生物化学简明教程第四核酸文稿演示
生物化学课件 第四章 核酸杂交
（三）影响Tm值的因素：
（1）碱基组成：Tm=69.3+0.41(G+C)%
（2）分子大小: （3）离子强度： （3）pH：5～9
主要用于基因组DNA的定性和定量分析(特定序列 定位)，亦可分析重组质粒和噬菌体。
方法：利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制 性内切酶消化的DNA片段，将胶上的 DNA变性并在原位将单链DNA片段转移 至尼龙膜或其他固相支持物上，经干烤 或者紫外线照射固定，再与相对应结构 的标记探针进行杂交，通过显色，检测 特定DNA分子的含量。
迹/Northern印迹的步骤及用途
印迹杂交的过程
探针的种类、常用的几种酶促标记方法
小测验
1. PCR的基本原理和步骤。 2. Southern blotting的基本原理、过 程和用途。
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(in situ hybridization)
在细胞保持基本形态的情况下将探针 注入细胞内与DNA或RNA杂交，杂交反应在 载物片上的细胞内进行。
DNA 点阵
本章重点:
掌握以下概念: 核酸分子杂交;探针;印迹；
核酸的变性/复性;Tm;增色效应/减色效应
掌握核酸杂交的基本原理
熟悉常用的核酸分子杂交技术及Southern 印
核酸分子杂交
复性
RNA
DNA
第二节
核 酸 探 针
探针的概念 探针的种类和选择
第5章核酸的化学 第四节 核酸的性质
食品生物化学
图5-15 RNA紫外吸收曲线
波长nm
食品生物化学
四、核酸的变性与复性
当核酸在某些理化因素（如有机溶剂、酸、碱、尿素、加 热及酰胺等）作用下，互补碱基对间的氢键断裂，双螺旋结构 松散，变成单链的过程称为变性(denaturation)。变性使核酸的 二级结构、三级结构改变，但核苷酸排列顺序不变。变性后的 核酸理化性质改变，生物学活性丧失。
核酸是相对分子质量很大的高分子化合物，高分子溶液比 普通溶液黏度要大得多，高分子形状的不对称性愈大，其黏度 也就愈大，不规则线团分子比球形分子的黏度大，线形分子的 黏度更大。由于DNA分子极为细长，因此即使是极稀的溶液也 有极大的黏度，RNA的黏度要小得多。
二、核酸的酸碱性质
核酸和蛋白质一样，也是两性电解质，在溶液中发生两性 电离。因磷酸基的酸性比碱基的碱性强，故其等电点偏于酸性。 利用核酸的两性解离能进行电泳，在中性或偏碱性溶液中，核 酸常带有负电荷，在外加电场力作用下，向阳极泳动。利用核 酸这一性质，可将相对分子质量不同的核酸分离。
DNA的变性是可逆的。变性DNA在适当条件下，变性的两 条互补链重新结合，恢复原来的双螺旋结构和性质，这个过程 称为复性(renaturation)。热变性的DNA经缓慢冷却（称退火处 理）即可复性。最适宜的复性温度比Tm值约低25℃，这个温度 又叫退火温度。
食品生物化学
图5-16 两种不同来源的DNA在260nm的吸收值与温度变化的关系
食品生物化学
DNA的解链过程发生于一个很窄的温度区内，DNA的变性 过程是爆发式的，有一个相变过程，把A260达到最高值的一半时 对应的温度称为该DNA的解链温度或融解温度，用Tm表示。 Tm值大小与DNA碱基组成有关，由于G-C之间的氢键联系要比 A-T之间的氢键联系强得多，故G＋C含量高的DNA其Tm值越高。 通过测定Tm值可知其G＋C碱基的含量。
【生物化学简明教程】第四版03章 核酸
3 核酸1．①电泳分离四种核苷酸时，通常将缓冲液调到什么pH？此时它们是向哪极移动？移动的快慢顺序如何? ②将四种核苷酸吸附于阴离子交换柱上时，应将溶液调到什么pH？③如果用逐渐降低pH的洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱分离，其洗脱顺序如何？为什么？解答：①电泳分离4种核苷酸时应取pH3.5 的缓冲液，在该pH时，这4种单核苷酸之间所带负电荷差异较大，它们都向正极移动，但移动的速度不同，依次为：UMP>GMP>AMP>CMP；②应取pH8.0，这样可使核苷酸带较多负电荷，利于吸附于阴离子交换树脂柱。
虽然pH 11.4时核苷酸带有更多的负电荷，但pH过高对分离不利。
③当不考虑树脂的非极性吸附时，根据核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度，则洗脱顺序为CMP>AMP> GMP > UMP，但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附，嘌呤碱基的非极性吸附是嘧啶碱基的3倍。
静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱顺序为：CMP> AMP > UMP >GMP。
2．为什么DNA不易被碱水解，而RNA容易被碱水解?解答：因为RNA的核糖上有2'-OH基，在碱作用下形成2',3'-环磷酸酯，继续水解产生2'-核苷酸和3'-核苷酸。
DNA的脱氧核糖上无2'-OH基，不能形成碱水解的中间产物，故对碱有一定抗性。
3．一个双螺旋DNA分子中有一条链的成分[A] = 0.30，[G] = 0.24，①请推测这一条链上的[T]和[C]的情况。
②互补链的[A]，[G]，[T]和[C]的情况。
解答：①[T] + [C] = 1–0.30–0.24 = 0.46；②[T] = 0.30，[C] = 0.24，[A] + [G] = 0.46。
4．对双链DNA而言，①若一条链中(A + G)/(T + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A+G)/(T+C)分别等于多少？②若一条链中(A + T)/(G + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A + T)/(G + C)分别等于多少？解答：①设DNA的两条链分别为α和β则：Aα= Tβ，Tα= Aβ，Gα= Cβ，Cα= Gβ，因为：(Aα+ Gα)/（Tα+ Cα）= (Tβ+ Cβ)/（Aβ+ Gβ）= 0.7，所以互补链中（Aβ+ Gβ）/（Tβ+ Cβ）= 1/0.7 =1.43；在整个DNA分子中，因为A = T，G = C，所以，A + G = T + C，（A + G）/（T + C）= 1；②假设同（1），则Aα+ Tα= Tβ+ Aβ，Gα+ Cα= Cβ+ Gβ，所以，（Aα+ Tα）/（Gα+ Cα）=（Aβ+ Tβ）/（Gβ+ Cβ）= 0.7 ；在整个DNA分子中，（Aα+ Tα+ Aβ+ Tβ）/（Gα+Cα+ Gβ+Cβ）= 2（Aα+ Tα）/2（Gα+Cα）= 0.75．T7噬菌体DNA(双链B-DNA)的相对分子质量为2.5×107，计算DNA链的长度(设核苷酸对的平均相对分子质量为640)。
生物化学4 核酸
核酸核酸通论DNA双螺旋结构模型的主要依据是：１.已知核酸的化学结构知识；２.发现了DNA碱基组成规律3.得到了DNAX射线的衍射结果中心法则：遗传信息从DNA传到RNA，再传到蛋白质，一旦传到蛋白质就不再转移蛋白质组是细胞内基因表达的所有蛋白质核酸的种类和分布核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸(RNA）两大类。
所有的生物细胞都含有这两类核酸。
生物体的遗传信息以密码形式编码在核酸分子上，表现为特定的核苷酸序列DNA是主要的遗传物质，通过复制将遗传信息由亲代传给子代。
RNA与遗传信息在子代的表达有关DNA通常为双链结构，含有Ｄ－２－脱氧核糖，以胸腺嘧啶取代RNA中的尿嘧啶，使DNA 分子稳定并便于复制。
RNA为单链结构，含有D-核糖和尿嘧啶（另外三种碱基二者相同），与其遗传信息表达和信息加工的机制有关，DNA原核DNA集中在核区。
真核细胞DNA分布在核内，组成染色体（染色质）。
线粒体、叶绿体等细胞器也含有DNA．病毒只含DNA或RNA，从未发现两者兼有的病毒。
原核生物染色体DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA所谓质粒是指染色体外基因，它们能够自主复制，并给出附加的性状。
真核生物染色体是线型双链DNA，末端具有高度重复序列形成的端粒结构病毒必须依赖宿主细胞才能生存，因此只能看作一些游离的基因，而且种类很多哦。
RNA参与合成蛋白质的RNA有三类：转移RNA（ｔRNA），核糖体RNA（rRNA），信使RNA（ｍRNA），无论是原核生物还是真核生物都与这三类。
原核生物与真核生物tRNA的大小和结构基本相同，ｒRNA和mRNA却有明显的差异原核生物的ｍRNA结构简单，由功能相近的基因组成操纵子作为一个转录单位，产生多顺反子mＲＮＡ真核生物ｍRNA结构复杂，有５＇端帽子，３’ｐｏｌｙ（Ａ）尾巴，以及非翻译区调控序列，但功能相关的基因不形成操纵子，不产生多顺反子ｍRNA，真核生物细胞器有自身的tRNA，ｒRNA，mＲＮＡ核酸的生物功能DNA和RNA都是细胞重要的组成物质，前者可引起遗传性状的转化，后者可能参与蛋白质的生物合成DNA分布在细胞核内，是染色体的主要成分，而染色体已知是基因的载体。
生物化学简明教程
生物化学简明教程
第一章蛋白质化学（于洺）第一节蛋白质通论
第二节氨基酸
第三节蛋白质结构
第四节蛋白质结构与功能
第五节蛋白质性质
第六节分离方法与测定
第二章酶化学（于洺）
第一节酶的分类和命名
第二节酶结构基础和催化策略
第三节酶促反应的动力学
第四节重要的酶类
第五节酶的分离纯化和活力测定
第三章维生素化学（王翔）第一节维生素的分类和命名
第二节重要的脂溶性维生素
第三节重要的水溶性维生素
第四章激素化学（王翔）
第一节激素概念和分类
第二节重要动物激素
第三节激素调控体系
第四节激素的作用原理和细胞信号传递
第五章糖与糖代谢（王翔）
第一节代谢通论和研究方法
第二节糖化学
第三节糖的分解代谢
第四节糖的合成代谢
第五节糖代谢调节
第六节生物氧化
第六章核酸化学（王翔）
第一节DNA结构
第二节核酸变性、复性和杂交
第三节限制性内切酶和DNA测序
第四节染色体结构
第七章DNA的复制、修复
第一节
第八章RNA转录、剪接和修饰第九章蛋白质的合成、修饰附录：生物化学实验（于洺）。
生物化学简明教程(第4版)
教材目录
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教学资源
《生物化学简明教程（第4版）》配套建设有“生物化学简明教程（第4版）”数字课程 。
教材特色
1、教材传承原版教材简明和重点突出的特色，保持教材的基本框架不变。 2、该教材注重反映学科进展，引进生物化学的新概念和新知识。增加一些新内容。 3、为给反映该学科的进展留出空间，对教材部分内容进行适当整合。 4、为了提高学生自主学习的能力，新增了绪论、本章小结、中英文索引、文献导读。 5、书后配学习卡 。
2012年11月21日，该教材入选第一批“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材书目 。
2013年5月17日，该教材由高等教育出版社出版 。
内容简介
《生物化学简明教程（第4版）》分为16个章节，主要包括绪论、蛋白质、核酸、糖类、脂质和生物膜、酶、 维生素和辅酶、新陈代谢总论与生物氧化、糖代谢、脂质代谢、蛋白质的降解和氨基酸代谢、核苷酸代谢、DNA 生物合成、RNA的生物合成、蛋白质的生物合成、物质代谢的调节控制等内容 。
作者简介
张丽萍：女，东北师范大学学校教学督学组副组长 。
杨建雄：男，陕西师范大学生命科学学院教授，主要从事中药活性成分的分离和功能评价等应用生物化学方 面的研究工作 。论、蛋白质、核酸、糖类、脂质和生物膜、酶、维生素和辅酶、新陈代谢 总论与生物氧化、糖代谢、脂质代谢、蛋白质的降解和氨基酸代谢、核苷酸代谢、DNA生物合成、RNA的生物合成、 蛋白质的生物合成、物质代谢的调节控制等内容 。
生物化学简明教程第四版08新陈代谢总论和生物氧化
ATP在能量转运中地位和作用
★ ATP是细胞内的“能量通货” ★ ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体
14 磷酸烯醇式丙酮酸 磷 酸 基 团 转 移 能 12 10 3-磷酸甘 油酸磷酸 8 6 4 2 0
～P ～P
磷酸肌酸（磷酸基团储备物）ຫໍສະໝຸດ ～PATP～P ～P
• 3)放射性同位素示踪法。常用的有氚（3H）、碳14 （14C）、磷32（32P）、硫34（34S）35(35S) 碘131（131I） 等。
7
• （3）代谢途径阻断法 • 使用抗代谢物或酶的抑制剂 • 碘乙酸抑制甘油醛-3-磷酸脱氢酶；
• 丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶。
• （4）突变体或遗传缺欠症研究法：
8 新陈代谢总论与生物氧化
主要内容：介绍新陈代谢的概念和研究方法， 生物能力学的基本内容和高能化合物的概念和特 点。重点讨论线粒体电子传递体系的组成、电子 传递机理和氧化磷酸化机理。
1
新陈代谢的概念
新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛 指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的 过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质， 通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作
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物理意义：－Δ Ｇ＝Ｗ* (体系中能对环境作功的能量)
自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： Δ G<0，反应能自发进行 Δ G>0，反应不能自发进行 Δ G=0，反应处于平衡状态。
自由能的概念对于研究生物化学过程的力能学具有很重要的意义，生物
体用于作功的能量正是体内化学反应释放的自由能，生物氧化释放的能量也
复合体
复合体 Ⅰ
酶名称
生物化学第四章维生素与辅因子
例如： 在乙醇发酵过程中，TPP作为脱羧酶的辅酶，丙酮酸通过酵母丙酮酸脱羧酶产生CO2和乙醛； 在糖分解代谢过程中TPP作为丙酮酸脱氢酶复合体和 -酮戊二酸脱氢酶复合体中脱氢酶的辅酶分别 参加丙酮酸及α-酮戊二酸的氧化脱羧作用（详见糖代谢）。
酵母丙酮酸脱羧酶的反应机制 酸性质子
二、维生素B2与FMN和FAD 1、名称：
维生素B3是辅酶A（CoA或CoA-SH）的组成成分，在机体内维生素B3与ATP和巯基乙胺经一系列反应 合成辅酶A。其结构式如图4-7。
辅酶A的结构 磷酸泛酰巯基乙胺
辅酶A是酰基的载体，是酰化酶的辅酶。它的SH可与酰基形成硫酯，其重要的生理功能是在代谢过程中作为酰基的载体。
第二节 水溶性维生素与辅因子
水溶性维生素 溶于水而不溶于有机溶剂的维生素称为水溶性维生素。水溶性维生素包括维生素B族、 维生素C，属于维生素B族的主要有维生素B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素、叶酸和B12等。这类 辅酶在肝脏内含量最丰富。与脂溶性维生素不同，进入人体的多余的水溶性维生素及其代谢产物均 自尿中排出，体内不能多贮存。
?构成脱氢酶的辅酶nad烟酰胺腺嘌呤二核甘酸nadp烟酰胺腺嘌呤二核甘酸磷酸专业资料烟酰胺烟酸ncoohnconh2专业资料烟酰胺在生物体内以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸nad又称辅酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸nadp又称辅酶的形式存在
生物化学第四章维生素与辅因子
维生素的发现： 人类对维生素的认识可以追溯到公元前3500年，当时古埃及人发现夜盲症可以被一些食物治愈；
生物素0.2mg，
叶酸0.4mg，
维生素D 10~20mg， 维生素C 60~100mg。
2、不是构成机体的物质，也不是能量物质，在代谢中起调节作用； 维生素的生理功能——调节酶活性及代谢活性； 大部分的辅酶与辅基衍生于维生素。维生素的重要性就在于它们是体内一些重要的代谢酶的辅酶或辅基
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第一章蛋白质化学（12学时）【基本要求】:1.掌握蛋白质的基本单位-氨基酸的种类、结构特征及其主要的理化性质。
2.掌握蛋白质的一二三四级结构以及稳定其结构的重要作用力。
3.掌握蛋白质的重要性质（两性解离、变性、沉淀、紫外吸收、颜色反应）。
【内容提要与学时分配】1．蛋白质的生物学功能（1） 2．蛋白质的元素组成与分子组成（2）3．蛋白质的分子结构（4） 4．蛋白质结构与功能的关系（2）5．蛋白质的理化性质（2）6．蛋白质的分类与分离纯化简介（1）第一节蛋白质通论一、蛋白质的生物学意义（160）蛋白质是生命的体现者——恩格斯语。
Protein —“第一重要的”，“最原初的”。
概括起来，蛋白质主要有以下功能：1.催化功能(Enzyme)2.调节功能3. 运动功能4. 运输和跨膜转运功能5. 保护和防御功能6. 信息传递与识别功能7. 贮存功能8. 结构功能二、蛋白质的分类（158）（一）按分子形状分类 1.球状蛋白 2.纤维状蛋白（二）按分子组成分类简单蛋白：清蛋白、球蛋白、组蛋白、精蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白和硬蛋白。
缀合蛋白：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、磷蛋白、血红素蛋白、黄素蛋白和金属蛋白。
三、蛋白质的元素组成与分子量（157）1.元素组成蛋白质平均含碳50％，氢7％，氧23％，氮16％。
其中氮的含量较为恒定，而且在糖和脂类中不含氮，所以常通过测量样品中氮的含量来测定蛋白质含量。
如常用的凯氏定氮法：蛋白质含量＝蛋白氮×6.25（即100/16）。
2.蛋白质的分子量蛋白质的分子量变化范围很大，从6000到100万或更大。
四、蛋白质的水解（123）蛋白质的水解主要有三种方法：1.酸水解2.碱水解3.酶水解第二节氨基酸( amino acid)一、氨基酸的结构与分类（124）（一）基本氨基酸组成蛋白质的20种氨基酸称为基本氨基酸，或称为常见氨基酸、蛋白质氨基酸。
基本氨基酸都符合通式，都有单字母和三字母缩写符号。
生物化学简明教程张丽萍第四版 糖代谢
生物化学简明教程张丽萍第四版糖代谢----2ae9feba-6eb8-11ec-bb14-7cb59b590d7d生物化学简明教程张丽萍第四版糖代谢9葡萄糖代谢9.1多糖和低聚糖的酶促降解水解键模式与产物特性α-淀粉酶α-1,4糖苷键任何位置麦芽糖和葡萄耐热，不耐酸糖及小分子量多糖β-淀粉酶α-1,4糖苷键非还原性单位麦芽糖连续耐酸，不耐热单位极限糊精?淀粉的酶促水解解α-淀粉酶：淀粉分子α-1.4糖苷键内的任何水解。
（核酸内切酶）β－淀粉酶:从非还原端开始，水解α-１.4糖苷键，依次水解下一个β-麦芽糖单位（外切酶）脱支酶（r酶）：水解α-淀粉酶和β-淀粉酶作用后在极限糊精中留下的1.6-糖苷键。
？淀粉的磷酸化9.1.2纤维素的酶水解9.2糖的分解代谢生物体内分解葡萄糖（糖原）的主要方式有三种：1.无o2情况下，葡萄糖（g）→丙酮酸（pyr）→乳酸（lac）2.在O2存在的情况下，G→ CO2+H2O（通过三羧酸循环）3在O2存在下，G→CO2+H2O（通过戊糖磷酸途径）9.2.1糖的无氧酵解定义：在酶的作用下，葡萄糖产生丙酮酸、NADH和少量ATP。
糖酵解，也称为EMP途径，纪念embden、mayerholf和Parnas。
部位：细胞质中。
分三阶段：1.活化耗能：1～3步2.裂解：4～5步3.氧化放能：6～10步（一）活化耗能阶段1.磷酸化2.异构化3.再磷酸化（二）裂解阶段裂解5.异构（三）氧化能量释放阶段6氧化脱氢7.生成atp8.异质性9.脱水10.再生ATPemp能量计算：EMP的总反应式为：C6H12O6+2nad++2adp+2pi2ch3cocooh＋2(nadh＋h+)＋2atp厌氧原核（真核）：1mol产生2mol ATP需氧2atp＋2nadh原核：2nadh=5ATP，共7ATP真核：2nadh＝3atp，共5atpEMP调节：三种关键酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶II、丙酮酸转化为乳酸或乙醇1乳酸生产2.生成乙醇NADH+H+来自第6步，用于再生NAD+。
生化-4DNA的紫外分光光度法定量测定-HZJ-PPT精选文档
（一） 标准曲线法
配置浓度递增的标准溶液（C），在最大吸收 波长（ max）处测得各个吸光度（A），绘制标 准曲线（A-C曲线）。
在测定被测样品时，以相同条件在 max处测定 A值，从标准曲线上查得该样品相应的浓度。
朗伯-比尔定律的分析应用
溶液浓度的测定
A
A＝ kbc
0.8
工作曲线法
0.6 0.4 0.2 0
*
(校准曲线)
0
1
2
3
4mgLeabharlann mlA0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
1 2 3 4 5 6
A1
待测液浓度
C
紫外吸收法定量分析核酸的原理
原理：核酸或核苷酸中的碱基共轭双键对260 nm紫外光有特异性吸收，
吸收强度与核酸浓度成正比。 ① 用于定量分析：1OD双链DNA浓度约为50g/ml，单链DNA为33g/ml， RNA为40g/ml。 ② 用于纯度分析：OD260/OD280，DNA为1.8，RNA为2.0， DNA大于 1.8说明其中的RNA未除尽，比值降低说明有蛋白质或酚。
生物化学与分子生物学技术
实验四
质粒DNA的琼脂凝胶电泳
DNA的紫外分光光度法定量测定
何振健 讲师
Zhenjian He, Ph.D, Lecturer
一、重组质粒的酶切鉴定（琼脂糖凝胶电泳） 二、紫外分光光度法检测DNA含量
实 验 安 排
质粒DNA提取原理与方法
谢谢！
2019.9
3030
5、将凝胶置于紫外透射检测仪上，盖上防护观察罩，打开紫外灯，可见
到发出荧光的DNA条带。
DNA琼脂糖凝胶电泳
生物化学04.核酸
核骨架相连，再由突环组成玫瑰花结，进而组成
螺旋圈，由螺旋圈再组装成染色单体。
长度 1400nm 染色体
700nm 螺旋圈(每圈30个玫瑰花结)
300nm 玫瑰花结(6个突环)
核骨架
150nm 突环（平均75000bp）
30nm 纤丝（每圈6个核小体） 11nm 核小体链（每个核小体200bp） 2nm DNA
1. 核苷酸之间的连接方式： 3´, 5´- 磷酸二酯键 2. DNA分子有极性： 5´ 3´ 3. 不同DNA分子碱基的数目、比例、排列顺序千 变万化。
• DNA一级结构的两种缩写方式：
线条式：
文字式： …pTpGpCpApT…
…pT-G-C-A-T…
（二）DNA的二级结构
Watson and Crick’s paper in Nature 1953.
B 适中 右手 2.37nm 0.34nm 34.6º 10.4 3.54nm 1º
Z 细长 左手 1.84nm 0.38nm 60º 12 4.56nm 9º
（三） DNA的三级结构
• 定义：
在双螺旋的基础上进一步螺旋化，形成超螺旋 DNA。
1. 环形DNA
细菌染色体、质粒DNA、某些病毒DNA、线粒体 和叶绿体DNA等为环形DNA。 在细胞中以超螺旋形式存在。
Backbone of DNA
（3）碱基对位于内侧，两条链上的碱基借助 H键一一配对，A与T配对, 形成两个H键，C 与G配对，形成三个H键——以上碱基配对原 则，称碱基互补（base complementary） 。 碱基平面与纵轴相垂直。
4 6 1 3
4 6 1 2 3 2
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NH 2
N
HOH 2 C
1
O
N
O
1'
H
H
H
H
OH
H
胞嘧啶脱氧核苷 （deoxycytidne）
核苷
核糖核苷（核苷）：A、G、C、U 脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：dA、dG、dC、dT
修饰核苷或稀有核苷
修饰核苷包括三种情况:
（1）由修饰碱基和糖组成的核苷 （2）由非修饰碱基和2-O-甲基核糖组成的核苷 （3）由碱基与糖连接方式特殊的核苷
25
松弛环形
10 15
1
5
10
15
20 23
右手旋转拧松两匝后的线形DNA
超螺旋的拓 扑学公式：
L=T+W 或
=+
23
1
20
L=23,T=23, 5 W=0
解链环形
15 10
4 21
13
1
23 8
16
L=23,T=25,W=–2
负超螺旋
例2 不切开DNA分子的拓扑学参数的变化。
假定某环状分子的长度为5500个碱基对，在BDNA的松弛状态下，则
动态中DNA超螺旋结构
3.4.1 环状DNA的超螺旋结构 DNA分子的琼脂糖凝胶电泳图谱
3.4.1 环状DNA的超螺旋结构
螺
旋
和
超
螺
旋
电
话
螺旋
线
超螺旋
23 1
超螺旋状态的定量描述
20 L=25,T=25, 5 W=0
松弛环形
公式1： L=T+W
10 15
L——连环数（linking number），DNA双螺旋中一
pKa2=4.5
O
ON
H O P O C H2 O
O-
HH
H
H
OH OH
C M P-
pKa3=6.4
O -
ON
O P O C H2 O
O-
HH
H
H
OH OH
C M P--
3.2 核酸的一级结构
1．核酸分子中核苷酸的连接方式 3 ′, 5 ′—磷酸二酯键
RNA
5′-磷酸端（常用5′-P表示）；3′-羟基端（常用3′-OH表示） 方向性:注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。
取代基
取代位置 核苷
m22 N
取代基的数目
取代基用下列小写英文字母表示 :
甲基m 甲硫基ms 异戊烯基i
乙酰基ac 羟基o或h
羧基c
氨基n 硫基s
例：
S HN
O
N
R
O
HN
O
N
R
s4 U
CH 2 OH
o m 5U或 h m 5U
注意：
含修饰核糖的核苷即2’-O-甲基核苷的表示方法， 在核苷符号的右下方注上一个小写m。
H OH
OH H
H H
β-D-2-脱氧核糖
HOH 2C O OH
H
H
H OH
H OCH 3
β-D-2-O-甲基核糖
3.1.3 核苷
HOH 2C
O
base
H
H
H
H
OH
OH
核苷：含N苷，β-苷
核苷中戊糖与碱基的连接方式：
NH 2
N
N
9
N
N
HOH 2 C
O
1'
H
H
H
H
OH
OH
腺嘌呤核苷 （adenosine）
（4
核苷酸的两性解离和等电点
N H2 + HN
N H2 + HN
O
ON
H O P O C H2 O
OH
HH
H
H
OH OH
+ CMP
O
ON
pKa1=0.80 H O P O C H2 O
O-
HH
H
H
OH OH
±
N H2
CMP
N
pIC M P=
pKa1+pKa2 2
=
0.8+4.5 2
= 2.65
N H2 N
3.5 DNA和基因组
3.5.2 病毒和细菌基因组的特点
（1）共同点 ①基因组较小，只有一个环状或线形的DNA分子。 ②基因组的大部分序列是用来编码的，基因之间的间隔 序列很短。 ③功能相关的基因常常串联在一起，由共同的调控元件 调控，并转录成同一mRNA分子，指导多种蛋白质的合 成。
3.5 DNA和基因组
（1）
O
H
HN
H
H ONH
R
5 ,6 -d ih y d ro u rid in e (D o r h U )
H CH 3 N
N
N
NN
dR
N 6 -M e th y l-d A
（2）
Ade HO CH 2 O
HH
H
H
OH OCH 3
2 '- O - 甲 基 腺 苷 ( Am)
NH 2
N
CH 3
ON
突环（ 150nm，每个突环大约75000bp）
玫瑰花结（ 300nm ，6个突环） 螺旋圈（ 700nm，每圈30个玫瑰花） 染色体（ 1400nm， 每个染色体单体含10 个螺旋圈）
3.5 DNA和基因组
3.5.1 基因和基因组的概念
基因（Gene）：也称为遗传因子。是指携带有遗传信息 的DNA序列，是控制性状的基本遗传单位。 （结构基因，调节基因，间隔序列） 基因组（Genome）：一般的定义是单倍体细胞中的全 套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因 为一个基因组。
例: 2’-O-甲基腺苷 Am
3.1.4 核苷酸
（1）核苷酸的结构和功能
2’，3’，5’一核糖核苷酸
(2´-AMP)
(3´-AMP)
(5´-AMP)
3’，5’一脱氧核糖核苷酸
Deoxyadenosine 3’- monphosphate (3’- dAMP)
Deoxyadenosine 5’- monphosphate (5’- dAMP)
生物化学简明教程第四核酸文稿演示
作业
类别
nucleic acid
ribonucleic acid, RNA deoxyribonucleic acid, DNA
分布
DNA （ deoxyribonucleic acid）：大部分在核中 RNA （ ribonucleic acid ）：核,质均有分布 三种 RNA ：tRNA , mRNA, rRNA
3. 螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,两 核苷酸夹角为36℃，每一圈10个核苷酸，螺距为 3.4nm。
DNA 双螺旋模型主要特征
4.DNA分子表面形成大沟和小沟。 5.大多数天然DNA属双链DNA（dsDNA），某些病毒
为单链DNA(ssDNA)。 6.双链DNA分子主链上的化学键受碱基配对等因素
0.38nm
12
螺距 碱基倾角
大沟
2.8nm 20°
很窄很深
3.4nm 1°
很宽较深
4.5nm 7°
平坦
小沟
很宽、浅 窄、深
较窄很深
Z-DNA的生物功能：
与基因表达、基因调控有关。
二重对称结构（回文结构也称反向重复）
镜像重复与三螺旋DNA
3.4 DNA的高级结构
噬菌体T2DNA长约50μm E-coli DNA 长约1mm 人生殖细胞DNA长约1m
蛋白质
3.6.2 rRNA
原核细胞
真核细胞(哺乳动物细胞)
沉降常数 近似分子量 沉降常数
近似分子量
70S
2.7×106
80S
4.6×106
30S
0.9×106
多聚核苷酸的表示方式 T
U
OH OH OH OH
5′
3′ 5′
3′
DNA
RNA
5′pdApdCpdGpdTOH 3′
5′pACGTGCGT 3′ （ pACGTGCGT）
5′pApCpGpUOH ′
5′pACGUAUGU 3′
d
pACGUAUGU
3.3 DNA的二级结构
3.3.1 提出DNA双螺旋结构模型的根据 （1）x-光衍射分析
3.6.1 tRNA
（ 1 ） 氨基酸臂 （ 2）二氢尿嘧啶环（DHU 环） （ 3 ）反密码环 （ 4 ）T ψ C 环 （ 5 ）额外环
DHU环
A C
Ala
C
氨基酸臂
TψC环 可变环
I GC
反密码环
反密码子
3.6.1 tRNA
tRNA 的三级结构
核蛋白体 小亚基 rRNA 蛋白质 大亚基 rRNA
1979年美国A·Rich等人发现了左旋DNA（左手 DNA双螺旋结构）
d(CpGpCpGpCpGp) 晶体X-光衍射分析
三种 DNA 双螺旋构象比较
外型 螺旋方向 螺旋直径
碱基直升
每圈碱基数
A 粗短 右手 2.3nm
0.26nm
11
B 适中 右手 2.0nm
0.34nm
10
Z 细长 左手 1.8nm
T=5500/10=550 L=T+W L=T=550 当分子转入70%酒精溶液时， 分子由B –DNA转为
A –DNA L=550 T=5500/11=500 W=L-T=+50
3.4.2 真核生物染色体结构
DNA （2nm）
核小体链（ 11nm，每个核小体200bp）