第二章核酸化學(xué)

1、第二章第二章 核酸的化學(xué)核酸的化學(xué)核酸的概念和重要性核酸的概念和重要性核酸的組成成分核酸的組成成分DNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)DNA和基因組和基因組RNA的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能核酸的性質(zhì)核酸的性質(zhì)核酸的序列測(cè)定核酸的序列測(cè)定核酸的生物學(xué)功能和實(shí)踐意義核酸的生物學(xué)功能和實(shí)踐意義Clone克隆，人工操作下的細(xì)胞無(wú)性繁殖過(guò)程。體細(xì)胞體細(xì)胞技術(shù)技術(shù)綿羊的 綿羊的去核植入植入？一、核酸的概念和重要性一、核酸的概念和重要性1869年年Miescher從細(xì)胞核中分離出從細(xì)胞核中分離出核素核素（nuclein）。）。1889年年Altman制備了核酸（制備了核酸（nucleic acid）。）。193040年，年，K

2、ssel & Levene等確定核酸的組分：等確定核酸的組分：核酸核酸脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）核糖核酸（核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）“四核苷酸假說(shuō)四核苷酸假說(shuō)”：核酸由四種核苷酸組成的單體構(gòu)：核酸由四種核苷酸組成的單體構(gòu)成的，成的，4種堿基在核酸中的量相等，缺乏結(jié)構(gòu)方面的種堿基在核酸中的量相等，缺乏結(jié)構(gòu)方面的多樣性。（多樣性。（AGTC構(gòu)成單體，之后形成核酸）構(gòu)成單體，之后形成核酸）肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象最早是由英國(guó)的細(xì)菌學(xué)家格里菲斯(Griffith)于1928年發(fā)現(xiàn)的20世紀(jì)世紀(jì)40年代末，年代末，Ave

3、ry 的的“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化”實(shí)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明明DNA是有機(jī)體的遺傳物質(zhì)：是有機(jī)體的遺傳物質(zhì)：DNA無(wú)莢膜，無(wú)莢膜，不致病不致病溫育溫育有莢膜，致病有莢膜，致病傳代傳代傳代傳代有莢膜，致病有莢膜，致病有莢膜，致病有莢膜，致病有莢膜，致病有莢膜，致病1) 除少數(shù)病毒（除少數(shù)病毒（RNA病毒）以病毒）以RNA作為遺傳物質(zhì)外，作為遺傳物質(zhì)外，多數(shù)多數(shù)有機(jī)體的遺傳物質(zhì)是有機(jī)體的遺傳物質(zhì)是DNA。2) 不同有機(jī)體遺傳物質(zhì)（不同有機(jī)體遺傳物質(zhì)（信息分子信息分子）的結(jié)構(gòu)差別，使得其）的結(jié)構(gòu)差別，使得其所含蛋白質(zhì)（所含蛋白質(zhì)（表現(xiàn)分子表現(xiàn)分子）的種類和數(shù)量有所差別，有機(jī)體）的種類和數(shù)量有所差別，有機(jī)

4、體表現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝類型。表現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝類型。3) RNA的主要作用是從的主要作用是從DNA轉(zhuǎn)錄遺傳信息，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄遺傳信息，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。但是，的合成。但是，還發(fā)現(xiàn)不少還發(fā)現(xiàn)不少RNA參與調(diào)節(jié)與催化功能參與調(diào)節(jié)與催化功能。二、核酸的組成成分二、核酸的組成成分核酸 nucleic acid核苷酸 nucleotide核苷 nucleoside磷酸 phosphate嘌呤堿 purine base 或 嘧啶堿 pyrimidine base（堿基 base）核糖 ribose 或 脫氧核糖脫氧核糖 deoxyribose （戊糖 amyl sugar）（一）核糖和

5、脫氧核糖（一）核糖和脫氧核糖OHOH2COHOHOH12OHOH2COHOH12-D-2-核糖-D-2-脫氧核糖O核糖 + H +糠醛甲基間苯二酚FeCl3綠色產(chǎn)物綠色產(chǎn)物脫氧核糖 + H+ -羥基-酮戊醛二苯胺藍(lán)色產(chǎn)物藍(lán)色產(chǎn)物RNA和和DNA定性、定量測(cè)定定性、定量測(cè)定（二）嘌呤堿和嘧啶堿（二）嘌呤堿和嘧啶堿NNNNHHHHNNNNHHHH123 456789嘌呤NH2腺嘌呤 adenine（A）NNNNHHHHOH2N鳥(niǎo)嘌呤 guanine（G）NNHHHH嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶 Cytosine（C）NNHHHHOOHH尿嘧啶 uracil（U）NNHHHHOOHH

6、CH3胸腺嘧啶 thymine（T）NNOOHHH酮式HNNOOHHH酮式酮式HHH烯醇式烯醇式含氧堿基存在烯醇式與酮式兩種互變異構(gòu)體。含氧堿基存在烯醇式與酮式兩種互變異構(gòu)體。并且體內(nèi)核酸分子以并且體內(nèi)核酸分子以酮式酮式存在。存在。（三）核苷（三）核苷OHOH2COHOHOH12345核 糖NNNNHHHH9腺嘌呤嘌呤嘌呤 苷苷OHOH2COHOHOH12345核 糖NNOOHHH尿嘧啶H1嘧啶苷嘧啶苷OHOH2COHOH12345核 糖NCOONHHH51OH假尿苷假尿苷（） （四）核苷酸（四）核苷酸OHOH2COHOHOH12345核 糖NNNNHHHH9腺嘌呤胸 苷PO-OO胸苷-5-磷

7、酸AMPOP O-OOADPATPP O-OO各種核苷三磷酸和脫氧核苷三磷酸是體內(nèi)合成各種核苷三磷酸和脫氧核苷三磷酸是體內(nèi)合成RNA和和DNA合成的直接原料。合成的直接原料。在體內(nèi)能量代謝中的作用在體內(nèi)能量代謝中的作用：ATP能量能量“貨幣貨幣”UTP參加糖的互相轉(zhuǎn)化與合成參加糖的互相轉(zhuǎn)化與合成CTP參加磷脂的合成參加磷脂的合成GTP參加蛋白質(zhì)和嘌呤的合成參加蛋白質(zhì)和嘌呤的合成核苷酸的堿基具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，在核苷酸的堿基具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，在260 nm作用具有強(qiáng)吸收峰。作用具有強(qiáng)吸收峰。三、三、DNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（一）（一）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)因?yàn)橐驗(yàn)镈NA的脫氧核苷酸只在它們所攜帶的堿

8、基上有區(qū)別，所的脫氧核苷酸只在它們所攜帶的堿基上有區(qū)別，所以脫氧核苷酸的序列常被認(rèn)為是以脫氧核苷酸的序列常被認(rèn)為是堿基序列堿基序列（base sequence)。通常堿基序列由通常堿基序列由DNA鏈的鏈的53方向?qū)?。方向?qū)憽NA中有中有4種類型的種類型的核苷酸，有核苷酸，有n個(gè)核苷酸組成的個(gè)核苷酸組成的DNA鏈中可能有的不同序列總鏈中可能有的不同序列總數(shù)為數(shù)為4n。核酸中的核苷酸的核酸中的核苷酸的3羥基和相鄰核苷酸的羥基和相鄰核苷酸的5磷酸相連，形成磷酸相連，形成核苷酸之間的核苷酸之間的3 , 5磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵。5ATG CCG AGC GCT TAA 3（二）（二）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)

9、的雙螺旋結(jié)構(gòu)1953年，年，Watson 和和Crick 1.2 nm2.2 nm1. 雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)（1）Wilkins和和Franklin發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的DNA纖維具有相似纖維具有相似的的X射線衍射圖譜。具有射線衍射圖譜。具有0.34 nm與與3.4 nm周期變化。周期變化。（2）Chargaff發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNA中中A與與T、C與與G的數(shù)目相等。后的數(shù)目相等。后Pauling 和和Corey發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A與與T生成生成2個(gè)氫鍵、個(gè)氫鍵、C與與G生成生成3個(gè)氫鍵。個(gè)氫鍵。（3）電位滴定證明，嘌呤與嘧啶的可解離基團(tuán)由氫鍵連接。）電位滴定證明，嘌呤與嘧啶的可解離基

10、團(tuán)由氫鍵連接。2. 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（1）兩條多核苷酸鏈反向平行。）兩條多核苷酸鏈反向平行。（2）堿基內(nèi)側(cè)，）堿基內(nèi)側(cè)，A與與T、G與與C配對(duì)，分別形成配對(duì)，分別形成2和和3個(gè)氫鍵。個(gè)氫鍵。（3）雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有）雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有10個(gè)個(gè)bp，螺距，螺距3.4nm，直徑，直徑2nm。（4）堿基平面與螺旋軸垂直，堿基堆積力。）堿基平面與螺旋軸垂直，堿基堆積力。G-CA-T1.2 nm2.2 nm3. 雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素（1）氫鍵氫鍵（太弱）；（太弱）；（2）堿基堆積力堿基堆積力（base stacking force，由芳香族堿基由芳香族堿基電子間的相互

11、作用引起的，能形成疏水核心，電子間的相互作用引起的，能形成疏水核心，是穩(wěn)定是穩(wěn)定DNA最重要的因素；（最重要的因素；（3）離子鍵離子鍵（減少雙鏈間的靜（減少雙鏈間的靜電斥力）。電斥力）。4. DNA雙螺旋的構(gòu)象類型雙螺旋的構(gòu)象類型B-DNA：92%相對(duì)濕度，接近細(xì)胞內(nèi)的相對(duì)濕度，接近細(xì)胞內(nèi)的DNA構(gòu)象，與構(gòu)象，與Watson 和和Crick提出的模型相似。提出的模型相似。A-DNA：75%相對(duì)濕度，與溶液中相對(duì)濕度，與溶液中DNA-RNA雜交分子的構(gòu)雜交分子的構(gòu)象相似。其堿基平面傾斜象相似。其堿基平面傾斜20，螺距與每一轉(zhuǎn)堿基對(duì)數(shù)目都，螺距與每一轉(zhuǎn)堿基對(duì)數(shù)目都有變化。有變化。Z-DNA：主鏈呈

12、鋸齒型左向盤繞，直徑約：主鏈呈鋸齒型左向盤繞，直徑約1.8nm，螺距，螺距4.5nm，每一轉(zhuǎn)含，每一轉(zhuǎn)含12個(gè)個(gè)bp，只有小溝。，只有小溝。B-DNA與與Z-DNA的相的相互轉(zhuǎn)換可能和基因的調(diào)控有關(guān)?；マD(zhuǎn)換可能和基因的調(diào)控有關(guān)。C-DNA：4446%相對(duì)濕度，螺距相對(duì)濕度，螺距3.09nm，每轉(zhuǎn)螺旋，每轉(zhuǎn)螺旋9.33個(gè)個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)傾斜堿基對(duì)，堿基對(duì)傾斜6?？赡苁翘囟l件下。可能是特定條件下B-DNA和和A-DNA的轉(zhuǎn)化中間物。的轉(zhuǎn)化中間物。D-DNA：60%相對(duì)濕度，相對(duì)濕度，DNA中中A、T序列交替的區(qū)域。每個(gè)序列交替的區(qū)域。每個(gè)螺旋含螺旋含8個(gè)個(gè)bp，螺距，螺距2.43nm，堿基平面傾

13、斜，堿基平面傾斜16。（1）回文序列，反向重復(fù)序列）回文序列，反向重復(fù)序列限制性內(nèi)切酶的識(shí)別為點(diǎn)限制性內(nèi)切酶的識(shí)別為點(diǎn)發(fā)夾結(jié)構(gòu)終止轉(zhuǎn)錄發(fā)夾結(jié)構(gòu)終止轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄活性調(diào)控作用轉(zhuǎn)錄活性調(diào)控作用5. DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)其他類型二級(jí)結(jié)構(gòu)其他類型（2）鏡像重復(fù)，三螺旋）鏡像重復(fù)，三螺旋DNA原核生物基因組原核生物基因組三螺旋結(jié)構(gòu)體外阻止三螺旋結(jié)構(gòu)體外阻止DNA合成合成（3）四鏈結(jié)構(gòu)）四鏈結(jié)構(gòu)串聯(lián)重復(fù)鳥(niǎo)苷酸形成串聯(lián)重復(fù)鳥(niǎo)苷酸形成天然存在串聯(lián)重復(fù)鳥(niǎo)苷酸鏈，功能未知天然存在串聯(lián)重復(fù)鳥(niǎo)苷酸鏈，功能未知AAGCTTTTCGAATTCGAAAAGCTT（三）（三）DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu)雙鏈線性雙鏈線性DNA1. 環(huán)狀環(huán)狀

14、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀DNA真核生物染色體真核生物染色體DNA細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體DNA某些病毒的某些病毒的DNA細(xì)菌質(zhì)粒細(xì)菌質(zhì)粒DNA真核生物線粒體和葉綠體真核生物線粒體和葉綠體DNA超螺旋超螺旋DNA（體積小，穩(wěn)定性高）（體積小，穩(wěn)定性高）開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)DNA線性線性DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶I和和II多級(jí)螺旋模型多級(jí)螺旋模型壓縮倍數(shù) 7 6 40 5 （8400） DNA 核小體 螺線管 超螺線管 染色單體 2nm 10nm 30(10)nm 400nm 210m 一級(jí)包裝 二級(jí)包裝 三級(jí)包裝 四級(jí)包裝2. 真核生物染色體的結(jié)構(gòu)真核生物染色體的結(jié)構(gòu)核小體: DNA +

15、組蛋白組蛋白四、四、DNA與基因組織與基因組織DNATranscription RNA（mRNA、tRNA、rRNA）TranslationProtein基因基因基因基因是DNA片段的核苷酸序列，DNA分子中最小的功能單位。結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因基因組基因組（一）（一）DNA與基因與基因（二）原核生物基因組的特點(diǎn)（二）原核生物基因組的特點(diǎn)1. DNA大部分為結(jié)構(gòu)基因，每個(gè)基因出現(xiàn)頻率低。大部分為結(jié)構(gòu)基因，每個(gè)基因出現(xiàn)頻率低。2. 功能相關(guān)基因串聯(lián)在一起，并轉(zhuǎn)錄在同一功能相關(guān)基因串聯(lián)在一起，并轉(zhuǎn)錄在同一mRNA中（多順中（多順?lè)醋樱?。反子）?.有基因重疊現(xiàn)象。有基因重疊現(xiàn)象。重疊基因：重疊基因：指調(diào)

16、控具有獨(dú)立性，但部分使用指調(diào)控具有獨(dú)立性，但部分使用共同基因序列的基因。共同基因序列的基因。重疊基因重疊基因（三）真核生物基因組的特點(diǎn)（三）真核生物基因組的特點(diǎn)1. 重復(fù)序列單拷貝序列：在整個(gè)DNA中只出現(xiàn)一次或少數(shù)幾次，主要為編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。中度重復(fù)序列 ：在DNA中可重復(fù)幾十次到幾千次。高度重復(fù)序列 ：可重復(fù)幾百萬(wàn)次高度重復(fù)序列一般富含A-T或G-C，富含A-T的在密度梯度離心時(shí)在離心管中形成的區(qū)帶比主體DNA更靠近管口；富含G-C的更靠近管底，稱為衛(wèi)星衛(wèi)星DNA（satellite DNA）富含A-T富含G-C主體DNA2. 有斷裂基因mRNA1 872bp內(nèi)含子（內(nèi)含子（intr

17、on)：基因中不為多肽編碼，不在：基因中不為多肽編碼，不在mRNA中出現(xiàn)。中出現(xiàn)。ABCDEG7 700bpF外顯子（外顯子（exons）：為多肽編碼的基因片段。）：為多肽編碼的基因片段。：由于基因中內(nèi)含子的存在。例外例外：組蛋白基因組蛋白基因(histongene)和干擾素基因和干擾素基因(interferon gene)沒(méi)有內(nèi)含子。沒(méi)有內(nèi)含子。transcription五、五、RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能RNA分子是含短的不完全的螺旋區(qū)的多核苷酸鏈。分子是含短的不完全的螺旋區(qū)的多核苷酸鏈。（一）（一）tRNAtRNA約占約占RNA總量的總量的15%，主要作用是轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸用于，主要作用是轉(zhuǎn)

18、運(yùn)氨基酸用于合成蛋白質(zhì)。合成蛋白質(zhì)。tRNA分子量為分子量為4S，1965年年Holley 測(cè)定測(cè)定AlatRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)，一級(jí)結(jié)構(gòu)，提出三葉草二級(jí)結(jié)構(gòu)模型。提出三葉草二級(jí)結(jié)構(gòu)模型。主要特征主要特征：1.四臂四環(huán)；四臂四環(huán)；2.氨基酸臂氨基酸臂3端有端有CCAOH的共有的共有結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；3.D環(huán)上有二氫尿嘧啶（環(huán)上有二氫尿嘧啶（D）；）；4.反密碼環(huán)上的反反密碼環(huán)上的反密碼子與密碼子與mRNA相互作用；相互作用；5.可變環(huán)上的核苷酸數(shù)目可以可變環(huán)上的核苷酸數(shù)目可以變動(dòng)；變動(dòng)；6.TC環(huán)含有環(huán)含有T和和(普西普西 )；7.含有修飾堿基和不變含有修飾堿基和不變核苷酸。核苷酸。tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三

19、級(jí)結(jié)構(gòu)（二）（二）rRNA占細(xì)胞占細(xì)胞RNA總量的總量的80%，與蛋白質(zhì)（，與蛋白質(zhì)（40%）共同組成核糖體。）共同組成核糖體。原原 核核 生生 物物 真真 核核 生生 物物核糖體核糖體rRNA核糖體核糖體rRNA70S（30S、50S）16S、5S、23S80S（40S、60S）18S、5S、5.8S、28S （三）（三）mRNA與與hnRNAmRNA約占細(xì)胞約占細(xì)胞RNA總量的總量的35%，是蛋白質(zhì)合成的模板。，是蛋白質(zhì)合成的模板。真核生物真核生物mRNA的前體在核內(nèi)合成，包括整個(gè)基因的內(nèi)含的前體在核內(nèi)合成，包括整個(gè)基因的內(nèi)含子和外顯子的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，形成分子大小極不均勻的子和外顯子的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物

20、，形成分子大小極不均勻的hnRNA。（四）（四）snRNA(小分子細(xì)胞核小分子細(xì)胞核RNA)RNA)和和asRNA(反義反義RNA)RNA)（antisense RNAantisense RNA）snRNA主要存于細(xì)胞核中，占細(xì)胞主要存于細(xì)胞核中，占細(xì)胞RNA總量的總量的0.11%，與蛋白質(zhì)以與蛋白質(zhì)以RNP（核糖核酸蛋白）的形式存在，在（核糖核酸蛋白）的形式存在，在hnRNA和和rRNA的加工、細(xì)胞分裂和分化、協(xié)助細(xì)胞內(nèi)物的加工、細(xì)胞分裂和分化、協(xié)助細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸、構(gòu)成染色質(zhì)等方面有重要作用。質(zhì)運(yùn)輸、構(gòu)成染色質(zhì)等方面有重要作用。asRNA可通過(guò)互補(bǔ)序列與特定的可通過(guò)互補(bǔ)序列與特定的mRNA結(jié)

21、合，抑制結(jié)合，抑制mRNA的的翻譯，還可抑制翻譯，還可抑制DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。（五）（五）RNA的其它功能的其它功能1981年，年，Cech發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)RNA的催化活性，提出的催化活性，提出核酶核酶（ribozyme）。大部分核酶參加大部分核酶參加RNA的加工和成熟，也有催化的加工和成熟，也有催化C-N鍵的合成。鍵的合成。23SrRNA具肽酰轉(zhuǎn)移酶活性。具肽酰轉(zhuǎn)移酶活性。RNA在在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中均有一定的調(diào)控作用，與復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中均有一定的調(diào)控作用，與某些物質(zhì)的運(yùn)輸與定位有關(guān)。某些物質(zhì)的運(yùn)輸與定位有關(guān)。2 2、長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為只有某些蛋白質(zhì)才有生物催、長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)

22、為只有某些蛋白質(zhì)才有生物催化功能。但近些年研究發(fā)現(xiàn)，某些化功能。但近些年研究發(fā)現(xiàn)，某些RNARNA分子分子也具有生也具有生物催化功能，被稱為物催化功能，被稱為RibozymeRibozyme。19821982年年CechCech等發(fā)現(xiàn)四膜蟲細(xì)胞大核期間等發(fā)現(xiàn)四膜蟲細(xì)胞大核期間26S rRNA26S rRNA前體前體具有自我剪接功能，并于具有自我剪接功能，并于19861986年證明其內(nèi)含子年證明其內(nèi)含子L-L-19IVS19IVS具有多種催化功能。具有多種催化功能。19841984年年AltmanAltman等發(fā)現(xiàn)等發(fā)現(xiàn)RNasePRNaseP（一種酶，是由蛋白和（一種酶，是由蛋白和RNARNA

23、組成的復(fù)合體）的核酸組分組成的復(fù)合體）的核酸組分M M1 1RNARNA具有該酶的活性，具有該酶的活性，而該酶的蛋白質(zhì)部分而該酶的蛋白質(zhì)部分C C5 5蛋白并無(wú)酶活性。蛋白并無(wú)酶活性。CechCech和和AltmanAltman因發(fā)現(xiàn)因發(fā)現(xiàn)RibozymeRibozyme而獲得而獲得19891989年度諾貝爾年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?；瘜W(xué)獎(jiǎng)。核酶在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用核酶在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用1 1、核酶抗肝炎病毒的研究、核酶抗肝炎病毒的研究目前人們已進(jìn)行了核酶抗甲型肝炎病毒（目前人們已進(jìn)行了核酶抗甲型肝炎病毒（HAV)HAV)、乙型肝炎病、乙型肝炎病毒（毒（ HBVHBV）、丙型肝炎病毒（）、丙型肝炎病毒（ HCV

24、HCV）以及丁型肝炎病毒（）以及丁型肝炎病毒（HDVHDV）作用的研究。人工設(shè)計(jì)核酶多為錘頭狀結(jié)構(gòu)，少部分是采用作用的研究。人工設(shè)計(jì)核酶多為錘頭狀結(jié)構(gòu)，少部分是采用發(fā)夾狀核酶。發(fā)夾狀核酶。2 2、抗人類免疫缺陷病毒、抗人類免疫缺陷病毒型（型（HIV- )HIV- )核酶核酶19981998年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)Wong-StaalWong-Staal等利用發(fā)夾核酶抑等利用發(fā)夾核酶抑制制HIV- HIV- 基因表達(dá)，并率先進(jìn)入臨床基因表達(dá)，并率先進(jìn)入臨床期。期。3 3、抗腫瘤治療、抗腫瘤治療 核酶能在特定位點(diǎn)準(zhǔn)確有效地識(shí)別和切割腫瘤細(xì)胞的核酶能在特定位點(diǎn)準(zhǔn)確有效地識(shí)別和切割

25、腫瘤細(xì)胞的mRNA,mRNA,抑抑制腫瘤基因的表達(dá)，達(dá)到治療腫瘤的目的。制腫瘤基因的表達(dá)，達(dá)到治療腫瘤的目的。何何 大大 一一Protein EnzymeNeededProteinEnzymeDNA Molecule?朊病毒（Prion） 六、核酸的性質(zhì)六、核酸的性質(zhì)（一）一般理化性質(zhì)（一）一般理化性質(zhì)1.為兩性電解質(zhì)，通常表現(xiàn)為酸性。2.DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末，不溶于有機(jī)溶劑。3.DNA溶液的粘度極高，而RNA溶液要小得多。4.RNA能在室溫條件下被稀堿水解而DNA對(duì)堿穩(wěn)定。5.利用核糖和脫氧核糖不同的顯色反應(yīng)鑒定DNA與RNA。（二）核酸的紫外吸收性質(zhì)（二）核酸的紫外吸收

26、性質(zhì)核酸核酸的堿基具有共扼雙鍵，因而有紫外吸收性質(zhì)，吸收峰在260nm（蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的紫外吸收峰在280nm）。核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少3040%，當(dāng)核，當(dāng)核酸變性或降解時(shí)光吸收值顯著增加（增色效應(yīng)），但核酸酸變性或降解時(shí)光吸收值顯著增加（增色效應(yīng)），但核酸復(fù)性后，光吸收值又回復(fù)到原有水平（減色效應(yīng)）。復(fù)性后，光吸收值又回復(fù)到原有水平（減色效應(yīng)）。（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性1.堿基對(duì)間的氫鍵；2.堿基堆積力；3.環(huán)境中的正離子。（四）核酸的的變性（四）核酸的的變性 ：雙螺旋區(qū)氫鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)破壞，形成單鏈無(wú)規(guī)線團(tuán)狀，只涉及

27、次級(jí)鍵的破壞。DNA變性是個(gè)突變過(guò)程，類似結(jié)晶的熔變性是個(gè)突變過(guò)程，類似結(jié)晶的熔解。將紫外吸收的增加量達(dá)到最大增量解。將紫外吸收的增加量達(dá)到最大增量一半時(shí)的溫度稱熔解溫度一半時(shí)的溫度稱熔解溫度(melting temperature, Tm)。影響Tm的因素：（1）G-C的相對(duì)含量 （G+C）% =（Tm 69.3） 2.44（2）介質(zhì)離子強(qiáng)度低，Tm低。（3）高pH下堿基廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的能力。（4）變性劑如甲酰胺、尿素、甲醛等破壞氫鍵，妨礙堿基堆積，使Tm下降。（五）核酸的復(fù)性（退火）（五）核酸的復(fù)性（退火）：變性核酸的互補(bǔ)鏈在適當(dāng)條件下重新締合成雙螺旋的過(guò)程。影響復(fù)性速度的因素：

28、（1）單鏈片段濃度（2）單鏈片段的大?。?）片段內(nèi)重復(fù)序列的多少（4）溶液離子強(qiáng)度的大小（5）溶液溫度的高低 （六）分子雜交（六）分子雜交 ：在退火條件下，不同來(lái)源的DNA互補(bǔ)區(qū)形成氫鍵，或DNA單鏈和RNA鏈的互補(bǔ)區(qū)形成DNA-RNA雜合雙鏈的過(guò)程。探針探針：用放射性同位素或熒光標(biāo)記的DNA或RNA片段。原位雜交技術(shù)原位雜交技術(shù)：直接用探針與菌落或組織細(xì)胞中的核酸雜交，未改變核酸所在的位置。點(diǎn)雜交點(diǎn)雜交：將核酸直接點(diǎn)在膜上，再與核酸雜交。Southern印跡法印跡法：將電泳分離后的DNA片段從凝膠轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上，再進(jìn)行雜交。Northern印跡法印跡法：將電泳分離后的RNA吸印到纖維素

29、膜上再進(jìn)行分子雜交。七、核酸的序列測(cè)定七、核酸的序列測(cè)定目前多采用目前多采用Sanger的酶法和的酶法和Gilbert的化學(xué)法的化學(xué)法八、核酸的生物學(xué)功能和實(shí)踐意義八、核酸的生物學(xué)功能和實(shí)踐意義核酸是基本遺傳物質(zhì)，在蛋白質(zhì)的生物合成上又占有重要位置，因而在個(gè)體的生長(zhǎng)、生殖、遺傳、變異和轉(zhuǎn)化等一系列生命現(xiàn)象中起決定性作用。（一）核酸與遺傳信息的傳遞（一）核酸與遺傳信息的傳遞DNA是基本遺傳物質(zhì) 有了一定結(jié)構(gòu)的DNA，才能產(chǎn)生一定結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，由一定結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才有一定形態(tài)和生理特征，所以根據(jù)DNA的特定遺傳密碼產(chǎn)生的蛋白質(zhì)就代表特定生物的遺傳性。在遺傳過(guò)程中DNA的具體作用的具體作用：（1）在細(xì)胞分裂時(shí)按照自己的結(jié)構(gòu)精確復(fù)制傳給后代；（2）作為模板將所貯遺傳信息傳給mRNA。RNA在傳遞遺傳信息上的作用 mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板；tRNA識(shí)別mRNA上的遺傳密碼，轉(zhuǎn)運(yùn)特定氨基酸到核糖體上合成肽鏈；rRNA是核糖體的主要成分，是翻譯工作的場(chǎng)所。（二）核酸與蛋白質(zhì)的生物合成（二）核酸與蛋白質(zhì)的生物合成DNA轉(zhuǎn)錄為mRNA是有選擇的，tRNA和rRNA也是DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。（三）核酸結(jié)構(gòu)改變與生物變異（三）核酸結(jié)構(gòu)改變與生物變異一切生物的變異和進(jìn)化都可以說(shuō)是由于DNA的結(jié)構(gòu)改變而引起蛋白質(zhì)改變的結(jié)果。生物遺傳的變異起源于D