第五講 核酸的化學(xué)

第五講核酸的化學(xué)2023/6/221第一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸的發(fā)現(xiàn)1868－69F.Miescher從膿細(xì)胞核中提出含磷量高的核素（nuclein），其后從鮭魚精子中提取出 魚精蛋白和核素。1889年，Altman等從酵母和動物的細(xì)胞核中得到了不含蛋白質(zhì)的稱為核酸(nucleicacids)的物質(zhì)，其功能不清楚。1944年O.T.Avery等的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，證明了DNA就是遺傳物質(zhì)。1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用35S和32P分別標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和核酸，感染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了DNA是遺傳物質(zhì)。第二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸的生物學(xué)功能

DNA作為遺傳物質(zhì)的載體，負(fù)責(zé)遺傳信息的儲存、傳遞和發(fā)布；RNA負(fù)責(zé)遺傳信息的表達(dá)。細(xì)胞內(nèi)DNA含量很穩(wěn)定，不受營養(yǎng)條件、年齡等因素的影響。DNA是染色體的主要成分，而染色體與遺傳直接有關(guān)?？勺饔糜贒NA的一些物理、化學(xué)因素都可以引起遺傳特性的改變。第三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)核酸的組成成分第二節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)第三節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)第四節(jié)核酸及核苷酸的性質(zhì)第五節(jié)核酸及其組分的分離純化第六節(jié)核酸的分析測定及研究方法核酸的生物學(xué)功能第四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸的分類,核酸的水解,核酸的組分;核酸的組成成分核酸:細(xì)胞核中(原核分布在類核)，由成千上萬個(gè)單核苷酸(nucleotide)連接而成的多聚核苷酸(polynucleotide)長鏈高分子化合物。根據(jù)核酸的化學(xué)組成和生物學(xué)功能，將核酸分為：

核糖核酸（ribonucleicacidRNA）

脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacidDNA)第五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNA：主要存在于細(xì)胞核，是染色質(zhì)的主要成分，負(fù)責(zé)遺傳信息的儲存、傳遞和發(fā)布。在核外也存在有少量DNA，如線粒體DNA、葉綠體DNA以及細(xì)菌的質(zhì)粒（plasmid）。DNA（脫氧核糖核酸）第六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中:mRNA：約占細(xì)胞總RNA的5%，在蛋白質(zhì)合成中起模板作用；rRNA：占細(xì)胞總RNA的80%，是核糖體的組分，是合成蛋白質(zhì)的場所；tRNA：占細(xì)胞總RNA的10-15%，蛋白質(zhì)合成中起攜帶活化氨基酸的作用；RNA（核糖核酸）第九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNAmRNA轉(zhuǎn)錄DNA通過轉(zhuǎn)錄作用將遺傳信息傳遞給mRNA第十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成核糖體rRNA第十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五分析核酸的組分，須先將核酸水解，水解的終產(chǎn)物為：糖，含氮堿基，磷酸；核酸核苷酸核苷磷酸堿基（嘌呤和嘧啶）核糖或脫氧核糖（戊糖）核酸的水解第十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸是由核苷酸組成的，核苷酸是核苷的磷酸酯，核苷由堿基和核糖/脫氧核糖組成，堿基有嘌呤和嘧啶兩類。DNA組成：脫氧核糖、磷酸、A、G、C、TRNA組成：核糖、磷酸、A、G、C、U核酸的組分第十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五三.核酸的組分

第一節(jié)核酸的組成成分磷酸基團(tuán)堿基核糖核糖核苷酸RNA第十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五三.核酸的組分

第一節(jié)核酸的組成成分三.核酸的組分

核酸是由核苷酸組成的，核苷酸是核苷的磷酸酯，核苷由堿基和核糖/脫氧核糖組成，堿基有嘌呤和嘧啶兩類。DNA組成：脫氧核糖、磷酸、A、G、C、TRNA組成：核糖、磷酸、A、G、C、U磷酸酯基團(tuán)堿基脫氧核糖脫氧核糖核苷酸DNA第十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核糖β-D－呋喃核糖RNAHHHOCH2OHOHOHHHO4132

1.核糖HHHOCH2HOHOHHHO41322.脫氧核糖β-D－2－脫氧呋喃核糖DNA第十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五H－C3－OHCH2OH5H－C4C1H－C2－OHβ-D-呋喃核糖OOHH第十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核糖第十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五堿基(base)腺嘌呤(adenine，A)鳥嘌呤(guanine，G)；1.嘧啶：(pyrimidine)：胞嘧啶(cytosine，C)、胸腺嘧啶（thymine，T)、尿嘧啶(uracil，U)；2.嘌呤(purine)DNA中存在：A、T、G、C；RNA中存在：A、U、G、C。第十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五嘌呤基團(tuán)嘧啶基團(tuán)核糖堿基第二十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五腺嘌呤鳥嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶AGCTU核糖堿基第二十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五兩種核酸的組成成分脫氧核糖核糖磷酸磷酸堿基：A,T,G,CDNARNA堿基：A,U,G,C第二十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核苷

含氮堿與核糖類縮合成的糖苷叫核苷。戊糖與堿基縮合形成核苷，并以糖苷鍵連接。嘌呤環(huán)上的N-9或嘧啶環(huán)上的N-1與戊糖的C1上的-OH形成N-C糖苷鍵。核酸中的主要核苷有8種如：第二十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五5HHHOCH2OHOHCHHO腺嘌呤核苷A胞嘧啶核苷C尿嘧啶核苷U鳥嘌呤核苷GRNA中主要的核苷有4種：HHOCH2OHOHGHHOHHHOCH2OHOHUHHOHHHOCH2OHOHAHHOHH第二十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNA中主要的脫氧核糖核苷脫氧鳥苷dG脫氧胞苷dC脫氧胸苷dTHOCH2HOHAHHOHH1HOCH2HOHGHHOHH1HOCH2HOHTHHOHH1HOCH2HOHCHHOHH15555脫氧腺苷dA第二十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核苷酸核苷酸(nucleotide)是核苷的磷酸酯。由核苷中核糖的自由羥基與磷酸形成的磷酸酯叫核苷酸。核苷酸的核糖有3個(gè)自由羥基，可以酯化分別生成2-、3-和5-核苷酸。生物體的核苷酸多為5-核苷酸。

第二十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸的基本結(jié)構(gòu)單位：核苷酸酯鍵：糖或脫氧核糖的5’或

3’位，用代表磷酸HHHOCH2OHOHXHHO（X代表任一堿基）5′P5′--磷酸X苷(5′－XMP)P第二十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五5’--磷酸腺苷；(5’--AMP)5’--磷酸脫氧腺苷；5’--dTMP)PHH－OCH2HOHAHHO3′HH－OCH2OHOHAHHO3′P5′第二十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五多磷酸核苷酸形成方式：形成核苷酸后的磷酸還有自由的羥基，故可以和另一分子磷酸形成酯鍵，核苷酸最多可連接三個(gè)磷酸；HH－OCH2OHOHCHHO3′～PP二磷酸胞苷(CDP)5′高能鍵HH－OCH2OHOHCHHO3’～～PPP三磷酸鳥苷(GTP)5’第二十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五

核糖核苷酸以三個(gè)字母表示，第一個(gè)字母代表堿基，第三個(gè)字母“P”代表磷酸，第二個(gè)字母中“M”代表一，“D”代表二，“T”代表三；

UDP：脫氧核糖核苷酸則在上述三個(gè)字母前加“d”例三磷酸脫氧胸苷dTTP：GMP：一磷酸鳥苷一磷酸脫氧鳥苷dGMP：三磷酸胞苷CTP：二磷酸尿苷命名方法第三十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五AMPADPATP第三十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五RNA的類別及分布RNA的一級結(jié)構(gòu)RNA的多級結(jié)構(gòu)RNA的結(jié)構(gòu)RNA的類別RNA類別：核糖體RNA（ribosomalRNA,rRNA）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（transferRNA,tRNA）信使RNA（messengerRNA,mRNA）

第三十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五其它類別的RNA（1）病毒RNA（ViralRNA）

（2）核內(nèi)RNA（nuclearRNA,nRNA）

①不均一核RNA（heterogeneousnuclearRNA,HnRNA）

②小分子核RNA（smallnuclearRNA,snRNA）

③小分子核仁RNA（smallnucleolarRNA,snoRNA）

④染色體RNA（chromosomalRNA,chRNA）

（3）線粒體RNA（mitochondrialRNA,mitRNA）

（4）葉綠體RNA（chloroplastRNA,chlRNAorctRNA）

第三十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核糖體RNA(rRNA)

這是細(xì)胞內(nèi)主要的RNA，占細(xì)胞總的80%左右，是一種代謝穩(wěn)定，分子量最大的RNA；

核糖體：是分布在細(xì)胞內(nèi)的微小顆粒，是蛋白質(zhì)生物合成的場所（構(gòu)造）。細(xì)胞質(zhì)RNA第三十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五蛋白質(zhì)生物合成第三十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五

第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)生物合成第三十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五信使RNA(mRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)

這是細(xì)胞中最小的一種RNA，約占總的15%，是目前研究得最清楚的一類，在蛋白質(zhì)合成中起攜帶（選擇供應(yīng)）氨基酸的作用；

在胞內(nèi)含量很少，約占5%，代謝活躍。在蛋白質(zhì)合成中起著模板的作用；第三十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五rRNA第三十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五染色質(zhì)RNA：

是細(xì)胞質(zhì)RNA的前身物，分子量比相應(yīng)的細(xì)胞質(zhì)RNA大，需經(jīng)過加工剪切后，變?yōu)榧?xì)胞質(zhì)RNA；始終存在于核內(nèi)，對基因活性起調(diào)節(jié)作用；前體RNA：細(xì)胞核RNA第三十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五

第一節(jié)蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)生物合成第四十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五線粒體和葉綠體

RNA葉綠體RNA

葉綠體也有自己特有的rRNA,tRNA和mRNA，但和細(xì)胞質(zhì)RNA的大小和結(jié)構(gòu)都不同。也存在著獨(dú)立的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)；線粒體RNA大部分是rRNA，同時(shí)線粒體有自己特有的rRNA,tRNA和mRNA，與細(xì)胞質(zhì)RNA的大小和結(jié)構(gòu)都不同；是獨(dú)立的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)；線粒體RNA病毒RNA病毒只含一種核酸，要么是DNA,要么是RNA；病毒RNA既是遺傳信息的載體，又具有mRNA的功能；第四十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核苷酸連接方式：通過3′，5′磷酸二酯鍵連接而成的單鏈結(jié)構(gòu)。RNA的基本單位：核糖核苷酸RNA一級結(jié)構(gòu)HO－POO磷酸二酯鍵HHHOCH2OHOAHHO3′HHCH2OHOHAHHO3′5′5′第四十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五PPOCH2OOGOCH2OOCOCH2OOA5′端3′端如圖：第四十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五多聚核苷酸鏈的書寫法

一個(gè)多核苷酸鏈存在兩個(gè)末端，一個(gè)稱為3′－末端，另一個(gè)稱為5′－末端。原則：5′－末端在左，3′－末端在右。

磷酸在左表示接于核苷的C－5′位，在右表示接于核苷的C－3′位例

5′端3′端U3′PC3′P5′A3′P5′G3′P5′線條式縮寫5′····UCGA····3′例適用于DNA5′····CTCGAA····3′適用于RNA第四十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五rRNA的一級結(jié)構(gòu)原核生物核糖體

70S50S30S5SrRNA,23SrRNA34種蛋白質(zhì)16SrRNA21種蛋白質(zhì)核糖體50S30S第四十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五真核生物核糖體rRNA80S60S40S5SrRNA，5.8SrRNA，28SrRNA49種蛋白質(zhì)18SrRNA33種蛋白質(zhì)大亞基小亞基第四十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五mRNA的一級結(jié)構(gòu)真核生物mRNA的一級結(jié)構(gòu)可用下式表示:5′-帽子

5′-非密碼區(qū)密碼區(qū)3′-非密碼區(qū)polyA5′-cap：m7G(5′)pppNmp5′-capCapo:m7G(5′)pppNpCap1:m7G(5′)pppNmpNpCap2:m7G(5′)pppNmpNmpNp第四十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五5′-cap的功能

防止mRNA被核酸酶降解。(2)為mRNA翻譯活性所必需。(3)與蛋白質(zhì)合成的正確起始有關(guān)。3′-polyA:polyA的殘基數(shù)20~200個(gè)，或更多。保護(hù)mRNA，免受核酸外切酶的作用。(2)與翻譯有關(guān)，沒有polyA翻譯活性降低。(3)與mRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)有關(guān)。mRNA的一級結(jié)構(gòu)polyA的功能第四十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1ccagggacgcuggggccggagcugcugccgccgucuacacgguccccucauuugacgggu61ucgccuccuagcagcgccugggcgagugacaucugggccggaccagcuggugcugcgcgg121cgcagauaacaagaccucugccagaagaac

cauggcuuuggaaggcggaguucaggcuga181ggagaugggugcgguccucagugagccccugccucccugaacauaggaaacccaccuggg241cagccauggaaugggacaauggcacaggccaggcucugggcuugccacccaccaccugug301ucuaccgcgagaacuucaagcaacugcugcugccaccuguguauucggcggugcuggcgg361cuggccugccgcugaacaucugugucauuacccagaucugcacgucccgccgggcccuga

cccgcacggccguguacacccuaaaccuugcucuggcugaccugcuauaugccugcuccc481ugccccugcucaucuacaacuaugcccaaggugaucacuggcccuuuggcgacuucgccu541gccgccugguccgcuuccucuucuaugccaaccugcacggcagcauccucuuccucaccu601gcaucagcuuccagcgcuaccugggcaucugccacccgcuggcccccuggcacaaacgug661ggggccgccgggcugccuggcuaguguguguagccguguggcuggccgugacaacccagu721gccugcccacagccaucuucgcugccacaggcauccagcguaaccgcacugucugcuaug781accucagcccgccugcccuggccacccacuauaugcccuauggcauggcucucacuguca841ucggcuuccugcugcccuuugcugcccugcuggccugcuacugucuccuggccugccgcc901ugugccgccaggauggcccggcagagccuguggcccaggagcggcguggcaaggcggccc961gcauggccguggugguggcugcugccuuugccaucagcuuccugccuuuucacaucacca1021agacagccuaccuggcagugcgcucgacgccgggcguccccugcacuguauuggaggccu1081uugcagcggccuacaaaggcacgcggccguuugccagugccaacagcgugcuggacccca1141uccucuucuacuucacccagaagaaguuccgccggcgaccacaugagcuccuacagaaac1201ucacagccaaauggcagaggcagggucgcugaguccuccagguccugggcagccuucaua1261uuugccauuguguccggggcaccaggagccccaccaaccccaaaccaugcggagaauuag1321aguucagcucagcugggcauggaguuaagaucccucacaggacccagaagcucaccaaaa1381acuauuucuucagccccuucucuggcccagacccugugggcauggagauggacagaccug1441ggccuggcucuugagaggucccagucagccauggagagcuggggaaaccacauuaaggug1501cucacaaaaauacagugugacguguacugucaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa第四十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五

大多數(shù)天然RNA是一條單鏈，通過自身回折形成部分螺旋區(qū)，部分非螺旋區(qū)。少數(shù)病毒RNA如水稻矮縮病毒、呼腸孤病毒、傷瘤病毒等RNA是雙鏈螺旋，類似于DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA中雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素主要是堿基堆積力，其次是氫鍵。RNA的二級結(jié)構(gòu)第五十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五rRNA的二級結(jié)構(gòu)16SrRNA第五十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第五十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五tRNA的二級結(jié)構(gòu)第五十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五RNA的三級結(jié)構(gòu)

tRNA的三級結(jié)構(gòu)

第五十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第五十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNA的一級結(jié)構(gòu)DNA的二級結(jié)構(gòu)DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA的結(jié)構(gòu)DNA一級結(jié)構(gòu)

DNA的一級結(jié)構(gòu)指的是組成DNA分子的脫氧核苷酸的連接方式和排列順序。DNA是由很多個(gè)dAMP、dGMP、dCMP和dTMP通過3’,5’-磷酸二酯鍵連成的無分支雙鏈線狀或環(huán)狀多核苷酸。第五十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNA的單鏈結(jié)構(gòu)堿基脫氧核糖磷酸基團(tuán)CAT3’,5’磷酸二酯鍵第五十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNA的單鏈結(jié)構(gòu)的書寫法5’····ATCGAA····3′例DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)5′····ATCGAA····3′3′····TAGCTT····5′堿基互補(bǔ)原則：A與T之間兩個(gè)氫鍵配對，C與G之間三個(gè)氫鍵配對。第五十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第五十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1ccagggacgctggggccggagctgctgccgccgtctacacggtcccctcatttgacgggt61tcgcctcctagcagcgcctgggcgagtgacatctgggccggaccagctggtgctgcgcgg121cgcagataacaagacctctgccagaagaac

catggctttggaaggcggagttcaggctga181ggagatgggtgcggtcctcagtgagcccctgcctccctgaacataggaaacccacctggg241cagccatggaatgggacaatggcacaggccaggctctgggcttgccacccaccacctgtg301tctaccgcgagaacttcaagcaactgctgctgccacctgtgtattcggcggtgctggcgg361ctggcctgccgctgaacatctgtgtcattacccagatctgcacgtcccgccgggccctgacccgcacggccgtgtacaccctaaaccttgctctggctgacctgctatatgcctgctccc481tgcccctgctcatctacaactatgcccaaggtgatcactggccctttggcgacttcgcct541gccgcctggtccgcttcctcttctatgccaacctgcacggcagcatcctcttcctcacct601gcatcagcttccagcgctacctgggcatctgccacccgctggccccctggcacaaacgtg661ggggccgccgggctgcctggctagtgtgtgtagccgtgtggctggccgtgacaacccagt721gcctgcccacagccatcttcgctgccacaggcatccagcgtaaccgcactgtctgctatg781acctcagcccgcctgccctggccacccactatatgccctatggcatggctctcactgtca841tcggcttcctgctgccctttgctgccctgctggcctgctactgtctcctggcctgccgcc901tgtgccgccaggatggcccggcagagcctgtggcccaggagcggcgtggcaaggcggccc961gcatggccgtggtggtggctgctgcctttgccatcagcttcctgccttttcacatcacca1021agacagcctacctggcagtgcgctcgacgccgggcgtcccctgcactgtattggaggcct1081ttgcagcggcctacaaaggcacgcggccgtttgccagtgccaacagcgtgctggacccca1141tcctcttctacttcacccagaagaagttccgccggcgaccacatgagctcctacagaaac1201tcacagccaaatggcagaggcagggtcgctgagtcctccaggtcctgggcagccttcata1261tttgccattgtgtccggggcaccaggagccccaccaaccccaaaccatgcggagaattag1321agttcagctcagctgggcatggagttaagatccctcacaggacccagaagctcaccaaaa1381actatttcttcagccccttctctggcccagaccctgtgggcatggagatggacagacctg1441ggcctggctcttgagaggtcccagtcagccatggagagctggggaaaccacattaaggtg1501ctcacaaaaatacagtgtgacgtgtactgtcaaaaaaaaa

aaaaaaaaaaaaaaa第六十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNA的二級結(jié)構(gòu)—雙鏈超螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出英、美國科學(xué)家Watson和Crick在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)堿基等比定律和x-射線衍射的研究結(jié)果，在1953年以立體化學(xué)上的最適構(gòu)型，建立了與DNAX-射線衍射資料相符的分子模型——DNA雙螺旋（二級）結(jié)構(gòu)模型。它可在分子水平上闡述遺傳(基因復(fù)制)的基本特征。第六十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第六十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五每一條鏈呈右手螺旋，兩條鏈平行纏繞形成雙螺旋。鏈的骨架為脫氧核糖和磷酸，處于螺旋的外側(cè)；DNA由兩條脫氧多核苷酸鏈組成，兩條鏈方向相反，即一條為5′→3′，另一條鏈為3‘→5′；DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)堿基處于雙螺旋的內(nèi)部，每條鏈的所有堿基都與另一條鏈的堿基通過氫鍵相互配對。其中A與T之間兩個(gè)氫鍵配對，C與G之間三個(gè)氫鍵配對;第六十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五雙螺旋的螺距為3.4nm，含10個(gè)堿基對，因此每個(gè)堿基沿軸扭轉(zhuǎn)36度；維系二級結(jié)構(gòu)的主要有三種作用力。氫鍵，堿基堆積力，鹽鍵；3.4nm3.4埃DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)第六十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五兩條反向平行的多核苷酸鏈構(gòu)成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。堿基對的方向性使得堿基對占據(jù)的空間不對稱，使雙螺旋的表面形成兩個(gè)凹下去的槽，稱為大溝和小溝，即雙螺旋表面凹下去的較大溝槽和較小溝槽。小溝位于雙螺旋的互補(bǔ)鏈之間，而大溝位于相毗鄰的雙股之間。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)3′－CAGCACTCGTTA－5′5′－GTCGTGAGCAAT－3′第六十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的最主要因素是堿基堆積力。層層堆積的芳香族堿基上的電子云交錯(cuò)形成了堿基堆積力，使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成疏水核心而不存在游離的水分子，有利于互補(bǔ)堿基間形成氫；同時(shí)，雙螺旋外側(cè)帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)同帶正電荷的陽離子之間形成的離子鍵可減少雙鏈間的靜電斥力，因而對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)也有一定的穩(wěn)定作用。雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)能解釋許多重要的生命現(xiàn)象，如復(fù)制，蛋白質(zhì)的合成，遺傳與變異，故此模型被認(rèn)為是本世紀(jì)在自然科學(xué)方面的重大突破之一，揭開了分子生物學(xué)的序幕。第六十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五超螺旋結(jié)構(gòu)的形成:DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，一般每轉(zhuǎn)一圈有10個(gè)核苷酸對，平時(shí)雙螺旋總處于能量最低狀態(tài)。若正常DNA雙螺旋額外地多轉(zhuǎn)或少轉(zhuǎn)幾圈，使每一圈的核苷酸數(shù)目大于或小于10，就會出現(xiàn)雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的改變，在DNA分子中產(chǎn)生額外張力。DNA的三級結(jié)構(gòu)超螺旋（superhelix）第六十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第六十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第六十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五真核生物DNA的包裝

核小體（nucleosome）：是染色體的基本結(jié)構(gòu)單位。核小體由核心顆粒(coreparticle)和連接區(qū)DNA(linkerDNA)組成。第七十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第七十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五染色質(zhì)基本單位的核小體。由核小體螺旋化盤繞形成螺線管。由螺線管纖維纏繞形成染色質(zhì)纖維環(huán)。由染色質(zhì)纖維環(huán)會再繞成螺旋形成染色體。真核生物DNA的包裝第七十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五真核生物DNA的包裝第七十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五真核DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)重復(fù)順序真核細(xì)胞染色質(zhì)DNA具有許多重復(fù)排列的核苷酸序列。根據(jù)重復(fù)程度分為：高度重復(fù)順序重復(fù)次數(shù)可達(dá)幾百萬次，順序較短，含5～100bp，GC含量高，這部分DNA又稱為衛(wèi)星DNA；3′－TAGCTATAGCTA－5′5′－ATCGATATCGAT－3′第七十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五中度重復(fù)順序基礎(chǔ)順序較長，可達(dá)100～300bp，重復(fù)次數(shù)幾百至幾千；單一順序這種序列大小不等，每一段順序一般決定一個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，多為一個(gè)蛋白質(zhì)基因；間隔順序與插入順序基因和基因之間的一段DNA順序，不編碼任何蛋白質(zhì)；一個(gè)基因內(nèi)部的一段DNA順序，不編碼任何Aa（內(nèi)含子）；（編碼Aa-外顯子）二者都不是基因，但對基因的表達(dá)起重要作用第七十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五在一些DNA片段中，脫氧核苷酸的順序在兩條鏈中順讀和倒讀是一樣的，這種結(jié)構(gòu)稱為回文結(jié)構(gòu)。

回文結(jié)構(gòu)也稱反向重復(fù)（invertedrepeats）回文結(jié)構(gòu)真核DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第七十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五發(fā)夾形和十字形第七十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸和核苷酸的性質(zhì)一.溶解性二.核酸及其組分的兩性性質(zhì)三.紫外吸收四.核酸的變性和復(fù)性性狀與溶解性RNA常為白色粉末狀，DNA大分子呈白色纖維狀固體，黏度大，易斷裂；二者均溶于水，而不溶于一般有機(jī)溶劑中，故常用冷乙醇從水溶液中將核酸沉淀出來。DNA和RNA在生物細(xì)胞中大都與蛋白質(zhì)結(jié)合為核蛋白復(fù)合物（DNA蛋白DNP和RNA蛋白RNP）。第七十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸是兩性電解質(zhì)，但酸性強(qiáng)，與金屬離子結(jié)合成鹽，也可與堿性蛋白（組蛋白）結(jié)合；介質(zhì)pH大于4時(shí)，呈陰離子，電泳時(shí)向陽極移動，達(dá)到分離的目的；DNA在pH4~11間最穩(wěn)定，超出此范圍易變性。核酸及其組分的兩性性質(zhì)核酸電泳第七十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸分子中的嘌呤和嘧啶堿基中含有共軛雙鍵體系，因而具有特殊的紫外吸收光譜，其最大吸收峰位于260nm處。利用這一性質(zhì)可定量測定核酸的含量或鑒定核酸的純度。

純DNA：OD260/OD280=1.8

純RNA：OD260/OD280=2.0紫外吸收樣品中如含有蛋白質(zhì)及苯酚等雜質(zhì)，此比值明顯降低。對于純樣品，讀取OD260值即可算出含量；通常以1單位OD值相當(dāng)于50g/ml雙螺旋DNA或40g/ml單鏈DNA（RNA），或20g/ml寡核苷酸計(jì)算。此方法簡便、快速、準(zhǔn)確。第八十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五核酸的變性和復(fù)性

核酸的變性（denaturation）：核酸的變性是指因某些理化因素的影響使維持核酸空間結(jié)構(gòu)的氫鍵和疏水鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)解體，但不涉及核苷酸間共價(jià)鍵的斷裂。

增色效應(yīng)：核酸變性后，粘度降低，紫外吸收值增高，生物功能消失。變性的因素：DNA分子中的堿基處于配對和不配對的動態(tài)平衡狀態(tài)，很多因素會引起它向不配對方向轉(zhuǎn)變，即引起DNA變性。如高溫、高離子強(qiáng)度、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、射線等。第八十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第八十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五DNA的熱變性過程中光吸收達(dá)到最大吸收值的一半時(shí)的溫度稱為DNA的解鏈溫度(meltingtemperature，簡寫Tm)或熔點(diǎn)，用Tm表示。Tm值與DNA片段大小、G和C含量、均一性等有關(guān)。一般可理解為雙鏈DNA近一半解鏈成單鏈DNA時(shí)的溫度。Tm(DNA的熔點(diǎn))第八十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五

第四節(jié)核酸和核苷酸的性質(zhì)四.核酸的變性和復(fù)性Tm與DNA中(G+C)含量的關(guān)系第八十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五概念：變性DNA在適當(dāng)?shù)臈l件下(除去變性因素)，可使兩條分開的鏈按照堿基配對規(guī)律重新締合(reassociation)成雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過程稱為復(fù)性。復(fù)性后的DNA其理化性質(zhì)和生物功能都得到全部或部分恢復(fù)。減色效應(yīng)：復(fù)性的DNA溶液紫外吸收下降。核酸的復(fù)性（renauration）第八十五頁，共一百零二頁，編輯于