核酸细胞化学
核酸的理化性质及应用
核酸的理化性质及应用核酸是一类含有大量核苷酸单元的生物大分子，在细胞中起着重要的生物学功能。
核酸分为两类：脱氧核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
下面我将介绍核酸的理化性质及应用。
一、核酸的理化性质：1. 化学成分：核酸由核苷酸单元组成，单个核苷酸由一个五碳糖（脱氧核糖或核糖）、一个含氮碱基和一个磷酸基团组成。
2. 结构：DNA是由两条互补的链以双螺旋结构排列而成，RNA是以单链形式存在。
DNA的碱基对是按照互补规则特异性配对的，腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）之间有两个氢键相连，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之间有三个氢键相连，保持了DNA分子的稳定性。
3. 酸碱性：核酸是一种多酸性物质，可与碱性染料结合。
通过电泳技术可将核酸分离，由于核酸是多酸性的，具有负电荷，在电场中可被迁移，从而实现其分离和纯化。
4. 稳定性：由于DNA中的碱基对通过氢键相连，DNA分子具有较高的稳定性，可在适宜条件下长期储存。
二、核酸的应用：1. 遗传学研究：核酸是遗传物质的重要组成部分，在遗传学研究中发挥着关键作用。
通过对DNA或RNA的序列进行分析，可以揭示生物个体之间的遗传差异，并研究基因与功能的关系。
例如，人类基因组计划（Human Genome Project）使用DNA测序技术对人类整个基因组进行了测序，从而为深入研究人类遗传学奠定了基础。
2. 诊断医学：核酸在疾病诊断中的应用日益重要。
通过PCR（聚合酶链式反应）技术可以在体液或组织中检测到微量的病原体DNA或RNA，从而实现病原体的快速检测和诊断。
例如，在新冠疫情中，核酸检测成为最常用的方法之一。
3. 基因工程：核酸在基因工程领域具有重要应用。
通过将外源DNA或RNA导入细胞中，可以实现基因的插入、删除或替换，从而实现基因改造或修复。
这种技术在生物技术、农业、医学等领域中有着广泛的应用，如转基因作物的培育、基因治疗等。
4. 疾病治疗：核酸药物被广泛应用于疾病的治疗。
第三章核酸的化学
DNA特有
RNA特有
O
O
C
C
HN C CH3 HN CH
C CH ON
C CH ON
H
H
3、磷酸：DNA、RNA均有
HO OH
RNA(AMP)
HO OH
H
DNA(dAMP)
两类核酸的基本化学组成比较
组成成分 DNA
腺嘌呤(A) 嘌呤碱 鸟嘌呤(G)
碱基
嘧啶碱
胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶(T)
NH2
N
N
~ ~ O
O- P O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)
AMP ADP
ATP
1、腺苷三磷酸(ATP)
▪ 主要功能： 提供能量
能量储存
AMP
能量释放
能量储存
ADP
能量释放
AMP ADP ATP
ATP
2、环苷酸
▪ 主要功能：细胞内信号传导过程中的重 要信息分子。
➢ 1952年，Hershey和Chase利用病毒完成更有说服力的“噬菌体” 实验。
➢ 1953年J.D.Watson和F.Crick提出DNA的双螺旋结构，20世纪自 然科学最伟大的成就之一。
1990年 美国启动人类基因组计划(HGP)
一、核酸的发现和研究简史
➢ 1953年J.D.Watson和F.Crick提出DNA的双螺旋结 构，20世纪自然科学最伟大的成就之一。
RNA:NTP
三磷酸腺苷酸ATP 三磷酸鸟苷酸 GTP 三磷酸胞苷酸 CTP 三磷酸尿苷酸 UTP
生物化学第三章核酸
第三节 RNA的结构与功能
Structure and Function of RNA
• DNA和RNA的区别
不同点 戊糖 碱基 二级结构 碱基互补配对 种类 RNA 核糖 G C A U 单链 忠实性较低 多 （mRNA，rRNA， tRNA 等） DNA 脱氧核糖 G C A T 双链 忠实性高 少
碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶(A-T)
4.双螺旋表面存在大沟和小沟
小沟
大沟
（二） DNA二级结构的多样性
• 三种DNA构型的比较
螺距 旋向 (nm) 每圈碱 基数 螺旋直径 （nm） 骨架 走行
存在条件
A型 右手 B型 右手
2.3 3.54
11 10.5
2.5 2.4
平滑 平滑
体外脱水 生理条件
（二）碱基
碱基(base)是含氮的杂环化合物。
腺嘌呤
嘌呤 碱基 嘧啶 鸟嘌呤 存在于DNA和RNA中
胞嘧啶
尿嘧啶 胸腺嘧啶 仅存在于RNA中 仅存在于DNA中
NH2
嘌呤(purine，Pu)
N 7 8 9 NH
N
N
NH
5 4
6 3 N
1N 2
腺嘌呤(adenine, A)
O N
N
NH
NH
鸟嘌呤(guanine, G)
(二) 原核生物DNA的环状超螺旋结构
原核生物DNA多为环状，以负超螺旋的形 式存在，平均每200碱基就有一个超螺旋形成。
DNA超螺旋结构的电镜图象
(三) DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成
基本单位是核小体
DNA染色质呈现出的串珠样结构。 染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。
DNA的细胞化学——Feulgen反应
DNA的细胞化学——Feulgen反应核酸是细胞中的重要组分，主要包括DNA和RNA。
DNA是遗传信息的载体，主要存在于细胞核中；RNA传递DNA的遗传信息，指导细胞合成各种蛋白质。
核酸的细胞化学研究已有近一个世纪的历史，1924年Feulgen和Rossenbeck于1924年创立显示DNA的特异性反应，1940年Brachet发明了甲基绿一派洛宁染色方法用以区别细胞中的DNA和RNA。
这些经典方法目前仍被广泛应用，并得到不断改进和发展。
研究细胞中核酸的含量及其动态变化，对于理解生长、发育、分化及凋亡等生物学基本问题具有重要的价值。
孚尔根反应(Feulgen reaction)是特异性显示DNA的最经典方法，得到了非常广泛的应用。
其原理是DNA经过稀盐酸水解后的嘌呤碱和脱氧核糖之间的键打开，脱氧核糖的C 端形成游离的醛基。
游离的醛基再同Schiff试剂的无色品红反应形成紫红色化合物，使细胞内含有DNA的部位呈现紫红色阳性反应。
甲基绿和派洛宁是2种碱性染色料，二者分别属于三芳基甲烷和氧杂蒽衍生物，与酸性的核酸具有亲和力，可以形成盐键而呈现出特殊的颜色反应。
在pH4.6时甲基绿与派洛宁跟核酸发生竞争性结合。
甲基绿分子具有2个正电荷，与聚合程度高的DNA具有较强的亲和力，与DNA双螺旋外侧的磷酸根基团结合从而阻止派洛宁从碱基之间插入，甲基绿与DNA的结合产物呈绿色；派洛宁只有1个正电荷，与低聚分子RNA具有较强的亲和力，中和RNA的磷酸基团，阻止甲基绿染色，派洛宁与RNA的结合物呈红色。
根据颜色的部位可以判断DNA和RNA的定位并且判断两种核酸的相对含量。
这一反应对pH敏感，脱水过程、染料的纯度和染料的结合力都影响到染色效果。
【实验目的】学习DNA的Feulgen染色方法，并了解Feulgen反应原理及其DNA在细胞中的分布。
掌握甲基绿-派洛宁法（methyl green-pyronin method）并了解DNA和RNA在细胞中的分布。
生物化学第5章复习题(核酸化学)
生物化学第5章复习题(核酸化学)第四章核酸化学课外练习题一、名词解释1、核苷酸：是构成核酸分子的基本结构单位2、核酸的一级结构：是指单核苷酸之间通过磷酸二酯键相连接以及单核苷酸的数目及排列顺序3、增色效应：是指当双链DNA变性“熔化”为单链DNA时，在260nm的紫外吸收值增加的现象4、DNA变性：DNA受到一些理化因素的影响，分子中的氢键、碱基堆积力等被破坏，双螺旋结构解体，分子由双链变为单链的过程5、Tm值：加热变性使DNA双螺旋结构失去一半时的温度称为融点，用Tm表示二、符号辨识1、DNA脱氧核糖核酸2、RNA核糖核酸；3、mRNA信使核糖核酸；4、tRNA转运核糖核酸；5、rRNA核糖体核糖核酸；6、A腺嘌呤；7、G鸟嘌呤；8、C胞嘧啶；9、T胸腺嘧啶；10、U尿嘧啶；11、AMP腺嘌呤核苷一磷酸（一磷酸腺苷）；12、dADP脱氧二磷酸腺苷；13、ATP腺嘌呤核苷三磷酸（三磷酸腺苷）；14、NAD尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶Ⅰ）；15、NADP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶Ⅱ）；16、 FAD黄素腺嘌呤二核苷酸；17、CoA辅酶A；18、DNase脱氧核糖核酸酶；19、RNase核糖核酸酶；20、Tm熔点温度；三、填空1、RNA有三种类型，它们是（）,（）和（）；2、除（）只含有DNA或者只含有RNA外，其它生物细胞内既含有DNA也含有RNA；3、核酸具有不同的结构，（）通常为双链，（）通常为单链；4、原核生物染色体DNA和细胞器DNA为（）状双链，真核生物染色体DNA为（）双链；5、核苷酸由核苷和（）组成，核苷由（）和（）组成；6、构成核苷酸的碱基与戊糖连接的类型属于（）连接，糖的构型为（）型；7、稀有碱基在RNA中的含量比在DNA中的丰富，尤其在（）中最为突出，约占10%左右；8、具有第二信使功能的核苷酸是（）和（）；9、辅酶类核苷酸包括（）、（）、（）和（）；10、多聚核苷酸是通过核苷酸的C5’-（）与另一分子核苷酸的C3’-（）形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。
天津大学生物化学05第五章核酸化学
（二）DNA的二级结构1(总)
1．DNA双螺旋结构模型的要 点 2．双螺旋结构的稳定因素 3．DNA双螺旋的不同类型
.
（二）DNA的二级结构2
➢公 认 的 为 1953 年 watson 和 crick 提 出 的 DNA 双 螺旋结构模 型
.
（二）DNA的二级结构3
➢此模型的建立主要基于两方面的根据 ➢（1）碱基组成A=T，C=G，并证明A 与T之间可生成两个氢键，而C与G之间 三个氢键。 ➢（ 2 ） X 衍 射 结 构 分 析 ： 不 同 来 源 的 DNA纤维具有相似的X光衍射图谱。
➢含量:占总RNA的5% ➢存在：在细胞核中以DNA为模板被合成以后，
可能暂存于核仁内，也可能立即转移到胞质中， 并以每分子mRNA与几个或几十个核蛋白体结合 成串珠样的多核蛋白体形式而存在。
➢特点：一般都很不稳定，代谢活跃，更新迅速，
寿命较短，种类很多。
➢功能:在蛋白质生物合成中起传递遗传信息的作
➢（2）离子键及范德华力：DNA分子中磷酸基因在生理 条件下解离，使DNA成为一种多阴离子，这有利于它与 带正电荷的其它阳离子基团发生静电作用，这样减少双链 间的静电排斥，有利于双螺旋的稳定。
➢（3）碱基堆积力：目前普遍认为堆积碱基间的疏水作 用是稳定DNA结构的更重要的因素。大量碱基层层堆积， 两相邻碱基的平面十分贴近，于是使双螺旋结构内部形成 一个强大的疏水区，与介质中的小分子隔开，有利于互补 碱基之间氢键的形成。
.
1．DNA双螺旋结构模型要点1（1）
➢（1）DNA分子是由两条方向相反的平行 的多核苷酸链构成。即p5’-糖3‘-p的结构 与p3’-糖5‘-p的结构相对;两条链的糖－磷 酸主链都是右手螺旋，有一共同的螺旋轴。
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。
生物化学第三章核酸化学
核糖核酸酶类
牛胰核糖核酸酶：存在于牛胰中，简称为 RNaseⅠ，只作用于RNA，十分耐热，是具 有极高专一性的内切酶。 核糖核酸酶T1：从米曲霉中获得的，耐热， 耐酸，专一性更强。 核糖核酸酶T2：来源同T1，核酸酶：也叫做DNaseⅠ， 需要镁离子参与，切断双链DNA或者单链 DNA为寡聚核苷酸，平均长度为4个核苷酸。 ② 牛脾脱氧核糖核酸酶：也叫做DNaseⅡ， 需要钠离子激活，镁离子抑制活性。 ③ 限制性内切酶：主要降解外源性DNA，目 前发现有数千种，是基因工程最重要的工 具酶。
RNA功能的多样性
① ② ③ ④ ⑤ 控制蛋白质的生物合成； 作用于RNA转录后的加工与修饰； 基因表达与细胞功能调节； 生物催化与其他的细胞功能 遗传信息的加工与进化
第三节
核酸的分子结构
一． 核酸中核苷酸的连 接方式 二． DNA的分子结构 三． RNA的分子结构
核酸中核苷酸的连接方式
1. 核苷酸可以被酸、碱 和酶水解，水解后产 生寡核苷酸、核苷酸、 核苷和碱基。 2. 实验证明，核苷酸是 通过磷酸二酯键彼此 相连，并且形成的是 3’-5’磷酸二酯键（后 面核酸降解中详细说 明）。
tRNA的一级结构特点
① 一般由73-78个核苷酸组成； ② 碱基中有较多的稀有碱基； ③ 3’末端均有CCA-OH结构，用以携带氨基 酸，5’多为pG或者pC。
tRNA的二级结构特点
① 氨基酸臂，由3’和5’末端的7对互补碱基构 成，携带氨基酸，富含G，形成双螺旋； ② 二氢尿嘧啶环，8-12个核苷酸组成，由34对碱基构成双螺旋； ③ 反密码子环，7个核苷酸组成，其中3个组 成反密码子环； ④ 额外环，是tRNA分类的重要标志 ⑤ TψC环，是tRNA中起连接作用的。
第二章-核酸化学
2021/4/9
42
2021/4/9
酵母tRNA Ala 的二级结构
氨基酸臂 D臂（二氢尿嘧啶臂） D环 TC臂 TC环 额外环 AC臂（反密码臂） AC环
43
三级结构 —— 倒L型
2021/4/9
44
2021/4/9
45
二、rRNA的分子结构
原核生物rRNA有3类：5S、16S、23S 真核生物rRNA有4类： 5S、5.8S、18S、28S
核苷酸
Phosphates
戊糖(核糖、脱氧核糖)
Nucleotides
核苷 Pentoses
Nucleosides
碱基（嘌呤、嘧啶）
2021/4/9
Nitrogenous Base
4
㈠ 碱 基 Nitrogenous Base
主要包括嘌呤碱和嘧啶碱。
2021/4/9
5
嘌呤(purine)
N 7
许多rRNA的一级结构及由一级结构推导出来的 二级结构都已阐明，但是对许多rRNA的功能迄今 仍不十分清楚。 已有一些rRNA具有酶的活性，称为核酶 （ribozyme）。
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5sRNA的二级结构
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三、mRNA的分子结构
顺反子（cistron）：一个基因就是一个顺反子。 原核生物的mRNA一般是多顺反子。 真核生物的mRNA一般是单顺反子。
1953年，Watson和Click提出DNA双螺旋模型。
1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则。
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2
核酸的种类和分布
1. 脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA） 原核: 裸露的DNA分子集中于核区 真核: 细胞核DNA：与组蛋白、非组蛋白形成染色体
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。
专题05细胞中的核酸
考点05 细胞中的核酸一、核酸1．核酸的基本组成单位——核苷酸（1）一个核苷酸由一个五碳糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成。
（2）元素组成：C、H、O、N、P。
（3）种类：根据五碳糖的不同，核苷酸可分为两类——脱氧核苷酸和核糖核苷酸。
2．核酸的形成（1）每个核酸分子都是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。
（2）在绝大多数生物体的细胞中，脱氧核糖核酸（DNA）由两条脱氧核苷酸链构成，核糖核酸（RNA）由一条核糖核苷酸链构成。
3．核酸的功能核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中有极其重要的作用。
4．核酸分子的多样性和特异性（1）多样性：合成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是极其多样的，所以DNA分子具有多样性。
（2）特异性：每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表了特定的遗传信息。
二、观察DNA、RNA在细胞中的分布考向一核酸的结构和功能典例1：1．如图为核苷酸的模式图，下列说法正确的是A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点表现在①和②两方面B．如果要构成ATP，只要在①位置上加上2个磷酸基团即可C．③在病毒中共有4种，在人体中共有8种D．植物体内的③有5种，②有2种【参考答案】D误；植物体内的碱基③有5种，②五碳糖有2种：脱氧核糖和核糖，D正确。
知识归纳核酸根据五碳糖不同分为核糖核酸和脱氧核糖核酸，核酸的基本组成单位是核苷酸，核苷酸由1分子碱基、1分子五碳糖和1分子磷酸基组成，五碳糖含有5个C原子，4个C原子和O 原子组成环状结构；核酸是由核苷酸经过脱水缩合形成核苷酸链构成，DNA与RNA在化学组成上有差别，一是五碳糖不同，二是碱基不完全相同。
科*网变式1：2．下列有关遗传信息携带者——核酸的说法正确的是A．在“观察DNA、RNA在细胞中分布”实验中，用8％盐酸处理的口腔上皮细胞仍是活细胞，只是其膜的通透性增强B．核酸的多样性取决于核酸中核苷酸的排列顺序C．核酸是存在于细胞核中的一种酸性物质D．在“观察DNA和RNA在细胞中分布”实验中，需将两滴吡罗红和甲基绿先后滴在载玻片上【答案】B3．下列关于核酸、核苷酸的说法中，正确的是A．结核杆菌核糖体rRNA的合成与其核仁有关B．转录产生的mRNA分子中至少有一个游离的磷酸基团和一个游离的羧基C．吞噬细胞摄取流感病毒与抗体结合形成的沉淀并将其水解，可产生4种核苷酸D．设法让洋葱根尖吸收含3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸，只能在分生区细胞中检测到放射性【答案】C【解析】结核杆菌是原核生物，细胞中没有核仁，A错误；一条肽链至少有一个游离的磷酸基团和一个游离的羧基，但是mRNA分子不含氨基或羧基，B错误；流感病毒的遗传物质是RNA，水解的产物是四种核糖核苷酸，C正确；洋葱根尖吸收含3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸用于转录形成RNA，进而翻译形成蛋白质，能在所有根尖细胞中检测到放射性，D错误。
实验八细胞内核酸的分布与显示
实验原理
孚尔根反应显示脱氧核糖核酸
主要包括DNA解离和显色两个步骤：标本
经稀盐酸解离后（1mol/L HCL, 60oC ） ，DNA 分子中的嘌呤碱基与脱氧核糖连接的键 被打开，从而在脱氧核糖的一端形成了 游离的醛基。 Schiff试剂中的无色品红 可与醛基反应， 形成含有醌基的化合物 (紫红色) ，从而显示出DNA的分布 。 通过显微分光光度计亦可做定量分析。
实验流程
洋葱鳞茎内表皮 ↓ 置于已滴MP-染液的载玻片上染色1min ↓ 洗去浮色 ↓ 制片镜检
实验结果
• 细胞核呈绿色或蓝绿色 • 细胞质和核仁呈粉红色
染料说明
N(CH3)3
(H3C)2N
O
N(CH3)2
(H3C)2N
C N(CH3)2
C H
甲基绿(methyl green)
派洛宁(pytonin)
洋葱表皮细胞Unna反应
Feulgen反应示DNA
Feulgen反应示DNA
实验报告要求
摘要及关键词
前言 材料和方法 结果与分析 参考文献
O
+
C SO3 H
C R
H
C
水解后形 成有醛基 的DNA
NH2
NH
Schiff 试剂
紫红色化合物
实验结果
• 细胞核的DNA被染成紫红色, 其主要分布于染色质(或染 色体)内,核仁和细胞质被亮 绿复染成绿色.
Hale Waihona Puke 实验原理甲基绿-派洛宁染色方法
细胞经甲基绿-派洛宁染液处理后,其中的 DNA和RNA出现不同的呈色反应. 一般认为 这是由于带有负电荷的核酸对碱性染料甲 基绿和派洛宁具有亲和力，但因此两种染 料所带电荷密度不同，当pH4.6 时与核酸 发生竞争性结合，具高电荷密度的甲基绿 将高聚分子的DNA染成蓝绿色，具低电荷密 度的派洛宁将低聚分子的RNA染成粉红色. 由此可对细胞中的DNA和RNA进行定位、定 性和定量分析。
DNA的细胞化学——Feulgen反应
DNA的细胞化学——Feulgen反应核酸是细胞中的重要组分，主要包括DNA和RNA。
DNA是遗传信息的载体，主要存在于细胞核中；RNA传递DNA的遗传信息，指导细胞合成各种蛋白质。
核酸的细胞化学研究已有近一个世纪的历史，1924年Feulgen和Rossenbeck于1924年创立显示DNA的特异性反应，1940年Brachet发明了甲基绿一派洛宁染色方法用以区别细胞中的DNA和RNA。
这些经典方法目前仍被广泛应用，并得到不断改进和发展。
研究细胞中核酸的含量及其动态变化，对于理解生长、发育、分化及凋亡等生物学基本问题具有重要的价值。
孚尔根反应(Feulgen reaction)是特异性显示DNA的最经典方法，得到了非常广泛的应用。
其原理是DNA经过稀盐酸水解后的嘌呤碱和脱氧核糖之间的键打开，脱氧核糖的C 端形成游离的醛基。
游离的醛基再同Schiff试剂的无色品红反应形成紫红色化合物，使细胞内含有DNA的部位呈现紫红色阳性反应。
甲基绿和派洛宁是2种碱性染色料，二者分别属于三芳基甲烷和氧杂蒽衍生物，与酸性的核酸具有亲和力，可以形成盐键而呈现出特殊的颜色反应。
在pH4.6时甲基绿与派洛宁跟核酸发生竞争性结合。
甲基绿分子具有2个正电荷，与聚合程度高的DNA具有较强的亲和力，与DNA双螺旋外侧的磷酸根基团结合从而阻止派洛宁从碱基之间插入，甲基绿与DNA的结合产物呈绿色；派洛宁只有1个正电荷，与低聚分子RNA具有较强的亲和力，中和RNA的磷酸基团，阻止甲基绿染色，派洛宁与RNA的结合物呈红色。
根据颜色的部位可以判断DNA和RNA的定位并且判断两种核酸的相对含量。
这一反应对pH敏感，脱水过程、染料的纯度和染料的结合力都影响到染色效果。
【实验目的】学习DNA的Feulgen染色方法，并了解Feulgen反应原理及其DNA在细胞中的分布。
掌握甲基绿-派洛宁法（methyl green-pyronin method）并了解DNA和RNA在细胞中的分布。
细胞化学技术
细胞化学技术
细胞化学技术是一种研究细胞结构和功能的方法，通过特定的化学试剂来检测分子、细胞器和细胞内化学反应的位置、分布和数量。
这项技术可以用于确定细胞内的蛋白质、核酸、脂质和糖类等分子的表达和分布，并通过特定抗体的染色方法来检测特定蛋白质或其他分子的存在。
这些技术包括免疫组化、荧光显微镜、原位杂交、电子显微镜等，这些方法可帮助研究人员研究细胞的生理和病理过程，对于诊断和治疗多种疾病具有重要意义。
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Feulgen反应
原理介绍
自从1924年Feulgen等人建立了DNA-Feulgen染色方法以来,至今这种方法仍是DNA定量测定的主要染色方法之一.Feulgen染色是经典显示去氧核糖核酸的方法,该法要求用Carnay氏液固定的新鲜组织效果最好,酒精-甲醛液次之,单纯甲醛固定欠佳,效果不满意.
自Feulgen等发明该显示DNA的Feulgen反应法以来，其作用机制也久经研究和讨论，现已取得一致意见。
其具体反应原理是，标本经稀盐酸水解后，DNA分子中的嘌呤碱基被解离，从而在核糖的一端出现了醛基。
Schiff试剂中的无色品红可与醛基反应，形成含有醌基的化合物分子, 因醌基为发色团，故可呈现出紫红色。
也就是说, DNA经稀酸水解后产生的醛基，具有还原作用，可与无色品红结合形成紫红色化合物，从而显示出DNA的分布。
2HCl+Na2S2O5→2NaCl+SO2+H2SO3
DNA是主要的遗传物质，集中于染色体上。
1924年孚尔根首先用席夫试剂(Schiff)作试验，鉴定了染色体上DNA的存在，故称为孚尔根染色法。
孚尔根染色法的反应原理主要与席夫试剂的化学性质有关，此试剂的基本成分是碱性品红，偏亚硫酸氢钠(NaHSO3)和盐酸.碱性品红的主要成分是三氨基三苯甲烷氯化物。
碱性品红原为桃红色，当与亚硫酸作用时被氧化，使醌型变为苯型，由桃红色变为无色透明的N-亚磺酸亚硫酸副品红碱，当它与醛基作用时，其分子式又恢复为醌型结构，呈现紫红色
利用1M HCl 、60℃下水解时，可将DNA分子中嘌呤碱基与去氧核糖之间的糖苷键打断，使嘌呤脱下，并使去氧核糖C-1位置释放醛基与席夫试剂反应显紫红色。
细胞中只有DNA才具有这种专一的孚尔根反应，因此利用孚尔根反应，可以鉴定DNA的存在。
并广泛应用于核及染色体的研究中。
Feulgen反应步骤
标本需经固定后方可染色，Carnoy固定液可按无水乙醇：三氯甲烷：冰醋酸为6：3：1比例配制。
固定后石蜡切片即可。
尽量不用新鲜组织恒冷箱切片，因胞质中存在的缩醛磷脂会出现非特异染色。
若必须使用恒冷箱切片，需做切片后固定。
用已固定的组织石蜡切片可消除缩醛磷脂。
减少非特异染色，具体操作如下：
1．切片脱蜡入水；
2．用lmol/L HCl浸洗；
3．切片放人预热到60℃1mol/LHCi内6分钟，(固定的标本为10～15分钟．Susa固定的标本为18分钟，水解时间因固定液不同而有差异)；
4．入室温lmol/LHCl洗；
5．蒸馏水洗；
6．人Schiff液，于室温暗处(或外包黑纸)30～60分钟；
7．人亚硫酸钠水溶液漂洗3次，每次1～2分钟；
亚硫酸钠水溶液配法：
10%NaHS03 5ml
1mol/L HCl 5ml
加蒸馏水至 100ml
8．蒸馏水洗；
9．脱水、透明、封固。
结果：细胞核内DNA染成紫红色
对照实验：
虽然Feulgen法是DNA 的特异染色方法，但如果延长水解时间并在室温下进行反应， Schiff试剂也与醛、酮、醇和缩醛磷脂起反应，因此用Feulgen法检测DNA时必须严格控制盐酸水解的时间和温度。
为
减少假阳性和非特异性染色必须做对照实验。
可按上述步骤做平行对照实验，仅将第3步，即60℃
lmol/LHCl水解改为室温15分钟，其余与上述步骤相同，结果DNA应为Feulgen阴性反应。
Feulgen反应图
大鼠肾小体和肾小管细胞核呈nigert阳性反应，含紫红色反应产物
Feulgen方法应注意的问题
对照切片的制做
进行Feulgen反应时, 一般要做一对照切片以便验证反应结果。
对照切片应不经水解直接放在schiff 剂内，且应为负反应。
但需要注意的是，对照切片在schiff试剂中最多不要超过1 h (0.5 h即可)，时间过长，试剂本身的酸性也会使DNA水解，从而出现假的正反应。
固定剂的选择
以前很多人认为，选用的固定剂不应含有醛基或含有氧化剂。
后来发现含醛基或氧化剂的固定剂对反应的专一性并没有影响。
实践证明，一切好的组织学固定剂均适用于Feulgen反应。
如Bhampy固定剂、Helly 固定剂、Flemming固定剂、OsO4固定剂、Carnoy固定剂、zenker固定剂和Bouin-Aller固定剂。
但在上述固定剂中，以OsO4和Carnoy效果较好，OsO4(1%或0.5%)是Feulgen反应的理想固定剂，只是因OsO4价钱较贵，故一般多采用Carnoy固定液。
在Feulgen反应中，不能单独使用Bouin定液，因为它是Feulgen反应的最坏固定剂，但经Aller改进后的Bouin-Aller固定液效果却较好。
水解时间
Feulgen反应通常用稀酸进行水解，但水解的时间一定要适当。
如水解时间不够, 反应就会变弱；如水解时间过长。
或水解地过于剧烈，则脱氧核糖也易掉下来，反应也会减弱。
适当的水解时间一般为8~12min。
但是水解时间长短也要视标本的类型(如厚薄等)、固定剂的性质以及酸的浓度而定。
Schiff试剂的作用
Feulgen反应成功与否的一个非常关键的因素，就是schiff试剂的质量。
有一大类试剂均称为碱性品红，它们实际上是由几种产品分别组成的。
因此只能选用注明“DNA染色反应用”的碱性品红才行。
此外，Schiff试剂的配制方法也可影响DNA的染色反应。
Giemsa染色法
MGG由May-Grunwald染料和Giemsa染料组成。
前者化学名为曙红亚甲基蓝Ⅱ，对胞质着色较好；后者对胞核着色较好。
因此MGG染色，可兼两者的优点，常用于细胞涂片染色。
2染液配制
I液的配制：
迈格染料 lg
甲醇 100ml
在研钵内用少量纯甲醇将染料充分研磨成均匀一致的悬液，倒人烧瓶中，加入其余的甲醇后置入37℃温箱4-6小时，每隔半小时研磨半小时，然后放入深棕色瓶内，在室温下保存，2周后使用。
临用前取上液40ml，加纯甲醇20ml混合用作工作液。
Ⅱ液的配制：
姬氏染粉 0.6g
甘油 50ml
甲醇100ml
将姬氏染粉溶于甘油内，在研钵内研磨3-4小时，使之磨匀，加入纯甲醇后搅拌均匀,放入深棕色瓶内，室温下保存，2周后即可使用。
磷酸缓冲液配制：1％磷酸氢二钠20ml，l％磷酸二氢钠30ml，加蒸馏水至1000ml，调整pH 6.4-6.8(用蒸馏水代替缓冲液，效果亦佳)。
3染色步骤
(1)自然干燥的细胞涂片(预先滴加甲醇固定更好)水平置于染色架上。
(2)将I液(用缓冲液或蒸馏水5-10倍稀释)滴盖涂片上，lO-30分钟。
(3)倒弃涂片上的I液，自来水漂洗干净。
(4)立即滴盖Ⅱ液(用缓冲液或蒸馏水5-10倍稀释)在涂片上染色10-30分钟。
(5)倒弃涂片上的Ⅱ液，自来水漂洗干净。
(6)趁湿加盖片或待干后镜检。
4染色结果
MGG染色将细胞核染成紫红色，细胞质和核仁染成蓝紫色。
5MGG染色特点
染色方法简单，且兼有瑞氏、姬氏两种染色的优点，并且涂片可
保存十多年而不退色。
MGG染色对胞质胞核染色效果均较好，结构清晰，所染细胞亦比HE染色的细胞大；同时对细菌、霉菌及胆固醇结晶的显示也很清楚。
因此适用于淋巴造血系统的细胞标本、胸腹水、穿刺标本等。
尤其对鉴别恶性淋巴瘤的类型，MGG染色更有帮助。
苏木精-伊红（HE）染色
HE染色是一种以形态为基础,结合应用化学技术对组织、各种细胞进行染色的实验技术,用于研究组织细胞的生理、病理和化学结构.
碱性染料以离子键结合而被染色.苏木精在碱性溶液中称蓝色,所以细胞核被染成蓝色.伊红Y是一种化学
浆、红细胞、肌肉、结缔组织、嗜伊红颗粒等被染成不同程度的红色或粉红色,与蓝色的细胞核形成鲜明对比.伊红是细胞浆的良好染料.
一般染色组织切片厚度为3µm左右,中枢神经系统6～8µm,肾小球基底膜染色观察时要求1.5～2µm标准厚度.
染液制备：
1.苏木精染液
(1)称取0.5g苏木精、5.0g铵矾或钾矾和0.1g碘酸钠加温溶于70ml蒸馏水中；
(2)加入30ml甘油和2ml冰乙酸充分混匀后过滤即成母液；
(3)母液可长期保存。
用蒸馏水以1：20稀释母液即成工作液。
工作液也较长时间储存，但每次染色前宜过滤，去除氧化膜；
2.伊红染液
伊红有醇溶性与水溶性之分。
将0.5g伊红溶于100ml70%乙醇或蒸馏水即成工作液；
染色步骤：
1.用37℃的温BSS漂洗3次，每次20s-1min；
2.用中性福尔马林固定30min；
3.用蒸馏水漂洗1次，再用蒸馏水稀释的苏木精液(1/20)染10min；
4.先用自来水冲洗几次，而后置入1%NaHCO3液中漂洗至蓝紫色；
5.在放入伊红水溶液中染30s-1min；
6.用蒸馏水冲洗，迅速通过丙酮2次，每次3-5min；
7.通过2：1丙酮/二甲苯3次，每次1-2min；
8.通过1：2丙酮/二甲苯3次，每次1-2min；
9.放入纯二甲苯5-10min，用光学树脂封片后观察；
10.把盖片置载物玻片上，令小盖片细胞面向上，用树胶封存，再覆以较大盖片；
结果：
原代细胞核染成红色，胞质染成蓝紫色。