1、第二章第二章 核酸化學核酸化學第一節第一節 核酸的概述核酸的概述 第二節第二節 核苷酸核苷酸 第三節第三節 核酸的結構核酸的結構 第四節第四節 核酸性質核酸性質第一節第一節 核酸的概述核酸的概述（染色體和基因）（染色體和基因）在生物細胞核中存在著一種能被堿性染料著色在生物細胞核中存在著一種能被堿性染料著色的螺旋集縮體，它是由核酸、的螺旋集縮體，它是由核酸、 組蛋白、非組組蛋白、非組蛋白等組成，稱此物質為染色體蛋白等組成，稱此物質為染色體。經典遺傳學認為，染色體和基因（遺傳因子）經典遺傳學認為，染色體和基因（遺傳因子）間有平行現象，基因存在于染色體上，基因在間有平行現象，基因存在于染色體上，基因

2、在遺傳中具有完整性，隨染色體的分裂、配對而遺傳中具有完整性，隨染色體的分裂、配對而進行獨立的分配。進行獨立的分配。 串珠狀核小體串珠狀核小體DNA雙螺旋片段雙螺旋片段染色質纖染色質纖維維伸展形染色質片段伸展形染色質片段密集形染色質片段密集形染色質片段整個染色體整個染色體(DNA分分子盤繞子盤繞8K-10K倍倍)DNA（脫氧核糖核酸）（脫氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）（核糖核酸）mRNA（信使（信使RNA）tRNA（轉運（轉運RNA）rRNA（核糖體（核糖體RNA）核酸核酸第一節第一節 核酸的概述核酸的概述（核酸的種類（核酸的種類）第一節第一節 核酸的概述核酸的概述（核酸的分布（核酸的分布） 真

3、核生物真核生物原核生物原核生物 DNA細胞核（細胞核（95%）線粒體、葉綠體（線粒體、葉綠體（5%）核質區（擬核）核質區（擬核）質粒質粒DNA RNA細胞質（細胞質（75%）線粒體、葉綠體（線粒體、葉綠體（15%）細胞核（細胞核（10%）細胞質細胞質1.有些病毒只含有DNA，稱為DNA病毒2.有些病毒只含有RNA。稱為RNA病毒核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖堿基堿基水水解解這樣看核這樣看核酸是一種酸是一種高聚核苷高聚核苷酸，它的酸，它的基本結構基本結構單位是核單位是核苷酸苷酸。第二節第二節 核苷酸核苷酸( (總）總）第二節第二節 核苷酸核苷酸( (總）總）1 1核糖核糖2 2堿基

4、堿基3 3核苷核苷4 4核苷酸核苷酸5 5多磷核苷酸（多磷核苷酸（ATPATP）許多個許多個第二節第二節 核苷酸核苷酸(1(1戊糖戊糖）組成核酸的戊糖有兩種組成核酸的戊糖有兩種 2-D-脫氧核糖脫氧核糖 組成組成DNADNA D核糖核糖組成組成RNARNA12453OOHOHHHHCH2OHHOHOHOHHHHCH2OHHOH12345第二節第二節 核苷酸核苷酸(2(2堿基堿基1 1）核酸中的堿基分兩類：核酸中的堿基分兩類：（1 1）嘧啶堿：）嘧啶堿：胞嘧啶（胞嘧啶（C C） 尿嘧啶（尿嘧啶（U U） 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）（2 2）嘌呤堿：）嘌呤堿：腺嘌呤（腺嘌呤（A A） 鳥嘌呤（鳥

5、嘌呤（G G）嘧啶嘧啶 胞嘧啶（胞嘧啶（C） （2-氧氧,4-氨基嘧啶）氨基嘧啶） 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）（5-甲基尿嘧啶）甲基尿嘧啶） 尿嘧啶（尿嘧啶（U） （2,4-二氧嘧啶）二氧嘧啶）第二節第二節 核苷酸核苷酸（2堿基堿基2嘧啶嘧啶1）第二節第二節 核苷酸核苷酸(2(2堿基堿基33嘌呤嘌呤11） 腺嘌呤（腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）氨基嘌呤） 鳥嘌呤（鳥嘌呤（G）（2-氨基氨基-6-氧嘌呤）氧嘌呤）嘌呤嘌呤五種堿基都能形成酮式五種堿基都能形成酮式-烯醇式或氨基烯醇式或氨基-亞氨基的互亞氨基的互變異構。這兩種異構體的平衡關系受介質酸堿環境的變異構。這兩種異構體的平衡關系受介質酸堿環境的影

6、響。影響。HNHNCNH2+O+HNNH2NNH2亞亞氨氨基基氨氨基基+ H+NCOHNCO-+ H+酮酮式式烯烯醇醇式式POHOHOHOH3PO4PiA G CA G C U UA G CA G C T TD-D-核糖核糖D-2-D-2-脫氧核糖脫氧核糖磷酸磷酸磷酸磷酸胞質胞質胞核胞核主要堿基主要堿基戊糖戊糖磷酸磷酸部位部位RNARNADNADNA第二節第二節 核苷酸核苷酸(3(3核苷核苷1 1）核苷是一種糖苷，由戌糖和堿基縮合而成核苷是一種糖苷，由戌糖和堿基縮合而成糖與堿基之間以糖苷鍵相連接。糖的第一位上的碳原糖與堿基之間以糖苷鍵相連接。糖的第一位上的碳原 子（子（C1）與嘧啶堿的第一位上

7、的氮原子（）與嘧啶堿的第一位上的氮原子（N1）或嘌呤）或嘌呤堿的第九位上的氮原子（堿的第九位上的氮原子（N9）相連，所以糖與堿基間）相連，所以糖與堿基間的連鍵是的連鍵是N-C鍵，一般稱之為鍵，一般稱之為N-糖苷鍵。糖苷鍵。蛋白質與糖連接時，天冬酰氨的氨基與半羧醛羥基間蛋白質與糖連接時，天冬酰氨的氨基與半羧醛羥基間形成的為形成的為N-糖苷鍵糖苷鍵OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脫氧核糖核苷與脫氧核苷（堿基+戊糖）第二節第二節 核苷酸核苷酸(4(4核苷酸核苷酸1 1）核苷中的戌糖羥基被磷酸酯化，就形成核苷酸作為DNA或RNA結構單元的核苷酸分別是5-磷

8、酸-脫氧核糖核苷和5-磷酸-核糖核苷OBOHOHOH2CPOHHOOB=腺嘌呤，鳥嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶或胸腺密啶核糖核苷酸 OH2CPOHHOOOBOH脫氧核糖核苷酸 堿基堿基 |磷酸磷酸 戊糖戊糖糖苷鍵磷酸酯鍵核苷核苷酸磷酸通常連在戊糖的第5位碳原子上第二節第二節 核苷酸核苷酸(4(4核苷酸核苷酸3 3）NNNNNHHNHNHOOOOHOHOHOHCH2POHOOO第二節第二節 核苷酸核苷酸(4(4核苷酸核苷酸4 4）lRNARNA的名稱為某核（單、二、三）苷酸，的名稱為某核（單、二、三）苷酸，DNADNA在某在某前加脫氧兩字。前加脫氧兩字。l如如AMPAMP稱腺嘌呤核苷酸稱腺嘌呤核苷酸 (

9、 (或腺苷或腺苷磷酸），磷酸），dAMPdAMP稱為脫氧腺嘌呤核苷酸（脫氧腺苷酸）稱為脫氧腺嘌呤核苷酸（脫氧腺苷酸）。第二節第二節 核苷酸核苷酸(5(5多磷核苷酸多磷核苷酸2 2）O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)l 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸： NMP，NDP，NTP(N表示任一堿基表示任一堿基)第二節第二節 核苷酸核苷酸(5(5多磷核苷酸多磷核苷酸1 1）參與核酸生物合成的直接原料不參與核酸生物合成的直接原料不是一磷酸核苷酸，而是三磷酸核是一磷酸核苷酸，而是三磷酸核苷酸，如苷酸，如ATP （三磷酸腺苷酸）。（三磷酸腺苷酸）。A

10、TP上的磷酸殘基用上的磷酸殘基用, 來編來編號。號。ATP含有兩個高能磷酸酯鍵（焦磷酸鍵含有兩個高能磷酸酯鍵（焦磷酸鍵P），其水解時釋放出），其水解時釋放出的能量為的能量為30kJ/mol，普通磷酸酯鍵為，普通磷酸酯鍵為14kJ/mol. 細胞優先選擇細胞優先選擇ATPATP的原因：的原因：ATPATP比無機的焦磷酸提供更多結合能以提高反應速度比無機的焦磷酸提供更多結合能以提高反應速度ATP在細胞能量代謝中起著及其重要的作用。在細胞能量代謝中起著及其重要的作用。 第三節第三節 核酸的結構核酸的結構一、一、DNADNA的結構的結構 二、二、RNARNA的結構的結構 一、一、DNADNA的結構的結

11、構1 1( (總）總）（一）（一）DNADNA的一級結構的一級結構 （二）（二）DNADNA的二級結構的二級結構 （三）（三）DNADNA的三級結構的三級結構 （一）（一）DNADNA的一級結構的一級結構1 1核酸的一級結構核酸的一級結構各核苷酸殘基沿多核苷酸鏈排列的順序各核苷酸殘基沿多核苷酸鏈排列的順序連接鍵：連接鍵：3,5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵核酸鏈的二個游離末端核酸鏈的二個游離末端: 5 磷酸基末端磷酸基末端 3 羥基末端羥基末端l 由相間排列的戊糖和磷酸構成核酸大分子的主鏈； 代表其特性的側鏈則可看成其主鏈上的側鏈基團。l DNA和RNA的鏈都有特殊的方向性，每條線性的核酸鏈都有一個5

12、末端和一個3末端。l DNA和RNA的主鏈都是親水的，糖殘基的羥基基團可以和水形成氫鍵。l 主鏈中的磷酸基團pK值接近于0，因此在pH7的中性環境中它是完全解離的并帶負電荷。這些負電荷總是被帶正電荷的蛋白質、金屬離子和多胺所中和。3553連連接接鍵鍵（一）（一） DNADNA的一級結構的一級結構3 3( (線條縮寫線條縮寫) )戊糖戊糖5-磷酸磷酸P核苷酸核苷酸53首端首端末端末端PPPPPP 核苷酸順序又稱核苷酸順序又稱堿基順序堿基順序，是蛋白質與核，是蛋白質與核酸結構的生物語言。酸結構的生物語言。堿基堿基（一）（一）DNADNA的一級結構的一級結構4 4( (字母簡寫字母簡寫) )5PPP

13、PPP 3 或或 5 3P表示磷酸基團，放在核苷的左側，表示磷酸與5-OH結合 放在核苷的右側，表示磷酸與3-OH結合（二）（二）DNADNA的二級結構的二級結構1 1( (總總) )1 1DNADNA雙螺旋結構模型的要點雙螺旋結構模型的要點 2 2雙螺旋結構的穩定因素雙螺旋結構的穩定因素3 3DNADNA雙螺旋的不同類型雙螺旋的不同類型 （二）（二）DNADNA的二級結構的二級結構2 2公認的為公認的為19531953年年watsonwatson和和crickcrick提提出的出的DNADNA雙螺旋結雙螺旋結構模型構模型（二）（二）DNADNA的二級結構的二級結構3 3此模型的建立主要基于兩

14、方面的根據此模型的建立主要基于兩方面的根據（1 1）堿基組成腺嘌呤和胸腺嘧啶、堿基組成腺嘌呤和胸腺嘧啶、胞嘧啶和鳥嘌呤胞嘧啶和鳥嘌呤的數的數目基本相等目基本相等(A=T ，CG），并證明，并證明A與與T之間可生成兩個氫之間可生成兩個氫鍵，而鍵，而C與與G之間三個氫鍵。之間三個氫鍵。（2 2）X X衍射結構分析：不同來源的衍射結構分析：不同來源的DNADNA纖維具有相似的纖維具有相似的X X光光衍射圖譜。衍射圖譜。1 1DNADNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點1 1（1 1）（1 1）DNADNA分子是由分子是由兩條兩條方向方向相反相反的平行的的平行的多核苷酸鏈構成。兩條鏈的糖磷酸主鏈都

15、多核苷酸鏈構成。兩條鏈的糖磷酸主鏈都是是右手螺旋右手螺旋，有一，有一共同的螺旋軸共同的螺旋軸。1 1DNADNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點1 1（2 2）螺旋表螺旋表面 有 一面 有 一條 大 溝條 大 溝和 一 條和 一 條小溝小溝大溝大溝小溝小溝1 1DNADNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點2 2（1 1）（2 2）兩條鏈由堿）兩條鏈由堿基間的氫鍵相連，基間的氫鍵相連，堿基對與螺旋軸垂堿基對與螺旋軸垂直直, ,與糖環平面垂與糖環平面垂直直; ;堿基在糖環的堿基在糖環的內側，磷酸基在糖內側，磷酸基在糖環的外側；相鄰堿環的外側；相鄰堿基對平面間的距離基對平面間的距離是是0.3

16、4nm0.34nm，相鄰核，相鄰核苷酸彼此相差苷酸彼此相差36360 0，雙螺旋的每轉有雙螺旋的每轉有1010對核苷酸，每轉高對核苷酸，每轉高3.4nm3.4nm。1 1DNADNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點3 3（3 3）堿基成對有一定的規律：）堿基成對有一定的規律： A AT T，C CG G或或T TA A，G GC CA A與與T T之間為二個氫鍵，之間為二個氫鍵，C C與與G G之間為三個氫鍵之間為三個氫鍵1 1DNADNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點3 3雙 螺 旋雙 螺 旋DNADNA分子分子整個長度整個長度的直徑相的直徑相同 ， 為同 ， 為2nm2nm1 1

17、DNADNA雙螺旋結構模型要點雙螺旋結構模型要點4 4（4 4）一個鏈的）一個鏈的堿基順序確定后堿基順序確定后，則另一條鏈必，則另一條鏈必有相對應的堿基有相對應的堿基順序。順序。堿基互補原則具堿基互補原則具有極重要意義，有極重要意義，DNADNA復制、轉錄、復制、轉錄、反轉錄等過程的反轉錄等過程的分子基礎都是堿分子基礎都是堿基互補配對?；パa配對。2 2雙螺旋結構的穩定因素雙螺旋結構的穩定因素1 1（1 1）氫鍵：）氫鍵： 維持每條維持每條DNADNA鏈堿基順序的特性鏈堿基順序的特性（2 2）堿基堆積力堿基堆積力： 穩定雙螺旋結構穩定雙螺旋結構（3 3）離子鍵及范德華力）離子鍵及范德華力2 2

18、雙螺旋結構的穩定因素雙螺旋結構的穩定因素2 2（1 1）氫鍵：）氫鍵：兩條鏈間堿基的相互作用，兩條鏈間堿基的相互作用，A A與與T T之間為二之間為二條氫鍵，條氫鍵，C C與與G G之間為三條氫鍵。氫鍵作用力很弱，但之間為三條氫鍵。氫鍵作用力很弱，但DNADNA分子中存在大量氫鍵，因此氫鍵為一重要穩定因素。分子中存在大量氫鍵，因此氫鍵為一重要穩定因素。（2 2）離子鍵及范德華力：）離子鍵及范德華力：DNADNA分子中磷酸基因在生理分子中磷酸基因在生理條件下解離，使條件下解離，使DNADNA成為一種多陰離子，這有利于它與成為一種多陰離子，這有利于它與帶正電荷的其它陽離子基團發生靜電作用，這樣減少

19、雙帶正電荷的其它陽離子基團發生靜電作用，這樣減少雙鏈間的靜電排斥，有利于雙螺旋的穩定。鏈間的靜電排斥，有利于雙螺旋的穩定。（3 3）堿基堆積力：）堿基堆積力：目前普遍認為堆積堿基間的疏水作目前普遍認為堆積堿基間的疏水作用是穩定用是穩定DNADNA結構的更重要的因素。大量堿基層層堆積，結構的更重要的因素。大量堿基層層堆積，兩相鄰堿基的平面十分貼近，于是使雙螺旋結構內部形兩相鄰堿基的平面十分貼近，于是使雙螺旋結構內部形成一個強大的疏水區，與介質中的小分子隔開，有利于成一個強大的疏水區，與介質中的小分子隔開，有利于互補堿基之間氫鍵的形成?；パa堿基之間氫鍵的形成。3 3DNADNA雙螺旋的不同類型雙螺

20、旋的不同類型1 1DNADNA鏈中有少量單鍵可以旋轉，在一定條件下鏈中有少量單鍵可以旋轉，在一定條件下會呈現不同的二級結構構型。會呈現不同的二級結構構型。B B型型DNADNA（B BDNADNA）: :在相對濕度為在相對濕度為92%92%時時, ,所得所得到的到的DNADNA鈉鹽纖維。鈉鹽纖維。A A型型DNADNA（A ADNADNA）: :在相對溫度低于在相對溫度低于75%75%時，獲時，獲得的得的DNADNA鈉鹽纖維。鈉鹽纖維。此外還有此外還有Z ZDNADNA等。等。3 3DNADNA雙螺旋的不同類型雙螺旋的不同類型2 2（四）（四）DNADNA的三結構的三結構 當研究某些小病毒、線

21、粒體、葉綠體及某些細菌中分當研究某些小病毒、線粒體、葉綠體及某些細菌中分離出來降解的離出來降解的DNADNA時，發現它們的雙螺旋二級結構還可進時，發現它們的雙螺旋二級結構還可進一步緊縮成閉鏈環狀或開鏈環狀以及麻花狀等，這是一步緊縮成閉鏈環狀或開鏈環狀以及麻花狀等，這是DNADNA形成的三級結構。形成的三級結構。超螺旋結構超螺旋結構(superhelix 或或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結構。雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結構。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同雙螺旋方同相同 負超螺旋負超螺旋(negative

22、supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反雙螺旋方向相反生物體內天然存在的環狀生物體內天然存在的環狀DNA分子均以負超螺旋形式存在分子均以負超螺旋形式存在 二、二、 RNARNA的分子結構的分子結構1 1（一）（一）RNARNA一級結構一級結構（二）（二）RNARNA的堿基組成的堿基組成（三）（三）RNARNA的類型的類型（四）（四）RNARNA的二級結構的二級結構 （一）（一）RNARNA一級結構一級結構由幾十個至幾由幾十個至幾千個千個AMPAMP，GMPGMP，CMPCMP和和UMPUMP四種核四種核苷酸借磷酸二酯苷酸借磷酸二酯鍵相連的多核苷鍵相連的多核苷酸鏈，其中不含酸

23、鏈，其中不含側鏈。側鏈。 RNAA、G、C、U核糖核糖胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOONNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)（二）（二）RNARNA的堿基組成的堿基組成（二）（二）RNARNA的堿基組成的堿基組成含腺嘌呤、鳥嘌呤、含腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、和尿嘧啶四胞嘧啶、和尿嘧啶四種堿基，尚含有多種種堿基，尚含有多種“稀有堿基稀有堿基”和特殊和特殊形式的核苷。形式的核苷。其中以各種甲基化其中以各種甲基化的堿基和的堿基和“假尿嘧啶假尿嘧啶核苷核苷”尤為豐富。尤

24、為豐富。假尿苷假尿苷 這些不尋常的成分可能與這些不尋常的成分可能與tRNAtRNA的生物學功的生物學功能有一定的關系能有一定的關系尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO（三）（三）RNARNA的類型的類型（ rRNArRNA 1 1）含量：含量：75-80%75-80%存在：存在：與蛋白質結合成核蛋白的形式，存在于與蛋白質結合成核蛋白的形式，存在于細胞質的核蛋白體中。細胞質的核蛋白體中。功能：功能：以核蛋白體的形式在蛋白質生物合成中以核蛋白體的形式在蛋白質生物合成中提供合適的工作場所。提供合適的工作場所。分子量分子量: :它的分子量都比較大，大腸桿菌核糖體它的分子量都比較大，大腸桿菌核

25、糖體中有三類中有三類rRNArRNA（它們的沉降系數分別為（它們的沉降系數分別為5S5S、16S16S、23S23S）；動物細胞核糖體）；動物細胞核糖體rRNArRNA有四類（有四類（5S 5S 、 5.8S 5.8S 、 18S18S和和28S28S）。）。（三）（三）RNARNA的類型的類型（ rRNArRNA 2 2）大腸桿菌大腸桿菌5SRNA5SRNA的結構的結構（三）（三）RNARNA的類型的類型（mRNA1mRNA1）含量含量: :占總占總RNARNA的的5%5%存在：存在：在細胞核中以在細胞核中以DNADNA為模板被合成以后，可為模板被合成以后，可能暫存于核仁內，也可能立即轉移到

26、胞質中，常能暫存于核仁內，也可能立即轉移到胞質中，常與核糖體結合。與核糖體結合。特點：特點：一般都很不穩定，代謝活躍，更新迅速，一般都很不穩定，代謝活躍，更新迅速，壽命較短，種類很多壽命較短，種類很多 8S-30S, 8S-30S, 分子量為分子量為0.2-20.2-2* *10106 6。功能功能: :在蛋白質生物合成中起傳遞遺傳信息的作在蛋白質生物合成中起傳遞遺傳信息的作用，用，mRNAmRNA的核苷酸序列決定相應蛋白質的氨基酸的核苷酸序列決定相應蛋白質的氨基酸序列，故也叫信息序列，故也叫信息RNARNA（iRNAiRNA）。）。（三）（三）RNARNA的類型的類型（tRNAtRNA）含量

27、：含量：約占約占101015%15%存在：存在：tRNAtRNA溶于溶于“胞液胞液”部分中，它們以部分中，它們以自由狀態或以氨基酸結合狀態而存在。自由狀態或以氨基酸結合狀態而存在。分子量：分子量：都較小。都較小。功能：功能：蛋白質的生物合成中起選擇性運輸蛋白質的生物合成中起選擇性運輸原料（氨基酸）的作用，因此把原料（氨基酸）的作用，因此把tRNAtRNA叫受體叫受體RNARNA， 每種每種tRNAtRNA都轉運一種特定的氨基酸都轉運一種特定的氨基酸 。（四）（四）RNARNA的二級結構的二級結構1 1( (總總) )（1 1）由四臂四環組成）由四臂四環組成（2 2）葉柄是氨基酸臂）葉柄是氨基酸

28、臂（3 3）有反密碼環）有反密碼環（4 4）左臂連接（）左臂連接（D D環）環）（5 5）右側有一個）右側有一個TCTC環環（6 6）含有修飾堿基）含有修飾堿基tRNAtRNA的三葉草型結構特點（總）的三葉草型結構特點（總）D環反密碼環反密碼環TCTC環環可變環可變環（四）（四）RNARNA的二級結構的二級結構2 2(1)(1)（1 1）tRNA一般一般由四臂四環組成。由四臂四環組成。分子由分子由A-U、G-C堿基對構成的雙螺堿基對構成的雙螺旋區叫做臂；不能旋區叫做臂；不能配對部分形成單鏈配對部分形成單鏈突環。突環。1 12 23 3（四）（四）RNARNA的二級結構的二級結構2 2(2)(2

29、)（2 2）三葉草）三葉草的葉柄叫做氨的葉柄叫做氨基酸臂，它包基酸臂，它包括括3 3，端接受氨端接受氨基酸的部位基酸的部位CpCpAOHCpCpAOH（四）（四）RNARNA的二級結構的二級結構2 2(3)(3)（3 3）位于氨）位于氨基酸臂對面的基酸臂對面的反密碼環含有反密碼環含有組成該組成該tRNAtRNA反反密碼子的三個密碼子的三個核苷酸。核苷酸。 反密碼子反密碼子（四）（四）RNARNA的二級結構的二級結構2 2(4)(4)（4 4）左臂連）左臂連接一個二氫尿嘧接一個二氫尿嘧啶環（啶環（D D環），環），環上含有二氫尿環上含有二氫尿嘧啶。嘧啶。D D環環（四）（四）RNARNA的二級結

30、構的二級結構2 2(5)(5)（5 5）右側有一右側有一個個TC環（含有環（含有T C順序，順序，代表假代表假尿苷）和一個可變尿苷）和一個可變環，不同環，不同tRNA的的可變環上核苷酸的可變環上核苷酸的數目變化較大。數目變化較大。T TC CHNNHOOR51l一、核酸的一般理化性質、核酸的一般理化性質l二、核酸的變性與復性核酸的變性與復性核酸的理化性質核酸的理化性質一、核酸的一般理化性質一、核酸的一般理化性質p 核酸為多元酸，具有較強的酸性；p DNA純品為白色纖維狀固體，RNA純品為白色粉色粉末。 二者均微溶于水，不溶于一般有機溶劑。p在260nm波長有最大吸收峰，是由堿基的共軛雙鍵決定的

31、。這一特性常用作核酸的定性、定量分析。1. DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相當于相當于50 g/ml雙鏈雙鏈DNA40 g/ml單鏈單鏈DNA（或（或RNA）2.判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度DNA純品純品: OD260/OD280 = 1.8RNA純品純品: OD260/OD280 = 2.0OD260的應用的應用OD- optical density（光密度）的縮寫，表示被檢測物吸收掉的光密度 二二 核酸的變性、復性與雜交核酸的變性、復性與雜交 （一）變性（一）變性 （二）復性（二）復性 （三）雜交（三）雜交（一）變性（一）變性定義：定義：指核酸雙螺旋區堿基對之間氫鍵

32、斷裂和堆積堿基指核酸雙螺旋區堿基對之間氫鍵斷裂和堆積堿基之間疏水作用的破壞，雙鏈之間疏水作用的破壞，雙鏈DNADNA解螺旋形成單鏈，它并不解螺旋形成單鏈，它并不涉及共價鍵（磷酸二酯鍵）的斷裂。涉及共價鍵（磷酸二酯鍵）的斷裂。變性因素：變性因素：熱變性、酸堿變性等。熱變性、酸堿變性等。（一）變性（一）變性 DNA DNA的溶解溫度（的溶解溫度（T Tm m） 增色效應： DNA由雙鏈變成單鏈的變性過程會導致溶液紫外光吸收的增加。 溶解溫度（Tm） DNA熱變形時，其紫外吸收增加值到達總增加值一半時的溫度 稱為DNA的變性溫度或溶解溫度。變性的相對量變性的相對量溫度溫度0 0C C60801001

33、.01.21.41.60TmTmTmTmTmTm100%Poly d(A-T)Poly d(G-C)DNATmTm值的大小與下列因素有關：值的大小與下列因素有關：（1） G-C含量含量（2）溶液的離子強度）溶液的離子強度（3）溶液的）溶液的pH（4）變性劑）變性劑l（1）G-C含量的影響含量的影響：l G-C含量越高，含量越高，Tm值越大，值越大，Tm與與G-C含量成正比含量成正比關系。因為關系。因為G-C比比A-T更穩定（氫鍵）。更穩定（氫鍵）。Tm與所與所含含G-C的多少的關系，可用經驗公式計算不同的多少的關系，可用經驗公式計算不同DNA的的Tm：l （GC）(Tm69.3)2.44 （2

34、）溶液離子強度的影響溶液離子強度的影響離子強度較低的介質，離子強度較低的介質，DNA的的Tm值也較低。值也較低。在純水中，在純水中，DNADNA在室溫下即可變性。在室溫下即可變性。生物化學或分子生物學研究中，需核酸變性時，常采用離子生物化學或分子生物學研究中，需核酸變性時，常采用離子 強度較低的緩沖溶液。強度較低的緩沖溶液。708010090溫度溫度0C1.21.41.51.11.3 A2600.010.020.050.20.10.51.0大腸桿菌大腸桿菌DNADNA在不同在不同KClKCl濃度下的濃度下的Tm（3） 溶液的溶液的pH值值 l高的高的pH下，下， 堿基去質子而失去形成氫鍵堿基去

35、質子而失去形成氫鍵 的能力，的能力， pH 11.3時，時，DNA完全變性；完全變性； pH 5時，時，DNA易脫嘌呤。易脫嘌呤。l對單鏈對單鏈DNA進行電泳時，需常在凝膠中加入進行電泳時，需常在凝膠中加入NaOH以維持其變以維持其變性狀態。性狀態。（4）變性劑變性劑 尿素、甲酰胺、尿素、甲醛等可破壞氫鍵，妨礙堿基堆積，使尿素、甲酰胺、尿素、甲醛等可破壞氫鍵，妨礙堿基堆積，使 Tm下降。對單鏈下降。對單鏈DNA進行電泳時，常使用上述變性劑。進行電泳時，常使用上述變性劑。（二）復性（二）復性定義：定義：變性核酸的互補鏈在適當條件下重新締合成雙螺旋變性核酸的互補鏈在適當條件下重新締合成雙螺旋的過程稱復性。變性核酸復性時需緩慢冷卻，故又稱退火。的過程稱復性。變性核酸復性時需緩慢冷卻，故又稱退火。pDNADNA復性后，許多物化性質又得到恢復，生物活性可以復性后，許多物化性質又得到恢復，生物活性可以得到部分恢復。得到部分恢復。p將熱變性的將熱變性的DNADNA驟然冷卻，單鏈驟然冷卻，單鏈DNADNA失去碰撞機會，因而失去碰撞機會，因而不能復性，保持單鏈變性狀態，