基因的结构与功能PPT..
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• 碱基:嘌呤（腺嘌呤，A;鸟嘌呤，G） 嘧啶（胞嘧啶，C；胸腺嘧啶，T） • 脱氧核糖： • 磷酸
核苷:由戊糖和碱基以C-N糖苷键连接而成
糖都是通过糖的异头碳和嘧啶的N1或嘌呤的N-9之间形成的N-糖苷键 与碱基连接
核苷酸:核苷+磷酸
核苷一磷酸可以进一步磷酸化, 形成核苷二磷酸和核苷三磷酸
一个核苷酸3’位羟基和 相邻核苷酸5’位磷酸形 成3’，5’磷酸二酯键相 连形成多核苷酸链
双螺旋的解链程序，因而影响DNA分子与其
它分子之间的相互作用。
染色体的结构
• 真核生物染色体DNA成线性，DNA双链盘绕在 H2A,H2B,H3，H4组成的组蛋白表面形成核小体。 • 核小体绕成一个中空的螺旋管成为染色质丝； • 染色质丝与非组蛋白结合成高度压缩的染色单
Baidu Nhomakorabea
体；
染色质的基本结构单位-核小体
Southern印迹法：将电泳分离后的DNA片段从 凝胶转移到硝酸纤维素膜上,再进行杂交. -------1975年英国E M Southern首创
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.
--------1977年G.K.Stark首创
二.常用固相杂交类型
附：蛋白质的免疫印迹技术（western) 待检分子：蛋白 杂交的方式：经电泳分离不同的蛋白，转 印到硝酸纤维素膜上，用特定的抗体与 蛋白杂交，检测特定的蛋白 所用抗体： 1、一抗：针对待测分子的抗体 2、二抗：针对一抗的抗体，标记有放射性 同位素或生物素
第一章 基因的结构与功能
DNA结构
基因结构
HGP计划 人类基因组特点 SNP单核苷酸多态性
第一节 基因 一、基因的概念（需记住）
基因：
含有生物信息的DNA片段，根据这些生
物信息可以编码具有生物功能的产物，包 括RNA和多肽链。
二、DNA的结构特点及性质
一级结构：核苷酸的排列顺序；
DNA是由三种大分子组成:
解链温度（Tm）:使50%的DNA发生变性时的 环境温度. 简单常用的计算方法： Tm值＝4*(G＋C)＋2*(A＋T) 如：ATGGTACATGACCTAGCTAAGC 其Tm=4*10+2*12=64℃
Tm值的大小主要与下列因素有关
（1）DNA的均一性；
（2） G-C的相对含量: (G+C)%=(Tm-69.3)×2.44。 （3）介质离子强度低,Tm低. （4）高pH下碱基去质子而丧失形成氢键的能力 （5）变性剂如甲酰胺、尿素、甲醛等破坏氢键,妨碍 碱基堆积,使Tm下降
2.DNA的复性（renaturation)：在适当条件下,变 性DNA的两条互补链再恢复成天然的双螺旋结构的 过程.
影响复性的因素: ①序列简单的分子复性快,如poly(dT)和poly(dA) ②DNA片段愈大,扩散速度愈低,复性慢 ③离子强度↑→有利于复性 ④DNA浓度↑→复性↑
3.核酸分子杂交（hybridiazation）：来 源不同的两条单链核酸分子通过碱基互 补配对形成异源双链的过程.
三、DNA的双螺旋结构和染色体结构
二级结构
其他类型的DNA
1.三股螺旋 2.十字型结构 (hairpin structure). 3.DNA超螺旋结构、正超螺旋、负超 螺旋、核小体、染色单体.
1.三股螺旋DNA （triplex）
• 三股螺旋DNA 也称为三链DNA (triple
strand DNA, tsDNA), 其结构是在DNA双螺
32P、3H、35S、14C、125I、131I
特性： ①检测特异性强，灵敏度高 ②不影响碱基配对的特异性和稳定性 ③易造成放射性污染 ④半衰期短，不能长时间存放
检测：放射自显影检测杂交信号 ————放射线可以在X射线片上成影
（二）非放射性标记物
常用的标记物：生物素（biotin） 地高辛（digoxigenin） 光生物素（photobiotin） 标记方法： 先将标记物预先连接到dNTP上，再用切 口平移、随机引物等方法参进探针。 优点：无环境污染，可较长时间贮存 缺点：灵敏度较放射性探针差
非放射性探针检测方法：
• 不能直接检测，分两步：偶联反应和显色反应 • 偶联反应： 利用抗原抗体反应
核酸分子杂交技术
一、类型：根据反应环境分为
1.固相杂交：将需要杂交的一条核酸链先 固定在固 体支持物上，另一条核酸链游离在液体中。
固体支持物种类：硝酸纤维素膜、尼龙膜、乳胶颗粒、 磁珠、微孔板等
2.液相杂交：参与反应的两条核酸链都游离在液体中
结构。
四、DNA的理化性质
• DNA的重要理化性质： (1)DNA是酸性大分子.
(2)在260nm下有最大吸收值(OD260).
(3)变性、复性.
(4)杂交.
(斑点杂交，印迹技术，原位杂交，DNA芯片）
核酸的变性、复性和杂交
1.DNA的变性(denaturation):
变性定义： 变性作用是核酸的重要性质； 是核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链； 核酸变性不涉及共价键的断裂； 核苷酸骨架上3’5’磷酸二酯键的断裂称核酸的降解。 变性特征： 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: 加热 pH（>11.3或<5.0） 变性剂（脲、甲酰胺、甲醛）
旋结构的基础上形成的。
• 第三条链位于双螺旋的大沟内。
2.十字型结构（hairpin structure， 发夹结构)
• 单链中存在能互补配对的区段
3.DNA的三级结构——超螺旋 （supercoil）
• DNA双螺旋进一步盘曲形成更加复杂的超螺 旋结构，是DNA的三级结构。 • 超螺旋的意义：紧密，体积更小；能影响
核酸分子杂交技术：用标记的核酸探针(已知 序列)检测样品中未知的核酸序列的方法
探针:放射性同位素或荧光标记的DNA或RNA片段
核酸分子杂交的应用： 研究DNA分子中某一种基因的位置 定两种核酸分子间的序列相似性 检测某些专一序列在待检样品中存在与否 是基因芯片技术的基础
常用的标记物：
（一）放射性标记物：
核小体组成染色质丝-多级螺线管模型
核小体
螺线管
染 色 体
短臂
着丝粒
DNA 长臂
染色单体
染色质与染色体
•
染色质(chromatin)是指间期细胞内由DNA、
组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合 结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。 • 染色体（chomosome）是指细胞在有丝分裂
或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状
核苷:由戊糖和碱基以C-N糖苷键连接而成
糖都是通过糖的异头碳和嘧啶的N1或嘌呤的N-9之间形成的N-糖苷键 与碱基连接
核苷酸:核苷+磷酸
核苷一磷酸可以进一步磷酸化, 形成核苷二磷酸和核苷三磷酸
一个核苷酸3’位羟基和 相邻核苷酸5’位磷酸形 成3’，5’磷酸二酯键相 连形成多核苷酸链
双螺旋的解链程序，因而影响DNA分子与其
它分子之间的相互作用。
染色体的结构
• 真核生物染色体DNA成线性，DNA双链盘绕在 H2A,H2B,H3，H4组成的组蛋白表面形成核小体。 • 核小体绕成一个中空的螺旋管成为染色质丝； • 染色质丝与非组蛋白结合成高度压缩的染色单
Baidu Nhomakorabea
体；
染色质的基本结构单位-核小体
Southern印迹法：将电泳分离后的DNA片段从 凝胶转移到硝酸纤维素膜上,再进行杂交. -------1975年英国E M Southern首创
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.
--------1977年G.K.Stark首创
二.常用固相杂交类型
附：蛋白质的免疫印迹技术（western) 待检分子：蛋白 杂交的方式：经电泳分离不同的蛋白，转 印到硝酸纤维素膜上，用特定的抗体与 蛋白杂交，检测特定的蛋白 所用抗体： 1、一抗：针对待测分子的抗体 2、二抗：针对一抗的抗体，标记有放射性 同位素或生物素
第一章 基因的结构与功能
DNA结构
基因结构
HGP计划 人类基因组特点 SNP单核苷酸多态性
第一节 基因 一、基因的概念（需记住）
基因：
含有生物信息的DNA片段，根据这些生
物信息可以编码具有生物功能的产物，包 括RNA和多肽链。
二、DNA的结构特点及性质
一级结构：核苷酸的排列顺序；
DNA是由三种大分子组成:
解链温度（Tm）:使50%的DNA发生变性时的 环境温度. 简单常用的计算方法： Tm值＝4*(G＋C)＋2*(A＋T) 如：ATGGTACATGACCTAGCTAAGC 其Tm=4*10+2*12=64℃
Tm值的大小主要与下列因素有关
（1）DNA的均一性；
（2） G-C的相对含量: (G+C)%=(Tm-69.3)×2.44。 （3）介质离子强度低,Tm低. （4）高pH下碱基去质子而丧失形成氢键的能力 （5）变性剂如甲酰胺、尿素、甲醛等破坏氢键,妨碍 碱基堆积,使Tm下降
2.DNA的复性（renaturation)：在适当条件下,变 性DNA的两条互补链再恢复成天然的双螺旋结构的 过程.
影响复性的因素: ①序列简单的分子复性快,如poly(dT)和poly(dA) ②DNA片段愈大,扩散速度愈低,复性慢 ③离子强度↑→有利于复性 ④DNA浓度↑→复性↑
3.核酸分子杂交（hybridiazation）：来 源不同的两条单链核酸分子通过碱基互 补配对形成异源双链的过程.
三、DNA的双螺旋结构和染色体结构
二级结构
其他类型的DNA
1.三股螺旋 2.十字型结构 (hairpin structure). 3.DNA超螺旋结构、正超螺旋、负超 螺旋、核小体、染色单体.
1.三股螺旋DNA （triplex）
• 三股螺旋DNA 也称为三链DNA (triple
strand DNA, tsDNA), 其结构是在DNA双螺
32P、3H、35S、14C、125I、131I
特性： ①检测特异性强，灵敏度高 ②不影响碱基配对的特异性和稳定性 ③易造成放射性污染 ④半衰期短，不能长时间存放
检测：放射自显影检测杂交信号 ————放射线可以在X射线片上成影
（二）非放射性标记物
常用的标记物：生物素（biotin） 地高辛（digoxigenin） 光生物素（photobiotin） 标记方法： 先将标记物预先连接到dNTP上，再用切 口平移、随机引物等方法参进探针。 优点：无环境污染，可较长时间贮存 缺点：灵敏度较放射性探针差
非放射性探针检测方法：
• 不能直接检测，分两步：偶联反应和显色反应 • 偶联反应： 利用抗原抗体反应
核酸分子杂交技术
一、类型：根据反应环境分为
1.固相杂交：将需要杂交的一条核酸链先 固定在固 体支持物上，另一条核酸链游离在液体中。
固体支持物种类：硝酸纤维素膜、尼龙膜、乳胶颗粒、 磁珠、微孔板等
2.液相杂交：参与反应的两条核酸链都游离在液体中
结构。
四、DNA的理化性质
• DNA的重要理化性质： (1)DNA是酸性大分子.
(2)在260nm下有最大吸收值(OD260).
(3)变性、复性.
(4)杂交.
(斑点杂交，印迹技术，原位杂交，DNA芯片）
核酸的变性、复性和杂交
1.DNA的变性(denaturation):
变性定义： 变性作用是核酸的重要性质； 是核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链； 核酸变性不涉及共价键的断裂； 核苷酸骨架上3’5’磷酸二酯键的断裂称核酸的降解。 变性特征： 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: 加热 pH（>11.3或<5.0） 变性剂（脲、甲酰胺、甲醛）
旋结构的基础上形成的。
• 第三条链位于双螺旋的大沟内。
2.十字型结构（hairpin structure， 发夹结构)
• 单链中存在能互补配对的区段
3.DNA的三级结构——超螺旋 （supercoil）
• DNA双螺旋进一步盘曲形成更加复杂的超螺 旋结构，是DNA的三级结构。 • 超螺旋的意义：紧密，体积更小；能影响
核酸分子杂交技术：用标记的核酸探针(已知 序列)检测样品中未知的核酸序列的方法
探针:放射性同位素或荧光标记的DNA或RNA片段
核酸分子杂交的应用： 研究DNA分子中某一种基因的位置 定两种核酸分子间的序列相似性 检测某些专一序列在待检样品中存在与否 是基因芯片技术的基础
常用的标记物：
（一）放射性标记物：
核小体组成染色质丝-多级螺线管模型
核小体
螺线管
染 色 体
短臂
着丝粒
DNA 长臂
染色单体
染色质与染色体
•
染色质(chromatin)是指间期细胞内由DNA、
组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合 结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。 • 染色体（chomosome）是指细胞在有丝分裂
或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状