甲基尿嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶c尿嘧啶尿嘧啶u胸腺嘧啶胸腺嘧啶tnnhnh2onhnhoonhnhooh3c腺嘌呤腺嘌呤a鸟嘌呤鸟嘌呤gnnnnhnh2hnnnnhoh2n173、核苷核苷 糖与碱基之间的糖与碱基之间的c-nc-n键，称为键，称为c-nc-n糖苷键糖苷键胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷nn

10、ohhonnnh2honnohh2nnnnnnnnh2ohhohhohhhoch2hoch2ohhohhohhohhohhohhhoch2ohhohhohhhoch2agcu1911nhnooh3cohohhhhhho脱氧胸苷（dt;t)nhhnoooohohhhhhho假尿苷（）nnnnhnh2腺嘌呤腺嘌呤aoohohhhhhhooh d核糖核糖184 4、核苷酸、核苷酸 核苷的核糖上的羟基与磷酸酯化核苷的核糖上的羟基与磷酸酯化 核苷酸的表示：1）各种核酸苷用英文缩写表示，如腺苷酸为amp, 鸟苷酸为gmp。脱氧核苷酸则在 英 文缩写前加小写d，如damp，dgmp等。2）在核苷符号左侧加p

11、表示5-磷酸酯，pa表示5-腺苷酸； 在核苷符号右侧加p表示3-磷酸酯，cp表示3-胞苷酸。nhnooh3cohohhhhhhoadtnhnooh3cohohhhhhopoo-o-dtmpnnnnnh2oohohhhhhopoo-o-amp5-磷酸化5-磷酸化19l1)1)、继续磷酸化、继续磷酸化其它单核苷酸可以和腺苷酸一样膦酸化，产生相应的二或三膦酸化合物。20特征：特征：（1）连接键：）连接键： 3, 5-磷酸二酯键；磷酸二酯键；（2）主链：相间排）主链：相间排列戊糖、磷酸；列戊糖、磷酸；（3）碱基在主链的）碱基在主链的侧链；侧链；（4）主链在细胞）主链在细胞ph值下带负电荷。值下带负电荷

12、。2 2）核苷酸的连接）核苷酸的连接nnnnnh2oohohhhhhopoo-o-21（6）多聚核苷酸链具有方）多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷向性，当表示一个多聚核苷酸链时，必须注明它的方向酸链时，必须注明它的方向是是53或是或是35。（5）5-磷酸端（常用磷酸端（常用5-p表示）；表示）；3-羟基端（常用羟基端（常用3-oh表示）；表示）；226 6、多聚核苷酸的表示方式、多聚核苷酸的表示方式dna rna5pdapdcpdgpdtoh 3 5papcpgpuoh 或5acgtgcgt 3 5acguaugu 3 acgtgcgt acguaugut53oh u53oh oh o

13、h oh oh 核酸的一级结构核酸的一级结构 23三、三、dna的结构的结构1、 dna的一级结的一级结构构dna由数量庞大的由数量庞大的4种脱氧核苷酸通过种脱氧核苷酸通过3，5-磷酸二酯键连接而成的。磷酸二酯键连接而成的。dna的一级结构是脱氧核苷酸在分子的一级结构是脱氧核苷酸在分子中的排列顺序中的排列顺序(序列序列)。dna序列测定方法：序列测定方法：sanger双脱氧链终双脱氧链终止法和止法和maxamgilbert dna化学降解化学降解法。法。多核苷酸链均有多核苷酸链均有5 5 - -末端和末端和3 3 - -末端。末端。dnadna的碱基顺序是遗传信息存储的分子形的碱基顺序是遗传信

14、息存储的分子形式。生物界物种的多样性寓于式。生物界物种的多样性寓于dnadna分子中分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。中。5 3 242、 dna的双螺旋二级结构的双螺旋二级结构 1）双螺旋结构模型的主要依据）双螺旋结构模型的主要依据 x光衍射光衍射 发现不同来源的发现不同来源的dna纤维具有相似的纤维具有相似的x光衍射图谱。光衍射图谱。 x光衍射数据说明光衍射数据说明dna含有含有2条或条或2条以上具有螺旋结条以上具有螺旋结构的多核苷酸链，而且沿纤维长轴有构的多核苷酸链，而且沿纤维长轴有0.34n m和和3.4nm两两个重复的周期性变化。个重复的周

15、期性变化。25关于碱基成对的证据关于碱基成对的证据 dna中的腺嘌呤中的腺嘌呤(a)和胸腺嘧啶和胸腺嘧啶(t)的数目相等，腺的数目相等，腺嘌呤嘌呤(a)和胸腺嘧啶和胸腺嘧啶(t)间可以生成两个氢键；鸟嘌呤的间可以生成两个氢键；鸟嘌呤的数目数目(g)和胞嘧啶和胞嘧啶(c) 的数目相等，鸟嘌呤的数目相等，鸟嘌呤(g)和胞嘧啶和胞嘧啶(c) 之间可以允许生成三个氢键。之间可以允许生成三个氢键。胞嘧啶胞嘧啶c胸腺嘧啶胸腺嘧啶tnnhnh2onhnhooh3c腺嘌呤腺嘌呤a鸟嘌呤鸟嘌呤gnnnnhnh2hnnnnhoh2n26 电位滴定行为电位滴定行为 通过电位确定法证明通过电位确定法证明dna的磷酸基

16、可以滴的磷酸基可以滴定，而嘌呤和嘧啶的氨基一定，而嘌呤和嘧啶的氨基一nh2则不能滴定，则不能滴定，它们是用氢键连接起来的。它们是用氢键连接起来的。胞嘧啶胞嘧啶c胸腺嘧啶胸腺嘧啶tnnhnh2onhnhooh3c腺嘌呤腺嘌呤a鸟嘌呤鸟嘌呤gnnnnhnh2hnnnnhoh2n272） 双螺旋结构模型的要点双螺旋结构模型的要点 (1)dna分分子是由两条子是由两条方向相反的方向相反的平行多核苷平行多核苷酸链构成。酸链构成。 28 两条链的糖两条链的糖-磷磷酸主链都是右手酸主链都是右手螺旋，有一共同螺旋，有一共同的螺旋轴，螺旋的螺旋轴，螺旋表面有一条大沟表面有一条大沟和一条小沟。和一条小沟。29(2

17、) 碱基成对规律碱基成对规律 螺旋直径螺旋直径:2nm碱基在主链内侧碱基在主链内侧attaccgg30a=t，t=a31ccgg32糖平面与螺旋轴基本平行，磷糖平面与螺旋轴基本平行，磷酸基连在糖环的外侧。酸基连在糖环的外侧。(3)成对碱基大致处于同一平面，成对碱基大致处于同一平面，该平面与螺旋轴基本垂直。该平面与螺旋轴基本垂直。相邻碱基对平面间的距离为相邻碱基对平面间的距离为0.34nm，使碱基平面间的，使碱基平面间的电子云可在一定程度上互相电子云可在一定程度上互相交盖，形成碱基堆积力。交盖，形成碱基堆积力。双螺旋每转一周有双螺旋每转一周有10个碱基对，个碱基对，每转的高度每转的高度(螺距螺距

18、)为为3.4nm。dna分子的大小常用碱基分子的大小常用碱基对数对数(bp)表示，而单链分表示，而单链分子的大小则常用碱基数子的大小则常用碱基数(b)来表示。来表示。2.0 nm小小沟沟大大沟沟33(4）大多数天然）大多数天然dna属双属双链结构链结构dna，某些病毒如，某些病毒如174和和m13的的dna是单链分是单链分子子dna。(5)双链双链dna分子主链上的化分子主链上的化学键受碱基配对等因素影响学键受碱基配对等因素影响旋转受到限制，使旋转受到限制，使dna分子分子较刚硬，比较伸展的结构。较刚硬，比较伸展的结构。些化学键亦可在些化学键亦可在定范围定范围内旋转，使内旋转，使dna分子有分

19、子有定定的柔韧性，双螺旋结构可以的柔韧性，双螺旋结构可以发生一定的变化而形成不同发生一定的变化而形成不同的类型，亦可进一步扭曲成的类型，亦可进一步扭曲成三级结构。三级结构。2.0 nm小小沟沟大大沟沟34b型结构（型结构（92%钠盐）钠盐） 两条链反向平行，右手螺旋两条链反向平行，右手螺旋 双螺旋每转一周双螺旋每转一周 为为10碱基对）碱基对）a型结构型结构（75%钠盐）钠盐） 碱基平面倾斜碱基平面倾斜20，螺，螺旋变粗变短，螺距旋变粗变短，螺距23nm。z型结构型结构 左手螺旋，只有小沟左手螺旋，只有小沟dna 双螺旋构象类型双螺旋构象类型35a-dnaz-dnab-dnaa b z外型外型

20、 粗短粗短 适中适中 细长细长螺旋方向螺旋方向 右手右手 右手右手 左手左手螺旋直径螺旋直径 2.55nm 2.37nm 1.84nm碱基对距离碱基对距离 0.23nm 0.34nm 0.38nm每圈碱基数每圈碱基数 11 10.4 12碱基倾角碱基倾角 190 10 90糖苷键构象糖苷键构象 反式反式 反式反式 c、t反式，反式，g顺式顺式大沟大沟 很窄很深很窄很深 很宽较深很宽较深 平坦平坦小沟小沟 很宽、浅很宽、浅 窄、深窄、深 较窄很深较窄很深三种三种dna双螺旋构象比较双螺旋构象比较363）双螺旋稳定的力）双螺旋稳定的力 氢键氢键 碱基堆积力（疏水相互作用及范德华力）碱基堆积力（疏水

21、相互作用及范德华力） 离子键等离子键等 2.0 nm小小沟沟大大沟沟374）dna的双螺旋结构的意义的双螺旋结构的意义 揭示揭示dna作为遗传物质的稳定性特征，最作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了有价值的是确认了碱基配对碱基配对原则，是原则，是dna复制复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是递和表达的分子基础。该模型的提出是20世纪世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。石。 1

22、962年的诺贝尔生理学或医学奖授予了英年的诺贝尔生理学或医学奖授予了英国的弗朗西斯国的弗朗西斯克里克（克里克（francis crick）、美）、美国的詹姆斯国的詹姆斯沃森（沃森（james watson）和具有）和具有英国和新西兰双重国籍的莫里斯英国和新西兰双重国籍的莫里斯威尔金斯（威尔金斯（maurice wilkins ）2.0 nm小小沟沟大大沟沟38 在细胞内，由于在细胞内，由于dna分子与其它分子（主分子与其它分子（主要是蛋白质）的相互作用，使要是蛋白质）的相互作用，使dna双螺旋进一双螺旋进一步扭曲形成的高级结构步扭曲形成的高级结构，其中，超螺旋是最常，其中，超螺旋是最常见也是研

23、究最多的见也是研究最多的dna三级结构。三级结构。 3、dna的三级结构的三级结构39五五、rna的结构与功能的结构与功能 rna的结构的结构一、结构特点一、结构特点碱基组成碱基组成 a、g、c、u （au/gc） 稀有碱基稀有碱基较多，稳定性较差，易水解较多，稳定性较差，易水解多为单链结构，少数局部形成螺旋多为单链结构，少数局部形成螺旋分子较小分子较小分类分类mrnatrna rrna401、trna (转移转移rna)n约占总约占总rna的的10-15%；n在蛋白质生物合成中，将相应的氨基酸转运到核糖核在蛋白质生物合成中，将相应的氨基酸转运到核糖核蛋白体相应位置；蛋白体相应位置；n每一个氨

24、基酸至少有一个相应的每一个氨基酸至少有一个相应的trna，细胞内一般有，细胞内一般有50种以上不同的种以上不同的trna ；ntrna分子的大小很相似，链长一般在分子的大小很相似，链长一般在73-78个核苷酸个核苷酸之间。之间。411)trna的二级结构的二级结构l分子中含有较多分子中含有较多的修饰成分。的修饰成分。l3-末端都具有末端都具有cpcpaoh的结构。的结构。au/gc链长一般在链长一般在73-78个核苷酸之间个核苷酸之间3-端端5-端端2）三叶草叶型结构的主要特征）三叶草叶型结构的主要特征氨基酸臂氨基酸臂 二氢尿嘧啶区二氢尿嘧啶区(d臂臂,d环环)反密码区反密码区(反密码臂反密码

25、臂,反反密码环密码环)tc区区(tc臂臂,tc环环可变区可变区1965年holley等测定的酵母丙氨酸trna一级结构43443）trna的三级结构的三级结构 在trna的三叶草形二级结构基础上，突环上未配对的碱基因分子结构扭曲而形成配对，形成了trna的三级结构，倒l型结构。451、氨基酸臂和、氨基酸臂和tc 臂沿臂沿同一轴排列同一轴排列倒l型结构2、反密子臂和、反密子臂和d臂沿同臂沿同一轴排列一轴排列3、d环和环和 tc 环构成倒环构成倒l的转角，氢键和碱基堆的转角，氢键和碱基堆积稳定转角构象积稳定转角构象tc区区(tc臂臂,tc环环氨基酸臂氨基酸臂 二氢尿嘧啶区二氢尿嘧啶区(d臂臂,d环

26、环)可变区可变区反密码区反密码区(反密码臂反密码臂,反反密码环密码环)结构结构特征：特征：462、rrna (核糖体核糖体rna)n约占全部约占全部rna的的80%；n核糖核蛋白体的主要组成部分（核糖核蛋白体的主要组成部分（40%蛋白质和蛋白质和60% rrna ）；n核糖体是蛋白质合成的场所，参与蛋白质的生物合成。核糖体是蛋白质合成的场所，参与蛋白质的生物合成。rrna是细胞中含量最多的一类是细胞中含量最多的一类rna，且分子量比较大，代，且分子量比较大，代谢都不活跃，种类仅有几种，原核生物中主要有谢都不活跃，种类仅有几种，原核生物中主要有5s rrna、16s rrna和和23s rrna

27、三种，真核生物中主要有三种，真核生物中主要有5s rrna、5.8s rrna、18s rrna和和28s rrna四种。四种。 473、mrna (信使信使rna)n约占总约占总rnarna的的5%5%。mrnamrna碱基顺序，直接为蛋白质的氨基酸编码，碱基顺序，直接为蛋白质的氨基酸编码，并决定蛋白质的氨基酸顺序。并决定蛋白质的氨基酸顺序。n不同细胞的不同细胞的mrnamrna的链长和分子量差异很大的链长和分子量差异很大n功能是将功能是将dnadna的遗传信息传递到蛋白质合成基地的遗传信息传递到蛋白质合成基地（核糖核蛋白体）。（核糖核蛋白体）。48四、核酸的性质四、核酸的性质 核酸的性质是

28、由其组成成分和结构决定的。核酸的性质是由其组成成分和结构决定的。核酸的主要组分：碱基、戊糖和磷酸。核酸的主要组分：碱基、戊糖和磷酸。 核酸的结构特点：相对分子质量大，分子中具核酸的结构特点：相对分子质量大，分子中具有共轭双键、氢键、糖苷键和有共轭双键、氢键、糖苷键和3, 5-磷酸二酯键磷酸二酯键，许多活性基团，如羟基、磷酸基、氨基。许多活性基团，如羟基、磷酸基、氨基。49 1）两性电解质两性电解质：核酸和核苷酸既有磷酸基，又有碱性基：核酸和核苷酸既有磷酸基，又有碱性基团，是两性电解质，因磷酸的酸性强，常表现为酸性。团，是两性电解质，因磷酸的酸性强，常表现为酸性。1、 一般性质一般性质2）溶解性

29、溶解性：一般都微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。一般都微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。常用乙醇从溶液中沉淀核酸。常用乙醇从溶液中沉淀核酸。 核酸、核苷酸、碱基在水中的溶解度依次减小，但核酸的核酸、核苷酸、碱基在水中的溶解度依次减小，但核酸的钠盐比自由酸易溶于水。钠盐比自由酸易溶于水。 rna和核苷酸、核苷、碱基的纯品都是白色粉末或结晶，和核苷酸、核苷、碱基的纯品都是白色粉末或结晶，dna为疏松的石棉一样的纤维状结晶。为疏松的石棉一样的纤维状结晶。 503）水解）水解 4）分析鉴定）分析鉴定d核糖核糖浓盐酸和苔黑酚浓盐酸和苔黑酚(甲基间苯二酚甲基间苯二酚)共热共热绿色绿色d

30、2脱氧核糖脱氧核糖酸和二苯胺酸和二苯胺共热共热蓝紫色蓝紫色 核酸可被酸、碱或酶水解成为各种组分，用层析、电泳等方法分离，核酸可被酸、碱或酶水解成为各种组分，用层析、电泳等方法分离，其水解程度因水解条件而异。其水解程度因水解条件而异。rna能在室温条件下被稀碱水解成核苷酸而能在室温条件下被稀碱水解成核苷酸而dna对碱较稳定。对碱较稳定。512 2、核酸的紫外吸收、核酸的紫外吸收 在核酸分子中，嘌在核酸分子中，嘌呤碱和嘧啶碱具有共呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，具有紫轭双键体系，具有紫外线吸收光谱，一般外线吸收光谱，一般在在260nm260nm左右有最大左右有最大吸收峰，作为核酸及吸收峰，作为核酸及

31、其组份定性和定量测其组份定性和定量测定的依据。定的依据。nnnnh123456789nn嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶523、核酸的结构稳定性核酸的结构稳定性 1）碱基对间的氢键碱基对间的氢键 2）碱基堆积碱基堆积 3）环境中的正离子环境中的正离子 4 4、核酸的变性、核酸的变性n1) 1) 核酸的变性：核酸的变性： 核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键断裂，变成单链结构的过程。的氢键断裂，变成单链结构的过程。 变性核酸将失去其部分或全部的变性核酸将失去其部分或全部的生物活性。生物活性。 核酸的变性不涉及磷酸二酯键的核酸的变性不涉及磷酸二酯键的断裂，它的一级结构断裂，它的一级结构(

32、 (碱基顺序碱基顺序) )保保持不变。持不变。n引起核酸变性的因素：引起核酸变性的因素： 温度升高、酸碱度改变、甲醛和温度升高、酸碱度改变、甲醛和尿素等存在均可引起核酸的变性。尿素等存在均可引起核酸的变性。542）dna变性变性分子由具有一定分子由具有一定刚性变为无规则刚性变为无规则线团，溶液的粘线团，溶液的粘度降低，沉降速度降低，沉降速度增加；度增加；（1）dna变性后的特征变性后的特征藏在里面的碱基全藏在里面的碱基全部暴露出来，核酸部暴露出来，核酸的紫外吸收值急剧的紫外吸收值急剧增加增加;生物活性丧失。生物活性丧失。55（2）热变性和热变性和tm 紫外吸收的增加且达最大增紫外吸收的增加且达

33、最大增量一半时的温度值称量一半时的温度值称熔解温熔解温度度(tm )。dnadna的变性过程的变性过程是突变性的，是突变性的，在很窄的温度区间内完成。在很窄的温度区间内完成。一般一般dnadna的的t tm m值在值在70-8570-85 c c之间之间56（3）影响）影响tm的因素的因素 g gc c对含量对含量g、c对相对含量愈高、对相对含量愈高、tm愈高。愈高。经验公式为：经验公式为：(g+c)(tm69.3)x 2.44 溶液的离子强度溶液的离子强度 离子强度较低的介质中，离子强度较低的介质中， tm较低。在纯水中，较低。在纯水中，dna在室温下即可变性。在室温下即可变性。attacc

34、gg57溶液的溶液的ph 高高ph下碱基去质子而丧失形成氢键的能力，下碱基去质子而丧失形成氢键的能力，ph大于大于11.3时，时，dna完全变性完全变性; ph低于低于5.0时，时，dna易脱嘌呤。对单链易脱嘌呤。对单链dna进行电泳时，常进行电泳时，常在凝胶中加人在凝胶中加人naoh以维持变性状态。以维持变性状态。变性剂变性剂 甲酰胺、尿素、甲醛等可破坏氢键，妨碍碱基堆积，使甲酰胺、尿素、甲醛等可破坏氢键，妨碍碱基堆积，使tm下降。对单链下降。对单链dna进行电泳时常使用上述变性剂。进行电泳时常使用上述变性剂。nnhnh2onhnhoonhnhooh3cnnnnhnh2hnnnnhoh2n5

35、85、核酸的复性、核酸的复性 1）复性的过程）复性的过程 变性核酸的互补链在适当条件下重新缔变性核酸的互补链在适当条件下重新缔合成双螺旋的过程称复性。合成双螺旋的过程称复性。 将热变性的将热变性的dna骤然冷却至低温时，骤然冷却至低温时，dna不可能复性。变性的不可能复性。变性的dna缓缓慢冷却时可复性，称为慢冷却时可复性，称为“退火退火”。 较合适的复性温度较合适的复性温度 tm25 dna复性后，一系列性质将得到恢复，复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复，具有减色效应。具有减色效应。59(1)单链片段浓度越高，随机碰撞的频率越

36、高，复性速度越快；单链片段浓度越高，随机碰撞的频率越高，复性速度越快； 2）影响复性速度的因素）影响复性速度的因素(2)较大的单链片段扩散困难，链间错配频率高较大的单链片段扩散困难，链间错配频率高,复复 性较慢；性较慢； (3)片段内的重复序列多，则容易形成互补区，因而复性较快；片段内的重复序列多，则容易形成互补区，因而复性较快； (4)维持溶液一定的离子强度，消除磷酸基负电荷造成的斥力，加快复性速度。维持溶液一定的离子强度，消除磷酸基负电荷造成的斥力，加快复性速度。 60 6 6、分子杂交、分子杂交 热变性的热变性的dnadna单链，在复性时并单链，在复性时并不一定与同源不一定与同源dnad

37、na互补链形成双螺互补链形成双螺旋结构，它可以与在某些区域有旋结构，它可以与在某些区域有互补序列的异源互补序列的异源dnadna单链形成双螺单链形成双螺旋结构，形成的新分子称为杂交旋结构，形成的新分子称为杂交dnadna分子。分子。 61dna单链与互单链与互补的补的rna链之间链之间发生杂交。发生杂交。核酸的杂交在分子核酸的杂交在分子生物学和遗传学的生物学和遗传学的研究中具有重要意研究中具有重要意义。义。62人类基因组计划简介（人类基因组计划简介（hgp） 该计划是美国科学家在该计划是美国科学家在1985年率先提出，年率先提出，1990年正式启动。美年正式启动。美、英、德、法、日先后参加了此

38、项工作，、英、德、法、日先后参加了此项工作，1999年我国成为年我国成为 hgp的第的第六个成员国。六个成员国。 hgp旨在阐明人类基因组旨在阐明人类基因组dna所具有的所具有的310109 9核苷酸的序列，发核苷酸的序列，发现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位置，破译人类的全部遗现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位置，破译人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。传信息，使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。 到目前为止，已完成了人类基因组的框架图，测序的工作已基到目前为止，已完成了人类基因组的框架图，测序的工作已基本完成。本完成。 hgp的实施，揭开了生命科学新的一页，它可以造福于人的实施，揭开了生命科学新的一页，它可以造福于人类，但也面临的伦理的挑战。类，但也面临的伦理的挑战。63hgp取