《北大基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)生物化學(xué)課件 第二章 核酸化學(xué)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《北大基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)生物化學(xué)課件 第二章 核酸化學(xué)（100頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、劉新文劉新文北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)系北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)系劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 1868年年 Fridrich Miescher從膿細(xì)胞中提取從膿細(xì)胞中提取“核素核素” 1944年年 Avery等人等人證實(shí)證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì) 1953年年 Watson和和Crick發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu) 1968年年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)遺傳密碼遺傳密碼 1975年年 Temin和和Baltimore發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶 1981年年 Gilbert和和Sanger建建立立DNA 測(cè)序方法測(cè)序方法 19

2、85年年 Mullis發(fā)明發(fā)明PCR 技術(shù)技術(shù) 1990年年 美國(guó)啟動(dòng)美國(guó)啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃(HGP) 1994年年 中國(guó)人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)中國(guó)人類基因組計(jì)劃啟動(dòng) 2001年年 美、英等國(guó)美、英等國(guó)完成人類基因組計(jì)劃基本框架完成人類基因組計(jì)劃基本框架一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)二、核酸的分類及分布、功能二、核酸的分類及分布、功能(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸 90% 90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于以上分

3、布于細(xì)胞核，其余分布于核外核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型體的基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表遺傳信息的表達(dá)。某些病毒達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺也可作為遺傳信息的載體。傳信息的載體。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)主要元素組成：主要元素組成： C、H、O、N、P(911%)與蛋白質(zhì)比較，核酸與蛋白質(zhì)比較，核酸一般不含一般不含S，而，而P的含量較的含量較為穩(wěn)定，占為穩(wěn)定，占9-11%。 二、基本構(gòu)成單位：核苷

4、酸二、基本構(gòu)成單位：核苷酸(nucleotide)核苷酸由核苷酸由戊糖、磷酸和含氮堿戊糖、磷酸和含氮堿三部分構(gòu)成三部分構(gòu)成劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)戊戊 糖糖劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)堿堿 基基劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)胺胺式式亞亞胺胺式式互互變變異異構(gòu)構(gòu)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)酮酮式式烯烯醇醇式式互互變變異異構(gòu)構(gòu)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)l嘌呤堿和嘧嘌呤堿和嘧啶堿分子中啶堿分子中都含有共軛都含有共軛雙鍵體系，雙鍵體系，在紫外區(qū)有在紫外區(qū)有吸收（吸收（260 260 nmnm左右）。左右）。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)l 糖與

5、堿基之間的糖與堿基之間的C-NC-N鍵，稱為鍵，稱為C-NC-N糖苷鍵糖苷鍵。胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2核糖核苷：核糖核苷：AR, GR, UR, CRAR, GR, UR, CR脫氧核苷：脫氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCRdAR, dGR, dTR, dCR劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)核苷酸核苷酸(ribonucleotide(ribonucleotide) )的結(jié)構(gòu)與命名的結(jié)構(gòu)與命名核苷和磷酸

6、以核苷和磷酸以磷酸酯鍵磷酸酯鍵連接連接劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)l核酸中也存在一些不常見(jiàn)的稀有堿基。核酸中也存在一些不常見(jiàn)的稀有堿基。稀有堿基的種類很多，大部分是上述堿稀有堿基的種類很多，大部分是上述堿基的甲基化產(chǎn)物。基的甲基化產(chǎn)物。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 2、稀有核苷酸：稀有堿基、稀有核苷酸：稀有堿基/核苷核苷/核苷酸核苷酸 3、核苷酸的其他形式、核苷酸的其他形式n多磷酸核苷（多磷酸核苷（NDP、NTP)n環(huán)化核苷酸（環(huán)化核苷酸（cAMP、cGMP等）等）n輔酶或輔基（輔酶或輔基（NAD、NADP、FAD、CoA

7、等，均含有等，均含有AMP），），n活性代謝物（活性代謝物（UDPG、CDP-膽堿，等）膽堿，等） 1、核苷酸的組成：含氮堿基、戊糖和磷酸。、核苷酸的組成：含氮堿基、戊糖和磷酸。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)ATPATP的性質(zhì)的性質(zhì) ATP ATP 分子的最顯著特點(diǎn)是含有分子的最顯著特點(diǎn)是含有兩個(gè)高能磷酸鍵。兩個(gè)高能磷酸鍵。ATPATP水解時(shí)水解時(shí), , 可以釋放出大量自由能。可以釋放出大量自由能。 ATP ATP 是生物體內(nèi)最重要的能量是生物體內(nèi)最重要的能量轉(zhuǎn)換中間體。轉(zhuǎn)換中間體。ATP ATP 水解釋放出水解釋放出來(lái)的能量用于推動(dòng)生物體內(nèi)各來(lái)的能量用于推動(dòng)

8、生物體內(nèi)各種需能的生化反應(yīng)。種需能的生化反應(yīng)。 ATP ATP 也是一種很好的磷酰化劑。也是一種很好的磷?；瘎?。磷酰化反應(yīng)的底物可以是普通磷?；磻?yīng)的底物可以是普通的有機(jī)分子，也可以是酶。磷的有機(jī)分子，也可以是酶。磷酰化的底物分子具有較高的能?；牡孜锓肿泳哂休^高的能量（活化分子），是許多生物量（活化分子），是許多生物化學(xué)反應(yīng)的激活步驟?；瘜W(xué)反應(yīng)的激活步驟。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)cAMPcAMP和和cGMPcGMP cAMP(3,5-cAMP(3,5-環(huán)化環(huán)化腺苷酸腺苷酸) )和和cGMP(3,5-cGMP(3,5-環(huán)化環(huán)化鳥苷酸鳥苷酸) )的主要功能的主要功能是作為細(xì)胞的第二是作為

9、細(xì)胞的第二信使。信使。 cAMPcAMP和和cGMPcGMP的環(huán)狀的環(huán)狀磷酯鍵是一個(gè)高能磷酯鍵是一個(gè)高能鍵。在鍵。在pH7.4, cAMPpH7.4, cAMP和和cGMPcGMP的水解能約的水解能約為為43.9 KJ/mol43.9 KJ/mol，比，比ATPATP水解能高得多。水解能高得多。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)一、一級(jí)結(jié)構(gòu)（一、一級(jí)結(jié)構(gòu)（primary structure）一級(jí)結(jié)構(gòu)是指核酸分子中核苷酸的排列順序及一級(jí)結(jié)構(gòu)是指核酸分子中核苷酸的排列順序及連接方式。核苷酸的排列順序代表了

10、遺傳信息。連接方式。核苷酸的排列順序代表了遺傳信息。1、核苷酸的連接方式：、核苷酸的連接方式： 3 , 5 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵2、核酸的基本結(jié)構(gòu)形式：多核苷酸鏈、核酸的基本結(jié)構(gòu)形式：多核苷酸鏈n信息量：信息量：4nn末端：末端： 5 端、端、 3 端端n多核苷酸鏈的方向：多核苷酸鏈的方向： 5端端3端端(由左至右由左至右)3、表示方法：結(jié)構(gòu)式、線條式、文字縮寫、表示方法：結(jié)構(gòu)式、線條式、文字縮寫劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)規(guī)則：則：A = T；G C 堿基的理化數(shù)據(jù)分析：堿基的理化數(shù)據(jù)分析：A-T、G-C以氫鍵

11、以氫鍵配對(duì)較合理配對(duì)較合理 DNA纖維的纖維的X-線衍射圖譜分析線衍射圖譜分析 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 二、二、DNA的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)（一）（一）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)（的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondary structure）1、堿基組成規(guī)則、堿基組成規(guī)則(Chargaff規(guī)則規(guī)則)nA=T，G=C； A+G=T+C(嘌呤與嘧啶的總數(shù)相等嘌呤與嘧啶的總數(shù)相等)n有種屬特異性有種屬特異性n無(wú)組織、器官特異性無(wú)組織、器官特異性n不受年齡、營(yíng)養(yǎng)、性別及其他環(huán)境等影響不受年齡、營(yíng)養(yǎng)、性別及其他環(huán)境等影響 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) DNADNA分

12、子由兩條分子由兩條DNADNA單單鏈組成。鏈組成。 DNADNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子中兩條子中兩條DNADNA單鏈之間單鏈之間基團(tuán)相互識(shí)別和作用基團(tuán)相互識(shí)別和作用的結(jié)果。的結(jié)果。 雙螺旋結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNADNA二級(jí)二級(jí)結(jié)構(gòu)的最基本形式。結(jié)構(gòu)的最基本形式。DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)double helix model劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)（1 1）DNADNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈( (簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱DNADNA單鏈單鏈) )組成。兩條鏈沿著同一根軸平行盤組成。兩條鏈沿著同

13、一根軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向?yàn)橄蛳喾?，即其中一條鏈的方向?yàn)? 5 端端33 端，端，而另一條鏈的方向?yàn)槎硪粭l鏈的方向?yàn)? 3 端端55 端。端。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（2 2）嘌呤和嘧）嘌呤和嘧啶 堿 基 位 于啶 堿 基 位 于螺旋的內(nèi)側(cè)，螺旋的內(nèi)側(cè)，磷 酸 和 脫 氧磷 酸 和 脫 氧核 糖 基 位 于核 糖 基 位 于螺 旋 外 側(cè) 。螺 旋 外 側(cè) 。堿 基 環(huán) 平 面堿 基 環(huán) 平 面與 螺 旋 軸 垂與 螺 旋 軸 垂直 ， 糖 基 環(huán)直 ， 糖 基 環(huán)平 面 與 堿 基平 面 與

14、 堿 基環(huán) 平 面 成環(huán) 平 面 成9090角。角。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（3 3）螺旋橫截面的）螺旋橫截面的直徑約為直徑約為2nm2nm，每，每條鏈相鄰兩個(gè)堿條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距基平面之間的距離為離為0.34 nm0.34 nm，每，每1010個(gè)核苷酸形成個(gè)核苷酸形成一個(gè)螺旋，其螺一個(gè)螺旋，其螺矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈的高度）為一圈的高度）為3.4 nm3.4 nm。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（4 4）維持兩條）維持兩條DNADNA鏈相鏈相互結(jié)合的力是鏈間堿基互結(jié)合的力是鏈間堿基對(duì)形成的氫鍵。堿基結(jié)對(duì)形成的氫鍵。堿基結(jié)合具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)合具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)律律:

15、A:A與與T T結(jié)合，結(jié)合，G G與與C C結(jié)結(jié)合，這種配對(duì)關(guān)系，稱合，這種配對(duì)關(guān)系，稱為堿基互補(bǔ)。為堿基互補(bǔ)。A A和和T T之間之間形成兩個(gè)氫鍵，形成兩個(gè)氫鍵，G G與與C C之之間形成三個(gè)氫鍵。間形成三個(gè)氫鍵。 在在DNADNA分子中，嘌呤堿分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等?？倲?shù)相等。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（5 5）螺旋表面形成大螺旋表面形成大溝溝(major groove)(major groove)及及小溝小溝(minor groove)(minor groove)，彼此相間排列。小溝彼此相間排列。小溝較淺；大溝

16、較深，是較淺；大溝較深，是蛋白質(zhì)識(shí)別蛋白質(zhì)識(shí)別DNADNA堿基堿基序列的基礎(chǔ)。序列的基礎(chǔ)。（6 6）氫鍵）氫鍵維持雙鏈維持雙鏈橫橫向穩(wěn)定性向穩(wěn)定性，堿基堆積堿基堆積力力維持雙鏈維持雙鏈縱向穩(wěn)定縱向穩(wěn)定性性。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（二）二級(jí)結(jié)構(gòu)：（二）二級(jí)結(jié)構(gòu)： 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(double helix model)1、Watson-Crick雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(B-DNA) （1）反平行雙鏈：脫氧核糖）反平行雙鏈：脫氧核糖-磷酸骨架位于外側(cè)，磷酸骨架位于外側(cè)，堿基對(duì)位于內(nèi)側(cè)堿基對(duì)位于內(nèi)側(cè) （2）堿基互補(bǔ)配對(duì)：）堿基互補(bǔ)配對(duì)：AT配對(duì)（兩個(gè)氫鍵），配對(duì)（兩個(gè)氫鍵

17、），GC配對(duì)（三個(gè)氫鍵）；堿基對(duì)平面垂直縱軸配對(duì)（三個(gè)氫鍵）；堿基對(duì)平面垂直縱軸（3）右手雙螺旋：螺距為）右手雙螺旋：螺距為3.4 nm，直徑為，直徑為2.0 nm，10bp/圈圈劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（4）表面功能區(qū)：小溝較淺；大溝較深，是蛋）表面功能區(qū)：小溝較淺；大溝較深，是蛋白質(zhì)識(shí)別白質(zhì)識(shí)別DNA堿基序列的基礎(chǔ)堿基序列的基礎(chǔ) （5）維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的力量：氫鍵維持雙鏈橫向）維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的力量：氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定，堿基堆積力維持螺旋縱向穩(wěn)定穩(wěn)定，堿基堆積力維持螺旋縱向穩(wěn)定3、其他螺旋形式、其他螺旋形式n Z-DNA（左手雙螺旋）（左手雙螺旋）n A-DNA劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核

18、酸化學(xué) DNA double helix類型類型 helix type bp/turn rotation/bp vertical rise/bp helical d A 11 +34.7 2.56A 23A B 10 +34.0 3.38A 19A C 9.33 +38.6 3.32A 19A Z 12 -30.0 5.71A 18A劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)DNADNA雙螺旋的穩(wěn)定性雙螺旋的穩(wěn)定性 DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理?xiàng)l件下很穩(wěn)定。雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理?xiàng)l件下很穩(wěn)定。 維持這種穩(wěn)定性的因素

19、包括：兩條維持這種穩(wěn)定性的因素包括：兩條DNADNA鏈之間形鏈之間形成的成的氫鍵，堿基堆積力氫鍵，堿基堆積力。 雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的疏水區(qū)內(nèi)部形成的疏水區(qū)，消除了介質(zhì)中，消除了介質(zhì)中水分子對(duì)堿基之間氫鍵的影響；水分子對(duì)堿基之間氫鍵的影響； 介質(zhì)中的介質(zhì)中的陽(yáng)離子陽(yáng)離子（如（如NaNa+ +、K K+ +和和MgMg2+2+）中和了磷酸）中和了磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷，降低了基團(tuán)的負(fù)電荷，降低了DNADNA鏈之間的排斥力等。鏈之間的排斥力等。 改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。定性。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 天然存在的天然存在的DNA

20、分子最顯著的特分子最顯著的特點(diǎn)是很長(zhǎng)，分子質(zhì)量很大，一般在點(diǎn)是很長(zhǎng)，分子質(zhì)量很大，一般在1061010。l大腸桿菌染色體由大腸桿菌染色體由400萬(wàn)堿基對(duì)萬(wàn)堿基對(duì)(basepair，bp)組成的雙螺旋組成的雙螺旋DNA單單分子。其長(zhǎng)度為分子。其長(zhǎng)度為1.4106nm，相當(dāng)于，相當(dāng)于1.4mm，而直徑為，而直徑為20nm，相當(dāng)原子，相當(dāng)原子的大小。的大小。l黑腹果蠅最大染色體由黑腹果蠅最大染色體由6.2107bp組成，長(zhǎng)組成，長(zhǎng)2.1cml多瘤病毒的多瘤病毒的DNA由由5100bp組成組成 ，長(zhǎng)長(zhǎng)1.7mm劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（二）（二）DNADNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋進(jìn)一步扭曲

21、雙螺旋進(jìn)一步扭曲, ,形成一種比雙螺旋更高形成一種比雙螺旋更高層次的空間構(gòu)象。包括：線狀層次的空間構(gòu)象。包括：線狀DNADNA形成的紐形成的紐結(jié)、超螺旋和多重螺旋、環(huán)狀結(jié)、超螺旋和多重螺旋、環(huán)狀DNADNA形成的結(jié)、形成的結(jié)、超螺旋和連環(huán)等超螺旋和連環(huán)等劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)大多數(shù)原核生物大多數(shù)原核生物 ：1 1）共價(jià)封閉的環(huán)狀）共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋分子雙螺旋分子2 2）超螺旋結(jié)構(gòu)：雙）超螺旋結(jié)構(gòu)：雙螺旋基礎(chǔ)上的螺旋化螺旋基礎(chǔ)上的螺旋化正超螺旋正超螺旋(positive (positive supercoilsupercoil):):盤繞方向盤繞方向與雙螺旋方同相同與雙螺旋方同相同負(fù)

22、超螺旋負(fù)超螺旋(negative (negative supercoilsupercoil):):盤繞方向盤繞方向與雙螺旋方向相反與雙螺旋方向相反 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（三）（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝核小體核小體(nucleosome)： 由由DNA和組蛋白構(gòu)成。和組蛋白構(gòu)成。DNA：以負(fù)超螺旋纏：以負(fù)超螺旋纏繞在組蛋白上繞在組蛋白上組蛋白核心：組蛋白核心：H2B ,H2A ,H3 ,H4H2B ,H2A ,H3 ,H4H1H1組蛋白在核小體之間組蛋白在核小體之間劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)DNA的存在形式劉新文

23、，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（三）（三）DNA的功能的功能DNA的基本功能是以的基本功能是以基因基因的形式荷載遺的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)。的信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指是指DNA分子中的分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。因的功能。 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)三、三、RNA的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)RNAR

24、NA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) RNARNA是單鏈分子，因此在是單鏈分子，因此在RNARNA分子中，分子中，嘌呤的總嘌呤的總數(shù)不一定等于嘧啶的總數(shù)數(shù)不一定等于嘧啶的總數(shù)。 RNARNA分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能形成雙螺旋的部分，則形成單鏈突環(huán)。這不能形成雙螺旋的部分，則形成單鏈突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)稱為種結(jié)構(gòu)稱為“發(fā)夾型發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。 在在RNARNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基的配對(duì)情況不象的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基的配對(duì)情況不象DNADNA中嚴(yán)格。中嚴(yán)格。G G 除了可以和除了可以和C C 配對(duì)外，也可以配對(duì)外，也可以和和U U 配對(duì)配對(duì)。G-U G-U 配對(duì)形成

25、的氫鍵較弱。不同類配對(duì)形成的氫鍵較弱。不同類型的型的RNA, RNA, 其二級(jí)結(jié)構(gòu)有明顯的差異。其二級(jí)結(jié)構(gòu)有明顯的差異。 tRNAtRNA中除了常見(jiàn)的堿基外，還存在一些中除了常見(jiàn)的堿基外，還存在一些稀有堿稀有堿基基，這類堿基大部分位于突環(huán)部分，這類堿基大部分位于突環(huán)部分. .劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（一）信使（一）信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能* * 真核生物真核生物mRNA的的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加上末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)一個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C 2也也是

26、甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。2. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的3 末端有一個(gè)多聚腺苷酸末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。尾。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)hnRNA 內(nèi)含子內(nèi)含子( (intron) )mRNA 外顯外顯子子( (exon) )* 真核生物真核生物mRNA成熟過(guò)程成熟過(guò)程劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)mRNAmRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位mRNAmRNA的穩(wěn)定性維系的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控翻譯起始的調(diào)控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能尾的功能劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)* m

27、RNA的功能的功能 把把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯原核細(xì)胞原核細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核DNA內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯翻譯蛋白蛋白真核細(xì)胞真核細(xì)胞 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（二）（二）tRNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能* tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 含含 1020% 稀有堿基，稀有堿基，如如 DHU 3 末端為

28、末端為 - CCA-OH 5 末端大多數(shù)為末端大多數(shù)為G 具有具有 T C NHNHOOHHHH雙氫尿嘧啶雙氫尿嘧啶(DHU)假尿嘧啶假尿嘧啶( )次黃嘌呤次黃嘌呤(I)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)* tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草形三葉草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU環(huán)環(huán) 反密碼環(huán)反密碼環(huán) 額外環(huán)額外環(huán) TC環(huán)環(huán)氨基酸氨基酸臂臂額外環(huán)額外環(huán)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)* tRNA的功能：的功能：活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。參與蛋白質(zhì)的翻譯。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)1、分子較小，含較多的稀有堿基和非標(biāo)準(zhǔn)

29、堿基配對(duì)、分子較小，含較多的稀有堿基和非標(biāo)準(zhǔn)堿基配對(duì)2、5端一般為鳥嘌呤核苷酸，端一般為鳥嘌呤核苷酸，3端為端為CCA-OH3。3、二級(jí)結(jié)構(gòu)為、二級(jí)結(jié)構(gòu)為“三葉草三葉草”型（型（cloverleaf pattern）小結(jié)小結(jié)n反密碼環(huán)：反密碼環(huán)中部的三個(gè)堿基可以與反密碼環(huán)：反密碼環(huán)中部的三個(gè)堿基可以與mRNA的三聯(lián)體密碼形成堿基互補(bǔ)配對(duì)，解讀遺的三聯(lián)體密碼形成堿基互補(bǔ)配對(duì)，解讀遺傳密碼，稱為反密碼子（傳密碼，稱為反密碼子（anticodon）。）。I常出現(xiàn)常出現(xiàn)于反密碼子中于反密碼子中劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)ACCDHU環(huán)環(huán)T 環(huán)環(huán)反密碼環(huán)反密碼環(huán)5額外環(huán)額外環(huán)n氨基酸臂：氨基酸臂：3

30、末端的末端的CCA-OH3單鏈單鏈用于連接該用于連接該tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸。轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸。 n二氫尿嘧啶環(huán)（二氫尿嘧啶環(huán)（DHU）：識(shí)別）：識(shí)別氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶nTC環(huán)：識(shí)別核蛋白體（核環(huán)：識(shí)別核蛋白體（核糖體）糖體）4、“倒倒L”型三級(jí)結(jié)構(gòu)型三級(jí)結(jié)構(gòu)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（三）（三）rRNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能原核生物（以大腸桿菌為例）原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)21種種占總重量的占總重量的40%33種種占總重量的占

31、總重量的50%大亞基大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)31種種占總重量的占總重量的30%49種種占總重量的占總重量的35%核蛋白體的組成核蛋白體的組成* rRNArRNA的功能的功能: :組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（四）其他小分子（四）其他小分子RNA及及RNA組學(xué)組學(xué)除了上述三種除了上述三種RNA外，細(xì)胞的不同部位存在外，細(xì)胞的不同部位存

32、在的許多其他種類的小分子的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為非非mRNA小小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs),或或非編碼蛋白質(zhì)的非編碼蛋白質(zhì)的RNA(non-coding RNA, ncRNA) 。 種類：種類：核內(nèi)小核內(nèi)小RNARNA；核仁??；核仁小RNARNA；胞質(zhì)??；胞質(zhì)小RNARNA；催化性小催化性小RNARNA；小片段干涉；小片段干涉 RNARNA功能：功能：參與參與hnRNA和和rRNA的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。ncRNA在在基因表達(dá)以及應(yīng)激信號(hào)傳導(dǎo)等方面起著重要的在在基因表達(dá)以及應(yīng)激信號(hào)傳導(dǎo)等方面起著重要的調(diào)節(jié)作用。因此，有人

33、也將其稱為調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)作用。因此，有人也將其稱為調(diào)節(jié)RNA（regulatory RNA）。）。 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)小片段干擾小片段干擾RNA RNA （siRNAsiRNA；又稱；又稱“引導(dǎo)引導(dǎo)RNAsRNAs”，guide RNAsguide RNAs）：一些小的雙鏈）：一些小的雙鏈RNARNA可以高效、特異可以高效、特異的阻斷體內(nèi)特定基因表達(dá)，促使的阻斷體內(nèi)特定基因表達(dá)，促使mRNAmRNA降解，誘使細(xì)降解，誘使細(xì)胞表現(xiàn)出特定基因缺失的表型，稱為胞表現(xiàn)出特定基因缺失的表型，稱為RNARNA干擾（干擾（RNA RNA interferenceinterference，RNAiRN

34、Ai，也譯作，也譯作RNARNA干預(yù)或干涉）。干預(yù)或干涉）。它是體內(nèi)抵御外在感染的一種重要保護(hù)機(jī)制。它是體內(nèi)抵御外在感染的一種重要保護(hù)機(jī)制。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)RNAiRNAi的作用機(jī)制：包括起始階段和效應(yīng)階段。的作用機(jī)制：包括起始階段和效應(yīng)階段。（1 1）在起始步驟，生物宿主將外源基因表達(dá)的）在起始步驟，生物宿主將外源基因表達(dá)的雙鏈雙鏈RNARNA進(jìn)行切割，產(chǎn)生具有特定長(zhǎng)度（進(jìn)行切割，產(chǎn)生具有特定長(zhǎng)度（19-19-21nt21nt）和序列的小片段）和序列的小片段RNARNA；（2 2）在）在RNAiRNAi效應(yīng)階段，效應(yīng)階段，siRNAsiRNA雙鏈結(jié)合一個(gè)核雙鏈結(jié)合一個(gè)核酶復(fù)合

35、物從而形成所謂酶復(fù)合物從而形成所謂RNARNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RISCRISC）。激活）。激活RISCRISC需要一個(gè)需要一個(gè)ATPATP依賴的將依賴的將siRNAsiRNA解雙鏈的過(guò)程。激活的解雙鏈的過(guò)程。激活的RISCRISC通過(guò)堿基配對(duì)通過(guò)堿基配對(duì)定位到同源定位到同源mRNAmRNA轉(zhuǎn)錄本上，并在距離轉(zhuǎn)錄本上，并在距離siRNA3siRNA3端端1212個(gè)堿基的位置切割個(gè)堿基的位置切割mRNAmRNA。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)RNARNA組學(xué)研究細(xì)胞中組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類

36、的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。 RNARNA組學(xué)組學(xué): :劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 一、酸性化合物一、酸性化合物n 兩性解離，但酸性強(qiáng)兩性解離，但酸性強(qiáng)n 電泳行為電泳行為泳向正極（泳向正極（pH7-8） 二、高分子性質(zhì)二、高分子性質(zhì)n 粘度粘度 DNARNAn 超離心沉降超離心沉降n 凝膠過(guò)濾凝膠過(guò)濾n 分子大小單位：分子量（道爾頓，分子大小單位：分子量（道爾頓，D）、）、堿基對(duì)數(shù)目（堿基對(duì)數(shù)目（bp）、離心沉降常數(shù)（）、離心沉降常數(shù)（S） n

37、沉淀行為沉淀行為加鹽（中和電荷）；乙醇加鹽（中和電荷）；乙醇劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)紫外吸收紫外吸收劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)1. DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相當(dāng)于相當(dāng)于50 g/ml雙鏈雙鏈DNA40g/ml單鏈單鏈DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度DNA純品純品: OD260/OD280 = 1.8RNA純品純品: OD260/OD280 = 2.0OD260的應(yīng)用的應(yīng)用劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 三、紫外吸收三、紫外吸收n 最大吸收波長(zhǎng)：最大吸收波長(zhǎng)：260nmn 核酸定量分析核酸定量分析n

38、核酸定性分析核酸定性分析 四、變性、復(fù)性、分子雜交四、變性、復(fù)性、分子雜交1、DNA變性（變性（DNA denaturation）：）：DNA變性變性是指在理化因素作用下，是指在理化因素作用下，DNA分子中的氫鍵斷裂，分子中的氫鍵斷裂，堿基堆積力遭到破壞，雙螺旋結(jié)構(gòu)解體，雙鏈分開(kāi)堿基堆積力遭到破壞，雙螺旋結(jié)構(gòu)解體，雙鏈分開(kāi)形成單鏈的過(guò)程。形成單鏈的過(guò)程。 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)DNA的變性的變性(denaturation)方法：方法：過(guò)量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰過(guò)量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理

39、化性質(zhì)變化：變性后其它理化性質(zhì)變化：ODOD260260增高；粘度下增高；粘度下降；比旋度下降；浮力密度升高；酸堿滴定曲降；比旋度下降；浮力密度升高；酸堿滴定曲線改變；生物活性改變線改變；生物活性改變DNADNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)DNADNA變性變性劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)增色效應(yīng)：增色效應(yīng)：DNADNA變性時(shí)其溶液變性時(shí)其溶液ODOD260260增高的現(xiàn)象。增高的現(xiàn)象。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 當(dāng)當(dāng)DNADNA的稀鹽溶液加熱到的稀鹽溶液加熱到80-10080-100時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生解體，兩

40、條鏈彼此分開(kāi)，形成無(wú)規(guī)線團(tuán)。即發(fā)生解體，兩條鏈彼此分開(kāi)，形成無(wú)規(guī)線團(tuán)。 80 90 100 100%50%OD260（254） Tm 變性溫度范圍變性溫度范圍融解溫度（融解溫度（melting temperature,Tmmelting temperature,Tm）：）：DNADNA熱變性熱變性過(guò)程中，紫外吸收達(dá)到最大值的一半時(shí)溶液的溫度過(guò)程中，紫外吸收達(dá)到最大值的一半時(shí)溶液的溫度稱為融解溫度（稱為融解溫度（TmTm）或解鏈溫度、變性溫度。）或解鏈溫度、變性溫度。 實(shí)驗(yàn)室常用的方法實(shí)驗(yàn)室常用的方法熱變性熱變性劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)影響影響TmTm值的因素值的因素(1)(1)溶液的性

41、質(zhì)溶液的性質(zhì)(2)DNA(2)DNA的性質(zhì)和組成的性質(zhì)和組成大腸桿菌大腸桿菌DNADNA在不同濃度在不同濃度KClKCl溶液下的溶液下的熔融溫度曲線熔融溫度曲線劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)nGC含量越高，含量越高，Tm越大越大劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) （1）變性后理化性質(zhì)改變）變性后理化性質(zhì)改變nDNA溶液的粘度降低溶液的粘度降低n浮力密度增加浮力密度增加n旋光偏振光改變旋光偏振光改變n紫外吸收增加（高色效應(yīng)）紫外吸收增加（高色效應(yīng)）高色效應(yīng)（高色效應(yīng)（hyperochromic effect）：）：DNA變變性后，在性后，在260nm處的紫外吸收增高，稱為高色效處的紫外吸收增高，

42、稱為高色效應(yīng)或增色效應(yīng)。應(yīng)或增色效應(yīng)。 （2）變性后的）變性后的DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變。一級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)（3）融解溫度（）融解溫度（melting temperature,Tm）：）：DNA熱變性過(guò)程中，紫外吸收達(dá)到最大值的一半熱變性過(guò)程中，紫外吸收達(dá)到最大值的一半時(shí)溶液的溫度稱為融解溫度（時(shí)溶液的溫度稱為融解溫度（Tm）GC含量越高，含量越高，Tm越大越大DNA越長(zhǎng)，越長(zhǎng)，Tm越大越大溶液離子強(qiáng)度增高，溶液離子強(qiáng)度增高，Tm值增加值增加DNA越純，相變范圍越小越純，相變范圍越小 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)2、DNA復(fù)性復(fù)性DNA復(fù)性復(fù)性(renatur

43、ation)的定義的定義:在適當(dāng)條件下，在適當(dāng)條件下，變性變性DNADNA的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為這一現(xiàn)象稱為復(fù)性復(fù)性。熱變性的熱變性的DNADNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過(guò)經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過(guò)程稱為程稱為退火退火(annealing)(annealing) 。減色效應(yīng)減色效應(yīng)（hypochromic effect ）:DNA復(fù)性時(shí)，復(fù)性時(shí)，其溶液其溶液OD260降低。降低。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)DNADNA復(fù)性復(fù)性劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)在在DNA變性后的復(fù)性過(guò)程中，如果將不變性后的復(fù)性過(guò)程中，如果將不同

44、種類的同種類的DNA單鏈分子或單鏈分子或RNA分子放在同一分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成成雜化雙鏈雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與與DNA之間形成，也可以在之間形成，也可以在DNA和和RNA分子間或者分子間或者RNA與與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸核酸分子雜交分子雜交。核酸分子雜交核酸分子雜交(

45、hybridization) 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)核核酸酸的的雜雜交交劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)DNA-DNA雜交雙鏈分子雜交雙鏈分子變性變性 復(fù)性復(fù)性 不同來(lái)源的不同來(lái)源的DNA分子分子核酸分子雜交的應(yīng)用核酸分子雜交的應(yīng)用: :研究基因的位置研究基因的位置確定兩種核酸序列的相似性確定兩種核酸序列的相似性檢測(cè)樣品中的特異序列檢測(cè)樣品中的特異序列基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ) 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)核酸探針（核酸探針（nucleic acid probe）:能特異性的探測(cè)帶某一能特異性的探測(cè)帶某一特定序列的特定序列的DNA或或RN

46、A分子的標(biāo)記核酸分子。分子的標(biāo)記核酸分子。劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)3、核酸分子雜交、核酸分子雜交(hybridization) n由不同來(lái)源的核酸單鏈形成雜化雙鏈的過(guò)程由不同來(lái)源的核酸單鏈形成雜化雙鏈的過(guò)程n分子雜交技術(shù)的應(yīng)用：基因克隆篩選、酶切圖分子雜交技術(shù)的應(yīng)用：基因克隆篩選、酶切圖譜制作、特定基因序列的定量和定性、突變分譜制作、特定基因序列的定量和定性、突變分析、疾病診斷等析、疾病診斷等劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)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劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 一、種類一、種類1、根據(jù)底物分類、根據(jù)底物分類nDNase、RNase

47、；n單鏈核酸酶、雙鏈核酸酶、雜合雙鏈核酸酶單鏈核酸酶、雙鏈核酸酶、雜合雙鏈核酸酶2、根據(jù)催化部位分類：外切核酸酶和內(nèi)切核酸酶、根據(jù)催化部位分類：外切核酸酶和內(nèi)切核酸酶外切酶：外切酶：5 端端3 端或端或3 端端5 端核酸外切酶。端核酸外切酶。內(nèi)切酶：內(nèi)切酶：限制性核酸內(nèi)切酶和非限制性核酸內(nèi)切酶。限制性核酸內(nèi)切酶和非限制性核酸內(nèi)切酶。限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶(restriction endonucleases)：能：能夠識(shí)別夠識(shí)別DNA分子的特定核苷酸序列，并在識(shí)別位點(diǎn)或其分子的特定核苷酸序列，并在識(shí)別位點(diǎn)或其周圍斷開(kāi)周圍斷開(kāi)DNA雙鏈的一類核酸酶雙鏈的一類核酸酶 劉新文，核酸化學(xué)劉新文

48、，核酸化學(xué)v參與參與DNA的合成與修復(fù)及的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過(guò)程接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過(guò)程 v負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時(shí)也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸同時(shí)也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸 v在消化液中降解食物中的核酸以利吸收在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 v體外重組體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶技術(shù)中的重要工具酶 生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解 二、核酸酶的功能二、核酸酶的功能 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué) 三、核三、核 酶酶u

49、催化性催化性DNA (DNAzyme) 人工合成的寡聚脫氧人工合成的寡聚脫氧核苷酸片段，也能序列特異性降解核苷酸片段，也能序列特異性降解RNA。 u 催化性催化性RNA (ribozyme) 作為序列特異性的核作為序列特異性的核酸內(nèi)切酶降解酸內(nèi)切酶降解mRNA。 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)一、化學(xué)裂解法：標(biāo)、切、分、染、讀一、化學(xué)裂解法：標(biāo)、切、分、染、讀 二、酶解法二、酶解法(測(cè)測(cè)RNA)：標(biāo)、切、分、染、讀：標(biāo)、切、分、染、讀 三、合成終止法：標(biāo)、合、分、染、讀三、合成終止法：標(biāo)、合、分、染、讀 Sanger測(cè)定測(cè)定DNA核苷酸序列的方法：核苷酸序列的

50、方法：DNA合成合成終止法（雙脫氧終止法（雙脫氧DNA鏈合成終止法）。鏈合成終止法）。 劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)劉新文，核酸化學(xué)重要內(nèi)容：重要內(nèi)容：1、重要名詞：、重要名詞：anticodon；DNA denaturation；melting temperature（Tm）；）；hyperochromic effect；renaturation；annealing；hybridization；ribozyme2、結(jié)構(gòu)層次、結(jié)構(gòu)層次n元素組成：元素組成：C、H、O、N、P(911%)n結(jié)構(gòu)單位：核苷酸（結(jié)構(gòu)單位：核苷酸（DNA和和RNA組分的異同；核苷酸的功能）組分的異同；核苷酸的功能）n一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)：3 , 5 磷酸二酯鍵；磷酸二酯鍵；5端端3端；端；RNA類型及結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)類型及結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)n二級(jí)結(jié)構(gòu)：二級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋；雙螺旋；tRNA“三葉草三葉草”n三級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：三級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：DNA超螺旋結(jié)構(gòu)；超螺旋結(jié)構(gòu)；tRNA“倒倒L”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)3、重要性質(zhì)：、重要性質(zhì)：紫外吸收；變性、分子雜交紫外吸收；變性、分子雜交