核酸化学2
02-核酸化学复习题

复习题2(核酸化学部分)一、名词解释1、cAMP和cGMP:分别是环腺苷酸和环鸟苷酸,它们是与激素作用密切相关的代谢调节物。
2、断裂基因:真核生物的基因由于内含子的存在,而使基因呈不连续状态,这种基因称为断裂基因。
3 结构基因:为多肽或RNA编码的基因叫结构基因。
4、假尿苷:在tRNA中存在的一种5-核糖尿嘧啶,属于一种碳苷,其C1‘与尿嘧啶的C5相连接。
5、Southern印迹法:把样品DNA切割成大小不等的片段,进行凝胶电泳,将电泳分离后的DNA片段从凝胶转移到硝酸纤维素膜上,再用杂交技术与探针进行杂交,称Southern印迹法。
6、核酸的变性:高温、酸、碱以及某些变性剂(如尿素)能破坏核酸中的氢键,使有规律的螺旋型双链结构变成单链的无规则的“线团”,此种作用称为核酸的变性。
7、解链温度:DNA的加热变性一般在较窄的温度范围内发生,通常把DNA的双螺旋结构失去一半时的温度称为DNA的解链温度(Tm)。
8、内含子:基因中不为蛋白质、核酸编码的居间序列,称为内含子。
9、Northern印迹法:将电泳分离后的RNA吸印到纤维素膜上再进行分子杂交的技术,称Northern印迹法。
10、增色效应:核酸变性或降解时其紫外线吸收增加的现象。
11、hnRNA:称为核不均一RNA,是细胞质mRNA的前体。
12、退火:变性核酸复性时需缓慢冷却,这种缓慢冷却处理的过程,叫退火。
13、复制子:基因组能独立进行复制的单位称为复制子。
原核生物只有一个复制子,真核生物有多个复制子。
14、增色效应:DNA或RNA变性或降解时其紫外吸收值增加的现象称增色效应。
二、选择1、把RNA转移到硝酸纤维素膜上的技术叫:(B )A Southern blottingB Northern blottingC Western blottingD Eastern blotting2、外显子代表:(E )A 一段可转录的DNA序列B 一段转录调节序列C一段基因序列D一段非编码的DNA序列E一段编码的DNA序列3、脱氧核糖的测定采用( B )A、地衣酚法B、二苯胺法C、福林-酚法D、费林热滴定法*4、在DNA双螺旋二级结构模型中,正确的表达是:(C、F )A 两条链方向相同,都是右手螺旋B 两条链方向相同,都是左手螺旋C 两条链方向相反,都是右手螺旋D 两条链方向相反,都是左手螺旋E 两条链的碱基顺序相同F 两条链的碱基顺序互补5、可见于核酸分子的碱基是:(A )A 5-甲基胞嘧啶B 2-硫尿嘧啶C 5-氟尿嘧啶D 四氧嘧啶E 6-氮杂尿嘧啶6、下列描述中,哪项对热变性后的DNA:( A )A紫外吸收增加 B 磷酸二酯键断裂C 形成三股螺旋D (G-C)%含量增加7、双链DNA Tm值比较高的是由于下列那组核苷酸含量高所致:(B )A G+AB C+GC A+TD C+TE A+C8、核酸分子中的共价键包括:(A )A 嘌呤碱基第9位N与核糖第1位C之间连接的β-糖苷键B 磷酸与磷酸之间的磷酸酯键C 磷酸与核糖第一位C之间连接的磷酸酯键D核糖与核糖之间连接的糖苷键9、可用於测量生物样品中核酸含量的元素是:( B )A. NB. PC. CD. HE. OF. S*10、Watson和Crick提出DNA双螺旋学说的主要依据是(D、E)A、DNA是细菌的转化因子B、细胞的自我复制C、一切细胞都含有DNAD、DNA碱基组成的定量分析E、对DNA纤维和DNA晶体的X光衍射分析F、以上都不是主要依据11、多数核苷酸对紫外光的最大吸收峰位于:( C )A、220 nm附近B、240 nm附近C、260 nm附近D、280 nm附近E、300 nm附近F、320 nm附近12、含有稀有碱基比例较多的核酸是:(C)A、胞核DNAB、线粒体DNAC、tRNAD、mRNAE、rRNAF、hnRNA13、自然界游离核苷酸中的磷酸最常连于戊糖的( C )A、C-2’B、C-3’C、C-5’D、C-2’及C-3’C-2E、C-2’及C-5’14、X和Y两种核酸提取物,经紫外线检测,提取物X的A260/A280 =2, 提取物YA260/A280 =1,该结果表明:( B )A. 提取物X的纯度低於提取物YB. 提取物Y的纯度低於提取物XC. 提取物X和Y的纯度都低D. 提取物X和Y的纯度都高E. 不能表明二者的纯度15、核酸分子储存、传递遗传信息的关键部分是:(C)A. 磷酸戊糖B. 核苷C. 碱基序列D. 戊糖磷酸骨架E. 磷酸二酯键16、嘌呤核苷中嘌呤与戊糖的连接键是:(A )A. N9-Ć1B. C8-Ć1C. N1-Ć1D. N7-Ć1E. N1-Ć1F. C5-Ć1三、判断1、Tm值高的DNA分子中(C=G)%含量高。
生物化学 第2章Ⅱ 核酸(共86张PPT)
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内呈正比
5、电泳缓冲液
DNA的凝胶电泳检测
(ethidiumbromide, 简称EB)是一种核酸染料,可以插入到DNA
或RNA分子的碱基之间,并在300nm波长的
紫外光照射下放射出橘红色的荧光,可用来显现 凝胶中的核酸分子。
在凝胶电泳中,溴化乙锭染料可对核酸分子 染色,在紫外光下便可以十分敏感而方便地检测 出凝胶介质中DNA谱带。
五、变性、复性与杂交
(一)、DNA的变性
1、概念 2、变性因素
3、变性的指标
1、概念
是指核酸双螺旋区的氢键断裂,双螺旋 解开,变成无规则线团的现象。核酸变 性其分子中的共价键并没有破坏,分子 量也不改变,核酸的变性(
denaturation )
2、DNA的变性的因素
温度升高;
酸碱度改变、 pH(>11.3或<5.0);
1、核酸分子本身的大小:同分子的摩擦
系数成反比的 Maxam和Gilbert 于1977年发明
Primer1(10uM)
2、琼脂糖的浓度:迁移率与胶浓度成反比 而聚丙烯酰胺凝胶制胶时不能将染料加入,会影响聚合。
第五节 核酸的研究方法 据此特性可以定性和定量检测核酸。
在液氮蒸发去2/3时,用自制研杵迅速磨碎叶片;
RNA本身只有局部的双螺旋区,所以变 性行为所引起的性质变化没有DNA那样 明显。 天然状态的DNA在完全变性后,紫外吸
收(260 nm)值增加25-40%.而RNA变性 后,约增加1.1%。
4. DNA变性后的表现
A260值增加
粘度下降
浮力密度增大
分子量不变
(二)、DNA的复性
1、概念:
变性DNA在适当的条件下,两条彼此分 开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构 ,这一过程称为复性;
第2章--核酸化学习题
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第二章核酸化学一、名词解释:1.磷酸二酯键:核酸分子中前一个核苷酸的3`-羟基和下一个核苷酸的5`-磷酸脱水缩合形成的化学键称为磷酸二酯键。
2.碱基互补规律:DNA分子组成中腺嘌呤和胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤与胞嘧啶配对,这种配对规律称为碱基互补规律。
3. 退火:加热变性DNA溶液缓慢冷却到适当的低温,则两条互补链可重新配对而恢复到原来的双螺旋结构的现象。
4.DNA的熔解温度:DNA加热变性过程中,紫外吸收值达最大吸收值一半时所对应的温度。
5.核酸的变性:在某些理化因素作用下,DNA双螺旋区氢键断裂,空间结构破坏,形成单链无规则线团状态的过程;核酸的复性:在适宜条件下,变性DNA分开的两条单链可重新形成链间氢键,恢复双螺旋结构,这个过程称为复性。
6.减色效应:复性DNA由于双螺旋的重新形成,在260nm处的紫外吸收值降低的现象。
7.增色效应:变性DNA由于碱基对失去重叠,在260nm处的紫外吸收值增加的现象。
二、填空题1.DNA双螺旋结构模型是 Watson-Crick 于 1953 年提出的。
2.核酸的基本结构单位是核苷酸。
3.脱氧核糖核酸在糖环 C2’位置不带羟基。
4.两类核酸在细胞中的分布不同,DNA主要位于细胞核中,RNA主要位于细胞质中。
5.核酸分子中的糖苷键均为β型糖苷键。
糖环与碱基之间的连键为糖苷键。
核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键键连接成多聚体。
6.核酸的特征元素是磷(P)。
7. DNA在水溶解中热变性之后,如果将溶液迅速冷却,则DNA保持单链状态;若使溶液缓慢冷却,则DNA重新形成双链。
8.真核细胞的mRNA帽子由 m7G 组成,其尾部由 polyA 组成。
9.常见的环化核苷酸有 cAPM 和 cGMP 。
其作用是起第二信使作用。
10.DNA双螺旋的两股链的顺序是反平行/互补关系。
11.给动物食用3H标记的胸腺嘧啶(T),可使DNA带有放射性,而RNA不带放射性。
12.B型DNA双螺旋的螺距为 3.4nm ,每匝螺旋有 10 对碱基,每对碱基的转角是 36º。
生物化学第二章核酸化学
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核酸分类及命名规则
核酸可分为DNA和RNA两大类,根据来源不同可分为基因组DNA、病毒DNA、mRNA、tRNA、 rRNA等。
核酸的命名通常包括种类、来源和特定序列信息,如人类基因组DNA可命名为hgDNA,mRNA可命 名为信使RNA等。
02
DNA结构与性质
DNA双螺旋结构模型
DNA由两条反向平行的多核苷酸链 组成,形成右手螺旋结构。
长约21nt的双链RNA,可引导RISC复合物识别并切割靶mRNA,实现基因沉默。
其他小分子RNA
如piRNA、snoRNA等,在基因表达调控、RNA修饰等方面发挥作用。
04
核酸理化性质与分离纯化方法
核酸溶解度和沉淀条件
溶解度
核酸在不同溶剂中的溶解度不同,一般易溶于水,难溶于乙醇、乙醚等有机溶 剂。其溶解度受温度、pH、离子强度等因素的影响。
非同源重组
发生在非同源序列之间的重组过程。这种重 组不依赖于序列之间的相似性,而是通过一 些特殊的蛋白质和酶的作用来实现DNA片 段的连接。非同源重组可能导致基因的重排 和染色体的不稳定,进而对生物体产生遗传 影响。
07
总结与展望
核酸化学领域重要成果回顾
核酸结构与功能研
究
揭示了DNA双螺旋结构和RNA多 种功能,阐明了遗传信息存储、 传递和表达机制。
05
核酸酶及其作用机制
限制性内切酶和外切酶作用方式
限制性内切酶
识别DNA分子中的特定核苷酸序 列,并在该序列内部进行切割, 产生特定的DNA片段。
外切酶
从DNA或RNA链的末端开始,逐 个水解核苷酸,释放单个的核苷 酸或寡核苷酸。
DNA连接酶在基因工程中应用
连接DNA片段
生物化学中的核酸二级结构分析
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生物化学中的核酸二级结构分析核酸的二级结构是指核酸分子中核苷酸之间的空间排列方式。
核酸分子的二级结构对于其功能和特性具有重要影响,因此对核酸二级结构的分析具有极大的研究价值。
在生物化学中,核酸主要分为DNA和RNA两种类型。
DNA是遗传信息的存储介质,而RNA则在转录和翻译过程中起到传递和转化遗传信息的作用。
DNA和RNA的二级结构分析主要包括以W-C碱基配对为基础的双螺旋结构和非W-C碱基配对的非螺旋结构。
首先,W-C碱基配对是核酸二级结构的基本特征,通过互补配对形成双螺旋结构。
DNA双螺旋结构由两条互相平行的DNA链通过互补碱基配对而成,形成了DNA的螺旋结构。
在DNA分子中,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)通过两个氢键相互配对,而鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)通过三个氢键相互配对。
这种碱基配对规则使得DNA可以稳定地保存遗传信息,并且具有高度的选择性。
除了DNA双螺旋结构,RNA也可以形成双螺旋结构,但通常不稳定且片段较短。
RNA的二级结构形成主要是通过碱基间的互补配对和碱基间的非螺旋结构来实现的。
RNA分子中腺嘌呤(A)和尿嘧啶(U)通过两个氢键配对,而鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)通过三个氢键配对。
这种配对规则使得RNA也能稳定地保持双螺旋结构。
此外,非W-C碱基配对也可以导致核酸的非螺旋结构。
在非螺旋结构中,不同的碱基之间通过氢键或范德华力相互作用而形成特定的构象。
例如,DNA分子中的瓜儿啶(G)可以与胞嘧啶(C)形成非W-C碱基配对,形成三个氢键的G-C配对。
这种非W-C碱基配对结构在DNA分子中发挥了重要的生物学功能,如在转录调控中起到关键作用。
核酸二级结构的分析方法主要包括X射线晶体学和核磁共振(NMR),通过这些技术可以直接研究核酸双螺旋和非螺旋结构的形态和三维空间排列。
此外,计算机模拟和分子动力学模拟等理论方法也可以用来预测和分析核酸的二级结构。
总之,核酸的二级结构分析在生物化学中具有重要的研究价值。
核酸-2江南大学食品学院生化课件第三章.
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RNA
复制
翻译
蛋白质
遗传信息传递的中心法则
二、核酸的组成
核酸 核苷酸
水
磷酸
核苷
解
戊糖
碱基
三、碱基
嘌呤:
腺嘌呤 (A)
鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶 (C) 尿嘧啶 (U) 胸腺嘧啶 (T)
嘧啶:
O
NH
碱基
N N
脂键
N
N H
HN O N H
H2O 核苷键
O
磷酸 O P OH
OHCH2 O
第三章 核酸化学
( Nucleic Acids Chemistry )
• 第一节
概述
• 第二节 • 第三节 • 第四节
核酸的组成 核酸的结构 核酸及核苷酸的性质
一、核酸的类别
• 脱氧核糖核酸( DNA)
• 核糖核酸( RNA)
• 核糖体RNA • 信使RNA • 转运RNA
DNA
复制
转录 反转录
实际上, Tm是增色效应达到最大值的50% 时的温度。也就是说,DNA溶液的温度达 到Tm时,将有50%的DNA双链处于解链状态。
DNA的Tm一般为70~85℃。 Tm随DNA分子中G-C碱基对含量的增加而升 高。它也与溶液的离子强度有关,一般情 况下,离 子强度低,Tm值小。
2、DNA的复性∶ 变性的DNA在适当条件下,两条彼此分开的互补 单链又可以恢复碱基配对,重新成为双螺旋,这个 过程称为DNA的复性(DNA renaturation)。 复性后的DNA的某些理化性质和生物活性也可以 得到部分或全部恢复。如∶减色效应。 退火(annealing): 即DNA由单链复性变成双链结构的过程。来源 相同的DNA单链经退火后完全恢复双链结构,不同 源DNA之间、DNA和RNA之间退火后形成杂交分子。
核酸化学知识点总结

核酸化学知识点总结一、核酸的化学结构1. 核酸的基本结构核酸是由核苷酸组成的,核苷酸又由碱基、糖和磷酸组成。
碱基分为嘌呤和嘧啶两类,嘌呤包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G),嘧啶包括胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)或尿嘧啶(U)。
糖分为核糖和脱氧核糖,其中RNA中的糖为核糖,DNA中的糖为脱氧核糖。
核苷酸是由碱基和糖组成的核苷,再与磷酸结合形成核苷酸。
2. 核酸的二级结构核酸的二级结构是指单条核酸链上碱基序列所具有的空间结构。
DNA分子具有双螺旋结构,由两条互补的DNA链通过氢键相互缠绕形成。
RNA分子没有固定的二级结构,但在一些情况下也可以形成双链结构。
3. 核酸的三级结构核酸的三级结构是指单条核酸链在立体空间上所呈现的结构。
DNA分子呈现出右旋的螺旋结构,RNA分子则可以形成各种复杂的结构。
4. 核酸的四级结构核酸的四级结构是指多条核酸链相互作用所形成的更为复杂的结构。
在一些特定情况下,核酸分子可以形成四级结构,并参与到一些生物学过程中。
二、核酸的功能1. 遗传信息的储存与传递核酸是生物体内遗传信息的携带者,DNA分子储存着生物体的遗传信息,RNA分子则在转录和翻译过程中参与到遗传信息的传递和表达中。
2. 蛋白质合成核酸通过转录和翻译的过程,参与到蛋白质的合成过程中。
DNA分子在转录过程中产生mRNA,mRNA再通过翻译过程将基因信息翻译成蛋白质。
3. 调节基因表达在一些生物学过程中,核酸可以通过转录调控、剪接调控和甲基化调控等方式来参与到基因的表达调节中。
4. 氧化磷酸化核酸分子参与到细胞内氧化磷酸化过程中,通过释放出磷酸来提供细胞内化学能量,并维持细胞内正常生理活动。
三、核酸的合成1. DNA的合成(DNA合成)DNA的合成是DNA聚合酶在DNA模板的引导下,将合适的脱氧核苷酸三磷酸酶与新合成的核甙核苷酸通过磷酸二酯键连接,使DNA链不断延长的过程。
DNA合成是细胞分裂前的准备工作,也是基因工程和分子生物学研究中的重要技术手段。
第2章 核酸化学2
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线粒体中含 有环状DNA
右旋
环状 DNA
反之,则为正超螺旋
自然界通常为负超螺旋。
负超螺旋
固定 (右手拓扑结构)
第四节 核酸及核苷酸的性质
一、核酸的溶解性
RNA和DNA 均微溶于水, 不溶于一般的有机溶剂
二、核酸的两性性质及等电点
核酸分子中含有酸性基团(磷酸基)和碱性基团 (氨基),也具有两性性质。 DNA等电点为4~4.5; RNA等电点为2~2.5
+
P OH P P P
+
P OH P
P
P
③核糖核酸酶T2 (RNase T2 )
• 作用位点为腺苷酸残基
• 可将tRNA完全降解为3’-腺苷酸结尾 的寡核苷酸
(2)DNase(外切酶)
①DNaseⅠ:牛胰脱氧核糖核酸酶 Mg2+激活 切断双链或单链DNA ——以5’-磷酸为末端的寡聚核苷酸 ② DNase Ⅱ:牛脾脱氧核糖核酸酶 Mg2+抑制 DNA降解为3’-磷酸为末端的寡聚核苷酸
④其它:对底物二级结构的专一性 作用于双链核酸:双链酶 作用于单链:单链酶
(1)RNase
3’嘧啶核苷酸/其结尾的寡核苷酸
Py Pu Py Py Py Pu Py Py
2H2O
P P P P
+
P
P
P
P
+
P P
①牛胰核糖核酸酶( G A C U G ARNaseGⅠ) A
C
U
G
A
2H2O + 作用:嘧啶核苷3’-磷酸与其它核苷酸连键 P P P P P P P OH P P P P P 专一性极高的内切酶
温度(℃)
94
生物化学 核酸2

G+C含量对Tm的影响
核酸的变性、复性与杂交
核酸的变性
AT富集区 GC富集区
核酸的变性、复性与杂交
核酸的变性
大肠杆菌DNA在不同KCl浓度下的熔解温度曲线
核酸的变性、复性与杂交
核酸的变性
酵母kRNA甲在 酰甲胺酰溶胺液溶中液 中
酵母kRNA在无 甲酰胺溶液中
一种浮萍18SrRNA
具有双螺旋区段的RNA也具有变性性质 由于RNA双螺旋区段小,因此变性Tm较小 tRNA具有较多的双螺旋区段,因此有较高的Tm
入射光 I0
透射光 I
光源
单色透镜
样品
检测器
核酸的超速离心
超速离心原理
当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得 悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体 小的粒子就会上浮。
物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。 ➢ 扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比,颗粒 越小扩散越严重。 ➢ 沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。沉降与 物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。颗粒越小沉降越慢, 而扩散现象则越严重。 ➢ 利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩 散产生沉降运动。
氰乙基 保护基团
③下一个核苷加入
核苷 3’位活化
二异丙基乙胺 活化基团
二异丙基乙胺 副产物
DNA的化学合成
④氧化形成磷酸基 重复②③④步直到所有核苷残基都加入到链上 ⑤去除碱基上的保护基团 ⑥去除磷酸基上的氰乙基保护基团 ⑦断开硅柱链接
寡核苷酸链释放
核酸的水解
箭头所指为水解的位置
核酸的水解
5’ 4’
核酸的分离提纯与定量
DNA的分离提纯
第二章核酸化学下ppt课件

3'
3' U attacks 3' end of IVS
19-IVS 作为催化剂
GOH-3'
GpGpGpApGpGOH-5'
CpCpCpCpCOH "C5"
CpCpCpCpCpCOH "C6"
GOH-3'
5'-CpCpCpCpCOH-3' GpGpGpApGpGOH-5'
CpCpCpCOH "C4"
• tRNA主要作用是将氨基酸转运到核糖体mRNA复合物的相应位置用于蛋白质合成
• 20种基本氨基酸每一种都至少有一种tRNA • tRNA分子较小,平均沉降系数为4S • 大多数tRNA分子具有类似的三叶草二级结
构
tRNA三叶草二级结构
3’-
受体端
76 75
(acceptor
stem)
74 73
1
1
ddTTP
CAddT CATddT CATTACGddT
8
T
7
G
6
C
5
A
4
T
3
T
2
A
1
C
DNA测序技术的应用
• RNA序列的测定,将RNA反转录成互补 DNA(cDNA) ,测定cDNA序列后即可推 断出RNA的序列
• 蛋白质的氨基酸序列的测定,也可以通过 测定DNA序列,然后用遗传密码来推断。
核酸的性质—结构稳定性
• 碱基对间的氢键
• 碱基堆积—碱基堆积力对维持核酸的空间 结构起主要作用
• 环境中的正离子—环境中的Na+、K+、 Mg2+、Mn2+等离子,可消除核酸中磷酸基 间的静电斥力,对核酸结构的稳定有重要 作用
核酸化学2-DNA的结构和特性

大部分限制性 内切酶识别的 碱基序列为 6 个碱基的回文 (palindrome ) 序列。它们在 微生物细胞内 扮演的却是防 御外来DNA入 侵的国防军的 作用。如何不 把自身的DNA 也降解了呢?
DNA重组示意图
EcoRI与DNA的复合体
DNA的变性与复性
-人类基因组中重复序列的发现
DNA双螺旋结构模型,不仅与其生物功能有密切关系, 还能解释DNA的重要特性--变性与复性,这对于深入了 解DNA分子结构与功能的关系有重要意义。
环状DNA引发的 拓扑学问题
拓朴学(topology)是专门研究物体 变形后仍然保留下来的结构特性。
噬菌体DNA在不同的生活周期可以以唤醒或线形存在, 线状DNA的两端有粘末端,有助于DNA连接酶将互补 的粘末端连成环状。其中会带来拓朴学的问题。
一段长260 bp的B-DNA,周期数为25,把它们连接成环,此时的 DNA为松弛型DNA。若将上述DNA先拧松2周后再连接成环,可 以形成两种环形DNA,一种称解链环形DNA(螺旋周数23)和 突环。另一种为超螺旋DNA,螺周数仍为25,但同时具有2个超 螺旋周。从力能学看,超螺旋更易形成。超螺旋DNA具有更为 致密的结构,可以将很长的DNA分子压缩在一个较小的体积。 生物体的DNA绝大多数是以超螺旋形式存在的。超螺旋DNA密 度较大,离心场中较线形或开环DNA移动快,凝胶电泳时泳动 的速度也较快。 DNA拓扑异构体之间的转变是通过拓扑异构酶(topoisomerase)来 实现的。
化学裂解法测定DNA的核苷酸序列
DNA的序列测定(1)-化学法
Maxam /Gilbert法
DNA的序列测定(2)-ddNTP法
Sanger法
DNA测序结果
到2030年,预计只要1000 美金就能得到个人的基因组 序列。刷卡看病的时代即将 到来。
核酸化学二

碱基倾角
190
10
90
糖苷键构象 反式
大沟
很窄很深
小沟
很宽、浅
反式 C、T反式,G顺式
很宽较深
平坦
窄、深
较窄很深
DNA分子间 的三链结构
T-A-T
C-G-C
DNA三链间 的碱基配对
多聚嘌呤
多聚嘧啶
DNA分子内 的三链结构
DNA的三 级结构指双螺 旋DNA分子通 过扭曲和折叠 所形成的特定 构象,包括不 同二级结构单 元间的相互作 用、单链和二 级结构单元间 的相互作用以 及DNA的拓扑 特征。
平均一个突环含 有约40kpDNA
RNA-蛋白质核心
突环由双链DNA结 合碱性蛋白质组成
组蛋白与组蛋D白N与ADN的A的结结合合
核小体
DNA的念珠状结构
核小体盘绕及染色质示意图
DNA 真核生物染色体DNA (2nm) 组装不同层次的结构
核小体链( 11nm,每个核小体200bp)
纤丝( 30nm,每圈6个核小体)
核糖体RNA(ribosoal RNA,rRNA):与蛋白 质结合构成核糖体(ribosome),核糖体是蛋白质合成 的场所;
转移RNA(transfor RNA,tRNA):在蛋白质 合成时起着携带活化氨基酸的作用。
tRNA 的结构
二级结构特征: 单链 三叶草叶形 四臂四环
三级结构 特征: 在二级结构基础上
进一步折叠扭曲形成倒 L型
tRNA的三叶草型二级结构
载运氨基酸
臂
四 环 四 臂
TψC环
叶子 D环
额外环 反密码子环
反密码子
tRNA的三级结构:
倒 “ L ” 形
生物化学重点_第二章核酸化学

生物化学要点 _第二章核酸化学第二章核酸化学一、核酸的化学构成 :1、含氮碱 : 参加核酸与核苷酸构成的含氮碱主要分为嘌呤碱与嘧啶碱两大类。
构成核苷酸的嘧啶碱主要有三种——尿嘧啶 (U) 、胞嘧啶 (C)与胸腺嘧啶 (T),它们都就是嘧啶的衍生物。
构成核苷酸的嘌呤碱主要有两种——腺嘌呤 (A) 与鸟嘌呤 (G),它们都就是嘌呤的衍生物。
2、戊糖 :核苷酸中的戊糖主要有两种,即β-D- 核糖与β-D-2- 脱氧核糖 ,由此构成的核苷酸也分为核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。
3、核苷 :核苷就是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。
由“罕有碱基”所生成的核苷称为“罕有核苷”。
如 :假尿苷 (ψ)二、核苷酸的构造与命名:核苷酸就是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物,包含核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。
核苷酸又可按其在 5’位缩合的磷酸基的多少 ,分为一磷酸核苷 (核苷酸 )、二磷酸核苷与三磷酸核苷。
别的 ,生物体内还存在一些特别的环核苷酸 ,常有的为环一磷酸腺苷 (cAMP) 与环一磷酸鸟苷 (cGMP),它们往常就是作为激素作用的第二信使。
核苷酸往常使用缩写符号进行命名。
第一位符号用小写字母 d 代表脱氧 ,第二位用大写字母代表碱基 ,第三位用大写字母代表磷酸基的数量 ,第四位用大写字母 P 代表磷酸。
三、核酸的一级构造 :核苷酸经过 3’ ,5-磷’酸二酯键连结起来形成的不含侧链的多核苷酸长链化合物就称为核酸。
核酸拥有方向性,5’-位上拥有自由磷酸基的尾端称为5’-端,3’-位上拥有自由羟基的尾端称为3’-端。
DNA 由 dAMP 、dGMP、dCMP 与 dTMP 四种脱氧核糖核苷酸所构成。
DNA 的一级构造就就是指 DNA 分子中脱氧核糖核苷酸的摆列次序及连结方式。
RNA由AMP,GMP,CMP,UMP 四种核糖核苷酸构成。
四、 DNA 的二级构造 :DNA 双螺旋构造就是 DNA 二级构造的一种重要形式 ,它就是 Watson与 Crick 两位科学家于 1953 年提出来的一种构造模型 ,其主要实验依照就是 Chargaff 研究小组对 DNA 的化学构成进行的剖析研究,即 DNA 分子中四种碱基的摩尔百分比为 A=T 、 G=C、 A+G=T+C(Chargaff 原则 ),以及由 Wilkins 研究小组达成的 DNA晶体 X 线衍射图谱剖析。
高一生物核酸化学2

二、DNA的变性
• 在理化因素作用下,DNA双螺旋的两条互补链 松散而分开成为单链,从而导致DNA的理化性 质及生物学性质发生改变,这种现象称为 DNA 的变性(denaturation)。 • 引起DNA变性的因素主要有:①高温,②强酸
强碱,③有机溶剂等。
加热
部分双螺旋解开
无规则线团
链内碱基配对
DNA-DNA杂交示意图
变性
复性
不同来源的 DNA分子
DNA-DNA 杂交双链分子
DNA-RNA杂交示意图
• 在核酸杂交分析过程中,常将已知顺序的核酸片段用放
射性同位素或生物素进行标记。带有一定标记的已知顺
序的核酸片段称为探针(probe)。
• 利用核酸的分子杂交,可以确定或寻找不同物种中具有
220 240 260 280
波长(nm)
0.1
DNA的变性温度 • 加 热 DNA 溶 液 , 使 其 对 260nm 紫 外 光 的 吸
收度突然增加,达到其
最大值一半时的温度, 就 是 DNA 的 变 性 温 度 (融解温度, melting temperature, Tm ) 。
• Tm的高低与DNA分子中G+C的含量有关,G+C的含量 越高,则Tm越高。
同源顺序的DNA或RNA片段。
• 常用的核酸分子杂交技术有:原位杂交、斑点杂交、 Southern杂交及Northern杂交等。
限制性酶切割
限制片段
琼脂糖电泳
DNA分子
Sout缓冲液 转移DNA
转移至硝酸纤维素膜上
凝胶 滤膜 与放射性标记 DNA探针杂交
吸附有DNA 片段的膜
放射自显影
四、 核酸的沉降性质 (sedimentation coefficient)
第二章(2)核酸的化学(性质)
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1.核酸的两性性质及等电点
分子中既含有酸性基团(磷酸基),也含有碱性基 团(氨基),因而核酸具有两性性质. 因而核酸具有两性性质. 因而核酸具有两性性质 由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸,而碱性 (氨基)是一个弱碱,所以核酸的等电点比较低。 核酸的等电点比较低。 核酸的等电点比较低 如DNA的等电点为4~4.5,RNA的等电点为2~2.5。 RNA的等电点比DNA低的原因:是RNA分子中2′-OH 通过氢键促进了磷酸基上质子的解离,而DNA没有这种 作用。
影响复性速度的因素:
1、分子量越大,复性越难。 分子量越大,复性越难。 单链片段浓度越大,随机碰撞的频率越高,复性越容易。 2、单链片段浓度越大,随机碰撞的频率越高,复性越容易。 片断内的重复序列多,则容易形成互补区,复性较快。 3、片断内的重复序列多,则容易形成互补区,复性较快。 维持溶液一定的离子强度,可加快复性速度。 4、维持溶液一定的离子强度,可加快复性速度。 此外,DNA的复性也与它本身的组成和结构有关 的复性也与它本身的组成和结构有关。 此外,DNA的复性也与它本身的组成和结构有关。
HOCH
2
O H
OH H
HOCH
2
O H
OH H
H H OH D-核核 核
H H OH
OH
H
D-2-脱脱核核 脱
2.核酸的水解
(1)酸或碱水解
核酸分子中的磷酸二酯键可在 酸或碱性条件下水解切断。 DNA和RNA对酸或碱的耐受程度 有很大差别。例如,在0.1 mol/L NaOH溶液中,RNA几乎可以完全水解, DNA在同样条件下则不受影响。
核酸外切酶的作用方式是从多聚核苷酸链的一端(3′-端或5′核酸外切酶的作用方式是从多聚核苷酸链的一端(3′-端或5′的作用方式是从多聚核苷酸链的一端 5′ 端)开始,逐个水解切除核苷酸;核酸内切酶的作用方式刚好和外切 开始,逐个水解切除核苷酸;核酸内切酶的作用方式刚好和外切 酶相反,它从多聚核苷酸链中间开始,在某个位点切断磷酸二酯键。 酶相反,它从多聚核苷酸链中间开始,在某个位点切断磷酸二酯键。
第二章3-核酸化学PPT课件

▪
戊糖在外,双螺旋每转一
小 沟
周 为10碱基对(bp)
▪
A型结构
▪
碱基平面倾斜20º,螺旋
变粗变短,螺距2~3nm。
2.0 nm
大 沟
DNA的三级结构
➢DNA的三级结构:指双螺旋进一步扭曲 形成的超螺旋。 ➢包括:线状DNA形成的纽结、超螺旋和 多重螺旋、环状DNA形成的结、超螺旋 和连环等
线状DNA形成的超螺旋
▪ 多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端 ▪ 核酸的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形
式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种 核苷酸千变万化的不同排列组合之中。
二、DNA的二级结构
DNA的双螺旋模型
▪ 1953年,J. Watson和F. Crick 在前人研究工作的基础上, 根据DNA结晶的X-衍射图谱和 分子模型,提出了著名的
➢DNA分子中具有特定生物学功能的片 段称为基因(gene)。
➢一个生物体的全部DNA序列称为基因 组(genome)。
RNA的结构与功能
▪ 一、结构特点
1. 碱基组成 A、G、C、U (A= U/G=C)
稀有碱基较多,稳定性较差,易水解 2. 多为单链结构,少数局部形成螺旋 3. 分子较小 4. 分类 ➢mRNA ➢tRNA ➢rRNA
三、核酸的变性
▪ 稳定核酸双螺旋次级键断裂,空间结构破坏,变成单链结 构的过程。核酸的的一级结构(碱基顺序)保持不变。
▪ 变性表征 生物活性部分丧失、粘度下降、浮力密度升高、紫外
吸收增加(增色效应) ▪ 变性因素
pH(>11.3或<5.0) 变性剂(脲、甲酰胺、甲醛) 低离子强度 加热
➢核酸是存在于细胞中的一类大分子酸 性物质,包括核糖核酸(RNA)和脱氧 核糖核酸(DNA)两大类。
生物化学2-核酸糖脂

1、紫外吸收性质
在核酸分子中,由于 嘌呤碱和嘧啶碱具有 共轭双键体系,因而 具有独特的紫外线吸 收光谱,最大吸收峰 波长在260nm处,可以 作为核酸及其组份定 性和定量测定的依据。
2、 核酸的变性和复性
变性:一定条件下,DNA双螺旋彻底解开变成单链的 过程。 变性本质:核酸的一级结构保持不变,次级键断裂, 空间结构破坏。 变性因素:高温、酸碱度改变及某些变性剂(如尿素) 等。
这种由单链自身折叠形成的结构称为茎环结构。 茎环结构是各种RNA共同的二级结构特征。
tRNA
1
转 运 核 糖 核 酸
由70~90个(多为76个)核苷酸组成的单链RNA。 含较多的修饰核苷酸(稀有碱基)。
具有约30%不变的(恒定的)核苷酸:如U8、G18、G19等。 5 ’端多为pG,3’端多为CCA-OH (用来接受活化的氨基 酸,又称为接受末端)。
元素组成
基本元素:C、H、O、N、P等
核酸的组成单位———核苷酸
核酸 核苷酸
水
解
磷酸
核苷
戊糖
碱基
RNA
DNA
1、碱基
DNA
RNA
胞嘧啶 C
胸腺嘧啶 T
腺嘌呤 A
尿嘧啶 U
鸟嘌呤 G
嘧啶环和嘌呤环的编号以及各种碱基的化学结构
嘌呤——次黄嘌呤、1-甲基次黄嘌呤、7-甲基 鸟嘌呤、6-甲基腺嘌呤等 嘧啶——5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、二 氢尿嘧啶、4-巯尿嘧啶等
① 对于所有DNA分子,A=T,G=C, A+G=T+C。
② 不同种属的4个碱基组成和排列 顺序有差异,但同一种属不同组织 的碱基组成无差异,即碱基组成没 有组织和器官的特异性。
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教案20010~2011学年第二学期课程名称生物化学院(部)医学院教研室(实验室) 生物化学与分子生物学授课班级09级药学理论主讲教师刘广超职称教授使用教材《生物化学》(6版)吴梧桐主编人民卫生出版社生物化学实验指导》石渊渊主编河南大学出版社河南大学教务处制二○○八年二月教学过程四 DNA与基因组织一、DNA与基因基因是一段含有特定遗传信息的核苷酸序列,是遗传物质的最小功能单位。
基因分为结构基因和调节基因结构基因(structural gene):有实际表达产物, 为特定的RNA和多肽编码的基因调节基因或调节顺序(regulatory sequence):DNA分子中只起调节功能的非转录和非翻译序列●基因组(genome): 某生物体所含全部基因的总和●基因组学(genomics):研究生物体的基因组的大小、组织和基因组成的学科★可见:基因是实体, 其物质基础是DNA(或RNA); 基因是遗传信息传递和性状分化发育的依据;基因(类型)是可分的。
二、原核生物基因组的特点1. 除调节序列和信号序列外, DNA的大部分为结构基因,每个基因出现频率低。
2. 功能相关的基因常串联在一起, 并转录在同一mRNA中(多顺反子)。
3. 有基因重叠现象。
三、真核生物基因组的特点1. DNA分子中有重复序列单拷贝序列:在整个DNA中只出现一次或少数几次,主要为编码蛋白质的结构基因。
中度重复序列:在DNA中可重复几十次到几千次。
高度重复序列:或称简单序列DNA,可重复几百万次高度重复序列一般富含A-T对或G-C对。
富含A-T对的在密度梯度离心时在离心管中形成的区带比主体DNA更靠近管口,富含G-C对的更靠近管底,故称为卫星DNA(satellite DNA)2. 有断裂基因(split gene)由于基因中内含子的存在内含子(intron):基因中不为多肽编码,不在mRNA中出现的居间序列。
外显子(exons):为多肽编码的基因片段。
内含子(intron)指大多数真核结构基因中的居间序列(intervening sequence)或不编码序列。
它们可以转录,但在基因转录后,由这些居间序列转录的部分经加工被从初级转录本中准确除去,才产生有功能的RNA。
内含子常比外显子长,且占基因的更大比例。
真核基因所含内含子的数目、位置和长度不尽相同,如鸡卵清蛋白基因的外显子被7个内含子隔开(图),鸡卵伴清蛋白基因有17个内含子,α-珠蛋白基因有2个内含子,胶原蛋白基因含50多个内含子等。
例外:组蛋白基因(histongene)和干扰素基因(interferon gene)无内含子。
内含子的功能----●可能含有调节信号,调控基因的表达;●将基因分割成“可交换的单位”,有利于重新组合出新的基因五RNA的结构与功能——RNA分子是含短的不完全的螺旋区的多核苷酸链。
一、RNA的结构(一)RNA分子主要碱基:A、U、G、C(二)连接方式:3′,5′-磷酸二酯键(三)单链:自身回折,局部双螺旋(与A-型DNA 结构相似)(有些病毒为双链RNA)(四)RNA的高级结构特点1. RNA是单链分子,因此,在RNA分子中并不遵守碱基种类的数量比例关系,即分子中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数。
2. RNA分子中,部分区域也能形成双螺旋结构, 不能形成双螺旋的部分则形成突环。
这种结构可以形象地称为“发夹型”结构。
3. 在RNA的双螺旋结构中,碱基的配对情况不象DNA中严格。
G 除了可以和C 配对外,也可以和U配对。
G-U配对形成的氢键较弱。
同类型的RNA, 其二级结构有明显差异。
4. tRNA中除了常见的碱基外, 还存在一些稀有碱基,这类碱基大部分位于突环部分。
二、RNA的类型(一)tRNA (transfer RNA)1.概况(1)含量:占细胞内RNA总量的约15%。
(2)种类:50 ~ 60种,有些真核生物可达100多种(运载同一氨基酸的几种tRNA 称为同工tRNA )。
(3)分子量:23 000~28 000,4S(4)功能:蛋白质合成中的氨基酸运载工具;另外,在蛋白质合成的起始、反转录合成DNA 及其他代谢和基因表达调节中也起重要作用。
2.一级结构1965年Holley 等测定了酵母丙氨酸tRNA一级结构(1)组成:以76个核苷酸为标准,通常由73 ~ 93个核苷酸组成。
(2)修饰碱基(稀有碱基):较多,可达碱基总数的10%~15%。
(3)3′端皆为CpCpAOH; 5′端多为pG , 也有为pC 的。
(4)有一些保守序列,与其特殊的结构与功能有关。
3. tRNA的二级结构——三叶草模型tRNA的二级结构都呈“三叶草” 形状,在结构上具有某些共同之处,一般可将其分为四臂四环:包括氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、T C区和可变区。
除了氨基酸接受区外,其余每个区均含有一个突环和一个臂。
tRNA的三叶草型二级结构主要特征:四环四臂1、分子中由A-U、G-C碱基对构成的双螺旋区称臂,不能配对的部分称环,tRNA一般由四环四臂组成。
2、5’-端1~7位与近3’-端的67~72位形成7bp的反平行双链称氨基酸臂,3’端有共同的-CCA-OH 结构,其羟基可与该tRNA所能携带的氨基酸形成共价键。
3、第10~25位形成3~4bp的臂和8~14b的环,由于环上有二氢尿嘧啶(D), 故称为D 环, 相应的臂称为D臂。
4、第27~43位有5bp的反密码子臂和7b的反密码子环,其中34~36位是与mRNA相互作用的反密码子。
5、第44~48位为可变环,80%的tRNA由4~5b组成,20%的tRNA由13~21b组成。
6、第49~65位为5bp的TψC臂和7b的TψC环,因环中有TψC序列而得名。
7、tRNA分子中含有多少不等的修饰碱基,某些位置上的核苷酸在不同的tRNA分子中很少变化, 称不变核苷酸。
4.tRNA的三级结构在三叶草型二级结构的基础上,突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配成对,目前已知的tRNA的三级结构均为倒L型。
(单链突环互相靠近形成的环间碱基对是三级结构稳定的重要因素)tRNA三维结构与其功能密切相关位点:●tRNA的倒L结构与核糖体上的空穴相符;●TψC环中GTψC与核糖体中5S rRNA相应区段有碱基互补关系;●L型分子表面化学基团排列的维妙化,与一些酶(氨基酰-tRNA合成酶)和蛋白质与tRNA分子的相互识别有关。
(二)rRNA (ribosomal RNA)1.核糖体的化学组成rRNA:60%;蛋白质:40%原核生物核糖体70S 包括30S小亚基和50S大亚基真核生物核糖体80S 包括40S小亚基和60S大亚基2. 功能:蛋白质合成场所3. rRNA结构: rRNA占细胞RNA总量的80%左右(1)一级结构:与tRNA不同,rRNA的修饰(如甲基化)多发生在核糖上,故含有修饰核苷而非修饰碱基(2)二级结构:茎环结构大肠杆菌16SrRNA有一半核苷酸形成链内碱基配对,整个分子约有60个螺旋。
未配对部分形成突环,一些分子内长距离的碱基互补使相隔很远的部分配对,形成复杂的多环多臂结构。
4.rRNA的功能(1)rRNA除作为核糖体的骨架外,还分别与mRNA和tRNA作用,催化肽键的形成,促使蛋白质合成的正确进行。
(2)在有足够量的Mg2+存在下分离到的16S rRNA处于紧密状态,其空间结构与30S亚基的形状和大小非常相似(3)16S rRNA(1 542b的序列已确定)1535~1539b的CCUCC与mRNA的相应序列(mRNA 的5’端SD序列)有互补关系(4)大肠杆菌23S rRNA 2904b的序列亦已确定(5)23S rRNA的形状与50S 亚基相似,再次说明RNA自身折叠形成的构象决定了核糖体亚基的形态(6)真核生物的18S rRNA除多一些臂和环结构外,空间结构与16S rRNA十分相似(7)已经证明23S rRNA的特定区域在蛋白质合成时对肽键形成有催化作用。
(8)真核生物28S rRNA空间结构与大肠杆菌23S rRNA相似(9)5S rRNA 60%以上的碱基形成分子内碱基对,己发现有一特定序列与tRNA分子上的GTψCG互补核酸的理化性质、变性和复性及其应用一、核酸的一般理化性质DNA是线性高分子,因此粘度极大,而RNA分子远小于DNA,粘度也小得多。
DNA分子在机械力的作用下易发生断裂,为基因组提取带来一定困难。
核酸是两性电解质,因为它既有酸性的磷酸基,又有碱基,故可在电场中泳动。
通常因磷酸基酸性较强,核酸常显示酸性。
由于碱基成分的紫外吸收特征,DNA和RNA溶液均具有260nm紫外吸收峰,这是DNA和RNA定量最常用的方法。
二、D NA的变性1.定义:在某些理化因素作用下,DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂,使DNA双螺旋结构松散,变成单链,即为DNA变性。
1.本质:氢键断裂(二级结构破坏)2.如何监测DNA是否发生变性监测DNA是否发生变性的最常用的指标是DNA在紫外区260nm波长处的吸光值(A260)变化。
当核苷酸的摩尔数相同时,A260值大小有如下关系:单核苷酸>单链DNA>双链DNA∴DNA变性,双链发生解链过程中,DNA的A260增加,并与解链程度有一定的比例关系。
这种关系称为DNA的增色效应(hyperchromic effect)。
实验室最常用的使DNA分子变性的方法之一是加热。
如果在连续加热DNA的过程中以温度对A260的关系作图,所得的曲线称为解链曲线。
从曲线中可以看出,DNA的变性从开始解链到完全解链,是在一个相当窄的温度范围内完成的,在这一范围的中点称为DNA的解链温度(melting temperature,Tm),用Tm表示。
Tm代表50%DNA分子解链时的温度。
一种DNA分子的Tm值的大小与其所含碱基中的G+C比例相关,G+C比例越高,Tm值越高。
DNA的Tm值可以根据其G+C含量计算,计算公式为:Tm=69.3+0.41(%C+C),小于200bp的寡核苷酸的Tm的计算公式为:Tm=4(G+C)+2(A+T)。
三、DNA的复性与分子杂交变性DNA在适当条件下,两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象,这一现象称为复性。
复性可用低色效应来衡量。
热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性,这一过程也称为退火(annealing)。
DNA的复性速度受到温度的影响,复性时温度缓慢下降才可使其重新配对复性。
如加热后,将其迅速冷却至4︒C以下,则几乎不可能发生复性。
这一特性被用来保持DNA的变性状态,一般认为,比Tm低25︒C的温度是DNA复性的最佳条件。
如果把不同的DNA链放在同一溶液中作变性处理,或把单链DNA与RNA放在一起,只要有某些区域(当然也可以是链的大部分)有成立碱基配对的可能,复性后它们(不同的DNA,DNA与RNA以及RNA)之间就可形成局部的双链。