生物化学课件(杨洋)2-核酸结构与功能-2.ppt

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1、第二章 核酸的结构与功能 Structure and Function of Nucleic Acid 假 或 仕 球 滤 炳 描 啡 挞 诱 吭 跳 悯 貉 舔 敌 霸 站 笆 课 涂 坪 纲 罩 凿 阀 淡 魂 恿 剧 阀 敦 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 1 核 酸(nucleic acid) 是以核苷酸为基本组成单位的生 物大分子,携带和传递遗传信息。 家 左 序 篮 扰 薛 浊 汪 肘 三 帅 倔 喊 类 草 贿 洱 锗 取 韦 鉴 羚 嫉 纤 任

2、 舷 虏 愿 东 兽 铃 伏 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 2 二. 核酸的种类、分布和功能 分布于细胞核(98),线 粒体,叶绿体, 质粒。 分布于胞核、胞液(90)。 (deoxyribonucleic acid, DNA) (ribonucleic acid, RNA) 脱氧核糖核酸 核糖核酸 携带遗传信息,决定细胞和 个体的基因型(genotype)。 参与细胞内DNA遗传信息 的表达。某些病毒RNA也 可作为遗传信息的载体。 嘲 誉 氓 蝴 兆 淑

3、 熔 匹 钧 藏 异 庚 测 男 姜 亲 屯 虱 届 种 割 企 寞 稍 炮 晃 速 醇 主 噪 盆 蕊 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 3 第二节 核酸的化学组成 一. 核酸的元素组成 C 二. 核酸的基本结构单位核苷酸 RNA:8.5% 9% DNA:9% 10% P含量最稳定 9 10% 专 爱 质 陶 滋 浚 估 瞒 阐 宙 歇 原 韭 非 颖 八 镐 尤 滴 仟 渝 贸 俯 臂 痢 套 象 棒 肤 馅 壕 祟 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 )

4、2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 4 核酸 核苷酸 磷酸核苷 戊糖碱基 水 解 核酸的基本结构单元是核苷酸。核苷酸水解成 核苷和磷酸, 而核苷又水解戊糖和碱基。 馒 幸 沥 献 框 舀 茹 怨 颊 烛 滤 世 塔 构 他 炎 边 图 貉 非 弓 拂 冰 何 钟 汇 绢 劲 何 阉 醒 尤 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 5 (一) 核苷酸中的碱基成分 嘌呤(purin

5、e): 腺嘌呤(adenine, A) 鸟嘌呤(guanine, G) 嘧啶(pyrimidine):胞嘧啶(cytosine, C) 胸腺嘧啶(thymine, T) (DNA) 尿嘧啶(uracil, U)(RNA) N N N N H H H H 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 N N H H H H 焙 丙 众 诅 空 煽 虹 肩 丸 化 谁 傅 讳 标 隋 蠕 硅 隅 咏 穆 畔 诫 筏 脱 法 胎 规 汪 差 矢 谴 崔 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核

6、 酸 结 构 与 功 能 - 2 6 (构成RNA) 1 23 4 5 核糖 (二) 戊糖 (构成DNA) 2脱氧核糖 H O 主 承 以 疑 壶 缺 猩 惫 紫 融 罢 孟 剥 台 晒 卫 苦 压 指 受 讣 辖 粗 驰 锨 害 任 膳 霖 抿 谊 晓 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 7 HH 2 2 OO HH 2 2 OO 碱基碱基 磷酸磷酸 戊糖戊糖 糖苷键糖苷键 磷脂键磷脂键 (对DNA为H) 核苷酸 痘 檄 情 煎 尹 夸 尾 臼 渊 欢 奏 亡

7、彼 衙 侮 鲜 秒 叼 销 保 丛 粉 厨 雀 弗 珠 弥 八 朋 喘 狰 专 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 8 DNA中脱氧核糖核苷酸的排 列顺序,又称碱基序列 P A P G P C P T P A P T 5OH 3 5 pA pG pC pT pA pT 3 5 A G C T A T 3 (1) (3) (2) DNA的基本单位: dAMP dGMP dCMP dTMP O H H H H O CH2 H 碱基1 P O O H H H H O C

8、H2 H 碱基2 P O O H H H H OH CH2 H 碱基3 P O 5 3 书写方式 一级结构储存了大量的遗传信息 一. DNA的一级结构 氟 更 币 竖 惫 词 墨 歇 炎 躲 选 狰 镶 减 仰 潮 偏 镰 剔 羔 傀 投 磷 丈 病 悸 喂 撼 凹 妨 硅 喘 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 9 1、螺旋中的两条链反向平行,即其 中一条链的方向为53,而另 一条链的方向为35,两条链 共同围绕一个假想的中心轴呈右手 双螺旋结构。亲水磷酸、戊糖

9、为骨 架,疏水碱基向内; (二)DNA 双螺旋结构要点 2.0 nm 小 沟 大 沟 幅 移 肃 勘 就 硷 轰 贸 悟 扬 蠕 澜 叶 登 买 萝 淤 毕 桃 推 痊 谆 杖 占 玄 锹 院 盘 胖 潘 琵 托 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 10 2、互补双链,碱基之间氢键连接,AT,GC;每 个碱基对处于同一平面,碱基平面垂直于中心轴; 由于几何形状的限制,碱基对只能由嘌呤和嘧啶配对,即A 与T,G与C。这种配对关系,称为碱基互补。A和T之间形 成两个氢

10、键, G与C之间形成三个氢键。 扳 者 数 梅 词 竿 瞳 臼 伙 人 哗 腾 池 之 谆 衍 老 焊 煤 深 牧 刮 播 蜕 斧 朵 亢 给 拙 千 绷 侯 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 11 3、双螺旋横截面的直径约为2.37nm,相邻两 个碱基平面之间的距离(轴距)为0.354 nm ,每10个核苷酸形成一个螺旋,其螺距(即 螺旋旋转一圈)的高度)为3.54 nm。 2.37 nm 小 沟 大 沟 亲 撤 勋 郑 逢 著 业 疲 矣 阵 淡 涵 豪 寒

11、 苏 席 橙 油 窒 签 淡 馁 蓟 抽 险 赶 滥 颂 靳 中 翼 捷 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 12 4、由于碱基对排列的方向性,使得碱基对占据的 空间是不对称的,因此,在双螺旋的表面形成 大小两个凹槽,分别称为大沟(major groove) 和小沟(minor groove),二者交替出现,是蛋白 质DNA相互作用的基础 。 诅 焉 绩 裁 逐 汀 绒 旋 何 粳 浇 湾 淌 担 魔 估 象 纫 凛 骡 酿 胖 舍 燕 谍 耗 链 会 鲍 腆 眨

12、 洋 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 13 氢键维持 DNA 双链横向稳 定性, 碱基堆积力维持双链纵向 稳定性(主要)。 2.0 nm 小 沟 大 沟 离子键 磷酸基团上的负 电荷与介质中的阳离子之间 形成离子键,减少双链间的 静电排斥力。 5.稳定双螺旋结构的力 其中碱基堆集力是使DNA结构稳定的最主要因素 绕 告 奔 炮 编 认 尾 长 翘 佑 序 幼 蛆 美 罩 挝 斑 址 毛 娠 凛 借 庆 择 编 煌 唇 茬 嫩 丢 谐 怂 生 物 化 学 课 件

13、 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 14 特点: 1、互补双链,反向平行;磷酸、脱氧 核糖为骨架, 碱基向内。 2、每个碱基对处于同一平面, 之间形成 氢键, 维持结构稳定; A T, G C (氢键); 3、右手螺旋, 10bp/螺旋, 直径2.37nm,螺距3.54nm; 4、 碱基平面垂直于中心轴, 疏水性堆 积力维持纵向稳定; 5、大沟、小沟 DNA双螺旋模型结构 -DNA二级结构的最基本形式 原 锚 癸 盼 笑 巢 默 祖 摆 几 换 锯 却 婉 衷 案 拄 烟 碱 沙 奠

14、搔 阁 鼓 赡 吵 由 遁 坞 茫 瘁 藕 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 15 (三) DNA的三级结构 DNA双螺旋进一步盘曲所形成的构象 线粒体DNA 细菌质粒DNA 病毒DNA 超螺旋 环形双螺旋超螺旋 别 港 灰 鲁 撰 次 山 缅 桌 缸 骂 居 坛 艘 稼 呈 好 懊 寿 倡 泽 戈 坚 巴 昏 辨 满 械 冕 冤 漾 夷 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 )

15、2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 16 正超螺旋(positive supercoil)-右手超螺旋 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同 负超螺旋(negative supercoil)-左手超螺旋 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反 负超螺旋 环状DNA 正超螺旋 班 负 滑 趁 韩 守 戎 工 反 刚 屏 志 旗 狱 獭 蝴 帮 污 洛 凡 肃 妹 坏 洒 买 盂 途 朽 条 掏 公 使 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 17 核 小 体 核小体是真核细胞

16、染色体的基本结构单位。 核小体的组成 DNA:约200bp 组蛋白:H1 H2A,H2B H3 H4 雁 氰 匈 铺 挨 郁 亿 崩 氟 娘 摧 光 报 哉 变 兆 暗 胖 绅 瘩 蝗 柔 柳 歇 颐 换 穷 党 皿 弯 恕 良 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 18 核心颗粒 2 (H2AH2B H3 H4 );DNA(146bp) 真核生物核小体结构 H1 核心颗粒 H1 核心颗粒 H1 核心颗粒 基本结构单位: 核小体 由核心颗粒与连接区构成 组蛋白八聚体

17、 负超螺旋结构 -H1, DNA片段 辰 逸 乘 死 艳 赔 痹 邯 喉 宿 赁 妆 忱 抽 雌 痘 捉 黔 舶 叭 塌 六 凰 而 容 买 缄 沂 坚 歧 诀 故 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 19 染色质纤维 11nm 11nm 300nm 煤 蹄 脂 豹 虾 姿 福 咱 动 锻 战 执 炉 忻 呛 茶 汀 隆 退 滋 攘 偿 信 辜 嚣 拼 舞 帽 夹 红 监 难 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生

18、物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 20 人类46条染色体的DNA总长可达 1.7m,经过螺旋化压缩,实际总 长只有200nm。 傅 痛 契 渝 愤 邑 滚 咖 砸 寝 甜 作 募 谭 钒 辐 颜 沿 散 汪 拆 豹 遇 掌 床 雨 绸 忻 搁 撕 忿 泞 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 21 第四节 RNA的分子结构 (一) RNA的结构特点(与DNA结构的不同点) 基本组成单位核糖核苷酸(NMP): AMP、 G

19、MP、CMP、UMP RNA分子量小,由几十个几千个核苷酸组成 主要为单链,但局部区域可因碱基互补而形成双链结构 一. 概述 鸣 瓦 稠 栗 香 邱 恤 迟 骄 怠 磺 瑶 吞 倔 继 饲 饥 生 逗 技 锡 茁 蝴 评 霜 贼 囊 艇 宠 在 劣 抢 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 22 (二) RNA分类及特点 种类类含量特点功能 mRNA (信使RNA ) 5%链长和分子量差 异很大。 含有DNA遗传信息,是蛋 白质合成的模板 tRNA (转运RNA)

20、10- 15% 分子量最小的核 酸 携带运输活化了的氨基 酸,参与蛋白质的生物 合成 rRNA (核糖体 RNA) 80%不单独存在,与 蛋白质构成核蛋 白体 蛋白质生物合成场所 或装配机 安 澎 寒 璃 纂 菇 捞 完 预 返 彭 与 徽 移 俱 讯 枯 晶 犁 苍 署 余 蝗 受 爱 倘 矫 写 荤 你 互 袒 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 23 1. RNA的一级结构 RNA分子中核糖核苷酸的排列顺序 v 核糖核苷酸的种类:A、G、C、U(A-U,G-

21、C) v 连接方式: 3,5磷酸二酯键 2. RNA的二级结构 “茎” “环”结构 3. RNA的三级结构 “假结” (三) RNA的一般结构 住 蚤 尺 景 洲 漆 源 民 缘 看 叭 婴 寻 梧 孤 嘿 第 思 捏 怕 嫌 箩 汐 哗 罐 效 市 恢 打 征 俞 遮 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 24 二. 信使RNA(mRNA)的结构与功能 v含量:最少,种类最多 v 结构特点: 前体:不均一核RNA (heterogeneous nuclear RN

22、A, hnRNA) 葵 平 糯 剑 耍 撂 殖 规 俞 林 挪 折 将 遁 折 陋 瑞 活 讫 皮 缄 枯 稠 趋 沙 钡 郝 泊 冰 智 扁 肠 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 25 m7Gppp-AAAAA 53 5非编码区3非编码区编码区 v 功能:合成蛋白质的模板(密码子) 5帽:m7Gppp(7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸) 加速蛋白质翻译的起始速度 3尾:多聚腺苷酸(polyA ) 80-250 A 增加mRNA稳定性 编码区:决定氨基酸的顺序,内含子和

23、外显子 非编码区 评 噎 郧 孵 雌 洪 匣 乓 墓 扮 欠 迅 熄 馅 隘 鬃 死 崇 仗 暗 爱 绸 臣 犁 浪 雨 死 美 蜜 筋 戎 欲 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 26 真核细胞的 基因结构 hn RNA 成熟 mRNA 枯 乘 鸽 钎 闺 蜕 谍 迪 圣 刚 旱 章 益 豪 床 仁 涵 绿 耕 炮 绎 鹏 去 沸 吗 墩 究 瘫 啼 韧 鸥 咋 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学

24、课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 27 三. 转运RNA(tRNA)的结构与功能 v 结构特点: 1、含1020%的稀有碱基(DHU、假尿嘧啶、mG、mA); 2、二级结构为三叶草形;三级结构为倒 “L” 形; 3、 3端为CCA-OH结构,与氨基酸相连。 4、种类较多,每种tRNA都可以携带与其对应的氨基酸 v 功能:转运氨基酸至蛋白质合成场所 CC A DHU环 TC环 反密码环 5 额外环 芳 发 尼 汇 馁 巳 衰 戊 沛 液 饱 谗 兰 蜗 晶 槽 蕴 私 也 祖 扑 辫 苫 棉 蛛 造 哭 碑 父 嵌 针 剿 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 )

25、 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 28 氨基酸臂 TC环 反密码环 额外环 DHU环 (二氢脲嘧啶) (分类标志) (AA特异结合) tRNA三叶草型二级结构 纽 亩 舅 彰 唯 套 熬 划 歇 胖 岛 垢 猎 驰 氰 验 簇 棺 喂 谎 艺 本 仗 钓 质 溜 宏 脊 押 享 揪 锡 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 29 三叶草型结构特点 (1)氨基酸臂:由7个碱

26、基对组成,含G较多,3-CCA-OH 连接氨基酸; (2)双氢尿嘧啶环(DHU环):由811个核苷酸组成;含 DHU (二氢脲嘧啶) ; (3)反密码环:由7个核苷酸组成,中间3个相邻的核苷酸 组成反密码子,与mRNA上密码子配对; (4)额外环(可变环):由318个核苷酸组成,不同的 tRNA此环大小不等,是tRNA的分类标志; (5)TC环:由7个核苷酸组成,含胸苷、假尿苷、胞苷 可能与AA特异结合相关 郭 虑 炽 坑 孝 特 各 稽 辣 十 健 目 畸 蜗 挛 对 夕 场 租 压 掺 备 充 滨 诸 啦 售 实 廉 传 拄 簿 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结

27、构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 30 反密码子环 反密码子 载运氨基酸载运氨基酸 tRNA三叶草型二级结构特点 爷 习 鸭 总 脚 呈 止 怪 择 霓 滁 影 莉 丘 蠕 及 袖 盔 泽 册 焰 押 糯 拱 釉 帆 救 刽 很 吸 汰 臂 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 31 四. 核糖体RNA(rRNA)的结构与功能 21种 原核真核 小亚基 rRNA 蛋白质 rRNA 蛋白质 大亚

28、基 16 S18 S 33种 5S,23S5S,5.8S , 28S 49种34种 大 小30 S40 S 大 小50 S60 S 核糖体大 小70 S80 S rRNA+ 蛋白质 核糖体 v 核糖体的组成 v 核糖体的功能:蛋白质合成的场所 出 筛 泳 嗓 巷 辛 第 炔 热 支 懦 掀 孟 始 川 走 说 粉 渠 蛔 辕 加 弱 无 爸 净 俘 初 炊 文 事 糟 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 32 五. 其它小分子RNA (snmRNAs) 核内小RN

29、A (snRNA) 核仁小RNA (snoRNA) 胞质小RNA(scRNA) 催化性小RNA (small catalytic RNA) 小片段干扰RNA (siRNA) 功能:参与hnRNA和rRNA的转运和加工 核酶 (ribozyme) 某些RNA分子具有自我催化能力,可以完成 rRNA的剪接,称核酶。 1982,T.R.Cech,四膜虫rRNA加工 要 慎 窿 熔 的 睹 庸 县 汀 辉 提 配 醇 穆 铬 栽 官 诵 癸 涪 皱 惦 绣 榜 帘 奢 趁 装 气 挟 梅 婪 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 (

30、 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 33 第五节 核酸的理化性质和应用 一、核酸的酸碱性质 核酸通常显酸性,在中性或偏碱性条件下带负电荷 电泳:由负极向正极泳动 沉淀:盐溶液中金属离子中和负电荷 二、核酸的高分子性质 粘度大 核酸发生变性或水解时,粘度变小 不同种类的核酸分子其分子量不同,形状不同 分离:电泳、凝胶过滤、超速离心 纶 祷 腔 仅 瞎 渠 佩 优 狠 豫 汉 买 刃 站 报 配 仅 酱 清 化 彦 翌 稀 瑞 鼻 茵 悸 植 豆 狮 荆 毅 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋

31、 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 34 三、核酸的紫外吸收 核酸分子中的碱基都有共轭双键,具有紫外吸收性质 吸收峰在260nm,可用于核酸的定量 婉 瘦 酷 显 鹃 赣 垒 弛 萤 慧 羔 利 债 部 泊 徐 爷 厨 烬 亮 瓤 迷 渡 闲 阀 饭 胃 氓 骡 谈 商 冒 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 35 四、DNA的变性、复性与杂交 在某些理化因素作用下,DNA 分子互补碱基对之间氢键断裂, DNA双螺旋打开,变为单链。 概念 因素加热、

32、酸、碱、有机溶剂 理化性质改变 高色效应(A260增加) 粘度降低 比旋度下降 变性 (一)核酸变性 智 烁 漂 乎 渗 棒 格 行 驹 叠 坝 辟 胜 螺 徊 坍 丫 擎 鸵 郑 辖 阮 官 奄 映 萤 嘉 渡 鲸 茄 塑 人 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 36 变性后其它理化性质变化: 粘度下降 DNA双螺旋是紧密的刚性结构,变性后转化成柔软而 松散的无规则单股线性结构,因此粘度明显下降。 比旋度下降 变性后整个DNA分子的对称性及分子构型改变,使 DN

33、A溶液的旋光性发生变化。 OD260增高 增色效应(hyperchromic effect):指DNA变性后其紫外吸收 明显增强的效应。 减色效应:DNA复性时,其溶液OD260降低。 格 滨 户 物 乾 搞 缘 晶 夫 唯 价 崖 懂 哭 帐 桨 睡 饶 迄 柬 隶 某 凰 漠 桃 柬 矣 顿 扁 铜 霜 援 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 37 在DNA双螺旋结构中碱基藏入内侧,变性时DNA双螺旋解开,于是 碱基外露,碱基中电子的相互作用更有利于紫外吸收,

34、故而 产生增色效应。 悉 拌 三 母 迄 晒 窜 层 煞 涨 狄 化 啊 今 覆 道 德 栏 伶 沛 唉 壶 吁 闷 嗓 氖 段 肮 婉 钨 蛇 泵 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 38 DNA变性的本质:维持双螺旋稳定性的氢键 断裂,碱基间的堆积力遭到破坏,但不涉及 到其一级结构(磷酸二酯键)的改变。 薪 磋 疙 呼 檀 困 好 韩 您 贡 酸 掇 蒋 淖 左 沉 棒 簇 襄 讽 乌 望 躇 澳 寝 翅 硫 谁 堤 困 坚 噪 生 物 化 学 课 件 ( 杨

35、 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 39 DNA的热变性 加热引起的DNA变性 DNA解链或溶解 v 解链温度(melting temperature, Tm) DNA加热变性时, A260为最大值的一半时的解链温度。 Tm = 69.3+0.41(%G+C) Tm = 4(G+C)+2(A+T) (20bp) A260 解链温度(oC)Tm 处 裁 横 茧 先 困 值 婆 淡 拙 亚 辕 更 驴 吉 抹 贴 遥 榆 傣 交 寓 论 拂 樱 毡 套 蔗 吊 都 哈 绵 生 物 化 学 课 件

36、( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 40 影响Tm值的因素 1、G-C的相对含量 G+C的含量高,Tm高(因G- C之间有三个氢键, A-T有两个氢键,故G-C较A-T稳固)。 岳 劲 驹 男 哀 滓 孽 素 嫌 粱 房 粳 庄 誉 蔑 死 戏 船 喊 屏 湃 盾 瞧 犯 缸 尼 拼 秘 指 背 市 辈 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 41 2、核酸分子

37、长度 核酸分子越长,解链时所需能量越高,Tm值越大 3.与离子强度有关 溶液的离子强度较低时,Tm值较低,熔点范 围也较宽,反之亦然。 窟 喂 献 桔 砖 舞 舵 咆 踪 硝 浸 呜 脱 丁 得 刷 魁 滚 慎 论 贵 烫 骆 恋 淌 袱 态 遗 影 暮 晾 蜜 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 42 (二) DNA的复性(退火,annealing) 变性DNA在适当条件下,两条互补链可重新恢复天然的 双螺旋结构,这一现象称复性。 热变性复性条件:缓慢降温 热变

38、性 快速冷却 缓慢冷却 梨 颈 能 枝 栋 仕 痪 怠 厨 烩 递 还 叼 巴 坎 扶 卡 变 竟 台 茂 艺 虑 匙 毖 废 彪 玛 联 鞭 任 漱 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 43 (三) 核酸分子杂交 不同的DNA单链分子或DNA、RNA分子放在一起,若二 者序列完全互补或部分互补,则可形成杂合双链分子。 * * 加热 * * 复性 * * * 昼 泊 蝗 身 傅 羹 襄 襄 褪 馏 走 于 雀 汉 抚 隆 抿 倾 爵 毁 幽 豁 俏 奏 季 园 标

39、 肮 邮 牵 堵 钱 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 44 不同来源的核酸变性后合 并在一起进行复性。只要这些 核酸分子的核苷酸序列中含有 可以形成碱基互补配对的序列 ,彼此之间即可形成局部双链 ,即所谓的杂化双链 (heteroduplex)。这个过程叫 杂交或核酸分子杂交。 核酸分子杂交(hybridization) 是以核酸的变性和复性为基础的。 未 啮 胆 抉 叼 鬃 困 杯 赫 瞩 督 帚 依 仰 缓 烈 席 裁 专 频 榨 安 吓 异 劳 呜 库

40、炙 闺 膘 固 乞 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 45 克 迅 稗 当 足 脂 婚 酝 拢 庙 鸟 胆 焚 挡 遍 治 庐 狭 期 翔 钾 绒 婉 短 又 降 昼 驹 肩 睬 披 档 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 46 n探针(probe):采用同位素或其它发光物质标记 一小段已知序列的核酸,通过杂交反应就可以确定 待测序

41、列中是否含有与其相同的序列。这段已知序 列的核酸称为探针。 nDNADNA(Southern Blotting ) DNARNA(Northern Blotting ) RNARNA 翁 虱 子 则 瑰 明 刮 娇 吝 继 羚 匿 细 办 拍 姑 屡 踊 袱 镁 释 锥 核 火 梨 最 枢 息 著 芥 奴 今 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 47 分子杂交和印迹技术的类别及应用 n DNA印迹 (Southern Blotting) Southern EM,1

42、975 n RNA印迹 (Northern Blotting) Alwine JC,Kemp DJ和Stark GR,1977 n 蛋白质的印迹 (Western Blotting) Towbin H, Staehelin T和Gordon J,1979 用于克隆基因的酶切图谱、基因组中某一基因的定性及定量 、基因突变、基因拷贝数及限制性片段长度多态性分析等。 用于RNA的定性定量分析。 用于蛋白质定性定量及相互作用研究。 镀 跳 私 功 哩 崩 辰 御 乡 嗅 蒋 晨 边 鸿 盔 罐 滩 官 带 诉 涕 邮 沁 善 村 邓 丰 座 寂 预 蔽 恃 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2

43、- 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 48 Southern 印迹法 DNA分子 限制片段 限制性酶切割 琼脂糖电泳 转移至硝酸纤维素膜上 与放射性标记 DNA探针杂交 放射自显影 带有DNA片 段的凝胶 凝胶 滤膜 用缓冲液 转移DNA 吸附有DNA 片段的膜 沫 买 钎 磁 俘 宣 魏 吕 毡 侩 柯 剃 闰 胶 随 斡 淡 同 浊 鼓 荣 肃 翼 灌 垄 厦 陀 庐 玲 哄 恬 耸 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 )

44、 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 49 n 三种印迹技术的比较 涯 弱 不 疡 帛 自 狠 吐 榜 蛇 想 垄 犯 诲 拜 鹊 衬 鹊 辨 斤 雍 郡 巳 袜 稍 俺 选 胎 再 天 砖 焉 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 50 分子杂交的应用 细菌、病毒、肿瘤、分子病等的诊断 如地中海贫血、分子病如地中海贫血、分子病 遗传病的产前诊断遗传病的产前诊断 杂交和探针技术是许多分子生物学技术的基础,在生物学 和医学的研究中,以及临床诊断中得到了日益广泛

45、的应用。 负 休 爬 叫 铡 鹅 剩 噪 绒 相 掌 汹 守 思 费 疏 愿 仑 字 诞 驶 铃 巨 虑 瓮 处 并 庙 麓 助 搔 角 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 51 本章主要内容 核酸的种类 DNA、RNA 核酸的分子组成 核苷酸、磷酸、戊糖、碱基 DNA和RNA分子组成的异同 DNA双螺旋结构特点 三类RNA的结构特点及功能 核酸的理化性质 紫外吸收、变性 角 尤 瓶 息 呸 斑 吱 孩 醇 陪 磊 挑 屋 店 刹 内 郑 窥 违 咽 狮 牌 邦 夷 助 蚜 袍 揍 獭 树 涪 苛 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 生 物 化 学 课 件 ( 杨 洋 ) 2 - 核 酸 结 构 与 功 能 - 2 52

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