核酸的结构与功能 (3)精选课件.ppt

关于核酸的结构与功能关于核酸的结构与功能(3)第一页，本课件共有80页第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能第二节第二节 DNADNA的空间结构与功能的空间结构与功能第三节第三节 RNARNA的结构与功能的结构与功能第一节第一节 核酸的化学组成及一级结构核酸的化学组成及一级结构第四节第四节 核酸的理化性质、变性和复核酸的理化性质、变性和复 性及其应用性及其应用第五节第五节 核酸的分离与纯化核酸的分离与纯化第六节第六节 核酸酶核酸酶第二页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能3核酸核酸(nucleic acid):由单核苷酸为基本单位组成的生物大分子。是生物遗传的物质基础。第三页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能4核酸的分类核酸的分类 脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（核糖核酸（RNA）核酸核酸mRNAtRNA rRNA第四页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能5第一节第一节核酸的化学组成及其一级结构核酸的化学组成及其一级结构The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid第五页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能6一、核酸的化学组成一、核酸的化学组成 1.1.元素组成元素组成C、H、O、N、P（910%）2.2.分子组成分子组成 碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱戊糖戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖磷酸磷酸(phosphate)第六页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能7核酸核酸 单核苷酸单核苷酸 磷酸磷酸 核苷（脱氧核苷）核苷（脱氧核苷）戊糖（脱氧戊糖）戊糖（脱氧戊糖）碱基碱基 （嘌呤碱、嘧啶碱）（嘌呤碱、嘧啶碱）第七页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能8嘌呤嘌呤(purine)腺嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G)（一）碱基（一）碱基第八页，本课件共有80页 嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine,T)第九页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能10 DNA RNA DNA RNAn嘌呤嘌呤 M M7 7G NG N6 6，N N6 6-2m-2m6 6A A N N6 6-m-m6 6A NA N6 6-m-m6 6A A M M7 7G Gn嘧啶嘧啶 m m5 5C DHUC DHU hm hm5 5C TC T核酸中部分稀有碱基核酸中部分稀有碱基第十页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能11（二）戊糖（二）戊糖（构成（构成RNA）12345核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)第十一页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能12核苷：核苷：AR,GR UR,CR脱氧核苷：脱氧核苷：dAR,dGR，dTR,dCR（三）核苷（三）核苷核苷核苷(ribonucleoside)的形成的形成碱基和核糖（脱氧碱基和核糖（脱氧核糖）通过核糖）通过糖苷键糖苷键连接形成核苷（脱连接形成核苷（脱氧核苷）氧核苷）第十二页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能13核苷酸：核苷酸：AMP,GMP,AMP,GMP,UMP,CMP UMP,CMP脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP,dAMP,dGMP,dTMP,dCMPdGMP,dTMP,dCMP 核苷（脱氧核苷）和磷酸以核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸磷酸酯键酯键连接形成核苷连接形成核苷 酸（脱氧核苷酸）。酸（脱氧核苷酸）。（四）核苷酸（四）核苷酸(ribonucleotide)(ribonucleotide)第十三页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能14重要的核苷酸衍生物重要的核苷酸衍生物n含核苷酸的生物活性物质：含核苷酸的生物活性物质：NADNAD+、NADPNADP+、CoA-SHCoA-SH、FAD FAD 等都含有等都含有 AMPAMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMPNMP，NDPNDP，NTPNTPl 环化核苷酸环化核苷酸:cAMP:cAMP，cGMPcGMPADPcAMP第十四页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能15定义：定义：核酸中核苷酸的排核酸中核苷酸的排列顺序。列顺序。由由于于核核苷苷酸酸间间的的差差异异主主要要是是碱碱基基不不同同，所所以以也也称称为为碱基序列。碱基序列。55端端3端端CGA二、核酸的一级结构二、核酸的一级结构核苷酸之间以核苷酸之间以磷酸二酯键磷酸二酯键连连接形成多核苷酸链。接形成多核苷酸链。核苷酸链具有方向性核苷酸链具有方向性第十五页，本课件共有80页A G P5 P T PG PC PT P OH 3 书写书写方法方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 线线条条式式文文字字式式第十六页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能17第二节第二节DNA的空间结构与功能的空间结构与功能Dimensional Structure and Function of DNA第十七页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能18nDNADNA的二级结构的二级结构-双螺旋结构双螺旋结构nDNADNA双螺旋结构的研究背景和历史意义双螺旋结构的研究背景和历史意义nDNADNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点nDNADNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装的超螺旋结构及其在染色质中的组装nDNADNA的超螺旋结构的超螺旋结构n原核生物原核生物DNADNA的高级结构的高级结构nDNADNA在真核生物细胞核内的组装在真核生物细胞核内的组装nDNADNA的功能的功能第十八页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能19一、一、DNADNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构1953年，年，Waston和和Crick提出了提出了DNA分子结构分子结构的双螺旋模型即著名的沃森克里克模型的双螺旋模型即著名的沃森克里克模型1989年美国科学家用年美国科学家用“扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜”首首次观察到次观察到DNA双螺旋模型双螺旋模型1990年，中国科学家白春礼用自己研制的年，中国科学家白春礼用自己研制的“扫扫描隧道显微镜描隧道显微镜”首次观察到三链状脱氧核糖核首次观察到三链状脱氧核糖核酸，为生命信息研究又辟新途径酸，为生命信息研究又辟新途径第十九页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能20一、一、DNADNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构第二十页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能21（一）（一）DNADNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 碱基组成分析碱基组成分析Chargaff Chargaff 规则：规则：A=A=TT G G C C 碱基的理化数据分析碱基的理化数据分析A-TA-T、G-CG-C以以氢键配对较合理氢键配对较合理 DNA DNA纤维的纤维的X-X-线衍射图谱分析线衍射图谱分析 第二十一页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能22（二）（二）DNADNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点uDNADNA分分子子由由两两条条相相互互平平行行但但走走向向相相反反的的脱脱氧氧多多核核苷苷酸酸链链组组成成，两两链链以以-脱脱氧氧核核糖糖-磷磷酸酸-为为骨骨架架，以以右右手手螺螺旋旋方方式式绕绕同同一一公公共共轴轴盘盘。螺螺旋旋直直径径为为 2 2nmnm，形形 成成 大大 沟沟(major(major groove)groove)及及 小小 沟沟(minor(minor groove)groove)相间。相间。第二十二页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能23u碱碱基基垂垂直直螺螺旋旋轴轴居居双双螺螺旋旋内内側側，与与对对側側碱碱基基形形成成氢氢键键配配对对（互互补补配配对对形形式式：A=T;GA=T;G C C）。u相邻碱基平面距离相邻碱基平面距离0.34nm0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm3.4nm，一，一圈圈1010对碱基。对碱基。（二）（二）DNADNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点第二十三页，本课件共有80页碱基互补配对碱基互补配对 碱基配对模式碱基配对模式 第二十四页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能25u氢氢键键维维持持双双链链横横向向稳稳定定性性，碱碱基基堆堆积积力力维维持持双链纵向稳定性。双链纵向稳定性。（二）（二）DNADNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点第二十五页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能26碱基堆积力碱基堆积力：嘌呤和嘧啶碱基形状扁平，呈疏：嘌呤和嘧啶碱基形状扁平，呈疏水性，分布于双螺旋结构的内侧，相邻平面十水性，分布于双螺旋结构的内侧，相邻平面十分贴近，大量碱基层层堆积，从而使双螺旋结分贴近，大量碱基层层堆积，从而使双螺旋结构内部形成一个强大的疏水核心，与介质中水构内部形成一个强大的疏水核心，与介质中水分子分开分子分开第二十六页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能27（三）（三）DNADNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性第二十七页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能28二、二、DNADNA的超螺旋结构及其在染色质中组装的超螺旋结构及其在染色质中组装（一）（一）DNA的超螺旋结构的超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构(superhelix 或或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方同相同双螺旋方同相同 负超螺旋负超螺旋(negative supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向相反双螺旋方向相反 第二十八页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能29（一）（一）DNA的超螺旋结构的超螺旋结构a.松弛状松弛状DNAb.解链环形解链环形DNAabcc.超螺旋超螺旋DNA第二十九页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能30（二）原核生物（二）原核生物DNADNA是环状超螺旋结构是环状超螺旋结构第三十页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能31（三）（三）DNADNA在真核生物细胞核内的组装在真核生物细胞核内的组装真核生物染色真核生物染色体由体由DNADNA和蛋白质和蛋白质构成，其基本单构成，其基本单位是位是 核小体核小体(nucleosome)(nucleosome)。第三十一页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能32 核心颗粒核心颗粒 核小体核小体 连接区连接区核心颗粒：由长核心颗粒：由长146bp146bp的双螺旋的双螺旋DNADNA以超螺旋方式以超螺旋方式 缠绕组蛋白八聚体缠绕组蛋白八聚体1.81.8圈组成。圈组成。n连接区：由连接区连接区：由连接区 DNA DNA 和组蛋白和组蛋白H H1 1组成组成n连接区连接区DNADNA：连接相邻两个核心颗粒：连接相邻两个核心颗粒核小体的构成核小体的构成 连接区连接区DNADNA（约（约60bp60bp）H H1 1DNADNA（约（约146 bp146 bp）组蛋白八聚体组蛋白八聚体第三十二页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能33n组蛋白种类：H1、H2A、H2B、H3、H4n组蛋白八聚体（核心组蛋白）：由各二分子H2A、H2B、H3、H4 组成八聚体nH1：位于连接区组 蛋 白（histone)第三十三页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能34真核生物染色体真核生物染色体DNADNA组装不同层次的结构组装不同层次的结构 染色体是由染色体是由DNADNA和蛋白质构成的不和蛋白质构成的不同层次缠绕线和螺同层次缠绕线和螺线管结构线管结构 第三十四页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能35 DNA双链以左手螺旋缠绕在组蛋白形成的八聚体双链以左手螺旋缠绕在组蛋白形成的八聚体核心上即核心上即核小体核小体 念珠状结构念珠状结构 核小体链进一步盘绕、核小体链进一步盘绕、折叠形成染色质丝折叠形成染色质丝 组成突环组成突环 玫瑰花结玫瑰花结 螺线圈螺线圈 由螺线圈组装成染色单体。由螺线圈组装成染色单体。真核生物的染色体的组装过程：真核生物的染色体的组装过程：第三十五页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能36DNADNA的的基基本本功功能能是是以以基基因因的的形形式式负负载载遗遗传传信信息息，并并作作为为基基因因复复制制和和转转录录的的模模板板。它它是是生生命命遗遗传传的的物物质质基基础础，也也是是个个体体生生命命活动的信息基础。活动的信息基础。三、三、DNADNA的功能的功能证明证明DNA是遗传物质的证据：是遗传物质的证据：1944年的肺炎球菌转化实验年的肺炎球菌转化实验1952年的噬菌体感染实验年的噬菌体感染实验第三十六页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能37基基因因从从结结构构上上定定义义，是是指指DNADNA分分子子中中的的特特定定区区段段，其其中中的的核核苷苷酸酸排排列列顺顺序序决决定了基因的功能。定了基因的功能。基因组基因组（genome）是指来自一个遗传）是指来自一个遗传体系的一整套遗传信息。对原核生物而言体系的一整套遗传信息。对原核生物而言即单个环状染色体所含全部即单个环状染色体所含全部DNA；对于真；对于真核生物而言即指一个生物体的染色体所包含核生物而言即指一个生物体的染色体所包含的全部的全部DNA，常称为染色体基因组。，常称为染色体基因组。第三十七页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能38Structure and Function of RNA第三节第三节 RNA的结构与功能的结构与功能第三十八页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能39RNA基本结构是以磷酸二酯键连接而成的无基本结构是以磷酸二酯键连接而成的无分支线性多聚核苷酸链，主要有四种核苷酸分支线性多聚核苷酸链，主要有四种核苷酸（AMP、GMP、CMP、UMP）RNA分子较小，由数十个到数千个核苷酸组分子较小，由数十个到数千个核苷酸组成，通常是单链线形分子，但可自身回折，成，通常是单链线形分子，但可自身回折，在碱基互补区形成局部双螺旋结构在碱基互补区形成局部双螺旋结构RNA核糖环核糖环C2位上有一游离羟基，使其化学位上有一游离羟基，使其化学性质不如性质不如DNA稳定，且可产生很多修饰成分，稳定，且可产生很多修饰成分，使主链复杂多样的折叠结构使主链复杂多样的折叠结构RNA特点特点第三十九页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能40RNARNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能第四十页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能41*mRNAmRNA结构特点结构特点1.1.大大多多数数真真核核mRNAmRNA的的55末末端端均均在在转转录录后后加加上上一一个个7-7-甲甲基基鸟鸟苷苷，同同时时第第一一个个核核苷苷酸酸的的CC2 2也也是是甲甲基基化，形成帽子结构：化，形成帽子结构：m m7 7GpppNGpppNm m-。2.2.大多数真核大多数真核mRNAmRNA的的33末端有一个多聚腺苷酸末端有一个多聚腺苷酸(polyA)(polyA)结构，称为多聚结构，称为多聚A A尾。尾。一一 、信使、信使RNARNA的结构与功能的结构与功能第四十一页，本课件共有80页真核生物真核生物mRNA的帽子结构的帽子结构 5 5 第四十二页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能43mRNAmRNA核内向胞质的转位核内向胞质的转位mRNAmRNA的稳定性维系的稳定性维系翻译起始的调控翻译起始的调控 帽子结构和帽子结构和多聚多聚A A尾的功能尾的功能第四十三页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能44 转转录录核核内内DNADNA遗遗传传信信息息的的碱碱基基排排列列顺顺序序，并并携携带带至至细细胞胞质质，指指导导蛋蛋白白质质合合成成中中的的氨氨基基酸排列顺序。酸排列顺序。DNAmRNA蛋白蛋白转录转录翻译翻译原核细胞原核细胞 细胞质细胞质细胞核细胞核DNA内含子内含子外显子外显子转录转录转录后剪接转录后剪接转运转运mRNAhnRNA翻译翻译蛋白蛋白真核细胞真核细胞 mRNAmRNA的功能的功能第四十四页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能45mRNA从从5末端末端AUG（起始密码子）开始（起始密码子）开始每三个核苷酸决定多肽链上的一个氨基酸称为每三个核苷酸决定多肽链上的一个氨基酸称为三联体密码（三联体密码（Triple code）或密码子）或密码子(Codon)为多肽链的编码序列为多肽链的编码序列第四十五页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能461.tRNA1.tRNA分子含有较多的分子含有较多的稀有碱基稀有碱基 含含 10%10%稀有碱基，如稀有碱基，如 DHUDHU 假尿苷假尿苷 C-C C-C 二、转运二、转运RNARNA的结构与功能的结构与功能第四十六页，本课件共有80页 稀有碱基稀有碱基 第四十七页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能482.tRNA2.tRNA的二级结构的二级结构 三叶草形三叶草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHUDHU环环 反密码环反密码环 额外环额外环 TCTC环环额外环额外环氨基酸臂氨基酸臂DHU环环反密码环反密码环环环TC环环反密码子反密码子5 额外环额外环第四十八页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能493.tRNA3.tRNA的三级结构的三级结构 倒倒L L形形*tRNAtRNA的功能的功能搬搬运运氨氨基基酸酸到到核核糖糖体体和和识识别别密密码码子子，参与蛋白质的翻译。参与蛋白质的翻译。第四十九页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能50三、核蛋白体三、核蛋白体RNARNA的结构与功能的结构与功能 rRNA rRNA的功能的功能参参与与组组成成核核蛋蛋白白体体，作作为为蛋白质生物合成的场所。蛋白质生物合成的场所。第五十页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能51*rRNA*rRNA的种类（根据沉降系数）的种类（根据沉降系数）真核生物真核生物5S rRNA5S rRNA28S rRNA28S rRNA5.8S rRNA5.8S rRNA18S rRNA18S rRNA 原核生物原核生物5S rRNA5S rRNA23S rRNA23S rRNA16S rRNA16S rRNA第五十一页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能52核蛋白体的组成核蛋白体的组成原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸18S1874个核苷酸蛋白质21种占总重量的40%33种占总重量的50%大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸120个核苷酸28S5.8S5S4718个核苷酸160个核苷酸120个核苷酸蛋白质31种占总重量的30%49种占总重量的35%第五十二页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能53其他小分子其他小分子RNARNA及及RNARNA组学组学除除了了上上述述三三种种RNARNA外外，细细胞胞的的不不同同部部位位存存在在的的许许多多其其他他种种类类的的小小分分子子RNARNA，统统称称为为非非mRNAmRNA小小RNA(small RNA(small non-messenger non-messenger RNAs,RNAs,snmRNAs)snmRNAs)。snmRNAssnmRNAs第五十三页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能54RNARNA组组学学研研究究细细胞胞中中snmRNAssnmRNAs的的种种类类、结结构构和和功功能能。同同一一生生物物体体内内不不同同种种类类的的细细胞胞、同同一一细细胞胞在在不不同同时时间间、不不同同状状态态下下snmRNAssnmRNAs的的表表达达具具有有时时间间和空间特异性。和空间特异性。RNARNA组学组学第五十四页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能55snmRNAssnmRNAs的的种类种类核内小核内小RNARNA核仁小核仁小RNARNA胞质小胞质小RNARNA催化性小催化性小RNARNA小片段干涉小片段干涉 RNA RNA snmRNAssnmRNAs的的功能功能参与参与hnRNAhnRNA和和rRNArRNA的加工和转运。的加工和转运。第五十五页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能56核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 质质The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid第第 四四 节节第五十六页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能57一、核酸的一般理化性质一、核酸的一般理化性质 第五十七页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能581.DNA1.DNA或或RNARNA的定量的定量ODOD260260=1.0=1.0相当于相当于5050g/mlg/ml双链双链DNADNA4040g/mlg/ml单链单链DNADNA（或（或RNARNA）20g/ml20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.2.判断核酸样品的纯度判断核酸样品的纯度DNADNA纯品纯品:ODOD260260/OD/OD280 280=1.8=1.8RNARNA纯品纯品:ODOD260260/OD/OD280 280=2.0=2.0ODOD260260的应用的应用第五十八页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能59二、二、DNADNA的变性的变性(denaturation)(denaturation)定义定义：在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNADNA双链解开双链解开成两条单链的过程。成两条单链的过程。方法方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。变性后其它理化性质变化：变性后其它理化性质变化：ODOD260260增高增高 粘度下降粘度下降比旋度下降比旋度下降 浮力密度升高浮力密度升高酸碱滴定曲线改变酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失生物活性丧失第五十九页，本课件共有80页DNADNA变性的变性的本质本质是双链间是双链间氢键氢键的的断裂断裂第六十页，本课件共有80页变性引起紫外吸收值的改变变性引起紫外吸收值的改变DNA的的紫紫外外吸吸收收光光谱谱增色效应增色效应：DNA变性时其溶液变性时其溶液OD260增高的现象。增高的现象。第六十一页，本课件共有80页解链曲线解链曲线：如果在连续加热如果在连续加热DNADNA的过程中以温度对的过程中以温度对A260A260（absorbanceabsorbance，A A，A260A260代表溶液在代表溶液在260nm260nm处的吸光率）值作处的吸光率）值作图，所得的曲线称为解图，所得的曲线称为解链曲线。链曲线。第六十二页，本课件共有80页 Tm Tm：变变性性是是在在一一个个相相当当窄窄的的温温度度范范围围内内完完成成，在在这这一一范范围围内内，紫紫外外光光吸吸收收值值达达到到最最大大值值的的50%50%时时的的温温度度称称为为DNADNA的的解解链链温温度度，又又称称 融融 解解 温温 度度(melting(melting temperature,temperature,Tm)Tm)。其其大大小与小与G+CG+C含量成正比。含量成正比。第六十三页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能64与与Tm值有关的因素值有关的因素DNA的均一性的均一性DNA的均一性的均一性碱基组成的均一性碱基组成的均一性样品样品DNA组成的均一性组成的均一性总之，总之，DNA均一性越高，均一性越高，DNA氢键断裂所需的氢键断裂所需的能量越接近，能量越接近，Tm值范围越窄。值范围越窄。Tm值可作为衡量样品值可作为衡量样品DNA均一性的指标均一性的指标第六十四页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能65与与Tm值有关的因素值有关的因素GC碱基对量碱基对量DNA分子中分子中GC含量越高，结构就越稳定，含量越高，结构就越稳定，Tm值就越高。值就越高。Tm值与值与GC含量（含量（X）可用经验公式：）可用经验公式：DNA溶于溶于0.2mol/L的的NaCl溶液中：溶液中：X（GC）（）（Tm69.3）2.44第六十五页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能66与与Tm值有关的因素介质离子强度值有关的因素介质离子强度介质离子强度较低时，介质离子强度较低时，Tm值就低，而且熔解值就低，而且熔解温度范围较宽；介质离子强度较高时，温度范围较宽；介质离子强度较高时，Tm值值就高，且熔解过程发生在很小的范围内。就高，且熔解过程发生在很小的范围内。故，故，DNA制品不应保存在极稀的电解质溶液中，制品不应保存在极稀的电解质溶液中，一般在含盐缓冲溶液中保存较为稳定一般在含盐缓冲溶液中保存较为稳定第六十六页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能67三、三、DNADNA的复性与分子杂交的复性与分子杂交 DNADNA复性复性(renaturation)(renaturation)的定义的定义在适当条件下，变性在适当条件下，变性DNADNA的两条互补链的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性复性。减色效应减色效应DNADNA复性时，其溶液复性时，其溶液ODOD260260降低。降低。热变性的热变性的DNADNA经缓慢冷却后即可复性，经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为这一过程称为退火退火(annealing)(annealing)。第六十七页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能68在在DNADNA变变性性后后的的复复性性过过程程中中，如如果果将将不不同同种种类类的的DNADNA单单链链分分子子或或RNARNA分分子子放放在在同同一一溶溶液液中中，只只要要两两种种单单链链分分子子之之间间存存在在着着一一定定程程度度的的碱碱基基配配对对关关系系，在在适适宜宜的的条条件件（温温度度及及离离子子强强度度）下下，就就可可以以在在不不同同的的分分子子间间形形成成杂杂化双链化双链(heteroduplex)(heteroduplex)。这这种种杂杂化化双双链链可可以以在在不不同同的的DNADNA与与DNADNA之之间间形形成成，也也可可以以在在DNADNA和和RNARNA分分子子间间或或者者RNARNA与与RNARNA分分子子间间形形成成。这这种种现象称为现象称为核酸分子杂交核酸分子杂交。核酸分子杂交核酸分子杂交(hybridization)(hybridization)第六十八页，本课件共有80页第六十九页，本课件共有80页DNA-DNA杂交双链分子杂交双链分子不同来源的不同来源的DNA分子分子第七十页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能71研究研究DNADNA分子中某一种基因的位置分子中某一种基因的位置判定两种核酸分子间的序列相似性判定两种核酸分子间的序列相似性检测某些专一序列在待检样品中存在与否检测某些专一序列在待检样品中存在与否是基因芯片技术的基础是基因芯片技术的基础 核酸分子杂交的应用核酸分子杂交的应用第七十一页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能72第五节第五节 核酸的分离与纯化核酸的分离与纯化Isolation and Purification of Nucleic Acid 第七十二页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能73一、核酸分离与纯化的一般原则一、核酸分离与纯化的一般原则n采用温和的条件采用温和的条件n防止过酸、过碱、防止过酸、过碱、n避免剧烈搅拌等避免剧烈搅拌等n抑制核酸酶的活性抑制核酸酶的活性n防止核酸分子被降解和变性防止核酸分子被降解和变性第七十三页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能74二、核酸的分离与纯化二、核酸的分离与纯化n酚抽提法酚抽提法n超速离心法超速离心法n凝胶电泳法凝胶电泳法n层析法分离法层析法分离法第七十四页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能75三、核酸含量测定与纯度鉴定三、核酸含量测定与纯度鉴定 含量测定常用紫含量测定常用紫外分光光度法、定外分光光度法、定磷法、定糖法、高磷法、定糖法、高效液相色谱分析法效液相色谱分析法等。等。电泳分离也常用于电泳分离也常用于测定核酸的大小和检测定核酸的大小和检查核酸的纯度。查核酸的纯度。第七十五页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能76四、核酸序列分析（四、核酸序列分析（DNA自动测序）自动测序）nDNADNA的酶法测序的酶法测序nDNADNA的化学法测的化学法测序序 nDNADNA序列分析已序列分析已经实现自动化经实现自动化 第七十六页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能77第 六 节 核 酸 酶 Nuclease第七十七页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能78 核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶n依据底物不同分类nDNADNA酶酶(deoxyribonuclease,DNase)(deoxyribonuclease,DNase)：专一降解DNAnRNARNA酶酶 (ribonuclease,RNase)(ribonuclease,RNase)：专一降解RNAn依据切割部位不同n核酸内切酶核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异性分为限制性核酸内切酶和非特异性 限制性核酸内切酶。限制性核酸内切酶。n核酸外切酶核酸外切酶：5353或或3535核酸外切酶。核酸外切酶。第七十八页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能79u参参与与DNADNA的的合合成成与与修修复复及及RNARNA合合成成后后的的剪剪接接等等重重要基因复制和基因表达过程要基因复制和基因表达过程 u负负责责清清除除多多余余的的、结结构构和和功功能能异异常常的的核核酸酸，同同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸时也可以清除侵入细胞的外源性核酸 u在消化液中降解食物中的核酸以利吸收在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 u体外重组体外重组DNADNA技术中的重要工具酶技术中的重要工具酶 生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解的降解 核酸酶的功能核酸酶的功能 第七十九页，本课件共有80页目目 录录第三章第三章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能感感谢谢大大家家观观看看第八十页，本课件共有80页