3章核酸

无规线团
光吸收
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 220 240 260 280 300 320 340
总吸收值 变性DNA 天然DNA
波长
DNA紫外吸收光谱
增色效应：
核酸变性后，紫外吸收值增加的现象。
A/260
细菌
病毒
Tm
Tm T/℃
DNA的熔点
G-C对含量
75
80
85
90
6、额外环 7、T臂 8、TC环
5
tRNA三叶草二级结构图
三、RNA的三级结构 很像倒写的字母L
酵母苯丙氨酸tRNA的三级结构
第五节 核酸及核苷酸的性质 一、物理性质
核酸及核苷酸既有碱基，又有磷酸基，都是两性电解质。 DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末。都微溶于 水，不溶于有机溶剂。 DNA溶液粘度较高，而RNA溶液粘度较小。 RNA在室温下被稀碱水解，而DNA在此条件下对碱稳定。
OH
OH
浓HCl H C 3H2O
O
地衣酚
O
HO OH
深绿色化合物
糠醛 核糖 2、脱氧核糖的二苯胺反应
CHO CH2 浓H2SO4 CH -H2O CHO CH2OH
CHO CH2 CH2 C O CH2OH
放大激素作用信号
缩小激素作用信号
第三节 核酸的分子结构 一、DNA的一级结构 5´端
C
核苷酸之间以 磷酸二酯键连接形
A
成多核苷酸链，即
核酸。
G
3´端
5ˊ
3ˊ
A
C
G
T
3′
线 条 式 P
5′
A
C
G
U
3′
P
P
DNA
P
OH
P
5′
P
P
RNA
P
OH
左P为5′ 右P为3′ 文 5′pdApdCpdGpdTpdOH3′ 字 或5′ACGTGCGT 3′ 式 或 ACGTGCGT 5′pApCpGpUOH3′ 或5′ACGUAUGU 3′ 或 ACGUAUGU
H OH OH （H） 尿苷
3′
2′
1′
相垂直。
RNA中的四种核苷
NH2 N N HOCH2 H H OH O H H OH 腺嘌呤核苷 N N N H2N N N HOCH2 O H H H OH H OH OH N HO HOCH2 H H OH O H H OH 胞嘧啶核苷 H OH N N HOCH2 H HO O H H OH 尿嘧啶核苷 NH2 N N OH
转化现象发生。
Oswald Avery （1877-1955）
提取S型细菌的多糖荚膜、蛋白质、DNA， 分别与R型活菌混合培养。
多糖荚膜 未分离出S菌 蛋白质 未分离出S菌 DNA 分离出S菌
蛋白酶消化
的DNA
分离出S菌 DNA酶消化 的DNA 未分离出S菌
结果：只有DNA被酶解而遭到破坏的抽提物无转化作用。
直径nm 2.3 2.0 1.8
螺距 nm
2.8 3.4 4.5
每转碱基 对数目 11 10 12
每对碱基 间距nm 0.255 0.34 0.37
螺旋 表面
大小沟 大小沟 小沟深
大沟 在细胞 的生理 条件下， DNA构 象接近 于B型。
小沟
A型与B型DNA示意图
A型、B型与Z型DNA的比较
DNA双螺旋结构的稳定因素： 1、氢键 （互补碱基之间） 2、碱基堆积力 （碱基的 电子之间相互作用）
加温
缓慢 降温
核酸分子杂交 技术，是在1968年 由华盛顿卡内基学 院的Roy Britten 及其同事发明的。
（分子杂交）
DNA与DNA
DNA
DNA与RNA RNA与RNA
RNA和DNA杂合链
RNA
RNA DNA
五、核酸的显色反应
1、核糖的地衣酚（3，5-二羟基甲苯）反应
CH3
HO CH2 O OH
说明: 转化因子是DNA而不是蛋白质
二、核酸的类别、分布和功能 脱氧核糖核酸（DNA） （主要集中在细胞核内） 核酸
核糖核酸（RNA）
（主要分布在细胞质中）
第二节 核酸的组成 一、核酸的完全水解产物 磷酸 嘌呤 碱基
核酸 → 核苷酸
核苷
嘧啶 核糖 脱氧核糖
戊糖
核糖和脱氧核糖
HOH2C
O
2
OH
1
HOH2C
C G m2 AG G G C 2 GD GC 3 U C C 1、氨基酸臂 2、D臂 3、D环 C U m1 UI C I G 4、AC臂 5、反密码环
DG AU UCG
PG G G C G U m1 G GU G
A OH C C A 实际由 C C 四臂四 U G1 环组成 C U 7 C GG C U A C UA 8 G UC CGG TC CD G AG 6 G A G 4 G G
6倍 7倍
40倍
5倍
8400倍
双螺旋 核小体 DNA
螺线筒
套环链
染色单体
染色体
真核染色体的结构模型
双螺旋 核小体 纤丝 突环 玫瑰花结
染色体 从DNA到染色体
第四节 RNA的结构 一、RNA的一级结构 蛋白质40% 核 糖 1.rRNA （核糖体RNA） 体 RNA 60% rRNA约占细胞RNA总量的80%。 2.tRNA （转运RNA） 碱基配对 约占细胞RNA总量的15%。 A=U G C tRNA一般由70-90个核苷酸组成。 3.mRNA （信使RNA） mRNA约占细胞RNA总量的5%。 RNA的结构特征
鸟嘌呤核苷
O
假 HN 尿 O 嘧 啶 HOCH2 O 核 苷
OH
NH
51 OH假尿嘧啶核苷 Nhomakorabea核糖不是与尿嘧啶 的N1相连接，而是与嘧啶环的C5相 连接
2.核苷酸 核苷酸是核苷的磷酸酯。
核 苷 酸
核糖核苷酸 2′、3′、5′核糖核苷酸
脱氧 核糖核苷酸 3′、5′脱氧核糖核苷酸
生物体内 游离存在 的主要是 5 -核苷酸
N H
嘌呤
N
N
NH2
N
O H N3 H
2 1 6 4 5
H
N H O H
胞嘧啶（C）
H H
HN O N H O HN
H
H
尿嘧啶（U）
N 嘧啶
CH3 N H
H
胸腺嘧啶（T）
O
tRNA稀有碱基含量可达碱基总量的10%以上.
O H N O N H H H
OH
稀有碱基：
O
H N H N N H N H
+2H
HN HO N H
H H
-2H
（U）
酮式
烯醇式
次黄嘌呤 （I）
NH2 N CH3 N H H
含氧碱基有 互变异构体
O
5-甲基胞嘧啶
在生理pH条件下，主要以酮式为主。
两类 核酸在分子组成上的异同点
组分 磷酸 RNA 磷酸
DNA
戊糖 碱 基
嘌呤
核糖
A U G
脱氧核糖
嘧啶
C
T
二、核苷和核苷酸
•1.核苷 戊糖+碱基 •糖与碱基之间的C-N键，称为 C-N糖苷键 β-
DNA
分子
X射线
衍射
照片
Rosalind Franklin
1.DNA双螺旋模型要点
⑴DNA分子是两条反平行的多核苷 酸链，绕同一中心轴盘旋而形成右 手双螺旋结构。
⑵每条主链由磷酸和脱氧核糖相间 连接而成，位于螺旋外侧，碱基位 于螺旋内侧，碱基平面与螺旋中心 轴垂直，螺旋表面有一条大沟和一 条小沟。 ⑶双螺旋的直径是2nm，沿中心轴 每个螺旋周期有10个核苷酸对，螺 距为3.4nm，碱基对之间的距离为 0.34nm。 ⑷两链间的碱基以氢键互相配对。 A=T G≡C 碱基互补原则
第 3 章
核酸的化学
内容提要
概述 概 述 核酸的组成 分 类 DNA的结构 RNA的结构 核酸及核苷酸的性质
理化性质 生物功能 分析分离
核酸的分离提取和纯化
第一节 概述 一、核酸的发现和发展
DNA
温育
无荚膜， 不致病
有荚膜，致病
有荚膜，致病 传代 传代
Griffith 的“肺炎双球菌转 化”实验证明DNA是有机 体的遗传物质。
请思考： 出现减色效应的原因？
四、核酸的变性、复性和分子杂交
1.变性
指核酸分子中双螺旋区氢键断裂，空间结构 破坏，变成单链无规线团的过程。
加热
双螺旋 DNA
想一想： 变性后，核酸的分子组成、 分子量有无变化？ 变性后其它理化性质变化：
部分解 链 DNA
OD260增高
粘度下降
比旋度下降
浮力密度升高
酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失
连接方式：核糖或脱氧核糖的C1半缩醛羟基与 嘧啶碱N1上的H 嘌呤碱N9上的H 分别脱水相 连接，形成糖苷或脱氧糖苷。 O NH2 H N HN N H 1 H 9 O 核苷中的碱基 H N N N 与糖环平面互 HOH2C5′ O HOH2C5′ O
4′
H OH OH （H） 腺 苷
3′
2′
1′
4′
2.0 nm
小 沟
大 沟
5 ˊ
P5
3
O
O
3
T O
3
ˊ 3
5
A
P
P 5
3
P5
3
O
O
G
P 5
3
C
O
O
A
ˊ 3