生物化学课件核酸的化学

1、第 三 章核酸的结构和功能中国药科大学中国药科大学 生物制药教研室生物制药教研室冯磊冯磊 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。核酸的分类及分布核酸的分类及分布 存在于细胞核和线粒体内。存在于细胞核和线粒体内。存在于胞核、胞液和线粒体。存在于胞核、胞液和线粒体。(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，决定细胞和个携带遗传信息，决定细胞和个体的遗传型体的遗传型(g

2、enotype)。参与遗传信息的复制与表达。参与遗传信息的复制与表达。某些病毒某些病毒RNA也可作为遗传信也可作为遗传信息的载体。息的载体。第一节第一节核酸的化学组成及一级结构核酸的化学组成及一级结构The Chemical Component and The Chemical Component and Primary Structure of Primary Structure of Nucleic AcidNucleic Acid核酸的基本组成单位是核苷酸核酸的基本组成单位是核苷酸 (nucleotide)。碱基碱基戊糖戊糖磷酸磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷核酸核酸DNA的基本组成单位是脱氧核

3、糖核苷酸的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 。RNA的基本组成单位是核糖核苷酸的基本组成单位是核糖核苷酸 。嘌呤嘌呤 嘧啶嘧啶 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）DNA、RNA均有均有DNA有有RNA有有一、核苷酸的结构一、核苷酸的结构每种核酸都含有四种碱基每种核酸都含有四种碱基 。嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)碱碱 基基NNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cyt

4、osine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3 五种碱基都能形成酮式五种碱基都能形成酮式-烯醇式或氨基烯醇式或氨基-亚氨基亚氨基的互变异构。这两种异构体的平衡关系受介质酸的互变异构。这两种异构体的平衡关系受介质酸碱环境的影响。碱环境的影响。 HNHNCNH2+O+HNNH2NNH2亚亚氨氨基基氨氨基基+ H+NCOHNCO-+ H+酮酮式式烯烯醇醇式式戊戊 糖糖（构成（构成RNA）核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)12453OOHOHHHHCH2OHHO

5、HOHOHHHHCH2OHHOH12345碱基和核糖（或脱氧核糖）通过糖苷键连碱基和核糖（或脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷接形成核苷(nucleoside) （或脱氧核苷）。（或脱氧核苷）。腺嘌呤核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH12糖苷键胞嘧啶脱氧核苷1NNONH212OHOHHHHCH2OHH糖苷键核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 核苷（脱氧核苷）和磷酸以酯键连接形成核核苷（脱氧核苷）和磷酸以酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。苷酸（脱氧核苷酸）。 糖苷键酯键腺苷酸NNNN9NH2OOHO

6、HHHHCH2H12OPO- -HOO5l 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：l NMP，NDP，NTPNNNN9NH2OOHOHHHHCH2H12OPO- -OOPOO- -OPO- - -OO一磷酸腺苷（AMP）二磷酸腺苷（ADP）三磷酸腺苷（ATP）l 环化核苷酸环化核苷酸: cAMP，cGMPNNNNNH2OOHOHHHCH2HOPHOOcAMP二、核酸的一级结构二、核酸的一级结构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。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。以也称为碱基序列。5 端端3 端端核苷酸之间以核苷酸之间以3 , 5

7、 -磷酸二酯键连接形成磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。多核苷酸链，即核酸。CGA书写方法书写方法PPAPCPCPTPGOHCPTPAPA53pApCpTpGpCpTpApApC-OH 35 ACTGCTAAC35 DNA 与与RNA的区别的区别核酸核酸碱基碱基戊糖戊糖DNAA、G、C、T脱氧核糖脱氧核糖RNAA、G、C、U核糖核糖第二节第二节DNADNA的空间结构与功能的空间结构与功能Dimensional Structure and Dimensional Structure and Function of DNAFunction of DNA一、一、 DNA的二级结构的二级结构双螺旋

8、结构双螺旋结构（一）（一）DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 碱基组成分析碱基组成分析Chargaff 规则：规则：A = T G = C 碱基的理化数据分析碱基的理化数据分析A-T、G-C以氢键配对较合理以氢键配对较合理 DNA纤维的纤维的X-线衍射图谱分析线衍射图谱分析 已知的核酸化学数据已知的核酸化学数据（二）（二） DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 1. 两条链反向平行，围绕同两条链反向平行，围绕同一中心轴构成右手双螺一中心轴构成右手双螺旋旋 (double helix)。螺旋。螺旋直径直径2nm，表面有大沟，表面有大沟和小沟。和小沟。2. 磷酸磷酸-脱氧核糖骨架

9、位于脱氧核糖骨架位于螺旋外侧，碱基垂直于螺旋外侧，碱基垂直于螺旋轴而伸入内侧。每螺旋轴而伸入内侧。每圈螺旋含圈螺旋含10个碱基对个碱基对 (bp)，螺距为，螺距为3.4nm。碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行3. 两条链通过碱基间的氢两条链通过碱基间的氢键相连，键相连，A对对T有两个氢有两个氢键，键，C对对G有三个氢键，有三个氢键，这种这种A-T、C-G配对的规配对的规律，称为碱基互补规则。律，称为碱基互补规则。4. 维持双螺旋稳定的因素：维持双螺旋稳定的因素：横向为氢键，纵向为碱横向为氢键，纵向为碱基间的堆积力。基间的堆积力。碱基互补配对碱基互补配对

10、 （三）（三）DNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性Z型型DNAB型型DNAA型型DNA二、二、DNA的超螺旋结构及其在染色质的超螺旋结构及其在染色质中的组装中的组装（一）（一）DNA的超螺旋结构的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。 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 意义意义DNA超螺旋结构

11、整体或局部的拓扑学变化超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于及其调控对于DNA复制和复制和RNA转录过程具转录过程具有关键作用。有关键作用。 （二）原核生物（二）原核生物DNA的高级结构的高级结构（三）（三）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真核生物染色体由真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，和蛋白质构成，其基本单位是其基本单位是 核小体核小体(nucleosome)。核小体的组成核小体的组成DNA：约：约200bp 组蛋白：组蛋白：H1H2A，H2BH3H4串珠状核小体结构串珠状核小体结构串珠状核小体串珠状核小体DNA双螺旋片段双螺旋片段染色质纤染色质纤维维伸展形染

12、色质片段伸展形染色质片段密集形染色质片段密集形染色质片段整个染色整个染色体体核小体核小体螺线管螺线管真核生物染色体真核生物染色体DNA组装组装三、三、DNA的功能的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。的信息基础。基因从结构上定义，是指基因从结构上定义，是指DNA分子中的分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。因的功能。 肺炎双球菌的转化实验肺炎双

13、球菌的转化实验Oswald Avery (1944) 噬菌体的标记实验 真核生物与原核生物真核生物与原核生物DNADNA结构特点差异结构特点差异就原核生物而言就原核生物而言DNA序列中存在大量重叠序列，如病毒序列中存在大量重叠序列，如病毒DNA中中大量存在。共用相同序列，但相同的序列在不大量存在。共用相同序列，但相同的序列在不同基因中有不同的含义。故如果在重叠序列中同基因中有不同的含义。故如果在重叠序列中发生突变，可能造成多个基因产物不正常表达。发生突变，可能造成多个基因产物不正常表达。DNA序列每转录出的序列每转录出的mRNA是多顺反子，通常是多顺反子，通常多个功能相关的顺反子串联在一个多个

14、功能相关的顺反子串联在一个mRNA分子分子上。这是原核基因协同表达的一种调控方式。上。这是原核基因协同表达的一种调控方式。DNA序列中所含的结构基因序列是连续的，不序列中所含的结构基因序列是连续的，不含有插入或是间隔序列。含有插入或是间隔序列。 就真核生物而言就真核生物而言 1、 DNA序列中含有重复序列，分为高度重复、序列中含有重复序列，分为高度重复、中度重复序列及单一序列。中度重复序列及单一序列。 高度重复序列：高度重复序列：5100bp，重复次数高，卫，重复次数高，卫 星星DNA 中度重复序列：中度重复序列：300bp以上，编码组蛋白基因，以上，编码组蛋白基因，rRNA及及tRNA基因。

15、基因。 单一序列：编码蛋白质单一序列：编码蛋白质 2、间隔序列及插入序列、间隔序列及插入序列 基因与基因中间的序列为间隔序列基因与基因中间的序列为间隔序列 基因内部的不编码蛋白质的序列为插入序列基因内部的不编码蛋白质的序列为插入序列 即基因中存在内含子与外显子之分即基因中存在内含子与外显子之分3、回文序列 该结构中脱氧核苷酸序列顺读与倒读，意义不变。4、 DNA序列每转录出的mRNA是单顺反子，即一条mRNA分子只可以翻译出一种蛋白质。DNA序列的功能单位就是基因序列序列的功能单位就是基因序列 这句话不能算完全正确。 因为存在着大量的非基因序列，主要就是指两基因之间的间隔序列。目前对这些非基因

16、序列的认知非常有限，并不能完全知晓其功能，但可以肯定的是非基因序列必定对基因序列的转录产生影响。 同时需要强调的是，基因序列当中的插入序列即内含子（非蛋白编码序列）对外显子（蛋白编码序列）的功能也有一定的影响。 为了研究这些目前不确定的DNA结构及功能，基因组学（genomics）应运而生。可分为结构基因组学和功能基因组学。 需要使用的研究方法：基因芯片技术基因芯片技术的概念基因芯片技术的概念就是将大量探针分子固定于支持物上，就是将大量探针分子固定于支持物上，根据碱基互补配对原理，与标记的根据碱基互补配对原理，与标记的样品分子进行杂交，通过检测杂交样品分子进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布

17、进而获取样品中信号的强度及分布进而获取样品中靶分子的数量和序列信息。靶分子的数量和序列信息。基因芯片的基本原理基因芯片的基本原理 基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法(southern(southern、northern)northern)一致，应用已知核酸序列一致，应用已知核酸序列作为靶基因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过作为靶基因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进行定性与定量分析。具体讲即随后的信号检测进行定性与定量分析。具体讲即是将许多特定的寡核苷酸片段或是将许多特定的寡核苷酸片段或cDNAcDNA基因片段作基因片段作为靶基因

18、，有规律地排列固定于支持物上；样品为靶基因，有规律地排列固定于支持物上；样品DNA/RNADNA/RNA通过通过PCRPCR扩增、体外转录等技术掺入荧光扩增、体外转录等技术掺入荧光标记分子或放射性同位素作为探针；然后按碱基标记分子或放射性同位素作为探针；然后按碱基配对原理将两者进行杂交；再通过荧光或同位素配对原理将两者进行杂交；再通过荧光或同位素检测系统对芯片进行扫描，由计算机系统对每一检测系统对芯片进行扫描，由计算机系统对每一探针上的信号作出比较和检测，从而得出所需要探针上的信号作出比较和检测，从而得出所需要的信息。的信息。 第三节第三节 RNARNA的结构与功能的结构与功能Structur

19、e and Function of RNA动物细胞内主要动物细胞内主要RNA的种类及功能的种类及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 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

20、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

21、小RNA一一 、信使、信使RNA的结构与功能的结构与功能hnRNA 内含子内含子(intron)mRNA * mRNA成熟过程成熟过程 外显子(exon)* 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，形成帽子结构：甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。2. 大多数真核大多数真核mRNA的的3 末端有一个多聚腺苷末端有一个多聚腺苷酸酸 (polyA)结构，称为多聚结构，称为多聚A尾。尾。帽子结构帽子结构mRNA核内向胞质的转位核内向胞质的转位m

22、RNA的稳定性维系的稳定性维系翻译起始的调控翻译起始的调控 帽子结构和多聚帽子结构和多聚A尾的功能尾的功能mRNA的功能：作为蛋白质合成的模板。的功能：作为蛋白质合成的模板。* tRNA的一级结构特点的一级结构特点 含稀有碱基较多含稀有碱基较多 3 末端为末端为 CCA-OH 5 末端大多数为末端大多数为G 由由7090个核苷酸组成个核苷酸组成二、转运二、转运RNA的结构与功能的结构与功能 稀有碱基稀有碱基 HNNHOOR51HNNNNHNCH2CH2NOO7ORIRDHUNNNNOHRmGH2NCH3* tRNA的二级结构的二级结构三叶草形三叶草形氨基酸臂氨基酸臂额外环额外环* tRNA的三

23、级结构的三级结构 倒倒L形形* tRNA的功能的功能活化、搬运氨基酸到核糖活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。体，参与蛋白质的翻译。* rRNA的结构的结构三、核蛋白体三、核蛋白体RNA的结构与功能的结构与功能* rRNA的功能参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。核糖体的组成核糖体的组成原核生物原核生物真核生物真核生物小亚基小亚基30S40SrRNA16S18S蛋白质蛋白质21种种33种种大亚基大亚基50S60SrRNA23S5S28S5.8S5S蛋白质蛋白质33种种49种种核糖体核糖体70S80S四四 、其他小分子、其他小分子RNA及及RNA组学组学除了上述三种除了上述三种R

24、NA外，细胞的不同部位外，细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子存在的许多其他种类的小分子RNA，统称为，统称为非非mRNA小小RNA (small non-messenger RNAs，snmRNAs)。 snmRNAssnmRNAs的种类的种类核内小核内小RNA (snRNA)核仁小核仁小RNA (snoRNA)胞质小胞质小RNA (scRNA)催化性小催化性小RNA小片段干扰小片段干扰 RNA (siRNA) snmRNAs的功能的功能参与参与hnRNA和和rRNA的转录后加工和转运以及的转录后加工和转运以及基因表达过程的调控等。基因表达过程的调控等。是研究细胞中是研究细胞中snmRN

25、As的种类、结构的种类、结构和功能的科学。同一生物体内不同种类的细和功能的科学。同一生物体内不同种类的细胞、同一细胞在不同时间、不同状态下胞、同一细胞在不同时间、不同状态下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。 RNA组学组学 (RNomics)什么是RNAi？ RNAi（RNA interference）是指在生物体细胞内，dsRNA引起同源mRNA的特异性降解，因而抑制相应基因表达的过程。 一种转录后水平的基因沉默 生物体内普遍存在 抵御外在感染的重要保护机制RNAi的发展历程大事记1995，RNAi现象首次在线虫中发现。Cell，1995 ，81：611-

26、6201998，RNAi概念的首次提出。Nature, 1998, 391（6669）：8061999，RNAi作用机制模型的提出。Cell，2000，101（1）：25-33 在线虫、果蝇、拟南芥及斑马鱼等多种生物内发现 RNAi现象。2001，RNAi技术成功诱导培养的哺乳动物细胞基因沉 默现象。Nature，2001，411（6836）：494498 RNAi技术被Science评为2001年度的十 大科技进展之一。2002至今，有关RNAi的研究蓬勃开展，是分子生物学领域最为热门的方向之一。预备知识 dsRNA：双链RNA，包含正义链和反义链 Dicer：属于RNase 家族，是dsR

27、NA的特异性核酸内切酶 siRNA：small interfering RNA ，RNAi的关键效应分子，21-23个nt大小的双链RNA RISC：RNA-inducing silencing complex，具有核酸内切、外切以及解旋酶活性 RdRP：RNA-dependent RNA polymerases，是RNAi的调节因子，使RNAi可以在生物体内传递RNAi引发的基因沉默机制Gisela Storz, Science, 296(5571):1263-1265, 2002.RNAi的分子生物学特性的分子生物学特性 RNAi是siRNA介导的转录后水平的基因沉默 RNAi作用针对的是

28、靶基因的外显子序列 高特异性，只针对同源靶向mRNA 高效性，极低浓度的siRNA就能完全抑制基因表达 RNAi作用具有可传递性RNAi的研究方法 siRNA的设计 根据靶向mRNA进行设计 目前已证实的siRNA序列 互联网上的帮助 RNAi的研究方法 siRNA的制备方法 体外制备 -化学合成siRNA -体外转录合成siRNA -用RNase 消化长片段dsRNA得到siRNA 体内表达 -利用质粒或病毒载体表达siRNA - PCR方法制备siRNA的表达框架siRNA制备方法比较制备方法比较合成方法特点适用不适用化学合成价格高已找到最有效siRNA，大量筛选体外转录毒性小，稳定 性好

29、，效率高筛选大量需要，特定的，长期用RNase消化长片段节省快速而经济的研究某基因缺失表型不宜长期，特定的siRNA研究及基因治疗siRNA表达载体 价格较高，常用特定siRNA，稳定筛选siRNA表达框架 表达稳定，测序困难筛选长期研究应用 基因功能研究 基因治疗 -基因缺陷 -病毒感染 -肿瘤疾病 其它应用 -植物代谢 -细胞信号传导通路 基因治疗 肿瘤细胞的MDR1基因编码的p-gp糖蛋白过度表达，引起肿瘤的MDR Hait等针对MDR乳腺癌细胞的MDR1基因，使用化学合成的siRNA进行干扰 结果表明：MDR1的mRNA和p-gp水平显著下降，细胞内紫杉醇和阿霉素积累增多，而且紫杉醇和

30、阿霉素对乳腺癌细胞的细胞毒性大为增强。Cancer Res，2003，63（7）：1515-1519基因治疗基因治疗疾病/病毒疾病/病毒靶基因靶基因细胞细胞细胞来源细胞来源效果效果H IV-1H IV-1C C R5C C R5C D 4+TC D 4+TT T细胞细胞阻止病毒侵入阻止病毒侵入H IV-1H IV-1Tsg101Tsg101293T293T肾脏肾脏阻止病毒出芽阻止病毒出芽H IV-1H IV-1TatTat，RTRTJurkatJurkat白血病白血病抑制病毒繁殖抑制病毒繁殖C C型肝炎病毒型肝炎病毒N S3N S3，N S5BN S5BH uh7H uh7肝癌肝癌抑制病毒繁殖

31、抑制病毒繁殖脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒PolPolH eLa S3H eLa S3子宫癌子宫癌抑制病毒繁殖抑制病毒繁殖劳氏肉瘤病毒劳氏肉瘤病毒Fusi on protei nFusi on protei nA549A549肺癌肺癌抑制病毒繁殖抑制病毒繁殖乳头状瘤病毒乳头状瘤病毒E6E6，E7E7C asK iC asK i子宫颈癌子宫颈癌细胞凋亡细胞凋亡流感病毒流感病毒C apsi dC apsi dM D C KM D C K上皮细胞上皮细胞抑制病毒繁殖抑制病毒繁殖乳腺癌乳腺癌p53p53M C F-1M C F-1乳癌乳癌防止细胞停在期防止细胞停在期胰腺癌胰腺癌K -RAS V-12K

32、-RAS V-12C APAN -1C APAN -1胰腺癌胰腺癌抑制肿瘤形成抑制肿瘤形成大肠癌大肠癌K -rasK -rasSW 480SW 480大肠癌大肠癌抑制细胞增殖抑制细胞增殖白血病白血病Bcr/ablBcr/ablK 562K 562白血病白血病抑制抑制bcr/ablbcr/abl细胞细胞植物代谢 2003年，Ogita等首次报道RNAi技术在咖啡中的成功应用。 选取咖啡因生物合成途径中的关键酶之一可可碱合酶，将siRNA转入植株内，从而抑制咖啡因的合成，转基因咖啡植株的咖啡因产量比正常植株低70，可以用于生产低咖啡因含量的咖啡豆。 是RNAi技术在药用植物代谢工程领域的经典范例。

33、Nature，2003，423（6942）：823药用植物代谢 2004年，RNAi在罂粟中成功应用。 可待因酮与吗啡具有共同的前体分子(S)-网状番茄枝碱。 采用RNAi技术抑制可待因酮还原酶基因家族中所有基因的表达，使(S)-网状番茄枝碱和甲基- (S)-网状番茄枝碱积聚，从而提高罂粟中吗啡的含量。 为增加植物中高药用价值的生物碱产量提供了成功的案例。Nat Biotechnol，2004，22（12）：1559-1566核酸的理化性质核酸的理化性质The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid第第 四四 节节一、核酸的一般理化性质

34、一、核酸的一般理化性质 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； DNA是线性高分子，粘度极大；是线性高分子，粘度极大； 在在260nm波长有最大吸收峰，是由碱基波长有最大吸收峰，是由碱基的共轭双键决定的。这一特性常用作核酸的共轭双键决定的。这一特性常用作核酸的定性、定量分析。的定性、定量分析。1. DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相当于相当于50 g/ml双链双链DNA40 g/ml单链单链DNA（或（或RNA）20 g/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: OD26

35、0/OD280 = 2.0OD260的应用的应用二、二、DNA的变性的变性(denaturation)定义：在某些理化因素作用下，定义：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。变性因素：过量酸，碱，加热等。变性因素：过量酸，碱，加热等。变性后理化性质的主要改变：变性后理化性质的主要改变：OD260增高增高粘度下降粘度下降DNA变性的本变性的本质是双链间氢质是双链间氢键的断裂键的断裂DNA的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱增色效应：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。解链曲线：在连续加热解链曲线：在连续加热DNA的过程中以温度的过程中以温度对对A260值作图，所得的曲线称为解链曲线。值作图，所得的曲线称为解链曲线。 Tm：紫外光吸：紫外光吸收值达到最大值收值达到最大值的的50%时的温度时的温度称为称为DNA的解链的解链温度，又称融解温度，又称融解温度温度(melting temperature, Tm)。其大小与。其大小与G+C含量成正比。含量成正比。