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1、第二章 核酸 （一）概述 1.核酸定義: 以核苷酸為基本結(jié)構(gòu)單位，按照一定的順序排列， 以3’,5-磷酸二酯鍵相連，折疊、彎曲形成的具有一定生物學功能的長鏈，具有貯存、傳遞遺傳信息作用的遺傳大分子。其中P的含量在核酸中相對恒定。在DNA中為9.9%，在RNA中為9.4% 。這可用于測定核酸的含量——定磷法。 2. N-C糖苷鍵：戊糖第1位碳原子上的羥基與嘌呤的第9位氮原子或與嘧啶的第1位氮原子形成的β型N-C糖苷鍵。 （二）核酸的分子結(jié)構(gòu) ⅠDNA的分子結(jié)構(gòu) 1．DNA的一級結(jié)構(gòu)：DNA分子中四種脫氧核苷酸之間通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接起來的多核苷酸鏈的排列順序。B-DNA：右

2、手螺旋，螺距3.4nm，每轉(zhuǎn)堿基對數(shù)目（bp數(shù)）10 2.DNA一級結(jié)構(gòu)特點：DNA分子中，脫氧核苷酸之間只能以3’,5’-磷酸二酯鍵相連 ; DNA分子沒有側(cè)鏈，只能線狀或環(huán)狀; 具有方向性,兩個末端分別為5端和3端; 生物遺傳信息貯存在DNA的核苷酸序列中,真正代表DNA生物學意義的是作為可變成分的堿基排列順序。 3. DNA的二級結(jié)構(gòu)是指DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)是指DNA的兩條鏈圍著同一中心軸旋繞而成的一種空間結(jié)構(gòu)。 4.Chargaff定則：(DNA的堿基組成分析即堿基成對)所有DNA分子中A=T，G=C；同一物種的所有體細胞DNA的堿基組成相同，此堿基組成可作為該物種

3、的特征;；親緣越近的生物，其DNA的堿基組成越近，即不對稱比率(A+T/G+C)越相近。 5.雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基本特征： a.反向平行互補配對的兩條鏈沿中心軸盤繞成右手螺旋 ； b.磷酸與脫氧核糖相互間隔連接構(gòu)成的主鏈處于螺旋外側(cè)，糖環(huán)平面與縱軸平行，堿基則伸向螺旋內(nèi)部，堿基配對形成堿基平面，堿基平面與縱軸垂直； c.雙螺旋內(nèi)部的堿基按規(guī)則配對：A與T配對，形成2個氫鍵；G與C配對，形成3個氫鍵，稱為堿基互補配對; d.雙螺旋的兩條鏈也呈互補關(guān)系； e.雙螺旋表面形成兩種凹槽：較淺的叫小溝，另一條叫大溝；雙螺旋直徑為2nm，每對脫氧核苷酸殘基沿縱軸旋轉(zhuǎn)36，上升0.34nm。所以

4、每10個堿基對形成一個螺旋，螺距3.4nm。 6.影響雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素： a.堿基堆積力（范德華力），是維持DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要因素； b.氫鍵，G+C含量越高，DNA越穩(wěn)定； c.離子鍵，組蛋白和正離子與磷酸負電荷形成離子鍵，有助于DNA分子穩(wěn)定。 7.DNA的三級結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋進一步折疊、卷曲形成的構(gòu)象。超螺旋分為正超螺旋和負超螺旋。 8.負超螺旋：當螺旋旋轉(zhuǎn)360?時，其相應堿基對數(shù)小于10，二級結(jié)構(gòu)處于松纏狀態(tài)。 天然DNA均為負超螺旋。 Ⅱ RNA的分子結(jié)構(gòu) 1．RNA的結(jié)構(gòu)特點 ：RNA一級結(jié)構(gòu)的連接方式：3,5-磷酸二酯鍵連接各核苷酸；RNA二級結(jié)構(gòu)的

5、共性:有局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)，即莖環(huán)結(jié)構(gòu) 2.mRNA分子：mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的模板；含量少，種類多。 3.mRNA 5端無帽子結(jié)構(gòu)功能：一是可以與蛋白質(zhì)結(jié)合，對翻譯起識別作用；二是穩(wěn)定mRNA的作用。 4.原核生物和真核生物的mRNA在結(jié)構(gòu)上有所不同：1)原核生物的mRNA是多順反子的，真核生物的mRNA是單順反子的；2)原核mRNA 5 端無帽子結(jié)構(gòu)，真核mRNA 5 端有一段帽子結(jié)構(gòu)（m7GpppNmpNmp-）；3)原核mRNA 3 ’端無PolyA，真核mRNA 3 ’端有PolyA。 5.tRNA分子功能：(轉(zhuǎn)運RNA)，負責運送氨基酸 6.tRNA一級結(jié)構(gòu)的

6、共同特點：分子量小，只有70-90個核苷酸組成的單鏈。 7.tRNA的二級結(jié)構(gòu)：為“三葉草形”。 ①在3’端以CCA為主的單鏈區(qū)。 ②大約有50%的核苷酸配對，形成四臂：氨基酸接受臂；二氫尿嘧啶臂（D臂）；反密碼臂；TyC臂。 ③大約有50%的核苷酸不配對，形成四環(huán)：二氫尿嘧啶環(huán)（D環(huán)）；反密碼環(huán)：額外環(huán)（可變環(huán)）；TyC環(huán)。 ④不同的tRNA分子在長度上發(fā)生變化的三個區(qū)域：D臂、D環(huán)、額外環(huán)的核苷酸數(shù)目不同。 8.．tRNA的三級結(jié)構(gòu)：倒L型，這是tRNA具生物學功能的結(jié)構(gòu) ，穩(wěn)定其倒L型的主要因素：（即三級結(jié)構(gòu)作用力）：堿基堆積力，氫鍵 。 9．rRNA分子：單鏈, 存在于

7、核糖體中，種類少、含量高(最高)；二級結(jié)構(gòu)由單鏈回折形成的局部螺旋區(qū)和突環(huán)組成。功能：與蛋白質(zhì)組成核糖體，成為蛋白質(zhì)合成的場所。 10.核糖體：即核蛋白體，由rRNA和蛋白質(zhì)組成。 （三） 核酸的理化性質(zhì) 1．核酸的一般性質(zhì)： DNA為白色纖維狀固體; RNA為白色粉末狀固體；粘度 DNA>RNA 溶解性 ：微溶于水，不溶于有機溶劑,如乙醇、乙醚和氯仿，易溶于低鹽緩沖液，如EDTA 2等電點 (pI):兩性電解質(zhì)在一定的pH環(huán)境中，正負離子解離度相等，凈電荷為零，在電場中不移動，此時溶液的pH值是這個兩性電解質(zhì)的pI. 3．核酸的光學性質(zhì)：嘌呤和嘧啶具有共軛雙鍵，能強烈吸

8、收紫外光。在260nm處有最大吸收峰。對于純的DNA或RNA，可以通過測得A260來測定核酸的含量。A260的大?。?游離核苷酸 > RNA > DNA 4.核酸的變性：核酸在某些物理或化學因素的作用下，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，雙螺旋解開，從而引起理化性質(zhì)的改變及生物學活性的降低或喪失,并不涉及3’,5’-磷酸二酯鍵的斷裂。引起變性的因素有：加熱、酸堿、尿素、甲醛等。 5.核酸的復性：變性的DNA在適當?shù)臈l件下，彼此分開的單鏈重新締合成雙螺旋結(jié)構(gòu)，其理化性質(zhì)和生物學活性恢復的過程。 6.退火：熱變性的DNA降溫復性的過程。復性是變性的逆轉(zhuǎn)。但需要一定的條件，要在一定的鹽濃度下緩慢降溫。

9、7. 增色效應：核酸變性后，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，堿基暴露，在260nm處的吸收值上升，這叫增色效應(hyperchromic effect)。增色效應?？捎脕砗饬緿NA變性的程度。減色效應：當變性的DNA經(jīng)復性以重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時，其溶液在260nm處的光密度減小。 8.熔解溫度:熱變性中光吸收的增加達到最大吸收（完全變性）量增加值一半（雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半）時的溫度稱為DNA的熔點或熔解溫度（Tm）。 9.分子雜交 ：DNA鏈在復性時，其中的一條單鏈可以和異體DNA單鏈，按照堿基互補配對原則合成一段DNA-DNA或DNA-RNA雙鏈的過程。 10.PCR過程：高溫變性、低溫退火、適溫延伸三個過程反復進行。 11.基因：DNA分子上具有遺傳效應的特定核苷酸序列。基因組：生物體的全部基因或染色體。