核酸-第二节.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5,5,3,3,核酸分子中核苷酸之间的共价键,3,-5,磷酸二酯键,(o),(o),T-A,碱基对,C-G,碱基对,二、,RNA,的分子结构,1,、,RNA,一级结构,2,、,RNA,高级结构,A,、,tRNA,的分子结构,B,、,rRNA,的分子结构,C,、,mRNA,的分子结构,酵母,tRNA,Ala,的二级结构,DHU,环,G,U,C,反密码子,反密码环,氨基酸臂,可变环,T,C,环,C,C,A,Ala,3,5,tRNA,的三级结构,原核生物,真核生物,核糖体,rRNA,核糖体,rRNA,30S,50S,16S,5S,、,23S,40S,60S,18S,5S,、,5.8S,、,28S,B,、,rRNA,的分子结构,70S,80S,区别,特征,：,单链，螺旋化程度较,tRNA,低,与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能,B,、,rRNA,的分子结构,C,、,mRNA,的分子结构,原核生物,mRNA,特征,：,先导区+翻译区（,多顺反子,）+末端序列,真核生物,mRNA,特征,：,“,帽子”,（,m,7,G-5,ppp5,-N-3,p）+,单顺反子,+,“尾巴”,（,Poly A）,原核细胞,mRNA,的结构特点,5,3,顺反子,顺反子,顺反子,插入顺序,插入顺序,先导区,末端顺序,真核细胞,mRNA,的结构特点,AAAAAAA-OH,5,“,帽子,”,Poly,A,3,顺反子,m,7,G-5,ppp-N-3,p,原核生物,:,是一种由原核细胞组成的生物，原核生物包括蓝细菌、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体和衣原体等,;,原核细胞：指无核膜无真正细胞核（拟核）,;,不进行有丝分裂,减数分裂,无丝分裂,;,没有细胞器的分化,;,鞭毛呈单一结构的细胞。,真核生物,:,由真核细胞构成的生物。包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。,原核生物和真核生物的区别,总之，原核生物的细胞在结构上要比原核生物细胞简单得多。,三、,DNA,的一级结构,DNA,分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（,3,-5,磷酸二酯键,）和排列顺序叫做,DNA,的一级结构，简称为碱基序列。一级结构的走向规定为5,3,。不同的,DNA,分子具有不同的核苷酸排列顺序，因此携带有不同的遗传信息。,一级结构的表示法,结构式，线条式，字母式,5,3,5,3,结构式,5,3,p,p,p,p,OH,3,A,C,T,G,1,线条式,5,(p),ACTGCATAGCTCGA,3,字母式,DNA,一级结构的表示法,DNA,碱基组成的,Chargaff,规则,Chargaff,首先注意到,DNA,碱基组成的某些规律性，在年总结出,DNA,碱基组成的规律：,腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即,A=T,。,鸟嘌呤和胞腺嘧啶的摩尔数也相等，即,G=C,。,含,氨基的碱基总数等于含酮基碱基总数，即,A+C=G+T,。,嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即,A+G=C+T,。,四、,DNA,的二级结构,1、,DNA,的,双螺旋结构,(,Watson-Crick,模型),2、,DNA,双螺旋的,多态性,3、,DNA,双螺旋结构,特征,及,意义,5,3,5,3,5,3,磷酸,核糖,碱基,T-A,碱基对,C-G,碱基对,1,、,DNA,的双螺旋结构的形成,5,3,1),、氢键,2),、疏水相互作用,DNA,的双螺旋模型特点,DNA,分子是由两条,方向相反,的平行多核苷酸链构成，一条链自上而下走向为,5,3,，,而另一条链自下而上也是,5,3,，,两条链的主链都是右手螺旋，,碱基均在主链内侧，通过碱基配对形成氢键连接,2,条多核苷酸链，磷酸和戊糖位于外侧形成骨架；,成对碱基处于同一平面，与螺旋轴垂直；,双螺旋的平均直径为,2nm,，,核苷酸之间的夹角为,36,度，每转,1,周有,10,个碱基对，螺距为,3.4nm,；,大多数天然,DNA,属双链,DNA,；双,链,DNA,分子较硬，呈比较伸展的结构。,2 nm,3.4nm,0.34nm,2,、,DNA,双螺旋的多态性,A-DNA,:DNA,纤维的相对湿度为,75%,也是反平行双链右手螺旋，但螺距短、直径较大。,RNA,上的,duplex,区及,RNA-DNA,杂交双链也具与,A-DNA,相似的结构。,B-DNA:,DNA,纤维的相对湿度为,92%,Watson-Crick,用于分析的材料就是,B-DNA,结构；,DNA,分子一般在生理条件下即以,B-DNA,的形式存在。,Z-DNA:,A.Rich,等在研究,d(CGCGCG),寡聚核苷酸,(,人工合成物，,1979,年,),结晶的,X-ray,衍射图时发现了第三种,DNA,结构,左手,DNA helix,。在这种结构中，主链成锯齿状左向盘绕，故称,Z-DNA,。它可能有重要的,调控作用,。,还发现有,C,、,D,、,E,型,3,、,DNA,的双螺旋结构,的意义,该模型揭示了,DNA,作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了,碱基配对,原则，这是是,DNA,复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是,20,世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。,五、,DNA,的三级结构,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。,螺旋,超螺旋,螺,旋,和,超,螺,旋,电,话,线,松弛环形,1,15,20,10,5,23,解链环形,1,5,10,15,20,23,1,5,10,15,20,25,负超螺旋,1,21,4,8,23,16,13,1,5,10,15,20,23,右手旋转拧松两匝后的线形,DNA,DNA,超螺旋的形成,DNA,（2nm）,核小体链（11,nm，,每个核小体200,bp）,纤丝（30,nm，,每圈6个核小体）,突环（150,nm，,每个突环大约75000,bp）,玫瑰花结（300,nm，6,个突环）,螺旋圈（700,nm，,每圈30个玫瑰花）,染色体（1400,nm，,每个染色体含10个玫瑰花200,bp）,真核生物染色体,DNA,组装不同层次的结构,六、,核酸的理化性质,1,、核酸的,物理性质,2,、核酸的,紫外吸收,（,max=260nm,）,3,、核酸的,变性,4、核酸的,复性,5,、核酸,分子杂交,DNA,为白色纤维状固体;,RNA,为白色粉末状固体,1,),形态,2,),溶解性,微溶于水，不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般的有机溶剂；,DNA,在溶液中粘度大，,RNA,粘度小。,1,、物理性质,3),两性解离,核酸既含有,酸性的磷酸基团，又含有弱碱性的碱基，,故可发生两性解离。其解离状态随溶液的,pH,值而改变。,由于磷酸基团的酸性很强，整个分子相当于多元酸。,利用核酸的两性解离可以通过调节核酸溶液的等电点来沉淀核酸，也可通过电泳分离纯化核酸。,2,、,DNA,的紫外吸收,220,240,260,280,0.1,0.2,0.3,0.4,波长（,nm）,光吸收,1,2,3,嘌呤和嘧啶具有共轭双键，能强烈吸收紫外光。在260,nm,处有最大吸收峰。对于纯的,DNA,或,RNA，,可以通过测得,A,260,来测定核酸的含量。,样品中若含其它杂质，则其比值降低。不纯的样品不能用紫外吸收法作定量测定。对于纯的样品，只要读出,260nm,处的,A,值即可算出含量。通常一个,A,值相当于,50,微克,/,毫升双螺旋或,40,微克,/,毫升单螺旋,DNA,（或,RNA,），或,20,微克,/,毫升寡核苷酸计算。,天然,DNA,变性,DNA,核苷酸总吸收值,1,2,3,A260/A280,值,可以反映核酸的纯度,纯的,DNA：A260/A280=,1.8,纯的,RNA：A260/A280=,2.0,3,、核酸的变性,定义：核酸在某些物理或化学因素的作用下，其,空间结构,发生改变，从而引起理化性质的改变及生物活性的降低或丧失叫变性。,引起变性的因素有：加热、酸碱、有机试剂,。,出现的现象：双链间氢键断裂、双螺旋结构完全解开为两条单链,加热,部分双螺旋解开 无规则线团 链内碱基配对,引起的结果：,a,、,核酸变性后，在260,nm,处的吸收值上升，出现,增色效应,B,、,DNA,分子由线性变为无规则线团,C,、黏度下降,增色效应,：,DNA,变性使溶液,OD260,增高。,解链温度,(Tm),：,DNA,的热变性过程中，紫外光吸收值达到最大值的,50%,时的温度。,Tm,值与,DNA,分子中的,G+C,含量呈正比。,经验公式：,（,G+C,）,%=,（,Tm 69.3,）,2.44,4,、核酸的复性,DNA,水溶液加热变性时，双螺旋两条链分开；但在,一定条件,下，两条链可以完全重新结合成和原来一样的双股螺旋过程。同时伴随,减色效应,发生。,复性是变性的逆转。但需要一定的条件，要在一定的盐浓度下缓慢降温。,什么问题？说明什么？,复性过程依赖于单链分子间的随机碰撞,影响复,性,的条件：,a,、温度和时间,b,、,DNA,浓度,与,复性速度成正比，溶液中,DNA,分子越多，相互碰撞结合“成核”的机会越大,c,、,DNA,顺序的复杂性,越复杂复性越慢,5,、核酸,的杂交,变性,（加热）,探针,杂交,（缓慢冷却）,复性,（缓慢冷却）,杂交,：热变性的,DNA,在复性过程中，具有碱基序列部分互补的不同的,DNA,之间,或,DNA,与,RNA,之间,形成杂化双链的现象。,不同来源的单链,DNA,与单链,DNA,RNA,与单链,DNA,分子间,在长于20,bp,的同源区域内,以氢键连接方式互补配对,形成稳定的双链结构的过程,分子杂交(,hybridization),RNA,DNA1,DNA2,探針,Southern,hybridization,Northern,hybridization,Southern,印迹法,DNA,分子,限制片段,限制性酶切割,琼脂糖电泳,转移至硝酸纤维素膜上,与放射性标记,DNA,探针杂交,放射自显影,带有,DNA,片段的凝胶,凝胶,滤膜,用缓冲液转移,DNA,吸附有,DNA,片段的膜,复习题,1、某,DNA,样品含腺嘌呤15.1%（按摩尔碱基计），计算其余碱基的百分含量。,2、书上复习题第,1,题（,P37,）,3,、计算（1）分子量为3,10,5,的双股,DNA,分子的长度；（,2,）这种,DNA,一分子占有的螺旋圈数。（一个互补的脱氧核苷酸残基对的平均分子量为618）,