生科第二章核酸化学

1、NNNNHHHHNNNNHHHH123 456789嘌呤嘌呤NH2（A）NNNNHHHHOH2N（G）NNHHHH嘧啶嘧啶123456NNHHHHNH2OH胞嘧啶胞嘧啶 cytosine（C）NNHHHHOOHH尿嘧啶尿嘧啶 uracil（U）NNHHHHOOHHCH3胸腺嘧啶胸腺嘧啶 thymine（T）NNOOHHH酮式HNNOOHHHHHHOHOH2COHOHOH12345核 糖NNNNHHHH9腺嘌呤OHOH2COHOHOH12345核 糖OHOH2COHOH12345核 糖NNOOHHH尿嘧啶H1NCOONHHH51OHl 糖与碱基之间的糖与碱基之间的C-NC-N键，称为键，称为C-

2、NC-N糖苷键糖苷键。胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2Adenosine Guanosine Cytidine UridinepGpCpCpA pGpCpCpA1. 两条多核苷酸链两条多核苷酸链反向平行反向平行，两条糖，两条糖-磷酸主链围绕同一磷酸主链围绕同一中心轴成中心轴成右手螺旋右手螺旋。 螺旋表面形成螺旋表面形成大沟大沟(major groove)与小沟与小沟(minor groove) 。2. 碱基处于螺旋的内

3、侧，遵循碱基处于螺旋的内侧，遵循碱基互补原则碱基互补原则： A = T；G C。=2nm。3. 成对碱基大致处于同一平面，与螺旋轴垂直；糖环平成对碱基大致处于同一平面，与螺旋轴垂直；糖环平面与螺旋轴平行，磷酸基位于糖环的外侧；螺距：面与螺旋轴平行，磷酸基位于糖环的外侧；螺距：10bp (base pair)3.4nm0.34nm（碱基堆积力）。（碱基堆积力）。4. 多数多数DNA属双链结构属双链结构DNA（dsDNA），某些病毒的），某些病毒的DNA是单链是单链DNA （ssDNA）。）。5. 主链化学键受碱基配对因素的影响旋转受到限制，呈主链化学键受碱基配对因素的影响旋转受到限制，呈较伸展的

4、结构，但也有一定柔韧性，形成不同的构象较伸展的结构，但也有一定柔韧性，形成不同的构象类型。类型。 DNA double helix类型类型 helix type bp/turn D vertical rise/bp direction A 11 2.3 0.255 右右 B 10 2.0 0.34 右右 Z 12 1.8 0.37 左左螺螺旋旋和和超超螺螺旋旋电电话话线线螺旋螺旋超螺旋超螺旋L=25,T=25,W=0松弛环形松弛环形1152010523L=23,T=23,W=0解链环形解链环形15101520231510152025L=23,T=25,W=2负超螺旋负超螺旋1214823161

5、31510152023右手旋转拧松两匝后的线形右手旋转拧松两匝后的线形DNA超螺旋的拓超螺旋的拓扑学公式：扑学公式：L=T+W 组组蛋蛋白白与与DNA的的结结合合NHNHOOHHHH核酸探针（核酸探针（nucleic acid probe）:能特异性的探测带某一能特异性的探测带某一特定序列的特定序列的DNA或或RNA分子的标记核酸分子。分子的标记核酸分子。问答题问答题1、某、某DNA样品含腺嘌呤样品含腺嘌呤15.1%（按摩尔碱基计），计算其余碱基的百分（按摩尔碱基计），计算其余碱基的百分含量。含量。 2、DNA双螺旋结构是什么时候，由谁提出来的？试述其结构模型。双螺旋结构是什么时候，由谁提出来

6、的？试述其结构模型。3、DNA双螺旋结构有些什么基本特点？这些特点能解释哪些最重要的生双螺旋结构有些什么基本特点？这些特点能解释哪些最重要的生命现象？命现象？4、tRNA的结构有何特点？有何功能？的结构有何特点？有何功能？5、DNA和和RNA的结构有何异同？的结构有何异同？6、简述核酸研究的进展，在生命科学中有何重大意义？、简述核酸研究的进展，在生命科学中有何重大意义？6、计算（、计算（1）分子量为）分子量为3 105的双股的双股DNA分子的长度；（分子的长度；（2）这种）这种DNA一一分子占有的体积；（分子占有的体积；（3）这种）这种DNA一分子占有的螺旋圈数。（一个互补的一分子占有的螺旋圈

7、数。（一个互补的脱氧核苷酸残基对的平均分子量为脱氧核苷酸残基对的平均分子量为618） 名词解释名词解释 变性和复姓分子杂交变性和复姓分子杂交 增色效应和减色效应增色效应和减色效应 Tm cAMP Chargaff定律定律人类基因组计划概况人类基因组计划概况（Human Genome Project，HGP） 该计划是美国科学家在该计划是美国科学家在1985年率先提出，年率先提出，1990年正年正式启动。美、英、德、法、日先后参加了此项工作，式启动。美、英、德、法、日先后参加了此项工作，1999年我国成为年我国成为 HGP的第六个成员国。的第六个成员国。 HGP旨在阐明人类基因组旨在阐明人类基因

8、组DNA所具有的所具有的310109 9核苷酸核苷酸的序列，发现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位的序列，发现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位置，破译人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子置，破译人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。水平上全面地认识自我。 到目前为止，已完成了人类基因组的框架图，测序的到目前为止，已完成了人类基因组的框架图，测序的工作已基本完成。工作已基本完成。 HGP的实施，揭开了生命科学新的一的实施，揭开了生命科学新的一页，它可以造福于人类，但也面临的伦理的挑战。页，它可以造福于人类，但也面临的伦理的挑战。HGP取得的成就取得的成就 完成了

9、人类基因组工作草图绘制完成了人类基因组工作草图绘制,揭示了人类基因揭示了人类基因组若干细节组若干细节 基本上测定了人类基因组上的碱基序列基本上测定了人类基因组上的碱基序列 一些模式生物一些模式生物(果蝇、拟南介等果蝇、拟南介等)和作物（如水稻）和作物（如水稻）基因草图绘制成功，测序基本完成基因草图绘制成功，测序基本完成 促进了生物信息学、蛋白质组学、糖组学的迅猛促进了生物信息学、蛋白质组学、糖组学的迅猛发展发展 人类基因组草图绘就，中国科学家功不可没人类基因组草图绘就，中国科学家功不可没人类将进入生物经济时代人类将进入生物经济时代基因基因操纵生命的工具操纵生命的工具基因组基因组潜藏着巨大的经济

10、价值潜藏着巨大的经济价值基因技术基因技术2121世纪的投资热点世纪的投资热点 谁掌握了人类基因图谱，就等于谁破译了人类谁掌握了人类基因图谱，就等于谁破译了人类的生命密码，获得了操纵生命的工具。的生命密码，获得了操纵生命的工具。 与互联网相比，网络只是对人类的信息沟通带与互联网相比，网络只是对人类的信息沟通带来了巨大的革命，而基因领域的革命则能够从根来了巨大的革命，而基因领域的革命则能够从根本上改变人类的命运，基因工程所带来的商业机本上改变人类的命运，基因工程所带来的商业机会将会大大超过网络。会将会大大超过网络。6060年代年代 RNARNA研究取得大发展（操纵子学说，遗传密码，逆转研究取得大发

11、展（操纵子学说，遗传密码，逆转录酶）录酶）7070年代年代 建立建立DNADNA重组技术，改变了分子生物学的面貌，并导重组技术，改变了分子生物学的面貌，并导致生物技术的兴起。致生物技术的兴起。8080年代年代 RNARNA研究出现第二次高潮：研究出现第二次高潮：ribozymeribozyme、反义、反义RNARNA、“RNARNA世界世界”假说等等。假说等等。9090年代以后年代以后 实施人类基因组计划（实施人类基因组计划（HGPHGP）, , 开辟了生命科开辟了生命科学新纪元。生命科学进入后基因时代：学新纪元。生命科学进入后基因时代： 功能基因组学（功能基因组学（functional genomicsfunctional genomics） 蛋白质组学（蛋白质组学（proteomicsproteomics） 结构基因组学（结构基因组学（structural genomicsstructural genomics） RNARNA组学（组学（RNomicsRNomics）或核糖核酸组学（）或核糖核酸组学（ribonomicsribonomics）1990年年 美国启动美国启动人类基因组计划人类基因组计划(HGP) 1994年年 中国人类基因组计划启动中国人类基因组计划启动2001年年 美、英等国美、英等国完成人类基因组计划基