第三章核酸结构的功能

1、第三章第三章 核酸结构与功能核酸结构与功能 (Structure and Function of Nucleic Acid) 核酸核酸是以核苷酸为基本组成单位的生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。物大分子，携带和传递遗传信息。一、什么是核酸一、什么是核酸(nucleic acid) 天然存在的核酸可分为天然存在的核酸可分为核糖核酸核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。两大类。二、核酸的发现和研究工作进展二、核酸的发现和研究工作进展 Y 1868年年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取从脓细胞中提取“核素核素” Y 1944年年 A

2、very等人等人证实证实DNA是遗传物质是遗传物质Y 1953年年 Watson和和Crick发现发现DNA的双螺旋结构的双螺旋结构Y 1968年年 Nirenberg发现发现遗传密码遗传密码Y 1975年年 Temin和和Baltimore发发现现逆转录酶逆转录酶Y 1981年年 Gilbert和和Sanger建建立立DNA 测序方法测序方法Y 1985年年 Mullis发明发明PCR 技术技术Y 1990年年 美国启动美国启动人类基因组计划人类基因组计划(HGP) Y 1994年年 中国人类基因组计划启动中国人类基因组计划启动Y 2001年年 美、英等国美、英等国完成人类基因组计划基本框架

3、完成人类基因组计划基本框架Y 2003年年 人类基因组计划完成人类基因组计划完成 约约34万个基因万个基因 三、核酸的分类及分布三、核酸的分类及分布 90%以以上分布于细胞核，上分布于细胞核，其余分布于核外其余分布于核外如线粒体，叶如线粒体，叶绿体，质粒等。绿体，质粒等。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。(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，决定细胞和携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型个体的基因型(genotype)。 参与细胞内参与细胞内DNA遗传信息遗传信息的表达。

4、某些病毒的表达。某些病毒RNA也可作也可作为遗传信息的载体。为遗传信息的载体。一、化学组成一、化学组成 (一一) 元素组成元素组成 组成核酸的主要元素：组成核酸的主要元素：C、H、O、N、P（9%10%）(二二) 分子组成分子组成1.碱基碱基(base) 嘌呤碱，嘧啶碱嘌呤碱，嘧啶碱2.戊糖戊糖(ribose) 核糖，脱氧核糖核糖，脱氧核糖3.磷酸磷酸(phosphate)稀有碱基：如次黄嘌呤、二氢尿嘧啶等。稀有碱基：如次黄嘌呤、二氢尿嘧啶等。核酸核酸单核苷酸单核苷酸磷酸磷酸核苷核苷核糖核糖碱基碱基腺嘌呤腺嘌呤A 鸟嘌呤鸟嘌呤 G 胞嘧啶胞嘧啶C 胸腺嘧啶胸腺嘧啶T 尿嘧啶尿嘧啶U(1)嘌呤嘌

5、呤(purine) 腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)1.碱碱 基基NNNHN123456789NNNHNNH2NNHNHNNH2O(2)嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHN132456尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOONNHNH2ONHNHOOCH32.戊戊 糖糖（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)OHOCH2OHOHOHOHOCH2OHOH二、基本单位二、基本单位核苷酸核苷

6、酸(一一)核苷核苷(ribonucleoside)(二二)核苷酸核苷酸(ribonucleotide)1.碱基和核糖碱基和核糖(脱氧核糖脱氧核糖)通过通过糖苷键糖苷键连接形连接形 成核苷成核苷(脱氧核苷脱氧核苷)。2.核苷种类核苷种类 核苷：核苷：AR, GR, UR, CR脱氧核苷：脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR1.核苷核苷（脱氧核苷）和磷酸以脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键磷酸酯键连接连接 形成核苷酸（脱氧核苷酸）。形成核苷酸（脱氧核苷酸）。 核苷酸核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脱氧脱氧核苷酸：核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP2.核苷酸种类核苷酸

7、种类 PiPi糖苷键糖苷键OOHOCH2HOHNNNH2O磷酸酯键磷酸酯键OPOOOHOHOCH2HOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O1 1NOCH2OOHNNNNH2H脱脱 氧氧 腺腺 苷苷胞胞 苷苷 糖与碱基之间的糖与碱基之间的C-N键，称为键，称为C-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NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2几种稀有核苷几种稀有核苷假尿苷（假尿苷（ ）二氢尿嘧啶（二氢尿嘧啶（DHU）AmCH3CH3H3Cm

8、26GHH5HHPPPPPPPP常见（脱氧）核苷酸的结构和命名常见（脱氧）核苷酸的结构和命名 ATP是生物体内分布最广和最重要的一是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。它的结构如下：种核苷酸衍生物。它的结构如下：ATP (ATP (腺嘌呤核糖核苷三磷酸腺嘌呤核糖核苷三磷酸) )O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP) 5 -NMP 5 -NDP 5 -NTPN=A、G、C、U 5 -dNMP 5 -dNDP 5 -dNTP N=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物腺苷酸及其多磷酸化合物 AMP Adenosine monopho

9、sphate ADP Adenosine diphosphate ATP Adenosine triphosphate 碱基碱基核苷或脱氧核苷核苷或脱氧核苷核苷酸或脱氧核苷酸核苷酸或脱氧核苷酸RNA腺嘌呤腺嘌呤A腺苷腺苷腺苷酸腺苷酸AMP鸟嘌呤鸟嘌呤G鸟苷鸟苷鸟苷酸鸟苷酸GMP胞嘧啶胞嘧啶C胞苷胞苷胞苷酸胞苷酸CMP尿嘧啶尿嘧啶U尿苷尿苷尿苷酸尿苷酸UMPDNA腺嘌呤腺嘌呤A脱氧腺苷脱氧腺苷脱氧腺苷酸脱氧腺苷酸dAMP鸟嘌呤鸟嘌呤G脱氧鸟苷脱氧鸟苷脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸dGMP胞嘧啶胞嘧啶C脱氧胞苷脱氧胞苷脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸dCMP胸腺嘧啶胸腺嘧啶T胸苷胸苷脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸dTMP主要碱基

10、、核苷和核苷酸主要碱基、核苷和核苷酸(三三)重要的游离核苷酸及其衍生物重要的游离核苷酸及其衍生物1.多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸 NMP，NDP，NTP2.环化核苷酸环化核苷酸 cAMP，cGMP 含核苷酸的生物活性物质：含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含等都含有有 AMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+NAD+OPOOHOA (G)OOOHCH2HHHHcAMP(cGMP)的结构

11、的结构Cyclic adenylieCyclic adenylie (Guanine)acid (Guanine)acid5 端端3 端端(四四)核苷酸的连接核苷酸的连接 1.核苷酸之间核苷酸之间以以磷酸二酯键磷酸二酯键连接连接形成多核苷酸链，形成多核苷酸链，即核酸。即核酸。CANH2NNOPOHHOOOH3COOHPHOOOH3COOHNH2NNNN磷酸二酯键磷酸二酯键A G P5 P T PG PC PT P OH 3 2.书写方法书写方法5 pApGpTpGpCpT-OH 3 5 A G T G C T 3 与功能与功能一、核酸的一级结构一、核酸的一级结构 (一一)定义定义 核酸中核苷酸

12、的排列顺序。核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为也称为碱基序列碱基序列。DNA: A、T、G、CRNA: A、U、G、C55端端3端端CGA碱碱基基序序列列二、DNA的空间结构与功能(一一) DNA的二级结构的二级结构 1. 定义定义 即平行反向的右手双螺即平行反向的右手双螺旋结构。旋结构。Watson, Crick于于1953提出提出。2. 研究背景研究背景(1) 碱基组成分析碱基组成分析Chargaff 规则：规则：A = TG C(2)碱基的理化数据分析碱基的理化数据分析A-T、G-C以氢键以氢键配对较合理配对较合理

13、(3)X-线线衍射图谱分析衍射图谱分析 3. DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 (1) 由两条由两条相互平行但走向相互平行但走向相反相反的脱氧多核苷酸链组成，的脱氧多核苷酸链组成，以以右手螺旋右手螺旋方式盘绕中心轴。方式盘绕中心轴。螺旋直径为螺旋直径为2nm，形成大沟，形成大沟及小沟相间。及小沟相间。 这些沟结构与蛋白质、这些沟结构与蛋白质、DNA之间的相互识别有关。之间的相互识别有关。5/3/5/3/(2) 碱基间距碱基间距0.34nm，螺旋一螺旋一圈圈10对碱基，螺距对碱基，螺距3.4nm 。(4)糖与磷酸骨架居双螺旋外糖与磷酸骨架居双螺旋外侧，碱基在内相互形成侧，碱基在内相互形

14、成氢键氢键配对配对(A=T; G C)。(3)氢键氢键维持横向稳定性，维持横向稳定性，碱碱基堆积力基堆积力维持纵向稳定性。维持纵向稳定性。碱基互补配对碱基互补配对 4.DNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性 Watson和和Crick当年提出的是理想当年提出的是理想化的化的DNA双螺旋模双螺旋模型，后来发现其各型，后来发现其各项参数均与实际的项参数均与实际的DNA双螺旋结构有双螺旋结构有一定差异。一定差异。 三种三种DNA双螺旋构象比较双螺旋构象比较A B Z外型外型 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

15、.84nm碱基直升碱基直升 0.23nm 0.34nm 0.38nm碱基夹角碱基夹角 32.70 34.60 60.00每圈碱基数每圈碱基数 11 10.4 12轴心与碱轴心与碱基对关系基对关系2.46nm 3.32nm 4.56nm碱基倾角碱基倾角 190 10 90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A-DNAZ-DNAB-DNA(二二) DNA的的三级结构三级结构1.原核生物原核生物DNA的超螺旋结构的超螺旋结构(1) 定义定义 即在即在DNA二级结构的基础上进一步折二级结构的基础上进一步折叠成环状或麻花状的叠成

16、环状或麻花状的超螺旋结构超螺旋结构(superhelix 或或supercoil)。 环状环状 麻花状麻花状 (3) 意义意义 DNA超螺旋结构整体或局部的拓超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于扑学变化及其调控对于DNA复制和复制和RNA转转录过程具有关键作用。录过程具有关键作用。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。双螺旋方同相同。 负超螺旋负超螺旋(negative supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。双螺旋方向相反。 (2) 种类种类原核生物原核生物DNA的高级结构的高级结构2.真核生物真核生

17、物DNA的超螺旋结构的超螺旋结构真核生物染色体由真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基和蛋白质构成，其基本单位是本单位是 核小体核小体。(1) DNA在真核生物细胞核内的组装在真核生物细胞核内的组装 核小体的组成核小体的组成DNA：约约200bp H1H2A，H2BH3H4组蛋白组蛋白2nm DNA组蛋白与组蛋白与DNA的结合的结合(三三) DNA的功能的功能1.DNA的基本功能是以的基本功能是以基因基因的形式荷载的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。动的

18、信息基础。2.基因从结构上定义，基因从结构上定义，是指是指DNA分子中分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。基因的功能。 3.进化程度越高的生物其进化程度越高的生物其DNA分子越大，分子越大，人类基因组有人类基因组有3109个碱基对。个碱基对。根据根据RNA的功能可分为的功能可分为信使信使RNA(mRNA)、转运转运RNA(tRNA)、核蛋白体核蛋白体RNA(rRNA)等多种。等多种。RNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能核蛋白体核蛋白体RNA信使信使RNA转运转运RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA胞浆小胞浆小RNA

19、细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成熟mRNA的前体的前体参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分核仁小核仁小RNA核蛋白体核蛋白体RNA信使信使RNA转运转运RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能r

20、RNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成熟mRNA的前体的前体参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分核仁小核仁小RNA(一一) mRNA结构特点结构特点1.大多数真核大多数真核mRNA的的5 末端均在转录后加上一末端均在转录后加上一个个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C 2也是也是甲基化，形成甲

21、基化，形成帽子结构：帽子结构：m7GpppN。2.大多数真核大多数真核mRNA的的3 末端有一个多聚腺苷酸末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称为结构，称为多聚多聚A尾尾。 一、一、mRNA的结构与功能的结构与功能7 7甲基鸟苷三磷酸甲基鸟苷三磷酸帽子结构帽子结构多聚多聚A尾结构尾结构OOCH2OOH+NHNNOH2NNCH3OOHH2CO-OPOOPO-OP鸟嘌呤鸟嘌呤OO-OPOOAAA-OH 3/AUGGUGGCGAGGTGTATTGAUAAAAAA Anm7Gpppp5/5/3/3/帽子结构和多聚帽子结构和多聚A尾的功能尾的功能帽子结构：帽子结构：1、保护、保护mRNA不被核酸内切

22、酶的水解不被核酸内切酶的水解 2、被翻译其起始因子识别，与翻译起始有关、被翻译其起始因子识别，与翻译起始有关多聚多聚A尾：尾：1、长度、长度20-200nt，与，与mRNA寿命有关寿命有关 2、与翻译效率有关、与翻译效率有关(二二) mRNA的功能的功能 1.构成遗传密码，传递构成遗传密码，传递DNA所携带的遗传所携带的遗传信息信息。 2.用用连续三个核苷酸作为连续三个核苷酸作为密码子密码子以决定其以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。合成蛋白质的氨基酸排列顺序。(一一) tRNA的特点的特点1.含含 1020% 稀有碱基，如稀有碱基，如 DHU、 T C。 2. 3 末端为末端为 CCA-OH

23、； 5 末端大多数为末端大多数为G。二、二、tRNA的结构与功能的结构与功能N,N二甲基鸟嘌呤二甲基鸟嘌呤N6-异戊烯腺嘌呤异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶双氢尿嘧啶4-巯尿嘧啶巯尿嘧啶稀稀有有碱碱基基 ONNHNHNNCH3CH3NHNHSONHNHOOHHHHNNNHNNHCH2CHCCH3CH3(二二) tRNA的结构的结构OHACCAGAGGGCCCCCCGCAAGCCGCUCUCGUAUCTCCGGGGGGGCAAGmDDGGDDDAACAGUUAAAAGUUCCDmAACA1. tRNA的二级结构的二级结构 (1) tRNA的二级结构为平的二级结构为平面卷曲的面卷曲的三叶草构型。三叶草构型。

24、(2)由单链卷曲形成局由单链卷曲形成局部环状双链。部环状双链。(3)反密码环，带有反反密码环，带有反密码子可破译遗传密密码子可破译遗传密码。码。 (4)氨基酸臂，直接结氨基酸臂，直接结合被活化的氨基酸。合被活化的氨基酸。2. tRNA的三级结构的三级结构 倒倒L形形(三三) tRNA的功能的功能破译遗传密码；活化、破译遗传密码；活化、搬运氨基酸到核糖体，参搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。与蛋白质的翻译。 X线衍射结构证明，线衍射结构证明，tRNA的共同三级结构为的共同三级结构为倒倒L形。形。(二二) rRNA由单链卷曲由单链卷曲构成的多茎环结构。构成的多茎环结构。三、三、rRNA的结的结

25、构与功能构与功能(三三)rRNA与蛋白质结与蛋白质结合后才能发挥功能，合后才能发挥功能，参与组成核参与组成核糖糖体体的大、的大、小亚基小亚基，作为蛋白质，作为蛋白质生物合成的场所。生物合成的场所。(一一) rRNA占总占总RNA的的80以上。以上。(四四)根据沉降系数根据沉降系数，rRNA在在原核生物原核生物中有中有 5S,23S,16S 三三种种；在；在真核生物真核生物中有中有 5S,28S,5.8S,18S四四种种。 沉降系数沉降系数（sedimentation coefficient） 生物大分子在单位离心力场作用下的沉降速度称为沉降系生物大分子在单位离心力场作用下的沉降速度称为沉降系数

26、。即沉降系数是微颗粒在离心力场的作用下，从静止状态数。即沉降系数是微颗粒在离心力场的作用下，从静止状态到达极限速度所需要的时间。到达极限速度所需要的时间。 沉降系数单位沉降系数单位：由于蛋白质、核酸、病毒等的沉降系数介于由于蛋白质、核酸、病毒等的沉降系数介于1 11010-13-13到到2002001010-13-13秒的范围，为方便起见，把作为沉降系数的一个单位，用秒的范围，为方便起见，把作为沉降系数的一个单位，用SvedbergSvedberg单位，用即单位，用即S S表示。因为沉降系数表示。因为沉降系数S S大体上和分子量成正比关系，大体上和分子量成正比关系，故可应用超速离心法测定蛋白质

27、分子量，但对分子形状的高度不对称的大故可应用超速离心法测定蛋白质分子量，但对分子形状的高度不对称的大多数纤维状蛋白质不适用。多数纤维状蛋白质不适用。四、小分子核内四、小分子核内RNA与与RNA组学组学(一一) snmRNAs 除了上述三种除了上述三种RNARNA外，细胞的不同部位存在外，细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子的许多其他种类的小分子RNARNA，统称为，统称为非非mRNAmRNA小小RNA (small non-messenger RNAs, snmRNAsRNA (small non-messenger RNAs, snmRNAs) )。包。包括核内小括核内小RNARNA、核

28、仁小、核仁小RNARNA、胞质小、胞质小RNARNA、催化、催化性小性小RNARNA、小片段干涉、小片段干涉 RNARNA。参与。参与hnRNAhnRNA和和rRNArRNA的加工和转运。的加工和转运。RNA组学是组学是研究细胞中研究细胞中snmRNAs的种类、结的种类、结构和功能。生物的不同细胞、不同时间、不同状构和功能。生物的不同细胞、不同时间、不同状态下态下snmRNAs的表达具有时间和空间特异性。的表达具有时间和空间特异性。 (二二) RNA组学组学 1982年年Thomas Cech在研究四膜虫在研究四膜虫26 S rRNA前体加工时发现前体加工时发现 rRNA前体自身具有自我前体自

29、身具有自我催化的功能于是提出了核酶（催化的功能于是提出了核酶（ribozyme）的概）的概念。最简单核酶的二级结构呈锤头状，既锤头结念。最简单核酶的二级结构呈锤头状，既锤头结构。现以合成多种核酶，用以剪切破坏一些有害构。现以合成多种核酶，用以剪切破坏一些有害基因转录出的基因转录出的mRNA 或其前体、病毒或其前体、病毒RNA ，现，现已被试用于治疗肿瘤、病毒性疾病和基因治疗的已被试用于治疗肿瘤、病毒性疾病和基因治疗的研究。研究。 1994年年Breaker发现人工合成的发现人工合成的DNA的某些的某些 片断也具有酶的活性而称为脱氧核酶（片断也具有酶的活性而称为脱氧核酶（deoxy-ribozy

30、me ）五、核酶五、核酶 (一一)具具有催化功能的核酸称为核酶。有催化功能的核酸称为核酶。底物部分底物部分(二二) 核酶的锤头核酶的锤头状结构状结构 通常为通常为60个核苷酸个核苷酸组成，包括有催化部组成，包括有催化部分和底物部分组成锤分和底物部分组成锤头结构。头结构。 (三三)核酶研究的意义核酶研究的意义 核酶的发现，对中心法则作了重要补充；是对核酶的发现，对中心法则作了重要补充；是对传统酶学的挑战；利用核酶的结构设计合成人传统酶学的挑战；利用核酶的结构设计合成人工核酶工核酶 。 核酸是线性的大分子，其在溶液中的粘度很高。核酸是线性的大分子，其在溶液中的粘度很高。RNA分子比分子比DNA短，

31、在溶液中的粘度低于短，在溶液中的粘度低于DNA。一、核酸的一般性质一、核酸的一般性质1 1核酸的两性性质及等电点核酸的两性性质及等电点 与蛋白质相似，核酸分子中既含有酸性基团与蛋白质相似，核酸分子中既含有酸性基团（磷酸基）也含有碱性基团（氨基），因而核（磷酸基）也含有碱性基团（氨基），因而核酸也具有两性性质。酸也具有两性性质。 由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，而碱性（氨基）是一个弱碱，所以核酸的等电而碱性（氨基）是一个弱碱，所以核酸的等电点比较低。如点比较低。如DNADNA的等电点为的等电点为4 44.54.5，RNARNA的等的等电点为电点为2

32、 22.52.5。 2核酸的水解核酸的水解 （1）酸或碱水解）酸或碱水解 核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。条件下水解切断。 DNADNA和和RNARNA对酸或碱的耐受程度有很大对酸或碱的耐受程度有很大差别。例如，在差别。例如，在0.1 mol/L NaOH0.1 mol/L NaOH溶液中，溶液中，RNARNA几乎可以完全水解，几乎可以完全水解，DNADNA在同样条件在同样条件下则不受影响。利用此性质可清除下则不受影响。利用此性质可清除DNADNA中中混杂的的混杂的的RNARNA（2）酶水解）酶水解 生物体内存在多种核酸水解酶。这些酶可以催化

33、水解多聚核苷生物体内存在多种核酸水解酶。这些酶可以催化水解多聚核苷酸链中的磷酸二酯键。酸链中的磷酸二酯键。 以以DNADNA为底物的为底物的DNADNA水解酶（水解酶（DNasesDNases）和以）和以RNARNA为底物的为底物的RNARNA水解水解酶（酶（RNasesRNases）。）。 根据作用方式又分作两类：核酸外切酶和核酸内切酶。根据作用方式又分作两类：核酸外切酶和核酸内切酶。 核酸外切酶的作用方式是从多聚核苷酸链的一端（核酸外切酶的作用方式是从多聚核苷酸链的一端（3-3-端或端或5-5-端）开始，逐个水解切除核苷酸；核酸内切酶的作用方式端）开始，逐个水解切除核苷酸；核酸内切酶的作用

34、方式刚好和外切酶相反，它从多聚核苷酸链中间开始，在某个位点刚好和外切酶相反，它从多聚核苷酸链中间开始，在某个位点切断磷酸二酯键。切断磷酸二酯键。 在分子生物学研究中最有应用价值的是限制性核酸内切酶。这在分子生物学研究中最有应用价值的是限制性核酸内切酶。这种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。二、紫外吸收二、紫外吸收 (一一) 由于嘌呤和嘧啶中含有共轭双键，核酸在由于嘌呤和嘧啶中含有共轭双键，核酸在260nm处有最大吸收峰。处有最大吸收峰。1. DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相当于：相当于：50g/ml双链双链DNA40g

35、/ml单链单链DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.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 = 1.8RNA纯品纯品: OD260/OD280 = 2.0(二二) OD260的应用的应用若有蛋白质和酚的污染此值下降若有蛋白质和酚的污染此值下降三、三、DNA的变性与复性的变性与复性(一一)变性变性 (denaturation)1.定义定义 在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA双链解开双链解开成两条单链的过程。成两条单链的过程。本质是双链间氢键的断裂。本质是双链间氢键的断裂。3.变性后其他理化性质变化变性后其他理化性质变化 OD2

36、60增高增高 浮力密度升高浮力密度升高 粘度下降粘度下降 酸碱滴定曲线改变酸碱滴定曲线改变 比旋度下降比旋度下降 生物活性丧失生物活性丧失(1)理化性质变化理化性质变化2.因素因素 强酸，强碱，高温，高压，变性试剂如强酸，强碱，高温，高压，变性试剂如尿素以及某些有机溶剂如乙醇等。尿素以及某些有机溶剂如乙醇等。DNADNA变性变性天然状态天然状态(2)增色效应：增色效应： DNA变性时其溶液变性时其溶液OD260增高的现象。增高的现象。DNA的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱200 250 260 3001.51.00.5变性状态变性状态天然状态天然状态(3)Tm：紫外光吸收值达到最大值的紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度时的温度称为称为DNA的解链温度，又称融解温度的解链温度，又称融解温度(melting temperature, Tm)。其大小与。其大小与G+C含量成正比。含量成正比。 解链曲线：解链曲线：在连续加在连续加热热DNA的过程中以温度为的过程中以温度为横坐标，以吸光度横坐标，以吸光度A260为为