核酸化學(xué)2課件

DNA雙鏈重新連接DNA雙鏈穿過DNA的釋放重復(fù)起始DNA雙鏈斷裂拓?fù)洚悩?gòu)酶II的作用機(jī)制

拓?fù)洚悩?gòu)酶

六、DNA與蛋白質(zhì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)

生物體內(nèi)的核酸通常都與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物，以核蛋白（nucleoprotein）的形式存在。DNA分子十分巨大，與蛋白質(zhì)結(jié)合后被組裝到有限的空間中。１、病毒２、細(xì)菌擬核３、真核染色體噬菌體T2結(jié)構(gòu)頭部頸圈尾部基板尾絲尖釘動物病毒切面模式圖

被膜（脂蛋白、碳水化合物）衣殼（蛋白質(zhì)）核酸突起（糖蛋白）病毒粒組蛋白與DNA的結(jié)合核小體DNA的念珠狀結(jié)構(gòu)真核生物染色體DNA組裝不同層次的結(jié)構(gòu)

DNA（2nm）核小體鏈（11nm，每個核小體200bp）纖絲（30nm，每圈6個核小體）突環(huán)（150nm，每個突環(huán)大約75000bp）玫瑰花結(jié)（300nm，6個突環(huán)）螺旋圈（700nm，每圈30個玫瑰花）染色體（1400nm，

每個染色體含10個玫瑰花200bp）第四節(jié)

RNA的分子結(jié)構(gòu)

一、RNA一級結(jié)構(gòu)和類別二、tRNA的分子結(jié)構(gòu)三、rRNA的分子結(jié)構(gòu)四、mRNA的分子結(jié)構(gòu)RNA的類別

信使RNA（messengerRNA，mRNA）：在蛋白質(zhì)合成中起模板作用；核糖體RNA（ribosoalRNA，rRNA）：與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體（ribosome）,核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所；轉(zhuǎn)移RNA（transforRNA，tRNA）：在蛋白質(zhì)合成時起著攜帶活化氨基酸的作用。tRNA的結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)特征：單鏈三葉草葉形四臂四環(huán)三級結(jié)構(gòu)特征：在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊扭曲形成倒L型酵母tRNAAla

的二級結(jié)構(gòu)

DHU環(huán)IGC反密碼子反密碼環(huán)氨基酸臂可變環(huán)TψC環(huán)CCAAla3′5′

rRNA的分子結(jié)構(gòu)特征：單鏈，螺旋化程度較tRNA低

與蛋白質(zhì)組成核糖體后方能發(fā)揮其功能5sRNA的二級結(jié)構(gòu)

mRNA的分子結(jié)構(gòu)原核生物mRNA特征：

先導(dǎo)區(qū)+翻譯區(qū)（多順反子）+末端序列真核生物mRNA特征：

“帽子”（m7G-5′ppp5′-N-3′p）+單順反子+“尾巴”（PolyA）原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點5′3′順反子順反子順反子插入順序插入順序先導(dǎo)區(qū)末端順序真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點AAAAAAA-OH5′“帽子”PolyA

3′

順反子m7G-5′ppp-N-3′p第五節(jié)核酸的某些理化性質(zhì)及

核酸研究常用技術(shù)

一、核酸的兩性解離性質(zhì)

二、核酸的紫外吸收（λmax=260nm）三、核酸的變性、復(fù)性和分子雜交

四、核酸的熔解溫度（Tm）五、核酸的沉降性質(zhì)核苷酸的解離曲線pK1=0.9第一磷酸基pK3=6.2第二磷酸基pK2=3.7含氮環(huán)腺嘌呤核苷酸pK1=0.7第一磷酸基pK3=6.1第二磷酸基pK2=3.7含氮環(huán)烯醇式羥基鳥嘌呤核苷酸pK1=0.8第一磷酸基pK3=6.3第二磷酸基pK2=4.3含氮環(huán)胞嘧啶核苷酸pK1=1.0第一磷酸基pK3=6.4第二磷酸基烯醇式羥基尿嘧啶核苷酸pH離子化程度小牛胸線DNA的滴定曲線pHDNA的變性過程加熱部分雙螺旋解開無規(guī)則線團(tuán)鏈內(nèi)堿基配對核酸的變性、復(fù)性和雜交變性（加熱）探針雜交（緩慢冷卻）復(fù)性（緩慢冷卻）

變性：在物理、化學(xué)因素影響下，DNA堿基對間的氫鍵斷裂，雙螺旋解開，這是一個是躍變過程，伴有A260增加（增色效應(yīng)）,DNA的功能喪失。復(fù)性：在一定條件下，變性DNA單鏈間堿基重新配對恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，伴有A260減?。p色效應(yīng)）,DNA的功能恢復(fù)。分子雜交的原理示意圖

不同來源的DNA單鏈間或單鏈DNA與RNA之間只要有堿基配對的區(qū)域，在復(fù)性時可形成局部雙螺旋區(qū)，稱核酸分子雜交（hybridization）制備特定的探針（probe）通過雜交技術(shù)可進(jìn)行基因的檢測和定位研究。實例：southern印跡法Tm：熔解溫度（meltingtemperature）Polyd(A-T)DNAPolyd(G-C)

DNA的變性發(fā)生在一個很窄的溫度范圍內(nèi)，通常把熱變性過程中A260達(dá)到最大值一半時的溫度稱為該DNA的熔解溫度，用Tm表示。

Tm的大小與DNA分子中（G+C）的百分含量成正相關(guān)，測定Tm值可推算核酸堿基組成及判斷DNA純度。某些DNA的Tm值60801001.01.41.2100%A260t\0CTmTmTm123123人類基因組計劃概況

（HumanGenomeProject，HGP）

該計劃是美國科學(xué)家在1985年率先提出，1990年正式啟動。美、英、德、法、日先后參加了此項工作，1999年我國成為HGP的第六個成員國。

HGP旨在闡明人類基因組DNA所具有的3×109核苷酸的序列，發(fā)現(xiàn)所有的人類基因并闡明其在染色體上的位置，破譯人類的全部遺傳信息，使得人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識自我。到目前為止，已完成了人類基因組的框架圖，測序的工作已基本完成。

HGP的實施，揭開了生命科學(xué)新的一頁，它可以造福于人類，但也面臨的倫理的挑戰(zhàn)。HGP取得的成就

完成了人類基因組工作草圖繪制,揭示了人類基因組若干細(xì)節(jié)基本上測定了人類基因組上的堿基序列一些模式生物(果蠅、擬南介等)和作物（如水稻）基因草圖繪制成功，測序基本完成促進(jìn)了生物信息學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、糖組學(xué)的迅猛發(fā)展人類基因組草圖繪就，中國科學(xué)家功不可沒HGP面臨的挑戰(zhàn)基因的隱私權(quán)問題基因組圖譜和信息的使用與人的社會權(quán)利問題基因資源問題基因知識的濫用問題人類將進(jìn)入生物經(jīng)濟(jì)時代基因——操縱生命的工具基因組——潛藏著巨大的經(jīng)濟(jì)價值基因技術(shù)——21世紀(jì)的投資熱點

誰掌握了人類基因圖譜，就等于誰破譯了人類的生命密碼，獲得了操縱生命的工具。與互聯(lián)網(wǎng)相比，網(wǎng)絡(luò)只是對人類的信息溝通帶來了巨大的革命，而基因領(lǐng)域的革命則能夠從根本上改變?nèi)祟惖拿\，基因工程所帶來的商業(yè)機(jī)會將會大大超過網(wǎng)絡(luò)。離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)頭腔沉降樣品驅(qū)動馬達(dá)真空冷凍

沉降系數(shù)

（sedimentationcoefficient）

生物大分子在單位離心力場作用下的沉降速度稱為沉降系數(shù)。即沉降系數(shù)是微顆粒在離心力場的作用下，從靜止?fàn)顟B(tài)到達(dá)極限速度所需要的時間。數(shù)學(xué)定義式為：

沉降系數(shù)單位：由于蛋白質(zhì)、核酸、病毒等的沉降系數(shù)介于1×10-13到200×10-13秒的范圍，為方便起見，把作為沉降系數(shù)的一個單位，用Svedberg單位，用即S表示。沉降系數(shù)（s）與相對分子量（Mr）的關(guān)系:Mr=RTsD(1-)Svedberg方程:d/dt2

s=問答題1、某DNA樣品含腺嘌呤15.1%（按摩爾堿基計），計算其余堿基的百分含量。2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是什么時候，由誰提出來的？試述其結(jié)構(gòu)模型。3、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有些什么基本特點？這些特點能解釋哪些最重要的生命現(xiàn)象？4、tRNA的結(jié)構(gòu)有何特點？有何功能？5、DNA和RNA的結(jié)構(gòu)有何異同？6、簡述核酸研究的進(jìn)展，在生命科學(xué)中有何重大意義？6、計算（1）分子量為3105的雙股DNA分子的長度；