第二章核酸的结构与性质优质课件

第二章核酸的结构与性质第二章核酸的结构与性质1优选第二章核酸的结构与性质优选第二章核酸的结构与性质22022/12/133【主要内容】2.1遗传物质的本质是什么？2.2DNA的结构类型2.3染色体的结构和组装2.4核酸的变性、复性与分子杂交2.5RNA2022/12/113【主要内容】2.1遗传物质的本质是什32022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作4【本章学习要求与目的】重点掌握：1.掌握DNA双螺旋结构的要点2.DNA超螺旋结构的生物学意义3.掌握核酸理化性质。3.掌握影响变性和复性的因素4.掌握DNA分子杂交的概念5.RNA的种类主要及其主要功能6.掌握证明DNA是遗传物质的实验设计了解：1.了解真核细胞染色体是如何通过不同的结构层次包装形成的？2.A,B,Z－DNA的结构各有何特点3.了解RNA与DNA在化学组成和性质上的主要区别4.RNA的种类主要及其主要功能5.了解染色体的化学组成成份主要有哪些2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作4【本章学习要42022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作52.1遗传物质的本质是什么？在孟德尔的成果获得承认后，生物界都知道是遗传因子（即基因）决定了生物的遗传。但是，基因究竟在细胞内的什么地方？摩尔根以果蝇为试验对象回答了这一问题，基因在染色体上。

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作52.1遗传52022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作6摩尔根和他的学生利用果蝇作了大量的研究。1926年出版《基因论》，建立了著名的基因学说。ThomasHuntMorgan

（1866～1945）2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作6摩尔根和他的62022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作7摩尔根在《基因论》中绘制了果蝇基因位置图，首次完成了当时最新的基因概念的描述：基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位，它不仅是决定性状的功能单位，也是一个突变单位和交换单位。至此，人们对基因概念的理解更加具体和丰富了。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作7摩尔根在《基72022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作8摩尔根果蝇遗传实验具有划时代意义

◆人类第一次把基因与染色体联系起来，认为基因是一种物质，是染色体上的一个特定的区段。◆确立并发展了染色体的遗传理论。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作8摩尔根果蝇遗82022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作9ThomanHuntMorgan（1866～1945）因发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论而于1933年获诺贝尔生理学医学奖2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作9Thoman92022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作10基因是何物?基因的物质结构和化学组成怎样?基因是如何决定遗传性状的?在摩尔根时代仍然有些问题是一个谜2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作10基因是何102022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作11急需解决两个基本问题

摩尔根确定了染色体是基因的载体。基因研究发展到细胞学水平之后，首先急需解决两个基本问题：

（1）基因的化学本性是什么？（2）基因是如何工作的？2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作11急需解决两112022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作12细胞化学研究表明，染色体的主要成分是蛋白质和核酸。那么，基因究竟是蛋白质还是核酸？蛋白质作为生命物质的主要成分和生命活动的体现者，它不仅参与所有的生命过程，而且它的化学结构也有多样性和可塑性。细胞化学在研究基因的化学本质上起了重要作用2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作12细胞化学研122022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作13◆所以在相当一段时间里，学术界认为基因是蛋白质，认为只有像蛋白质这样复杂的大分子才能决定细胞的特征和遗传。细胞化学在研究基因的化学本质上起了重要作用2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作13◆所以在相132022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作14◆认识到基因的化学本质是核酸而不是蛋白质，经历了一段漫长的历史过程。◆发现DNA的遗传功能，始于1928年格里菲斯（P．Griffith）所做的用肺炎双球菌感染小鼠的实验。

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作14◆认识到基142022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作151928年，英国科学家格里菲思在肺炎球菌实验中首次发现了基因是一类特殊生物分子的证据。

FredericGriffith1879—19412022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作151928年15三峡大学李晓玲编写与制作whatismeaning?Southern印迹杂交是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。(hyperchromiceffect)在格里菲斯发现肺炎球菌的遗传转化现象之后不过数年（30年代初），加拿大生物化学家艾弗里领导的一个研究小组便开始探寻转化因子。A-DNAB-DNAZ-DNADNA双螺旋的结构特点碱基堆积面和碱基积压程度的差异DNA的解链温度（Tm）是引物的一个重要参数，它是当50％的引物和互补序列表现为双链DNA分子时的温度，一种DNA分子的Tm值大小与其所含碱基中的G＋C比例相关，G＋C比例越高，Tm值越高。参与基因复制、转录及核酸修饰的酶类（如各种DNA和RNA聚合酶等)就是一类重要的非组蛋白,它们在核酸代谢中的重要性是不言而喻二、DNA的二级结构粘度较低、浮力密度较大、沉降速度较快。片段愈短，变性愈快，Tm值愈小三峡大学李晓玲编写与制作发现遗传物质的化学本质是DNA，这是基因研究上一个重要的里程碑。三峡大学李晓玲编写与制作盘绕则形成其三级结构，超螺旋是DNA三级结构的三峡大学李晓玲编写与制作艾弗里等人的实验不仅揭开了“格里菲斯之谜”，并且在世界上第一次证明基因就在DNA上。变性温度/溶解温度（Tm）较高2022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作16S型菌体包有多糖类荚膜，菌落光滑（smooth），有毒性，可以使人患肺炎或使小鼠患败血症R型不具荚膜，菌落粗糙（rough），无毒性，不致病

肺炎双球菌有两种类型：三峡大学李晓玲编写与制作2022/12/11三峡大学李晓162022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作17格里菲斯用肺炎球菌做实验时发现了一个令人惊异的现象：加热杀死的能致病的S型菌＋不能致病的R型菌→混合→注射到小鼠体内→小鼠病死→从死鼠体内分离出大量的S型肺炎球菌，难道S型致病菌复活了吗？这就是著名的“格里菲斯之谜”。

“死菌复活”之谜

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作17格里菲斯用172022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作182022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作18182022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作19●这是一个令人困惑的结果R型活菌或S型死菌分别注入小鼠体内，都不会致病，而两者混合注入却致病了。●解释：加热杀死的S型菌中存在某种导致细菌类型发生转化的物质。这种物质究竟是什么，人们尚不知道，暂时叫做“转化因子”（transformingelement）。

R型肺炎球菌转化为S型肺炎球菌的现象，称为转化（transformation）。

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作19●这是一个192022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作20导致R型细菌发生转化的因子，其化学本质究竟是什么？这个问题，与遗传学家提出的“基因的化学本质是什么？”实质上是同一个问题。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作20导致R型细202022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作21格里菲斯发现的转化现象为以后认识到DNA是遗传物质奠定了基础。在美国纽约洛克菲勒研究所工作的Avery立刻敏感地抓住了这一问题，并在此基础上继续研究，取得了重大突破。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作21格里菲斯发212022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作22在格里菲斯发现肺炎球菌的遗传转化现象之后不过数年（30年代初），加拿大生物化学家艾弗里领导的一个研究小组便开始探寻转化因子。他们在实验中发现：死去的S型菌并未复活，而是S型菌的DNA进入了R型菌，使其转化为新的S型致病肺炎双球菌。艾弗里等人的实验不仅揭开了“格里菲斯之谜”，并且在世界上第一次证明基因就在DNA上。

OswaldTheodoreAvery

（1877～1955）2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作22在格里菲斯222022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作23分离S型死菌的提取液→分别检测各分离组分（蛋白质、类脂、多糖、RNA和DNA）的转化活性→只有DNA具有转化因子活性艾弗里等人的实验证据：2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作23分离S型死232022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作242022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作24242022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作25

用化学法和酶法↓去除S型死菌抽提物中的蛋白质、类脂、多糖和RNA↓

抽提物的剩余物质↓

R型→转化→S型

1944年，他们确认，“转化因子”就是DNA。艾弗里等人的试验和结论是对DNA认识史上的一次重大突破，彻底改变了DNA在生物体内无足轻重的传统观念。

进一步的实验：

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作25252022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作26

但当时的主流观点并不接受艾弗里DNA是遗传物质的观念，认为提取的DNA无论如何纯净，仍然可能有残余的蛋白质，蛋白质才是有活性的转化因子。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作26262022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作27针对学术界的否定意见，艾弗里于1946年用蛋白酶、RNA酶和DNA酶分别处理肺炎球菌的细胞抽提物。结果:（1）可以破坏、消化蛋白质的胰蛋白酶和糜蛋白酶不影响转化活性；（2）分解、消化RNA（而不是消化分解DNA）的RNA酶对转化活性无影响；（3）在加入分解、消化DNA的DNA酶后，转化活性丧失。这些实验进一步证明了DNA作为遗传信息载体的功能。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作27针对学术界272022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作28发现遗传物质的化学本质是DNA，这是基因研究上一个重要的里程碑。但在当时，这项重要的发现并未引起足够的重视。艾弗里虽曾被提名为诺贝尔奖的候选人，但当时评奖委员会认为“最好等到DNA的转化机理更多地为人们所了解的时候再说”。可是，当争议平息、诺贝尔奖评选委员会准备授奖之时，他已经去世了。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作28发现遗传物285‘-TATATATATATA-3’凝胶中DNA的变性：碱变性DNA分子一共被压缩了☆碱基排列对Tm值具有明显影响二、DNA的二级结构核苷AT形成变性核心，变性加快，Tm值小050.三峡大学李晓玲编写与制作DNA的一级结构的性质(hyperchromiceffect)双螺旋结构是DNA的两条链围着同一中心轴旋绕而成的一种空间结构。Z-DNA：是B型DNA的另一种变构形式，活性明显降低，富含G-C，嘌呤与嘧啶交替出现，左手螺旋，每个螺圈含有12个碱基对。一、DNA的一级结构摩尔根在《基因论》中绘制了果蝇基因位置图，首次完成了当时最新的基因概念的描述：科学探索的道路是螺旋式的，科学家们在阶梯上不断攀登，一个新的螺旋展现在他们的眼前，而这将引起一场新的生命科学革命。现在还不知道，Z－DNA在体内是否存在。DNA中的4种碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶啶5`AT3`(hyperchromiceffect)掌握DNA双螺旋结构的要点2022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作291951年，赫里奥特（R·Herriott）提出一个十分富有魅力和启发性的假说：

“病毒的作用可能像一个充满着转化因子的注射针。这样的病毒本身不会进入细胞，但它不仅用尾部接触寄生细胞，并可能通过酶的作用在细胞外膜上钻一小孔，然后病毒头部的DNA就钻入细胞。”

5‘-TATATATATATA-3’2022/12/11三峡292022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作30当人们为艾弗里的实验而激烈争论时，研究噬菌体的美国微生物学家赫尔希等人在考虑，能否将蛋白质和DNA完全分开，单独观察DNA的作用呢？他们受赫里奥特思路的启发设计了一个精巧的噬菌体感染实验。赫尔希与德尔布吕克和卢里亚一起，获1969年的诺贝尔生理学医学奖奖。

AlfredDayHershey（1908～1997）2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作30当人们为艾302022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作312022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作31312022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作32噬菌体感染实验35S标记蛋白质外壳的噬菌体感染细菌细菌无放射性

32P标记DNA内芯的噬菌体感染细菌细菌有放射性这一结果确凿无疑地证明，进入寄主细胞内的是噬菌体DNA，而不是蛋白质外壳。噬菌体的DNA不但包括噬菌体自我复制的信息，而且包括合成噬菌体蛋白质所需要的全部信息。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作32噬菌体感染322022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作332022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作33332022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作34

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作34

342022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作35

1952年，赫尔希（A．D．Hershey）和蔡斯（M．Chase）证明了噬菌体DNA能携带遗传信息到后代中去以后，科学界才终于接受了DNA是遗传信息载体的理论。

定论：遗传物质的本质是DNA2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作351952352022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作36人们彻底摒弃蛋白质是基因的化学本质的概念，是在1953年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋分子结构模型之后。1953年4月25日英国的《Nature》刊登了沃森和克立克的DNA的双螺旋结构模型，这一天是分子生物学的诞生日。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作36人们彻底摒362022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作37JamesDeweyWatson（1928～）

FrancisHarryComptonCrick

（1916～）

1953年，DNA双螺旋结构模型被提出来了，两位创立者是美国生物化学家沃森（JamesDeweyWatson，1928～）和英国生物物理学家克里克（FrancisHarryComptonCrick，1916～）。获1962年的诺贝尔生理学医学奖。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作37James372022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作38富兰克林拍摄的DNA晶体的X射线衍射照片，这张照片正是发现DNA结构的关键

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作38富兰克林拍382022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作39DNA双螺旋模型2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作39DNA双螺39三峡大学李晓玲编写与制作其它三种组蛋白在不同种属之间存在着较大的差异。一、DNA的一级结构②蛋白质因子与DNA的特异结合依赖于氨基酸与DNA间的氢键形成三峡大学李晓玲编写与制作⑥双螺旋中存在大沟（2.CGn3’-ATCTATGCTGTCAT-5’DNA分子变性(DNAdenaturation)了解真核细胞染色体是如何通过不同的结构层次包装形成的？三峡大学李晓玲编写与制作由糖-磷酸相互间隔连接，构成主链；(hyperchromiceffect)核苷酸格里菲斯用肺炎球菌做实验时发现了一个令人惊异的现象：Tm三峡大学李晓玲编写与制作细胞中的主要RNA（自学）2022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作4034三峡大学李晓玲编写与制作2022/12/11三峡大学李晓402022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作412022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作41412022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作42DNA分子双螺旋结构模型的发现，是生物学史上的一座里程碑：为DNA复制提供了构型上的解释，使人们对DNA作为基因的物质基础不再怀疑奠定了分子遗传学的基础。DNA双螺旋模型在科学上的影响是深远的2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作42DNA分子422022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作43从1857年孟德尔进行豌豆杂交实验算起，经过无数科学家近百年的探索，蒙在生命遗传奥秘上的面纱正在一层层地剥去。科学探索的道路是螺旋式的，科学家们在阶梯上不断攀登，一个新的螺旋展现在他们的眼前，而这将引起一场新的生命科学革命。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作43从1857432022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作442.2DNA的结构类型一、DNA的一级结构二、DNA的二级结构三、DNA的超螺旋结构2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作442.2D442022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作45一、DNA的一级结构1.定义：

DNA的一级结构是DNA分子中各种脱氧核苷酸之间的连接方式和排列顺序。四种脱氧核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来的多核苷酸链的排列顺序。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作45一、DNA45

核酸的基本结构单元核苷酸核酸是由许多核苷酸组成的长链Nucleotide核酸的基本结构单元核苷酸核酸是由许多核苷酸组成的长46

核苷酸磷酸核苷戊糖碱基核糖脱氧核糖嘌呤嘧啶核酸的化学组成

核苷酸磷酸核苷戊糖碱基核糖脱氧核糖嘌呤嘧啶核酸的化学组成47

1、戊糖它们均以呋喃糖态存在RNA中

DNA中

核酸的化学组成1、戊糖它们均以呋喃糖态存在RNA中D482种核糖2种核糖492、碱基DNA中的4种碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶啶RNA中的4种碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶3、磷酸核酸的化学组成2、碱基DNA中的4种碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧505种含氮碱基5种含氮碱基51碱基5-甲基-2,4-二氧嘧啶Thy胸腺嘧啶2,4-二氧嘧啶Ura尿嘧啶2-氨基-6-氧嘌呤

Gue鸟嘌呤2-氧-4-氨基嘧啶Cyt胞嘧啶嘧啶6-氨基嘌呤Ade腺嘌呤嘌呤124NN3561357NNNNCH24689HNNNNCHNH2HNNNNCHOHH2NNNNH2OHNNOONNOOCH3碱基5-甲基-2,4-二氧嘧啶Thy胸腺嘧啶2,4-二氧嘧52

核苷

戊糖第1位碳原子上的羟基与嘌呤的第9位氮原子或与嘧啶的第1位氮原子形成的N-C糖苷键。

腺苷

脱氧鸟苷核酸的化学组成核苷戊糖第1位碳原子上的53两种核苷两种核苷54

核苷酸

RNA中的核苷酸腺苷酸AMP鸟苷酸GMP胞苷酸CMP尿苷酸UMPDNA中的核苷酸脱氧腺苷酸dAMP脱氧鸟苷酸dGMP脱氧胞苷酸dCMP脱氧胸苷酸dTMP生物体内存在的核苷酸，多是5核苷酸。'核酸的化学组成核苷酸RNA腺苷酸AMP鸟苷酸GM55核苷酸核562.1DNA单链的延伸5’3’端2.DNA的一级结构的性质2.1DNA单链的延伸5’3’端57

无分枝的长链2.2多聚脱氧核苷酸链的结构特点由糖-磷酸相互间隔连接，构成主链；碱基连接在主链的核糖上，形成侧链。

具有方向性。两个末端分别为5'端和3'端。

在天然DNA中，5'端常为磷酸，3'端为游离羟基。DNA的一级结构无分枝的长链2.2多聚脱氧核苷酸链的结构特点由糖-磷酸583.3一级结构的表示方法1）线条法DNA的一级结构3.3一级结构的表示方法1）线条法DNA的一级结构595'pGpCpTpTpAOH3'5'pGCTTAOH3'pGCTTAOHGCTTA2）文字式DNA的一级结构5'pGpCpTpTpAOH3'2）文字式DNA的一级结602022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作612022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作61612022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作622022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作6262反向重复序列反向重复序列632022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作642022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作64642022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作65

二、DNA的二级结构二级结构的概念:DNA的二级结构是指DNA的双螺旋结构。双螺旋结构是DNA的两条链围着同一中心轴旋绕而成的一种空间结构。主要分为两大类：一类是右手螺旋，如B-DNA和A－DNA;另一类是左手螺旋，即Z-DNA2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作65652022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作66DNA构型变异生理状态：B-DNA（右手螺旋）高盐状态：A-DNA（右手螺旋脱水构型，每螺圈含有11个核苷酸对，A－DNA比较短和密，其平均直径为23Å。大沟深而窄，小沟宽而浅。）Z-DNA：

是B型DNA的另一种变构形式，活性明显降低，富含G-C，嘌呤与嘧啶交替出现，左手螺旋，每个螺圈含有12个碱基对。分子直径为18Å，并只有一个深沟。现在还不知道，Z－DNA在体内是否存在。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作66DNA构型662022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作67ABZMiMaMaMiMiMaA-DNAB-DNAZ-DNAMaMi2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作67ABZMi672022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作68A-DNAB-DNAZ-DNA2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作68A682022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作69B-DNA

B-DNA2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作69B-DNA692022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作70DNA双螺旋结构模型

（DNADoubleHelixModel)1953年Watson和Crick由X射线衍射结构分析提出了DNA分子双螺旋结构模型。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作70DNA双螺702022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作71双螺旋结构要点①DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的；②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧；③两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，A=T,G≡C；2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作71双螺旋结构712022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作72④两条单链反向平行，极性相反，一条是5′3′，另一条是3′5′：⑤两条链以中心为轴，向右盘旋：⑥双螺旋中存在大沟（2.2nm)和小沟（1.2nm)；⑦每个双螺旋含10个碱对，相邻碱基对间的距离为0.34nm,螺旋的直径为2.0nm。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作72④两条单链722022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作732022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作73732022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作742022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作74742022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作752022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作75752022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作762022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作76762022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作772022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作77772022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作78模型中的碱基配对有何重要性？①A-T,G-C配对可形成很好的线性氢键；②A-T对和G-C对的几何形状一样，使双链距离相近，使双螺旋保持均一；③碱基对处在同一平面内。不论核苷酸的顺序如何，都不影响双螺旋的结构；④为DNA半保留复制奠定了基础。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作78模型中的碱782022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作79DNA双螺旋的结构特点①碱基顶部基团裸露在DNA大沟内②蛋白质因子与DNA的特异结合依赖于氨基酸与DNA间的氢键形成③蛋白质因子沿大沟与DNA形成专一性结合的几率与多样性高于沿小沟的结合④大沟的空间更有利于与蛋白质的结合2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作79DNA双螺792022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作802022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作80802022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作81维持DNA双螺旋结构稳定的因素

（DNA的实际存在状况就是碱基堆积的棒状实体）氢键磷酸酯键碱基堆积力（碱基非特异性结合力）①磷酸骨架、氨基、酮基及周围水分子间的有序排列②疏水作用力③范德华力0.2mol/LNa+生理盐条件磷酸基团间的静电斥力碱基内能增加后两者是不稳定因素2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作81维持DNA812022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作822022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作82822022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作83三、DNA的超螺旋结构2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作83三、DNA832022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作84形成Loop的双链DNA呈超螺旋状态2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作84形成Loo842022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作85DNA的超螺旋结构超螺旋（supercoil）：双螺旋DNA进一步扭曲盘绕则形成其三级结构，超螺旋是DNA三级结构的主要形式,超螺旋有正超螺旋和负超螺旋两种，负超螺旋的存在对于转录和复制都是必要的。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作85DNA的超852022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作86●超螺旋结构DNA

leadstoleft-handedsuperhelix

B-DNAOverwinding紧缠

(右旋)

positivesupercoiled2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作86●超862022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作87Leadstoright-handedsuperhelixB-DNAunwinding(左旋)

所有生物的DNA几乎有5%为NegativeSuperhelix

NegativeSupercoiled

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作87Leads87负超螺旋negativesuperhelix对于B-DNA来说，underwinding(松缠)以后，进行闭合，所产生的趋右旋的超螺旋，以解除外加的捻转所造成的胁变，天然状态下，一般观察到的都是负超螺旋，易形成泡状结构

负超螺旋negativesuperhelix对于B-DNA882022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作89超螺旋形成示意2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作89超螺旋892022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作90InvitroEBinsertedNeg.→Pos.Superhelixchangebasebase3.4埃EB7.0埃basebasebasebase局部DNA的紧缩00.050.1EB/bp16s21sNeg.Pos.

00.050.12022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作90Invi902022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作91360o/helix360o-26o/helix/0neofEBinsertedNeg.Superhelix

OC,L,DNA

Pos.Superhelix

EB对超螺旋结构的影响2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作91360o/912022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作92l

DNA在水溶液中,构型偏B型状态l

DNA以10.5bp/helix为最稳定构型l

小于10.5bp/helix向正超螺旋发展(紧缩态)

大于10.5bp/helix向负超螺旋发展(松弛态)

conclusion2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作92l

922022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作93变性温度/溶解温度（Tm）较高粘度较低、浮力密度较大、沉降速度较快。在凝胶电泳中迁移率最大的是超螺旋DNA，其次是线性DNA，最慢的是开环DNA超螺旋DNA其中一股DNA链被切断产生缺口，DNA分子恢复到松弛状态超螺旋结构对DNA性质的影响2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作93变性温度/932022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作94超螺旋结构的生物学意义1.超螺旋形式是DNA分子复制和转录的需要：生物体内DNA结构是处于动态之中。超螺旋的引入就提高了DNA的能量水平，而超螺旋程度的改变介导了DNA结构的变化。即超螺旋多余的能量可能使DNA双股链分开，或局部熔解。这种结构上的变化对DNA分子复制和转录等的启动很重要。2.DNA分子以高度致密的状态存在于核内，使DNA分子体积缩小2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作94超螺旋结构942022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作952.3染色体的结构和组装主要动、植物种类的染色体数

拟南芥5小麦2n=6x=42

大豆2n=4x=40棉花2n=4x=522022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作952.3染952022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作96染色体的组成染色体的主要化学成份是脱氧核糖核酸（DNA）和5种称为组蛋白的蛋白质，还有非组蛋白和RNA组蛋白（histones)是指染色体中的碱性蛋白质，其特点是富含二种碱性氨基酸（赖氨酸和精氨酸），根据这两种氨基酸在蛋白质分子中的相对比例（赖．精）又将组蛋白分为五种小类型。

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作96染色体的组962022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作97组蛋白的类型2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作97组蛋白的类972022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作98组蛋白的特性所有真核生物染色体中均含有这五种组蛋白。组蛋白的含量与DNA含量之比约为1:1。组蛋白中也含有较多的酸性氨基酸，但在这五种组蛋白中，其含量均低于碱性氨基酸，碱/酸比在1.4-2.5之间。组蛋白的等电点(pI)在7.5-10.5之间,这些强极性氨基酸使蛋白质带上大量电荷,成为组蛋白与DNA结合及蛋白质之间的相互作用的主要化学力之一。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作98组蛋白的特98富精氨酸组蛋白（H3和H4），稍富赖氨酸组蛋白（H2A和H2B）及极富赖氨酸组蛋白（H1）三种类型，是根据所含碱性氨基酸的相对比例划分的。这五种组蛋白的氨基酸全顺序均已确定。在各种物种，H3和H4的序列极少有差异，这种生物进行上的高度保守性预示着其功能的重要性。其它三种组蛋白在不同种属之间存在着较大的差异。组蛋白对染色体中DNA的包装有十分重要的作用。组蛋白的特性富精氨酸组蛋白（H3和H4），稍富赖氨酸组蛋白（H2A和H299非组蛋白（non-histoneprotein,NHP)是指染色体中组蛋白以外的其它蛋白质，它是一大类种类繁杂的各种蛋白质的总称。估计总数在300-600之间,分子量范围为7000-80000D,等电点为3.9-9.2。对于其中许多单个成分的结构和功能，目前还了解甚少。一些非组蛋白与基因表达及染色体高级结构的维持有关。参与基因复制、转录及核酸修饰的酶类（如各种DNA和RNA聚合酶等)就是一类重要的非组蛋白,它们在核酸代谢中的重要性是不言而喻

非组蛋白的特性非组蛋白（non-histoneprotein,NHP)是100核小体是染色体结构的最基本单位核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）各两个分子构成的扁球状8聚体。一条染色体有一个DAN分子。一个DNA分子就像是一条长长的双螺旋的飘带。DNA双螺旋依次在每个组蛋白8聚体分子的表面盘绕约1.75圈，其长度相当于146个碱基对。组蛋白8聚体与其表面上盘绕的DNA分子共同构成核小体在相邻的两个核小体之间，有长约50～60个碱基对的DNA连接线。在相邻的连接线之间结合着一个第5种组蛋白（H1）的分子。

核小体是染色体结构的最基本单位核小体的核心是由4种组蛋白（H1012022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1022022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作102102核小体（nucleosome）

真核生物染色质包装的基本结构单位，由DNA和组蛋白(histone)构成。由4种组蛋白

H2A、H2B、H3和H4各二个分子形成一个组蛋白八聚体，约200bp的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。由核小体形成的串珠状纤维是染色体的一级结构。核小体（nucleosome）真核生物染色质包装的基本结构1032022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1042022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作1041042022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作105染色质的高级结构一级包装：核小体二级包装：螺线管三级包装：螺线管环（超螺线管）四级包装：染色单体2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作105染色质的105

染色体的基本结构单位是核小体。由核小体形成的串珠状纤维是染色体的一级结构。核小体串联成的念珠状纤维进行螺旋盘绕，形成一条较短粗的中空的螺线管，螺线管为染色体的二级结构。螺线管进一步盘绕形成超螺线管，这是染色体的三级结构。超螺线管再螺旋化形成一条染色单体，为染色体的四级结构。染色体的基本结构单位是核小体。由核小体形成的串珠状纤维是1062022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1072022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作1071072022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1082022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作1081082022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1092022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作1091092022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1102022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作1101102022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1112022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作1111112022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1122022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作1121122022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1132022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作1131132022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作114从染色体的一级结构到四级结构，DNA分子一共被压缩了

7×6×40×5=8400倍。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作114从染色体1142.4核酸的变性、复性与分子杂交

2.4.1核酸的变性概念：DNA变性是指DNA分子在某些条件下（加热、极端pH、有机溶剂、尿素及酰胺等）稳定的双螺旋结构受到破坏，双链解开形成无规则线性结构的现象。2.4核酸的变性、复性与分子杂交2.4.1核酸的变性115DNA分子变性(DNAdenaturation)●

D.S.DNAS.S.DNA

(加温,极端pH,尿素,酰胺)

变性过程的表现☆S.S.DNA粘度降低☆S.S.DNA

沉降速度加快☆S.S.DNA分子的A260nmUV

值上升

(hyperchromiceffect

)

DNA分子变性(DNAdenaturation)●116第二章核酸的结构与性质优质课件117A.增色效应hyperchromiceffect

概念：DNA变性后使260nm波长处紫外吸光度增加这种作用称为DNA增色效应。为什么260nm处的OD值增加？

A.增色效应hyperchromiceffe118DNA分子其吸收峰值在260nm。DNA分子中碱基间电子的相互作用是紫外吸收的结构基础,但双螺旋结构有序堆积的碱基又“束缚”了这种作用。变性DNA的双链解开,碱基中电子的相互作用更有利于紫外吸收,故而产生增色效应。DNA分子其吸收峰值在260nm。1191.1851.01.37OD℃Concentration50μg/mlD.SDNAA260=1S.SDNAA260=1.37dNTPsA260=1.60

Tm=

℃ofCt=C0/2=OD增加值的中点温度(一般为85-95℃)

1.1851.01.37OD℃Concentration120l

增色效应的跳跃现象(JumpofHyperchromicity)高分子量的DNA分子在热变性过程中,富含AT区域首先发生变性,然后逐步扩展,表现增色效应的跳跃现象,使变形过程加快.

richAT

richAT

l

增色效应的跳跃现象(JumpofHyper121B.解链温度（Tm）

通常将加热变性使DNA的双螺旋结构失去一半时的温度称为该DNA的熔点或溶解温度（meltingtemperature），用Tm表示。当达到Tm时，DNA分子内50%的双链结构被打开，即增色效应达到一半时的温度，它在S型曲线上相当于吸光率增加的中点处所对应的横坐标。

B.解链温度（Tm）通常将加热变性使DNA的双螺旋结构失去122第二章核酸的结构与性质优质课件123DNA的解链温度（Tm）是引物的一个重要参数，它是当50％的引物和互补序列表现为双链DNA分子时的温度，一种DNA分子的Tm值大小与其所含碱基中的G＋C比例相关，G＋C比例越高，Tm值越高。Tm值为PCR反应退火温度的重要参考依据。Tm值为PCR反应退火温度的重要参考依据。DNA的解链温度（Tm）是引物的一个重要参数，它是当50％的124

Marmur-Dotyformula

EvaluationGC%ofDNA

Tm=69.3+0.41×GC%

1xSSCGC%=30-70%(0.15MNacl+0.015MSodiumLimonate)Tm1

＜

Tm2℃1.01.1851.37ODwhatismeaning?Marmur-Dotyformula125C.影响Tm值的因素

☆在A,T,C,G随机分布的情况下

☆GC%含量相同的情况下GC%愈高→Tm值愈大GC%愈低→Tm值愈小

AT形成变性核心，变性加快，Tm值小碱基排列对Tm值具有明显影响（除变性核心外）

C.影响Tm值的因素☆在A,T,C,G1265`CG3`GCn5`GC3`CGn5`TA3`ATn5`AT3`TAn碱基堆积面和碱基积压程度的差异

例：常温下，活体内D.SDNA分子中富含AT的变性核心区（promoter,terminatorregion

）常表现氢键的断裂与形成的“DNA呼吸现象”37.6℃57℃

Tm＞＞＜＜☆碱基排列对Tm值具有明显影响5`CG3`5`GC127☆大片段D.SDNA分子之间比较片段长短对Tm值的影响较小,与组成和排列相关☆小于100bp的D.SDNA分子比较片段愈短，变性愈快，Tm值愈小☆变性液中含有尿素，酰胺等尿素，酰胺与碱基间形成氢键改变碱基对间的氢键

Tm值可降至40℃左右

☆大片段D.SDNA分子之间比较片段长短对Tm值的影响较128☆盐浓度的影响

单链DNA主链的磷酸基团负电荷的静电斥力两条单链DNA的分离Na+在磷酸基团周围形成的电子云对静电斥力产生屏蔽作用减弱静电斥力☆盐浓度的影响单链DNA主链的磷酸基团负电荷的静电斥力两129Tm↑当Na+浓度低屏蔽作用小斥力加强Tm↓TmODA260

静电斥力

熵值（△S）0.01M0.1M1.0MNa+当Na+浓度高

屏蔽作用大斥力减弱熵值(△S)上升碱基溶解性降低疏水作用力增加Tm↑当Na+浓度低屏蔽作用小斥力加强Tm↓Tm130pH~12酮基→烯醇基pH~2-3NH2→NH2+(质子化)

改变氢键的形成与结合力☆极端pH条件的影响一切减弱氢键，碱基堆积力的因素均将使Tm值降低pH~12酮基→烯醇1312.4.2DNA分子的复性(annealorrenaturation)

D.SDNAS.SDNADenaturation▲▼Renaturation

复性过程依赖于单链分子间的随机碰撞

(DependsonthecollisionofcomplementaryS.S.DNA)

2.4.2DNA分子的复性(annealorre132DNA的复性(renaturation)复性指变性DNA在适当的条件下，两条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的过程。退火（annealing）：热变性的DNA经缓慢冷却的复性过程。DNA的复性(renaturation)133

影响DNA复性过程的因素：

●

阳离子浓度0.18~0.2MNa+

可消除polydNt间的静电斥力●

复性反应的温度Tm-25℃(60-65℃)

以消除S.S.DNA分子内的部分二级结构●

S.S.DNA的初始浓度C0

单链DNA的浓度（C0）C0高则碰撞机会大，复性快●DNA分子中,dNt的排列状况(随机排列,重复排列)

●S.S.DNA分子的长度S.S.DNA愈长S.S.DNA愈短→分子扩散愈慢→复性愈慢→分子扩散愈快→复性愈快影响DNA复性过程的因素：1343’-ATCTATGCTGTCAT-5’5‘-TAGATACGACAGTA-3’5‘-TAGATACGACAGTA-3’3’-ATCTATGCTGTCAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’DNA分子中的核苷酸的排列重复程度.重复程度越高.复性越快3’-ATCTATGCTGTCAT-5’5‘-TAGATAC135第二章核酸的结构与性质优质课件1362.4.3核酸的分子杂交分子杂交(简称杂交,hybridization)是核酸研究中一项最基本的实验技术。其基本原理就是应用核酸分子的变性和复性的性质,使来源不同的DNA(或RNA)片段,按碱基互补关系形成杂交双链分子(heteroduplex)。杂交双链可以在DNA与DNA链之间,也可在RNA与DNA链之间形成。2.4.3核酸的分子杂交分子杂交(简称杂交,hybridi137杂交探针(probe)

在进行分子杂交技术时，要用一种预先分离纯化的已知RNA或DNA序列片段去检测未知的核酸样品。作为检测工具用的已知RNA或DNA序列片段称为杂交探针(probe)。它常常用放射性同位素来标记。探针必须用能够检测的试剂所标记。标记主要有放谢性同位素和非放谢性同位素系统。RFLP分析中所用的探针，通常为某一DNA片段，其长度一般为0.5-2.5kb。杂交探针(probe)在进行分子杂交技术时，要用一种预先分138Southern印迹杂交1975年，英国Southern创建Southern印迹杂交是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。一般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，用放射自显影或酶反应显色，从而检测特定DNA分子的含量。Southern印迹杂交1975年，英国Southern创建139Southern杂交主要步骤待测DNA样品的制备、酶切待测DNA样品的电泳分离：琼脂糖凝胶电泳凝胶中DNA的变性：碱变性Southern转膜：硝酸纤维素(NC)膜、尼龙膜毛细管虹吸印迹法、电转印法、真空转移法探针的制备

Southern杂交杂交结果的检测Southern杂交主要步骤待测DNA样品的制备、酶切140第二章核酸的结构与性质优质课件141第二章核酸的结构与性质优质课件142Southern印迹作用：利用Southern印迹法可进行克隆基因的酶切、图谱分析、基因组中某一基因的定性及定量分析、基因突变分析及限制性片断长度多态性分析（RFLP)Southern印迹作用：143RNA特点以及与DNA的差异（自学）RNA的种类细胞中的主要RNA（自学）重新认识RNA在传递遗传信息的功能，全面认识RNA生物功能的多样性。2.5RNA2.5RNA144RNA的种类mRNA（信使RNA,messengerRNA）tRNA（转运RNA,transferRNA）rRNA（核糖体RNA,ribosomalRNA）scRNA:小胞浆RNA,参与蛋白质的合成和运输,如SRP颗粒就是一种由一个7SRNA和蛋白质组成的核糖核蛋白体颗粒,主要功能是识别信号肽,并将核糖体引导到内质网。snRNA

:snRNA和剪接作用密切相关，它们分别与供体和受体剪接位点以及分支顺序相互补。

RNA的种类mRNA（信使RNA,messengerRN145microRNA(miRNA):

miRNA是20～24nt的单链RNA，在进化上具有高度的保守性，它通过与靶mRNA不完全互补配对，抑制蛋白翻译，调节内源基因表达，在基因调控中扮演了重要的角色。microRNA(miRNA):miRNA是20～24nt146核酶：是一种可以催化RNA切割和RNA剪接反应的由RNA组成的酶，可以作为基因表达和病毒复制的抑制剂。反义RNA(antisenseRNA):是指与mRNA互补的RNA分子。这种反义RNA能与mRNA分子特异性地互补结合，从而抑制该mRNA的加工与翻译，是原核细胞中基因表达的调控的一种方式

hnRNA:不均一核RNA,成熟mRNA的前体核酶：是一种可以催化RNA切割和RNA剪接反应的由RNA组成147第二章核酸的结构与性质第二章核酸的结构与性质148优选第二章核酸的结构与性质优选第二章核酸的结构与性质1492022/12/13150【主要内容】2.1遗传物质的本质是什么？2.2DNA的结构类型2.3染色体的结构和组装2.4核酸的变性、复性与分子杂交2.5RNA2022/12/113【主要内容】2.1遗传物质的本质是什1502022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作151【本章学习要求与目的】重点掌握：1.掌握DNA双螺旋结构的要点2.DNA超螺旋结构的生物学意义3.掌握核酸理化性质。3.掌握影响变性和复性的因素4.掌握DNA分子杂交的概念5.RNA的种类主要及其主要功能6.掌握证明DNA是遗传物质的实验设计了解：1.了解真核细胞染色体是如何通过不同的结构层次包装形成的？2.A,B,Z－DNA的结构各有何特点3.了解RNA与DNA在化学组成和性质上的主要区别4.RNA的种类主要及其主要功能5.了解染色体的化学组成成份主要有哪些2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作4【本章学习要1512022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1522.1遗传物质的本质是什么？在孟德尔的成果获得承认后，生物界都知道是遗传因子（即基因）决定了生物的遗传。但是，基因究竟在细胞内的什么地方？摩尔根以果蝇为试验对象回答了这一问题，基因在染色体上。

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作52.1遗传1522022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作153摩尔根和他的学生利用果蝇作了大量的研究。1926年出版《基因论》，建立了著名的基因学说。ThomasHuntMorgan

（1866～1945）2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作6摩尔根和他的1532022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作154摩尔根在《基因论》中绘制了果蝇基因位置图，首次完成了当时最新的基因概念的描述：基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位，它不仅是决定性状的功能单位，也是一个突变单位和交换单位。至此，人们对基因概念的理解更加具体和丰富了。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作7摩尔根在《基1542022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作155摩尔根果蝇遗传实验具有划时代意义

◆人类第一次把基因与染色体联系起来，认为基因是一种物质，是染色体上的一个特定的区段。◆确立并发展了染色体的遗传理论。2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作8摩尔根果蝇遗1552022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作156ThomanHuntMorgan（1866～1945）因发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论而于1933年获诺贝尔生理学医学奖2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作9Thoman1562022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作157基因是何物?基因的物质结构和化学组成怎样?基因是如何决定遗传性状的?在摩尔根时代仍然有些问题是一个谜2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作10基因是何1572022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作158急需解决两个基本问题

摩尔根确定了染色体是基因的载体。基因研究发展到细胞学水平之后，首先急需解决两个基本问题：

（1）基因的化学本性是什么？（2）基因是如何工作的？2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作11急需解决两1582022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作159细胞化学研究表明，染色体的主要成分是蛋白质和核酸。那么，基因究竟是蛋白质还是核酸？蛋白质作为生命物质的主要成分和生命活动的体现者，它不仅参与所有的生命过程，而且它的化学结构也有多样性和可塑性。细胞化学在研究基因的化学本质上起了重要作用2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作12细胞化学研1592022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作160◆所以在相当一段时间里，学术界认为基因是蛋白质，认为只有像蛋白质这样复杂的大分子才能决定细胞的特征和遗传。细胞化学在研究基因的化学本质上起了重要作用2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作13◆所以在相1602022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作161◆认识到基因的化学本质是核酸而不是蛋白质，经历了一段漫长的历史过程。◆发现DNA的遗传功能，始于1928年格里菲斯（P．Griffith）所做的用肺炎双球菌感染小鼠的实验。

2022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作14◆认识到基1612022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作1621928年，英国科学家格里菲思在肺炎球菌实验中首次发现了基因是一类特殊生物分子的证据。

FredericGriffith1879—19412022/12/11三峡大学李晓玲编写与制作151928年162三峡大学李晓玲编写与制作whatismeaning?Southern印迹杂交是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。(hyperchromiceffect)在格里菲斯发现肺炎球菌的遗传转化现象之后不过数年（30年代初），加拿大生物化学家艾弗里领导的一个研究小组便开始探寻转化因子。A-DNAB-DNAZ-DNADNA双螺旋的结构特点碱基堆积面和碱基积压程度的差异DNA的解链温度（Tm）是引物的一个重要参数，它是当50％的引物和互补序列表现为双链DNA分子时的温度，一种DNA分子的Tm值大小与其所含碱基中的G＋C比例相关，G＋C比例越高，Tm值越高。参与基因复制、转录及核酸修饰的酶类（如各种DNA和RNA聚合酶等)就是一类重要的非组蛋白,它们在核酸代谢中的重要性是不言而喻二、DNA的二级结构粘度较低、浮力密度较大、沉降速度较快。片段愈短，变性愈快，Tm值愈小三峡大学李晓玲编写与制作发现遗传物质的化学本质是DNA，这是基因研究上一个重要的里程碑。三峡大学李晓玲编写与制作盘绕则形成其三级结构，超螺旋是DNA三级结构的三峡大学李晓玲编写与制作艾弗里等人的实验不仅揭开了“格里菲斯之谜”，并且在世界上第一次证明基因就在DNA上。变性温度/溶解温度（Tm）较高2022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作163S型菌体包有多糖类荚膜，菌落光滑（smooth），有毒性，可以使人患肺炎或使小鼠患败血症R型不具荚膜，菌落粗糙（rough），无毒性，不致病

肺炎双球菌有两种类型：三峡大学李晓玲编写与制作2022/12/11三峡大学李晓1632022/12/13三峡大学李晓玲编写与制作164格里菲斯用肺炎球菌做实验时发现了一个令人惊异的现象：加热杀死的能致病的S型菌＋不能致病的R型菌→混合→注射到小鼠体内→小鼠病死→从死鼠体内分离出大量的S型肺炎球菌，难道S型致病菌复活了吗？这就是著名的“格里菲斯之谜”。

“死菌复