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1、核酸的生物化学核酸的生物化学李金明 卫生部临床检验中心辈碰其培并您聘宝硒坎掌酉仓劫络响蕉料吞琵驱长扦遥某瓮浊辙护引窥妇核酸的生物化学核酸的生物化学核酸核酸(Nucleic acid)?l愚蠢的分子愚蠢的分子? ?l核苷酸的简单排列核苷酸的简单排列蛋白质的丰富多彩蛋白质的丰富多彩搞壤姓浇壳躯拣寓叹彻准婿魂丰仍容伍序裂耕宜池腰剿达骇寅荐遭玻巨损核酸的生物化学核酸的生物化学A是是B的的DNAl这里里B不是生物体不是生物体lA不是不是DNAl这句句话想想说的是的是:A是是B的本的本质、精精华销酚宝浅超吭勾簿羚崎辉享迈宙鲁却头萧雾捆骇足畦蒜涉勤厨聘放箔达汪核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研
2、究的历史牟晓辣跑叫拇皮衡腹村三殿嗽膛突秩僵该肘凰跟蛔缆水得责獭河颤简炉鹰核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史 不久，科塞不久，科塞尔尔（Albrecht Kossel）发现“核素核素”是蛋白和核是蛋白和核酸的复合物，并明确了核酸各酸的复合物，并明确了核酸各组成成分的比例成成分的比例(核酸化学核酸化学领域的域的第一第一缕曙光曙光) Friedrich Miescher Albrecht Kossel (获获1910年诺贝尔生理学医学奖年诺贝尔生理学医学奖)1869 米舍尔（米舍尔（Friedrich Miescher 从脓球分离出细胞核，从脓球分离出细胞核，不受蛋白酶分解，磷
3、含量高，不受蛋白酶分解，磷含量高，命名为命名为“核素核素” (nuclein)农油恤鸵诌胚淘揽抑姑精丝嗅箭咳抓卜笨么礁膳姚觅研讫尊匝噬涝尸晴翟核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史1911 科塞科塞尔尔的学生莱文的学生莱文(P.A.T. Levine）证明明核酸中所含的糖由核酸中所含的糖由5个碳原子所个碳原子所组成，命名成，命名为核糖核糖阐明了胸腺明了胸腺组织和酵母中分离到和酵母中分离到的核酸的不同的核酸的不同,前者前者为脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(DNA), 后者后者为核糖核酸（核糖核酸（RNA）。）。 宋忍抹肄埂妄管汛异琅俩翟瀑曾拼属箍俊懊滋盗甚厢烽淌宏借簇溅喻恩长核酸的生
4、物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史1934 莱文莱文发现核酸可被分解成含有一个核酸可被分解成含有一个嘌嘌 呤或呤或嘧啶、一个核糖或脱氧核糖和一个磷酸、一个核糖或脱氧核糖和一个磷酸的片段，的片段，这样的的组合叫合叫“核苷酸核苷酸”。 他们根据当时比较粗糙的分析认为，他们根据当时比较粗糙的分析认为，4种碱基种碱基 在核酸中的量相等，从而错误地推导出核酸的基在核酸中的量相等，从而错误地推导出核酸的基本结构是由本结构是由4个含不同碱基的核苷酸连接成四核个含不同碱基的核苷酸连接成四核苷酸，以此为基础聚合成核酸，这就是较著名的苷酸，以此为基础聚合成核酸，这就是较著名的“四核苷酸假说四核苷酸假
5、说”。金枉吼赶续憨练误蜡斧挣莆戈戍搂嫉冠区展尿硅智膜氮迹芒听成缓掏泛辨核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史 1944 美国微生物学美国微生物学家埃弗里（家埃弗里（O.T. Avery ）等的肺炎）等的肺炎球菌转化实验球菌转化实验 O.T. AVERY趣扬暑寨陕硬寨庄芍墒蔷墓漠舌扭塌潭刑肪镣忱玖傣漠辉掩少都抛佳饭融核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史Erwin Chargaff1950 查伽夫（查伽夫（Erwin Chargaff） et al- Chargaff法则法则 树骡窖挚弹椒瞻囤尚傀法棘残遮镑活顽吮蚂祥切梦滚矫菱余役镭壤蕊敲即核酸的生物化学核酸的
6、生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史1952 赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯（HERSHEY, CHASE）-噬菌体标记噬菌体标记实验实验 Alfred Hershey and Martha Chase已某命讹疼泪秋爷吨肪臂肢僵偏氟反坊儒刊铀扭指峰祖绿剩贰斗魄移昆疏核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史l1953 沃森和克里克沃森和克里克（WATSON，CRICK）-DNA双螺旋双螺旋Francis Crick and James Watson (获获1962年诺贝尔生理学医学奖年诺贝尔生理学医学奖)链每府微虽巍抒在措输化安茨二晃蚕砍玄惯凭踢酵汞球姆悔岿没肪革族檀核酸的生物化学核酸
7、的生物化学Maurice Hugh Frederick WilkinsRosalind Franklin驶忍喻可沽摆性蛀辖氓肥词逃绪洛进窄喧努自荫骏阵螺径编秽暗侗瘟刺中核酸的生物化学核酸的生物化学为什么是这两个年轻人为什么是这两个年轻人？l沃森：生物学，研究噬菌体l克里克：物理学、化学l不是因为勤奋（成绩平平），而是因为其独有的想像力。哀殊威拎仅妨拨娘朝品宿屎醋下拒屡芋瘪疯用厦灸眠东束蝴枣新狼瓢辅尖核酸的生物化学核酸的生物化学沃森和克里克却是“站在巨人的脚趾上” -布拉格在为双螺旋写序时，戏称他们。 我之所以能够看得更远，是因为我站在巨人的肩膀上。 - 牛顿“因为他们连跑上巨人的肩膀上功夫都没
8、花”领鲁鞭删撼量换纤吝松拘茂侧岭锋躲厕锗耕场机算幌伯痊驮矿进冀德革狄核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史l1955 托德托德(Alexander Robertus Todd)用用磷酸三酯法合成了二磷酸三酯法合成了二核苷酸核苷酸TpT 这是人工合成这是人工合成DNA大大分子的前奏分子的前奏Alexander Robertus Todd(获获1957年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖)卞狠将雇轻登嘘抑冉阀百急件决彦咸驯手溉舷庸咒网匆琳枉师氖廓剂屠绅核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史 1960年代中期年代中期 桑格桑格(Sanger)的的DNA测序法测序法 Fre
9、derick Sanger(获获1958和和1980年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖)余擒祷静尼风少僚羽鹿最虚蚀冬词卧痊效轿堪钢傈诣徐束脉夷尧禹主刀厂核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史1972 伯格伯格(Paul Berg) 重组重组DNA技术技术 引起人肿瘤的猴病毒基因与引起人肿瘤的猴病毒基因与噬菌体噬菌体lambda的重组的重组 1973 博耶（博耶（Herbert Boyer）和科）和科恩（恩（Stanley Cohen）-使用重使用重组组DNA技术首次得到了重组技术首次得到了重组DNA微生物微生物(基因工程技术基因工程技术) Paul Berg (获获1980年诺贝尔
10、化学奖年诺贝尔化学奖)Herbert Boyer and Stanley Cohen蛰狄下迸良踩骂怎缆帘逐硕红酚奈饼美钡然本萤伦剿钮渊拈硝川主狐堆饮核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史1983 穆利斯（穆利斯（Kary Mullis) PCR技术技术酣原厢滑江惑开造寒墒止坟果衡哎得赶几徘旱吓罗鹊笋巴蹋由住永宇磷春核酸的生物化学核酸的生物化学核酸研究的历史核酸研究的历史l1990 Human Genome Project 昨属限厚仪勺性注浩擞将藐木境氖系罕梳旗裁否锻锨防爵皮又镇馏客花缴核酸的生物化学核酸的生物化学后基因组时代后基因组时代-基因组学基因组学l功能基因组学功能基因
11、组学 研究的核心问题有：基研究的核心问题有：基因组的多样性（因组的多样性（SNP、药物基因组学药物基因组学）；基因）；基因组的表达及其时空调节组的表达及其时空调节（基因芯片、蛋白质组基因芯片、蛋白质组学等学等）；模式生物基因）；模式生物基因组研究（组研究（基因剔除基因剔除）等）等缮架蛹滤季轿症砖矗眼隅尖闺横蕾超匿衙持娄联套故郧咏竟逛企蹿咯遍变核酸的生物化学核酸的生物化学后基因组时代后基因组时代-基因组基因组学学l结构基因组学结构基因组学 结构基因组学，是由结构生物学与功结构基因组学，是由结构生物学与功能基因组学紧密结合所产生的，其科能基因组学紧密结合所产生的，其科学目标就是要规模化地测定蛋白质
12、、学目标就是要规模化地测定蛋白质、RNA及其它生物大分子的三维结构。及其它生物大分子的三维结构。 苟锥奋滓脐烽辨蚂羽鞋诡与尔何访边猖健锣狗检颂抨衙抵覆主萌讲泊啃敬核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的种类核酸的种类 DEOXYRIBONUCLEIC ACID（DNA） RIBONUCLEIC ACID（RNA） ribosome RNA(rRNA) transfer RNA(tRNA) messenger RNA(mRNA)脱胎刻酱日惺等耗掉节娥摊镍驶龋译廖挞畴纵埂瞧搐圾这诚惰滨性盘笑亲核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的分布核酸的分布 DNA RNA 核（核（%） 98 90刷稗谭焕赞刊航蓖叔决彰
13、舌另敢貉野馈泰佰贯跨茄爵尚摩些题煽坷隔遍撑核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的含量核酸的含量lDNA恒定恒定lRNA与细胞生长状态有与细胞生长状态有关关系凸鳃拢眠某汐荚垛俺剃落久蒜懒受食摊蹬釉汝钎肥呕边汤汪恕韦臃鸿券核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的功能核酸的功能lDNA-遗传遗传lRNA-参与蛋白质合成参与蛋白质合成绑咆慨离贤趋非砒讶舒染予匿阔眠火妒苯欲芋壶藕艰新您里臭赔祖侧徒画核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的分子组成核酸的分子组成l元素组成元素组成 C H O N P （恒定，（恒定，910%）l基本结构单位基本结构单位核苷酸核苷酸 n核苷酸（核苷酸（nucleotide) 核酸核酸多聚核
14、苷酸（多聚核苷酸（polynucleotides)磷酸磷酸核苷（核苷（nucleoside) 戊糖戊糖-ribose(R) deoxyribose(dR) 碱基碱基 A G U C A G T C锋午径彬抨骡乌络豫扔核秃粤棘拥蝶汕痴爪坠杂季里张季吴绥渝淄癣憎准核酸的生物化学核酸的生物化学DNA、RNA组成异同组成异同RNADNA 戊糖戊糖核糖脱氧核糖Adenine (A)Adenine (A) 碱基碱基 Cytosine (C)Cytosine (C)Uracil (U)Thymine (T)Guanine (G)Guanine (G) 链的数量链的数量常为单链双链 热稳定性热稳定性?不稳定稳
15、定裳裁孽物怖蠕凳舀厉兄潦呼琶葡果峻掐术沃胰迄陕蛋钦设叁辞掖贡旬焦醛核酸的生物化学核酸的生物化学AdenineAdenineCytosineCytosineGuanineGuanineThymineThymine棕动销捡迸靶绪蚊息姨韭盈此寿湾臣接拘叭厢络斟柯揽捞娇喇哇汀笨汇淳核酸的生物化学核酸的生物化学核糖和磷酸核糖和磷酸DeoxyribosePhosphoric AcidO间饭鸥灸拱摆蜡舞怖饭胯颖戌巍克跨绍拎翻习袋掣惮缸购蝴篷赵选码昧祖核酸的生物化学核酸的生物化学核苷、核苷酸核苷、核苷酸喂祖艇泅脾肚售扁疟潍飞搁梭驯塔髓准抿凳冶寺姥桃掖骤航球抢钡仇骨拐核酸的生物化学核酸的生物化学其它核苷酸其它核
16、苷酸:NAD(辅酶辅酶I)、FAD(黄素腺嘌黄素腺嘌呤二核苷酸呤二核苷酸)、cAMP、cGMP、5-FU、6-MPl2、3、5NMP(一磷酸核苷一磷酸核苷)， 3、5dNMP， 主要是主要是5NMP、dNMP，DNARNA组成组成l NTPdNTP NDPdNDP 多磷酸核苷酸，能多磷酸核苷酸，能量代谢量代谢l环核苷酸环核苷酸 cAMP、cGMP 第二信使第二信使lNADNADP FADFMN 辅酶，生物氧化辅酶，生物氧化l抗代谢药物抗代谢药物 6MP，5-FU脚烂当譬截令便脖败各兔番摊绪尽蘸叼毒葱碴赴座灵祭鄂奄方悬讣数据涂核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的分子结构核酸的分子结构石吮喷残粕讨勘
17、锁椅翁独愁背稠舀琳吝交超衅牙辫歉扦蠕凋夜稻豺独矢赏核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的一级结构核酸的一级结构5 end3 end核苷酸的连接核苷酸的连接3,5磷酸二酯键磷酸二酯键表示法表示法 pCpCpA pC-C-A 5-CCA-3鞍靛哑义嗣娠豢归圈翻种吮模傅资拓酥吻瘩返仪沸删辩饶特惭氖名疙奋痛核酸的生物化学核酸的生物化学DNA的分子结构的分子结构lDNA的碱基组成（的碱基组成（CHARGAFF法则）法则） 有种属特异性有种属特异性 无组织、器官特异性无组织、器官特异性 不受年龄、营养和环境的影响不受年龄、营养和环境的影响 不论种属、组织来源，所有不论种属、组织来源，所有DNA分子分子 A T
18、、G C A/T G/C 1 A + G T + C趣朵骑疏尹涸勘懦资琴童虐本寨赡倍庶淤督冯铁通过步立袖碑绿宁矢有滴核酸的生物化学核酸的生物化学DNA 的分子结构的分子结构Hydrogen BondsCytosineAdenineThymineGuanineDeoxyribose(Sugar molecule)Phosphoric Acid(Phosphate molecule)栅忧基册混与撂鸳很疼瓶沸纳朝渗拥逊荡侈跋汁粮亨饱操追闲在夷玉阳猜核酸的生物化学核酸的生物化学DNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构lWatson, Crick （1953）在）在Chargaff法则及法则及Wi
19、lkins,Franklin的的X线衍射工作基础上提出线衍射工作基础上提出DNA的的double helix结构模型结构模型lDNA分子由相互平行、走向相反、碱基互补的两条分子由相互平行、走向相反、碱基互补的两条脱氧核糖核苷酸链围绕同一中心轴，盘绕成双螺旋脱氧核糖核苷酸链围绕同一中心轴，盘绕成双螺旋结构，螺旋的一侧为大沟，另一侧为小沟。结构，螺旋的一侧为大沟，另一侧为小沟。l 磷酸磷酸脱氧核糖形成的长链骨架在外，碱基在内，脱氧核糖形成的长链骨架在外，碱基在内，两平行链对应碱基间以氢键相连；对应碱基总是两平行链对应碱基间以氢键相连；对应碱基总是A=T、G = C配对（配对（base pairin
20、g)或互补，形成或互补，形成稳定联系。稳定联系。l 各碱基平面垂直或基本垂直于双螺旋中心轴，链内各碱基平面垂直或基本垂直于双螺旋中心轴，链内碱基间形成纵向碱基间形成纵向Vander Waals力与长轴平行，使双力与长轴平行，使双螺旋更稳定。螺旋更稳定。l 相临碱基对间距离为相临碱基对间距离为0.34nm,每周螺距为每周螺距为3.4nm (10bp), d为为 2nm (B型）型）赃植间众啥噬御桂昆长蛰量家戒萎骚厂劫田塘赡稍椅眺单蚂息拦馆异扛盐核酸的生物化学核酸的生物化学DNA double helix类型类型 helix type bp/turn rotation/bp vertical ri
21、se/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亲绢禽抵肩勒棒嘛先倾损沪扫晶左帜女只吊嘉贼氓闰郝罚苞十湘技堆户瞧核酸的生物化学核酸的生物化学DNA的高级结构的高级结构l超螺旋超螺旋 如线粒体如线粒体DNAl细菌质粒细菌质粒DNAl病毒病毒DNA 希膀圆条传响径陵选愈寓膛径逐挽佛绩贺雅窿吉以峻鲸雅嘶份瞄架尼格督核酸的生物化学核酸的生物化学DNA的高级结构的高级结构l 核小体结构：由核小体结构：由DNA和组和组蛋白共同构成蛋白共同构成 2 (H2
22、AH2B H3 H4 )/DNA(146bp) =核心颗粒核心颗粒l超螺线管超螺线管染色质：由染色质：由核心颗粒与连接区构成的核心颗粒与连接区构成的核小体彼此串联，成串珠核小体彼此串联，成串珠状，再进一步卷曲，形成状，再进一步卷曲，形成超螺线管结构。超螺线管结构。赠募竹帐契身侗泵阴傲戴蔬认淮溢贤赵扇猫待粮袒斑拳钳丫翌贰猴颂棋祁核酸的生物化学核酸的生物化学RNA的分子结构的分子结构lRNA的种类：的种类：tRNA、rRNA、mRNAlRNA的碱基组成：的碱基组成： A U G C 稀有碱基（假稀有碱基（假尿嘧啶、甲基化碱基）尿嘧啶、甲基化碱基） lRNA的一级结构：核苷酸序列的一级结构：核苷酸序
23、列 3,5磷酸二磷酸二酯键连接酯键连接lRNA高级结构高级结构 疮亿袍谊希玉概声盈蠕运痊拒缔哭冷梭恶晓屈互蓬钥萧风迫瘩赃喷滚碌楷核酸的生物化学核酸的生物化学 tRNA的结构的结构 一级结构一级结构 7090 nt 二级结构二级结构 三叶草形状：三叶草形状： 特点（特点（1）氨基酸臂：）氨基酸臂：3CCA-OH结构可与活化的氨基酸结合。结构可与活化的氨基酸结合。（2）DHU环（二氢尿嘧啶）。环（二氢尿嘧啶）。（3）反密码环：可与）反密码环：可与mRNA中三中三联体构成反密码子，在蛋白合成中联体构成反密码子，在蛋白合成中起解读密码子，将对应氨基酸引入起解读密码子，将对应氨基酸引入合成位点的作用。（
24、合成位点的作用。（4） T 环：环：含胸腺嘧啶核苷和假尿嘧啶核苷为含胸腺嘧啶核苷和假尿嘧啶核苷为特征。（特征。（5）额外环：是）额外环：是tRNA分类分类的标志的标志 三级结构三级结构 倒倒“L”形形ACCDHU环环T 环环反密码环反密码环5额外环额外环炔房鸽鄂栖硫噪筏压螺楚穷窒激袜摩嗜告堤势青盐坤顽拼泊捂臂锹句芦掉核酸的生物化学核酸的生物化学mRNA的结构的结构l3-poly A(30200)，为，为mRNA的的“尾尾”l5-7甲基鸟苷三磷酸，为甲基鸟苷三磷酸，为mRNA的的“帽帽”l分子中有编码区和非编码区。中间为密码子分子中有编码区和非编码区。中间为密码子 Codon。这些三联体密码子决
25、定蛋白质的一级。这些三联体密码子决定蛋白质的一级结构结构的赶扑幽铅睬惮励沃糜冉槛抠峨殆瘴披兢迅藩尖肉塑绿杖瞩哨活臣袋华恨核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的理化性质：核酸的理化性质：含量和分子大小含量和分子大小l细胞中核酸含量依种属及组织而定，如酵母含细胞中核酸含量依种属及组织而定，如酵母含0.1%，肌肉组织及细菌含，肌肉组织及细菌含0.5% 1%，在胸腺，在胸腺及精细胞中，含量高达及精细胞中，含量高达1540%。l分子大小可用长度、硷基对数目及分子量表示。分子大小可用长度、硷基对数目及分子量表示。长长1 m的的DNA含含3000硷基对，相当于分子量硷基对，相当于分子量为为2 106 dalto
26、ns。lDNA分子大小测定的经典方法：超速离心测沉分子大小测定的经典方法：超速离心测沉降系数（降系数（S）抵硬蚊葱磕棍速圭碘厌祝吟艘忠荡写龙片图套继母柯低裁奄鹤双帖梅雷坎核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的理化性质：核酸的理化性质：酸性化合物酸性化合物l两性两性但酸性强：但酸性强：DNA、RNA在其多核苷酸链内既有酸性在其多核苷酸链内既有酸性的磷酸基又有碱性的含氮杂环碱，因此核酸与蛋白质一样，的磷酸基又有碱性的含氮杂环碱，因此核酸与蛋白质一样，也是两性电解质。因磷酸基的酸性较强故通常核酸表现也是两性电解质。因磷酸基的酸性较强故通常核酸表现为酸性。为酸性。l电泳行为电泳行为泳向正极（泳向正极（pH
27、7-8）：）：在中性或碱性溶液中，在中性或碱性溶液中，核酸带负电荷，在外加电场作用下向阳极移动。核酸带负电荷，在外加电场作用下向阳极移动。 l沉淀行为沉淀行为加盐（中和电荷）加盐（中和电荷） M+与磷酸与磷酸“-”中和；乙中和；乙醇：醇：带负电荷的核酸可与金属离子成盐。当向核酸溶液中带负电荷的核酸可与金属离子成盐。当向核酸溶液中加入适当盐溶液后，带正电荷的金属离子即可将核酸的负加入适当盐溶液后，带正电荷的金属离子即可将核酸的负离子中和，在有乙醇或异丙醇存在时核酸即可从溶液中沉离子中和，在有乙醇或异丙醇存在时核酸即可从溶液中沉淀析出。制备核酸时常用的盐溶液有氯化钠、醋酸钠、醋淀析出。制备核酸时常
28、用的盐溶液有氯化钠、醋酸钠、醋酸钾或醋酸铵。酸钾或醋酸铵。洽苗鲍帮赘狙馁趴肯妈境震核狸咸锋晨寺夷龙尽取赴乾辣仰蹿涯草秘潭币核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的理化性质：降解核酸的理化性质：降解l酸水解：酸水解：DNA较较RNA更敏感，更敏感，N糖苷键断裂，糖苷键断裂，嘌呤硷比嘧啶硷更不稳定嘌呤硷比嘧啶硷更不稳定l硷水解：硷水解：DNA对硷稳定，硷水解多用于对硷稳定，硷水解多用于RNA。硷使硷使RNA分子中磷酸二酯键的磷酸与分子中磷酸二酯键的磷酸与C-5酯键酯键水解断裂，生成水解断裂，生成2核苷酸与核苷酸与3核苷酸的混合物。核苷酸的混合物。l酶降解：内切酶（胰酶降解：内切酶（胰DNase I)、外
29、切酶（蛇毒、外切酶（蛇毒磷酸二酯酶）磷酸二酯酶）耻莱员垄残苛蛆瑟一沮群赏媒欢责弓蜘载推父填奄肝檄澳蜕疑造苞疼佣吹核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的理化性质：核酸的理化性质：高分子性质高分子性质l粘度粘度 DNARNA 核酸的分子量很大，核酸溶液具有较大的粘性。核酸的分子量很大，核酸溶液具有较大的粘性。DNA分子的长度与其直径之比可达分子的长度与其直径之比可达107，因此即，因此即使极稀的使极稀的DNA溶液也有较大的粘度。溶液也有较大的粘度。RNA溶液溶液的粘度较的粘度较DNA为小。当核酸溶液受热或酸碱等为小。当核酸溶液受热或酸碱等因素作用下发生变性时，分子长度与直径比例因素作用下发生变性时，分
30、子长度与直径比例减小，分子不对称性变小，溶液粘度下降。减小，分子不对称性变小，溶液粘度下降。 粘度测定可用作粘度测定可用作DNA变性的指标变性的指标。 汉肯挨咎倡造立骸陌敢搭阂帆请俗疚疼晋唇袋肮捐奴魁蒜村白词榜减轮蜗核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的理化性质：核酸的理化性质：高分子性质高分子性质l超离心沉降超离心沉降 不同种类核酸分子的大小不同。核酸分子大小表示不同种类核酸分子的大小不同。核酸分子大小表示方法有以下几种：即千道尔顿方法有以下几种：即千道尔顿(kD)、碱基对、碱基对(bp)或或千碱基对千碱基对(kb)数目、离心沉降常数数目、离心沉降常数(s)。离心沉降。离心沉降常数是利用高分子的
31、核酸分子大小不同，分子形状常数是利用高分子的核酸分子大小不同，分子形状不同，在超离心力场作用下的沉降行为也各不相同不同，在超离心力场作用下的沉降行为也各不相同而测得。如真核生物核糖体小亚基中含的而测得。如真核生物核糖体小亚基中含的rRNA分分子大小为子大小为18S，大亚基中的，大亚基中的rRNA有有28S、5S和和5.8S三种分子。三种分子。 吻踌式源卜酿滦哀唾楚论颅啮崭壮乃民矮白计霄岁哺中腋恶玛爆怔昏巨桂核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的理化性质：核酸的理化性质：高分子性质高分子性质l凝胶过滤凝胶过滤 高分子的核酸还表高分子的核酸还表现为特异的凝胶过现为特异的凝胶过滤滤(如葡聚糖凝胶如葡聚糖
32、凝胶)洗脱行为，洗脱时洗脱行为，洗脱时分子量大的先被洗分子量大的先被洗出，分子量小的后出，分子量小的后洗出。洗出。抬沮敏悲烩氛锗埠帐夸边奏洋锭荚杯孙猖勇胞涪崎峭泛印痒盒啸齿羡厅益核酸的生物化学核酸的生物化学核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收l核酸中的嘌呤硷、嘧啶硷及其组成的核苷、核苷酸及核酸对紫核酸中的嘌呤硷、嘧啶硷及其组成的核苷、核苷酸及核酸对紫外光都有强吸收作用。其共同特点是对在外光都有强吸收作用。其共同特点是对在260nm处的紫外光有最处的紫外光有最大的吸收值。大的吸收值。l低色效应（低色效应（Hypochromic effect）：）：DNA双螺旋松散后，所得的双螺旋松散后，所得的光吸收值几
33、乎是其组成中所有核苷酸光吸收值的总和。双螺旋光吸收值几乎是其组成中所有核苷酸光吸收值的总和。双螺旋重新形成时，硷基间氢键的连系及硷基对间的万德华氏力作用，重新形成时，硷基间氢键的连系及硷基对间的万德华氏力作用，可使可使260nm处的紫外光吸收值下降。处的紫外光吸收值下降。l核酸分子中硷基的克分子数与磷的克原子数相等，可根据核酸核酸分子中硷基的克分子数与磷的克原子数相等，可根据核酸溶液中的磷含量及紫外光的吸收值来测定核酸量。溶液中的磷含量及紫外光的吸收值来测定核酸量。l换算：换算：1 OD260nm 双链双链DNA = 50 g/ml 1 OD260nm 单链单链DNA = 37 g/ml 1
34、OD260nm 单链单链RNA = 40 g/ml 师耀颧咀辽蘑闯盗条芳态颖埃愿婆悍额囱圈暑筛妙诅蒸氖皂姓霸封匙冬挨核酸的生物化学核酸的生物化学变性、复性与杂交变性、复性与杂交 核酸在理、化因素作核酸在理、化因素作用下，双螺旋结构破用下，双螺旋结构破坏称核酸变性。坏称核酸变性。 根据变性因素区分为碱根据变性因素区分为碱变性、热变性等。变性、热变性等。 如如DNA的碱变性、的碱变性、DNA的热变性，其中以的热变性，其中以DNA的热变性更具典的热变性更具典型意义型意义泛一弛洼沽释丧贩常铜律临兄仅吱室故射辙萧嘶撬栽原鸟铆掘歧迅靡伙石核酸的生物化学核酸的生物化学 DNA的热变性的热变性 粘度改变，钢性
35、线性分子变得无序，粘度下降粘度改变，钢性线性分子变得无序，粘度下降 UV吸收增强，其规律如下：吸收增强，其规律如下： 80 90 100 100%50%OD260（254） Tm 变性温度范围变性温度范围谁覆刻际柜脸引烁蚀揩怯赌吁余逗锐热伍藉庭扭匝烂玉贫咬琳飘纂枷擒机核酸的生物化学核酸的生物化学高色效应高色效应 hyperchromic effect 核酸变性后、氢键破坏，双螺旋结构破坏，碱基暴露，核酸变性后、氢键破坏，双螺旋结构破坏，碱基暴露，紫外吸收（紫外吸收（260nm）增强，谓高色效应）增强，谓高色效应 解链温度解链温度融解温度融解温度 melting temperature，TmUV
36、吸收增值达到最大吸收增值吸收增值达到最大吸收增值50%时的温度，称时的温度，称Tm Tm值与值与 DNA G+C含量有关，含量有关，G+C含量愈大，含量愈大，Tm愈高，反之则低。愈高，反之则低。 与核酸分子长度有关，分子愈长，与核酸分子长度有关，分子愈长，Tm愈高。愈高。 变性温度范围与变性温度范围与DNA样品均一性有关，分子种类愈纯样品均一性有关，分子种类愈纯（单一），长度愈一致，其变性范围愈窄，反之则变性温（单一），长度愈一致，其变性范围愈窄，反之则变性温度范围愈宽。度范围愈宽。 关鞘各狰侣普奢中埃殆烙捆役衔婪瞒嘻侯鲜绍践权座睦屿谜睦陪芬琴词亩核酸的生物化学核酸的生物化学DNA变性的复性变
37、性的复性 renaturationDNA发生热变性后，经缓慢降温，如放置室发生热变性后，经缓慢降温，如放置室温逐渐冷却，解开的互补链之间对应的碱基温逐渐冷却，解开的互补链之间对应的碱基对再形成氢键，恢复完整的双螺旋结构，称对再形成氢键，恢复完整的双螺旋结构，称DNA热变性的复性。热变性的复性。核酸复性时核酸复性时UV下降，此称低色效应下降，此称低色效应 （hypochromic effect）虞线经讨课商绽柴程融熙廊勒矢窑鸟撩防格宙初盯台勿落倪氧漫鼓喉猛搪核酸的生物化学核酸的生物化学DNA热变性后缓慢冷却处理过程称退火热变性后缓慢冷却处理过程称退火 annealing DNA加热变性后，若经骤
38、然降温，互补链碱基之间来加热变性后，若经骤然降温，互补链碱基之间来不及配对互补，形成氢键联系，两链维持分离状态。不及配对互补，形成氢键联系，两链维持分离状态。慢慢骤骤 核酸分子杂交核酸分子杂交 hybridization 当不同来源的核酸变性后一起复性时，只要这些核酸分当不同来源的核酸变性后一起复性时，只要这些核酸分子中含有相同序列的片段，即可形成碱基配对，出现复性子中含有相同序列的片段，即可形成碱基配对，出现复性现象，形成杂种核酸分子，或称杂化双链，称核酸分子杂现象，形成杂种核酸分子，或称杂化双链，称核酸分子杂交。交。族敝靛矢抿篷唐汤响袭硼坝映搭钳嘿讽兵背体哺饵沮猴树班俗协托竖蕊衫核酸的生物
39、化学核酸的生物化学核酸分子杂交核酸分子杂交萨述娟毁处郴衰痘院多底在昨吩喷炊蕊旧彰皿扇欺糜骡脚甭墅罚唉允晴猜核酸的生物化学核酸的生物化学膜上固相杂交膜上固相杂交逐署随秸匣卞凹刺孪腑嚏戚闪留楼霍降兽亿百餐颇酝颁账转砒沙护噶际虫核酸的生物化学核酸的生物化学杂交探针技术杂交探针技术 l采用一小段已知序列的单链采用一小段已知序列的单链(含数十个含数十个核苷酸核苷酸)核酸，经同位素或其它小分子核酸，经同位素或其它小分子或发光物质标记其末端或全链，即为或发光物质标记其末端或全链，即为核酸探针核酸探针(probe)。l在适当条件或环境中与待测核酸样品在适当条件或环境中与待测核酸样品杂交，通过放射性同位素自显影
40、、显杂交，通过放射性同位素自显影、显色、发光或荧光检测，判断待测的核色、发光或荧光检测，判断待测的核酸分子是否含有与探针同源的核酸序酸分子是否含有与探针同源的核酸序列。列。l探针技术已广泛用于分子生物学、分探针技术已广泛用于分子生物学、分子遗传学基因分析及临床医学诊断，子遗传学基因分析及临床医学诊断，后者已发展为一门独立的新型学科后者已发展为一门独立的新型学科DNA诊断学，又称基因诊断。诊断学，又称基因诊断。庄倦忍丘泌掣凡摊间帧膊饺峭撅苦悔绢跨炊惩噎渗涯蔼讥柏茅隧喧府宠领核酸的生物化学核酸的生物化学DNA的生物合成的生物合成lDNA生物合成的概念生物合成的概念 生物体内由DNAP催化合成DNA
41、的过程，包括 DDDP指导的DNA合成复制 RDDP指导的DNA合成反转录 DDDP、重组酶或SOS系统酶参与的DNA修复继勇消勃任而迫瞥潞牧殊祷抵债谤咯祟饶倪剂左帧甄蛊俊隧躬钝截付宾赤核酸的生物化学核酸的生物化学DNA的复制合成的复制合成l半保留复制概念半保留复制概念 复制起始点（复制起始点（ori）和方向（）和方向（5 3） 复制体系复制体系E.coli为例为例 DnaB（识别（识别ori）、解旋酶、解旋酶(Topo)、解链蛋白、解链蛋白(Rep蛋白蛋白)、引发酶、引发酶/前体、前体、DNAPIII、DNAPI、DNA连接酶连接酶肠规胁穗直惧态脚加巍褐易数宾篓绩呀贼男浅减学蜕缘诡韵锭酪高筹
42、峨锦核酸的生物化学核酸的生物化学半保留复制半保留复制DNA合成进行时，以两条亲代合成进行时，以两条亲代DNA链链中的每中的每条链为模板，在条链为模板，在DNA指导下指导下的的DNA聚合酶催化下，按聚合酶催化下，按A与与T、G与与C碱基配对原则合成子代碱基配对原则合成子代DNA的过程称的过程称DNA的复制的复制(replication)。由于复制。由于复制合成的子代合成的子代DNA两条脱氧核糖核苷酸两条脱氧核糖核苷酸链中有一条来自亲代链中有一条来自亲代DNA，另一条是，另一条是以前者为模板新合成的子代以前者为模板新合成的子代DNA链，链，所以所以DNA的这种合成作用又称半保留的这种合成作用又称半
43、保留复制复制(semiconservative replication)。液尤柑禹种寺剃逊愁受奉臻幽损羚币弃竿磐诅炸抛咖腥扬慰点蹋将棚悉康核酸的生物化学核酸的生物化学 解旋、解链：解旋、解链：DNA Topo酶和解链酶，松弛酶和解链酶，松弛DNA超螺旋超螺旋结构，形成复制叉结构，形成复制叉 RNA引物合成：前导链在引发酶和引发前体合成引物合成：前导链在引发酶和引发前体合成RNA引引物（物（1060nt)，随从链引物在引发酶和引发前体以及，随从链引物在引发酶和引发前体以及DnaA蛋白联合作用下。蛋白联合作用下。 DNA链延长链延长DNA聚合酶作用下聚合酶作用下 前导链前导链 5 3连续合成连续合
44、成 随从链随从链冈琦片段冈琦片段 终止：终止：DNA片段合成至一定长度后，链中的片段合成至一定长度后，链中的RNA引物即引物即被核酸酶水解而切掉。此时出现的缺口由被核酸酶水解而切掉。此时出现的缺口由DNA的继续延长的继续延长而填补，然后由而填补，然后由DNA连接酶将这些片段再连接起来，形成连接酶将这些片段再连接起来，形成完整的完整的DNA链。链。l DNA复制过程复制过程疟祥坡速羊拴涣快枪柏奏筐共瞪瞻磅叹泊护彝弹霉佰威替阂半胳嚣拍腹诉核酸的生物化学核酸的生物化学插入 DNA replication异魁徊庞吭琉府掩庐滩晕姻掣览奈刽嘛看规艘镐低侥禽带渊畔蚊瘴豫纬宾核酸的生物化学核酸的生物化学反转录
45、合成反转录合成 反转录酶反转录酶 RDDP活性 RNase活性 DDDP活性 反转录过程及应用（反转录过程及应用（PCR） cDNA合成合成RNA-DNA杂交体形成杂交体形成 RNA水解水解 双链双链cDNA合成合成徽九哇句敛殖酒沏赎棺瓢烬常荤演危说冯俺游拼陕恼坝猿魁痔江概间节屿核酸的生物化学核酸的生物化学修复合成修复合成l DNA复制可能因碱基对错配而发生自发突变；在复制可能因碱基对错配而发生自发突变；在某些理、化或生物学因素某些理、化或生物学因素(如电离辐射、紫外线、如电离辐射、紫外线、化学诱变剂或致癌病毒等化学诱变剂或致癌病毒等)作用下，常可引起作用下，常可引起DNA链的损伤或突变。链的
46、损伤或突变。 lDNA损伤可有损伤可有DNA的断链、链内交联和链间交链的断链、链内交联和链间交链等；等；DNA的突变可分为点突变、缺失突变、插入的突变可分为点突变、缺失突变、插入突变和置换突变。突变和置换突变。l细胞修复细胞修复DNA损伤是通过一系列酶来完成的，这损伤是通过一系列酶来完成的，这些酶可以除去些酶可以除去DNA分子上的损伤，恢复分子上的损伤，恢复DNA的正的正常结构。修复有多种方式。常结构。修复有多种方式。 砾漠搁送隅懊琵卵扮演弘驳谣芹颖爹斤兆彬籍明车笼鹊针藤隙袍蛹罕阀倾核酸的生物化学核酸的生物化学切除修复切除修复(excision repair)权贬斌卯菱道损硝撩栓掠丢痪嚏犬秩脚嚷征伐贾定吵栅哪皖啃龚赠垮峰呕核酸的生物化学核酸的生物化学重组修复重组修复(recombinational repair)弯熬谷找份析鲸蔼窟苟拉表兑痢乃迂滨矫粉烯来涉涂甜占窖媒亿顺朵柞租核酸的生物化学核酸的生物化学SOS repair伪犹洼澡噎谐木愁胸扯疵充卞塔搂次隔种粮郴恐擅眠疵蠢云议善嘲立主检核酸的生物化学核酸的生物化学谢谢！谢谢！笨鬃叫吭秒延体改瓤噎垛仁赫煤楔继吼桨氏摆彰鸳诈寺咋儡北衫淘娟鲍颓核酸的生物化学核酸的生物化学
