第四章 核酸和核苷酸
高中化学选择性必修三 第4章 第3节 核酸 讲义
一、核酸的组成和分类1.核酸的分类天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同,分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
2.核酸的组成核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。
核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷,核苷继续水解得到戊糖和碱基。
因此,核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。
其中的戊糖是核糖或脱氧核糖,它们均以环状结构存在于核酸中,对应的核酸分别是核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。
转化关系如图所示:3.戊糖结构简式4.碱基碱基是具有碱性的杂环有机化合物,RNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(分别用字母A、G、C、U表示);DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(用字母T表示)。
结构简式分别可表示为:腺嘌呤(A):鸟嘌呤(G):胞嘧啶(C):尿嘧啶(U):胸腺嘧啶(T):二、核酸的结构及生物功能1.DNA分子的双螺旋结构具有以下特点:DNA分子由两条多聚核苷酸链组成,两条链平行盘绕,形成双螺旋结构;每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧。
碱基排列在内侧;两条链上的碱基通过氢键作用,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对,结合成碱基对,遵循碱基互补配对原则。
2.RNA也是以核苷酸为基本构成单位,其中的戊糖和碱基与DNA中的不同,核糖替代了脱氧核糖,尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。
RNA分子一般呈单链状结构,比DNA分子小得多。
3.基因核酸是生物体遗传信息的载体。
有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息,被称为基因。
4.DNA分子的生物功能DNA分子上有许多基因,决定了生物体的一系列性状。
在细胞繁殖分裂过程中,会发生DNA 分子的复制。
亲代DNA分子的两条链解开后作为母链模板,在酶的作用下,利用游离的核苷酸各自合成一段与母链互补的子链,最后形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子,使核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代,并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。
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。
44
(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
核苷酸和核酸
核苷酸和核酸作者:秦艳来源:《国外畜牧学·猪与禽》2014年第07期在动物的常规营养中,核苷酸是一类非必需养分。
然而,最近的研究表明,在动物的某些特定生长或生产阶段,核苷酸将成为其生长发育和发挥遗传潜力的限制性养分。
本文着重介绍核苷酸和核酸的基本知识,以使人们充分认识这二者之间的关系及其在生物生理活动中的作用。
众所周知,DNA和RNA都是核酸。
它们为什么会被取这一名称呢?皆因其都由核苷酸组成。
科学家弗朗西斯·克里克(James Watson)和詹姆斯·沃森(Francis Crick)于1956年第一次发现这些核苷酸由许多成分组成,结合在一起形成双螺旋。
两位科学家因这一发现获得了诺贝尔奖。
截止到目前,当我们谈及核酸时,你应该知道所指的是DNA,而非RNA,除非特指。
1 核苷酸核苷酸由三部分组成:⑴一种含氮碱基,即腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶或胸腺嘧啶(在RNA的结构中,胸腺嘧啶被尿嘧啶取代)。
⑵一个5碳糖,称为脱氧核糖,因在其碳原子上缺乏一个氧原子。
⑶一个或多个磷酸基团。
含氮碱基以嘧啶作为基础结构,在脱氧核糖的1' -氮和1'- 羟基之间形成一个结合键,这种类型的键称之为糖苷键。
磷酸基团通过酯键同脱氧核糖相键合,这个酯键在阴离子的氧基团和糖的5'–OH之间(图1)。
2 核酸核苷酸通过5' 和 3' 碳原子间的磷酸二酯键连接在一起构成核酸。
单糖的3' –OH端同磷酸基团的阴离子氧之间相键合,使其连接于另一个糖的5' 碳原子上。
当许多这样的核苷酸亚单位结合在一起时,就构成了大的单链多核苷酸或核酸、DNA。
如果你仔细观察图2,你可以看到核酸链两端的原子是不同的,这使其带有极性。
在大分子的一端,碳原子是游离的;而在另一端,-OH是游离的。
这些不同末端被分别称为5'- 和 3'-末端。
3 DNA的螺旋结构早期的研究认为,DNA为单链。
核酸的结构和功能与核苷酸代谢 (共113张PPT)
O
C
H
+
3
N
N
5,5-三磷酸二脂键
N
N
5
CH2
O
O P
O
O P
O
O P
O
5
CH2
OO O
O B (m6A.A.G.C.U)
O
mRNA的5帽子结构— m7GpppNm
O O CH3 O P O CH2
O
B (m6A.A.G.C.U)
1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis创造PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组方案(HGP)
1994年 中国人类基因组方案启动
2001年 美、英等国完成人类基因组方案根本框架
二、核酸的分类及分布
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化 及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键 作用。
〔二〕原核生物DNA的高级结构
〔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,其根 本单位是 核小体(nucleosome)。
核小体的组成
DNA:约200bp 组蛋白:H1
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側 ,与对側碱基形成氢键配对〔 互补配对形式:A=T; G C〕 。
相邻碱基平面距离0.34nm,螺 旋一圈螺距3.4nm,一圈10对 碱基。
碱基互补配对
A
T
C
G
〔二〕 DNA双螺旋结构模型要点 〔Watson, Crick, 1953〕
核酸-高二化学课件(人教版2019选择性必修3)
(2)戊糖
核糖或脱氧核糖,以环
状结构存于核酸中。
核糖
(3)碱基 具有碱性(氨基)的杂环有机化合物
脱氧核糖
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
尿嘧啶(U)
(4)核酸的组成元素 C、H、O、N、P 等。
胸腺嘧啶(T)
2、核酸的组成 核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。
核糖 碱基A、G、C、U
2、2020年的春节期间,新冠病毒肆虐。因为核酸是生命的基础物质, 是病毒的“身份证”,所以患者的确诊需要病毒的核酸检验。以下关
于核酸的论述正确的是( D)
A.核酸是核蛋白的非蛋白部分,也是由氨基酸残基组成的 B.核酸水解产物中含有磷酸、葡萄糖和碱基 C.核酸、核苷酸都是高分子化合物 D.核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类,对蛋白质的合成和生物遗传 起重要作用
三、核酸的生物功能
核酸是生物体遗传信息的载体
基因:有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息
DNA的生物功能 ①DNA分子上有许多基因,决定了生物体的一系列性状 ②在细胞繁殖分裂过程中,会发生DNA分子的复制,传递遗传信息 RNA的生物功能 RNA主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。
第四章 生物大分子
第三节 核酸
学习目标
1、了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能;知道核酸与 核苷酸、戊糖、碱基、磷酸之间的关系,能辨识核糖核酸、脱氧核糖核 酸中的磷酯键,能从结构角度认识核酸分子形成过程及水解过程。 2、了解DNA分子中基本结构单元之间的连接方式,能基于氢键分析碱 基的配对原理,形成对DNA双螺旋空间结构的整体认识。 3、认识人工合成核酸的意义,能说明核酸对于生命遗传的意义。
2011-4-19核苷酸与核酸
核酸的结构
tRNA的高级结构
• 三叶草形二级结构:茎+环• 倒L形三级结构核酸的结构
维系tRNA三级结构的因素:氢键、碱基堆积力 tRNA分子功能:转运氨基酸 tRNA分子具有与其功能相适应的柔韧性。
核酸的理化性质
• 核酸的水解 • 核酸的酸碱性质
• 核酸的紫外吸收
• 核酸的变性和复性
核酸的研究方法
核酸的研究方法
核酸的分离纯化和定量测定 核酸的离心分析
核酸的凝胶电泳
核酸的测序
PCR
DNA的化学合成
核酸的研究方法
核酸的分离纯化
要点: 利用各种核酸的特性选择合适的纯化方法(注意 掌握原理); 抑制核酸酶的作用,防止核酸的降解和变性。
核酸的研究方法
核酸含量的测定
• 紫外分光光度法
50 g/ml 双螺旋DNA A260=1 40 g/ml 单链DNA/RNA 20 g/ml 寡核苷酸
核酸的研究方法
核酸的凝胶电泳
琼脂糖凝胶电泳分离核酸 并测定DNA分子量
核酸的研究方法
核酸测序
双脱氧终止法测定DNA序列
核酸的研究方法
DNA聚合酶链反应(PCR) PCR:体外扩增DNA的技术
或核糖
戊糖(pentose)
碱基(base)
核酸的结构
核糖与碱基之间通过N-(-)糖苷键相连,形成 核苷;
核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化,形成核苷酸, 核苷与磷酸之间主要通过5’-磷酸酯键相连。
核酸的结构
5’ 4’ 3’ 2’ 1’ 4’
5’ 1’ 3’ 2’
(OH)
(OH)
嘧啶核苷
嘌呤核苷
在DNA的变性过程中, (P)值增大(增色效应,hyperchromic effect)
04章核苷酸和核酸1
DNA结构变化的意义
• 复制、转录、重组——起始、调节位点
3. DNA的三级结构
DNA的三级结构是指DNA分子(双螺旋) 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、单链与二级结构
单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征。超螺 旋结构是三级结构的一种。
(2)特殊的二级结构
回文结构(palindromic structure)也称反 向重复(inverted repeats):链内互补
发夹形和十字形结构
镜象重复(mirror repeat)
H-DNA——三螺旋DNA
Hoogsteen碱基配对 三链DNA的碱基配对形式
双链DNA的碱基配对形式
2.一些核苷酸是细胞通讯的媒介(第二信 使分子):cAMP , cGMP
ATP
腺苷酸环化酶
cAMP + PPi
3. 核苷酸是许多酶辅助因子的结构成分
第二节 磷酸二酯键与 多核苷酸
1. 核苷酸的连接
5´端
C
核苷酸之间以磷酸
二酯键(phosphodiester
linkage)连接形成多核
苷酸链(polynucleotide chain)。 寡核苷酸:<50核苷酸 多核苷酸
第四节
DNA的结构
Structure of DNA
一、DNA储存遗传信息的证实
1. 细 菌 转 化 实 验 1928年Frederick Griffith和1944年O. Avery
Avery细菌转化实验(1944)
噬菌体
2. 噬菌体侵染细菌的实验
二、各物种DNA有着独特的碱基组成
• DNA结构有关重要线索来自Chargaff等(1950)的 研究结果:
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。
04 核酸化学
DNA的超螺旋结构
原核生物DNA的高级结构 DNA在真核生物细胞核内的组装Fra bibliotek赵丹丹
第4章 核酸化学
37
1、DNA的二级结构
1953年,James.Watson和Francis.Crick 提出了DNA二级结构模型——双螺旋 结构模型。 主要有三方面的依据: 一是已知核酸化学结构和核苷酸键长 与键角的数据; 二是Chargaff发现的DNA碱基组成规律, 显示碱基间的配对关系; 三是对DNA纤维进行X射线衍射分析 获取的精确结果。
赵丹丹
第4章 核酸化学
47
(2)DNA双螺旋结构的稳定因素
氢键(hydrogen bond) ,重要因素 ; 碱基堆积力(base stacking action) ,主要因素。 碱基堆积使双螺旋内部形成疏水核心,从而有利于碱基间 形成氢键; 离子键,磷酸基团在生理条件下解离,使DNA成为一种 多阴离子,这有利于与带正电荷的组蛋白或介质中的阳离 子之间形成静电作用,能减少双链间的静电排斥,有利于 双螺旋的稳定 。
赵丹丹
第4章 核酸化学
49
Comparison of the A、B and Z forms of DNA The B form is the most stable structure for a random-sequence of DNA molecule under physiological conditions, and is therefore the standard point of reference in any study of the properties of DNA.
赵丹丹
胞嘧啶脱氧核苷
第4章 核酸化学 16
核苷酸与核酸
5´端
C
核苷酸之间以3 , 5 -磷酸 二酯键(phosphoester bond ) 连接形成多核苷酸链,即核酸。
A
G
3´端
书写方法
A 5' P C T G C T A A C OH 3'
P
P
P
P
P
P
P
P
5' pApCpTpGpCpTpApApC-OH 3'
核苷(nucleoside)
碱基与戊糖通过β-N-糖苷键共价相连而形成的 一种糖苷。
NH2 N CH2OH O O H H OH 1 N
NH2 N N
糖苷键
N 9 N 糖苷键 O
CH2OH H OH
(glycosidic 1' H bond) H H 2'
H
(glycosidic 1' bond) H H 2'
其基本单位是 核小体(nucleosome)。
核小体的组成 DNA:约200bp
组蛋白:H1 H2A,H2B H3 H4
八聚体核心组蛋白
组蛋白H1
(约60bp)
串珠状核小体结构
真核生物染色体DNA组装
DNA的功能(Functions of DNA)
DNA 的基本功能是以基因的形式 荷载遗传信息,并作为基因复制和转 录的模板。它是生命遗传的物质基础, 也是个体生命活动的信息基础。
基因(Gene)
是指DNA分子中的特定区段,其中 的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。
基因组(Genome)
包含了所有编码RNA和蛋白质的序 列及所有的非编码序列。 人的基因组有2×109个碱基对。
核苷酸和核酸
原核细胞
调节mRNA的翻译
原核细胞
参与真核mRNA的编辑
某些真核细胞
作为RNA病毒的遗传物质
RNA病毒
调节基因的表达
真核细胞
催化特定的生化反应
原核细胞、真核细
胞和某些RNA病毒
不明,与细胞质某些特殊的
脊椎动物
蛋白质形成核糖核酸蛋白复
合物(ribonucleoproteins)
调节女性一条X染色体转变 人
在核苷中,碱基在糖苷键上的旋转受到空间位阻的限制。结果核 苷和核苷酸能以顺式和反式两种构象存在。顺式核苷的碱基与戊 糖环在同一个方向,反式核苷的碱基与戊糖环在相反的方向。
由于嘧啶环O2和戊糖环C5′之间的空间位阻,嘧啶核苷通常为反 式构象。嘌呤核苷可采取两种构象。自由的嘌呤核苷(特别是鸟 苷)更容易形成顺式构象,但是,DNA和RNA螺旋中的嘌呤核苷 主要为反式构象。
末端终止法
末端终止法也叫双脱氧法。要想理解此方法的原理, 需要对DNA复制的过程有所了解。DNA是一种双螺旋 分子,其复制是在DNA聚合酶催化下,以原来的两条 母链上的核苷酸序列为模板,通过互补配对的方式合 成新DNA链的过程。复制需要引物和四种dNTPs,总 是从5′-端向3′-端进行。细胞内DNA复制的引物一般是 RNA,但体外DNA复制的引物可以是人工合成的与模 板链互补的一段寡聚脱氧核苷酸。复制开始于引物3′端自由的羟基,依据碱基互补配对的原则,不断地形 成新的3′,5′-磷酸二酯键,使DNA链得到延伸,直到一 个新的DNA分子完全被合成。
碱溶液下的稳定性 不稳定,很容易水解
稳定
英文缩写 mRNA tRNA rRNA SnRNA SnoRNA
7SLRNA tmRNA micRNA gRNA vRNA RNAi Ribozyme
大工生物化学第四章核酸习题
第四章核酸1.组成核酸的基本结构单位是:A 核糖和脱氧核糖B 磷酸和核糖C 含氮碱基 D. 单核苷酸2. DNA和RNA完全水解后,其产物的特点是:A 核糖相同,碱基部分相同B 核糖不同,碱基相同C 核糖相同,碱基不同 D. 核糖不同,部分碱基不同3.自然界游离核苷酸中,磷酸最常见是位于:A .戊糖的C-5‘上B 戊糖的C-2’上C 戊糖的C-3‘上D 戊糖的C-2’和C-5‘上4.下列那种碱基只存在于RNA而不存在于DNA:A 腺嘌呤 B. 尿嘧啶 C 胞嘧啶 D 胸腺嘧啶5. 核酸中核苷酸之间的连接方式是:A 2‘,3’磷酸二酯键B 糖苷键C 2‘,5’磷酸二酯键 D. 3‘,5’磷酸二酯键6. 核酸对紫外线的吸收是由哪一结构所产生的?A 磷酸二酯键B 糖苷键 C. 嘌呤和嘧啶环上的共轭双键D 氢键7.核酸分子中储存、传递遗传信息的关键部分是:A 核苷酸 B. 碱基序列 C 磷酸戊糖 D 戊糖磷酸骨架8.关于DNA的二级结构,下列说法哪种是错误的:A DNA二级结构是双螺旋结构B 双螺旋结构中碱基之间借氢键连接C. 双螺旋结构中两条碳链方向相同D 磷酸与脱氧核糖组成了双螺旋结构的骨架9.关于tRNA的叙述哪一项是错误的:A tRNA二级结构呈三叶草形B tRNA分子中含有稀有碱基C. 反密码环上有CCA三个碱基组成的反密码子 D tRNA中有一个额外环10.关于碱基配对,下列哪项是错误的:A 嘌呤与嘧啶相配对, 比值相等B A与T(U), G与C相配对C. A与G, C与T相配对 D A与T之间有两个氢键, G与C之间有三个氢键11.下列关于DNA碱基含量关系,哪个是错误的?A A=T, G=CB A+G=T+C C. A+T=C+GD A+C=G+T12. DNA变性是指:A 分子中磷酸二酯键断裂B 多核苷酸链解聚C 互补碱基之间氢键断裂D DNA分子中碱基丢失13. 某DNA分子中腺嘌呤的含量为15%,则胞嘧啶的含量为:A. 35% B 15% C 30% D 40%14.下列关于DNA复制的叙述,哪一项是错误的?A 半保留复制 B. 两条子链均连续合成C 合成方向5‘--->3’D 以四种dNTP为原料15. DNA复制时,模板序列5‘-TAGA-3’,将合成下列哪种互补结构A. 5'-TCTA-3‘ B 5'-ATCA-3' C 5'-UCUA-3' D 5'-GCGA-3'16. 遗传信息传递的中心法则是:A. DNA-->RNA-->蛋白质 B RNA-->DNA-->蛋白质C 蛋白质-->DNA-->RNAD DNA-->蛋白质-->RNA17. DNA复制时,子链的合成是:A 一条链5‘-->3’,另一条链3‘-->5’B 两条链均为3‘-->5’C. 两条链均为5‘-->3’ D 两条链均为连续合成18.合成RNA的原料是:A NMPB NDP C. NTP D dNTP19.模板DNA的碱基序列是3‘-TGCAGT-5’,其转录出RNA碱基序列是:A 5'-AGGUCA-3' B. 5'-ACGUCA-3' C 5'-UCGUCU-3‘ D 5'-ACGTCA-3'20. DNA的遗传信息通过下列何种物质传递到蛋白质生物合成?A rRNAB tRNAC DNA本身 D. mRNA21.下列哪种物质在蛋白质合成中起转运氨基酸的作用?A mRNAB rRNAC 延长因子 D. tRNA22.下列关于反密码子的叙述,哪一项是正确的?A. 由tRAN中相邻的三个核苷酸组成 B 由mRAN中相邻的三个核苷酸组C 由DNA中相邻的三个核苷酸组成D 由多肽链中相邻的三个氨基酸组成23.与RNA分子相比,为什么DNA分子更适合用于贮存遗传信息?。
核苷酸和核酸课件
hnRNA
内含子 (intron)
mRNA
真核生物mRNA成熟过程:
外显子 (exon)
核酸的变性、复性及杂交
核酸的变性
在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链的过程称为变性。
变性后理化性质变化: OD260增高 粘度下降 浮力密度升高 生物活性丧失 等等
具有信号及调控作用的核苷酸
辅 酶 A
核苷酸参与构成的重要化合物
稀 有 碱 基
2006年诺贝尔生理学或医学奖授予两名美国科学家安德鲁·菲尔和克雷格·梅洛,以表彰他们发现了RNA干扰现象。
2006年诺贝尔化学奖授予美国科学家罗杰·科恩伯格,以奖励他在“真核转录的分子基础”研究领域作出的贡献。 2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国的马里奥-R-卡佩奇、奥利弗-史密斯和英国的马丁-J-伊文思,以奖励他们在胚胎干细胞和“基因打靶”研究方面所做的贡献。
B-DNA
A-DNA
Z-DNA
三种双螺旋DNA类型的比较
A型
B型
Z型
螺旋手性
右手性
右手性
左手性
分子形态
较平滑双螺旋
平滑双螺旋
Z字形扭曲
螺旋直径(nm)
2.6
2.0
1.8
碱基对/螺旋
11
10.5
12
碱基对上升高度(nm)
0.26
0.34
0.37
碱基倾角
20o
6 o
1 o
糖苷键构象
反式
反式
嘌呤顺式 嘧啶反式
RNase I
RNase T1
RNase T2
DNase I
DNase II
核酸外切酶:蛇毒磷酸二酯酶,牛脾磷酸二酯酶 核酸内切酶
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第4单元核酸
(一)名词解释
1.增色效应(hyperchromic effect);
2. 分子杂交(molecular hybridization); 4. DNA的变性与复性(denaturation and renaturation of DNA);5. DNA熔解温度(Tm);
6.回文结构(palindrome);7.减色效应(hypochromic effect);
(二)填充题
1.核酸分子中糖环与碱基之间为型的键,核苷与核苷之间通过键连接成多聚体。
2.DNA变性后,紫外吸收,粘度,浮力密度,生物活性。
3.DNA双螺旋直径为nm,每隔nm上升一圈,相当于个碱基对。
4.Z-DNA为手螺旋。
6.用Sanger的链末端终止法测定DNA一级结构时,链终止剂是。
7.维系DNA双螺旋结构稳定的力主要有和。
8.在碱性条件下,核酸比核酸更容易降解,其原因是因为核酸的每个核苷酸上的缘故。
9.真核细胞mRNA的3’端通常有结构,5’端含有结构。
(三)选择题
1.下面关于天然核酸的论述哪一个是正确的?
1)有一条多核苷酸链或两条多核苷酸链组成
2)四种碱基的百分含量相同
3)无合适的方法进行序列分析
4)不存在与蛋白质结合的分子形式
2.假定一负超螺旋DNA的L=23,T=25,W=一2,问在ATP参与下,DNA旋转酶作用一次后L、T和W值各是多少?
1)L=25,T=26,W=一4 3)L=21,T=25,W=一4
2)L=25,T=24,W=一2 4)L=21,T=25,W=一2
3.下列哪一个不是核苷酸的组成成分?
1)嘌呤碱2)糖3)磷酸4)吡咯
4.与mRNA分子中的密码子ACG对应的反密码子是下列中的哪一个?
1)UGC 2)UGU 3)CGU 4)GCA
6.下列关于tRNA结构的叙述哪一个是正确的?
1)分子的3,—端有ACC顺序3)是核糖体的结构成分
2)分子中有反密码子4)可充当蛋白质合成的模板
7.下列哪组成分的含量高,双螺旋DNA的Tm值也高?
1)A+G 2)C+G 3)A+T 4)C+T
8.RNA分子的沉降系数与下列哪一个无关?
1)分子量3)光密度
2)分子形状4)二级结构
9.下列关于B-DNA结构的叙述哪一个是不正确的?
1)两条链的方向相反3)A与C配对
2)磷酸—核糖位于双螺旋的外部4)A与T配对
10.下列关于组蛋白的叙述哪一个是不正确的?
1)是染色质的结构成分3)含精氨酸和赖氨酸多
2)在体内和DNA结合在一起4)组蛋白一般不发生翻译后修饰
11.下列中的哪一个是DNA热变性后应具有的特征?
1)碱基之间的磷酸二酯键断裂3)对260nm的光吸收增加
2)在260nm下的光吸收降低4)熔解温度与G—C含量无关
12.Watson-Crick DNA结构模型中:
1)DNA为三股螺旋结构
2)碱基在双螺旋结构的外部
3)A与G、C与T之间有配对关系
4)磷酸、戊糖骨架位于DNA双螺旋结构的外侧
13.真核生物mRNA的末端结构特征是:
1)3’端有氨基酸臂3)3’,端有多聚腺苷酸
2)5’端有多聚A 4)5’端有多聚腺苷酸
14.假定一负超螺旋DNA的L=23,T=25,W=一2,问大肠杆菌拓扑异构酶I作用一次后L、T和W值各是多少?
1)L=24,T=26,W=一4 3)L=23,T=25,W=一2
2)L=23,T=24,W=一2 4)L=24,T=25,W=一1
15.下列关于核苷酸的叙述哪一个是不正确的?
1)核苷酸是核苷的磷酸酯
2)核苷酸分子中的糖可以是核糖或脱氧核糖
3)嘌呤核苷酸是嘌呤核苷的磷酸酯
4)核苷酸只存在于核酸分子中
16.下列哪一个是脱氧腺嘌呤核苷酸的缩写?
1)dTMP 2)dAMP 3)dUMP 4)dGMP
17.下列哪一个是RNA中常见的结构成分?
1)AMP、CMP和脱氧核糖残基3)GMP、UMP和核糖残基
2)核糖、TMP和AMP残基4)UMP、CMP和脱氧核糖残基
18.下列关于假尿苷的叙述哪一个是正确的?
1)假尿嘧啶核苷中的核糖被修饰
2)假尿嘧啶核苷中,核糖的1,碳原子与尿嘧啶的N—3之间形成糖苷键
3)假尿苷中,核糖的1’碳原子与尿嘧啶的C-5之间形成糖苷键
4)假尿嘧啶核苷中的碱基被修饰
19.下列关于DNA碱基组成的叙述哪一个是不正确的?
1)不同物种间DNA碱基组成一般是不同的
2)同一物种不同组织的DNA样品有着相同的碱基组成
3)一个给定物种的DNA碱基组成因个体的年龄、营养状态和环境改变而改变
4)任何一种双链DNA样品的嘌呤残基的总数等于嘧啶残基的总数
28.下列关于DNA超螺旋的叙述哪一个是不正确的?
1)超螺旋密度σ为负值,表示DNA螺旋不足
2)超螺旋密度σ为正值,表示DNA螺旋不足
3)大部分细胞DNA呈负超螺旋
4)当DNA分子处于某种结构张力之下时才能形成超螺旋
32.下列关于tRNA的描述哪一个是不正确的?
1)二级结构为三叶草型3)分子的3’—端有CCA顺序
2)分子中有二氢尿嘧啶环4)T¢C环中的T为脱氧胸苷
33.下列哪一DNA片段能与“——ATTCTGGCCT——”片段形成互补双螺旋分子?
1)“——TAAGACCGGA——” 3)“——AGGCCAGAAU——”
2)“——AGGUUACAAU——” 4)“——AGGCCAGAAT——”
34.下列哪一个不是变性DNA所具有的特性?
1)变性DNA的浮力密度降低3)变性DNA的生物学活性丧失
2)变性DNA的A260增加4)变性DNA的黏度降低
35.下列哪种DNA的Tm值最低?
1)G+C=56%3)A+T=56%
2)G+C=65%4)A+T=65%
37.下列哪种核酸中含有较多的修饰核苷?
1)真核染色体DNA 3)tRNA
2)细菌染色体DNA 4)mRNA
40.核苷酸通过什么键相互连接形成多核苷酸链?
1)磷酸单酯键3)2’,5’—磷酸二酯键
2)焦磷酸键4)3’,5’—磷酸二酯键
41.一双螺旋DNA的长度为306nm,问该DNA约含多少个碱基对?
1)560个2)666个3)766个4)900个
45.下列关于DNA双螺旋结构的叙述哪一个是不正确的?
1)碱基配对发生在A和T,G和C之间
2)至少有A、B和Z三种类型的DNA存在
3)在B-DNA中,所有的碱基对都处于同一个平面上
4)是一个双螺旋结构
(四)判断题
1.生物体内,天然存在的DNA分子多为负超螺旋。
2.RNA分子可以发生热变性,并有增色效应。
3.水分子可以插入天然DNA分子双螺旋空隙中。
4.从结构基因中的DNA序列可以推出相应的蛋白质序列。
5.提高盐浓度可使DNA分子的熔点(Tm)升高。
6.RNA的局部螺旋区中,两条链之间的方向也是反向平行的。
(五)分析计算题
1.简述B-DNA的结构特征。
2.何谓Tm?影响Tm大小的因素有哪些?在实验中如何计算Tm值?
3.如果人体有1014个细胞,每个体细胞的DNA含量为6.4×109个碱基对。
试计算人体DNA的总长度是多少?是太阳-地球之间距离(2.2×109公里)的多少倍?已知双链DNA每1000个核苷酸对重1×10-18g,求人体的DNA的总质量。
4.什么是DNA变性?DNA变性后理化性有何变化?。