第十二章核酸生物化学

一、核酸概㈠核酸的发现和研究简史1868 青年科学家MiescherF.在外科绷带浓的细胞核中分离了一种含量很高的酸性化合物称为核素1889年AltmannR.发明了从酵母和动物组织 不含蛋白质的核酸的方法首次提出了核酸的名1894年KosselA. an 从胸腺 核酸的方1894年HammarsO.证明了酵母核酸中的糖是1909年LeveneP.A.和JacobsW.A.年证明酵母核酸中戊糖是D-核糖，1929年明胸腺核酸中糖为2-脱氧-D-核糖19世纪末~20世纪 、Kossel等人分离、鉴定了碱基，前者获1902化学后者于1910年获 生理或医学奖1912年，LeveneP.A.提出‚ 四核苷酸假说‛，核酸由四种等量核苷酸聚合20世纪40年代，显微紫外分光光度法、组织化学法、亚细胞单位的分离化学分析法的应用， ‚四核苷酸假说‛，证明核酸的度特异性。Chargafff ㈠核酸的发现和研究简DNA双螺旋结构模研究基础：核酸化学结构知识；Chargaff规律；Wilkins等得到DNAX衍射图及数据。蛋白质α-螺旋结。1953Watson和Crick提。 ㈠核酸的发现和研究简分子生物学研究迅猛发1956年Kornberg发现DNA聚合1958Crick1961年JacobM.提 子学说,并假设了mRNA的功1965年Holley测定了酵母丙氨酸tRNA1966年Nirenberg1970年TeminBaltimore1970sDNA ㈠核酸的发现和研究简分子生物学研究年R.,MizunoT.发现反义R.发现 ㈠核酸的发现和研究简史⒋人 工作量，经过各国科学家的多年努力，已取得巨大的成就，2003-4-14

年月 功 结 ㈡核酸的种类别和分脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核核糖核酸核糖体RNA（rRNA）：不定， 白结 其他小 ㈡核酸的种类别和分⑴原核生物集中于真核生物存在于细胞核内，组 ；线粒体、叶绿体亦含有DNA，多以环状、双链或线形双链存在，也有线形单 ㈡核酸的种类别和分明显差别。 ㈢核酸的生物功 ㈢核酸的生物功1952年Hersey& ㈢核酸的生物功⒉RNA功能的多样 二、核酸的结 二核酸的结 构二、核酸的结构碱核核磷

BasicStructureofNucleic

Triphosphate

CytosinPyrimidineUracilRibose, 核核苷

NucleosideNucleotide(Adenosinemonophosphate, ⑵嘧啶

稀有碱基大部分都是甲基化碱基，tRNA稀有碱基约占代谢过程中的碱次黄嘌 黄嘌呤 尿

2-甲基腺苷2-O-甲基腺苷

pA:5’-腺苷Ap：3’-腺苷 苷核苷酸包括核苷酸二磷酸、核苷酸三磷 pppA ㈡核酸的共价结构核酸中核苷酸的连接DNA通过35’–磷酸RNA通过35’–磷酸工 工NucleotidesLinkedbyPhosphodiesterAkindofphospho-Akindofphospho-PP P O-O-O

4 4 P P

㈡核酸的共价结构写方5＇pＡpＣpＴpＴpＧpＡpＡpＣpＧ

㈢DNA⒈DNA组成的ChargaffA=T；G=C；A+C=G+T；结果说明：A与T；G与C ⑴Watson-Crick

食品科学 DNA双螺旋的结构手螺—戊糖、磷酸3`、5`磷酸二酯键连接平行于轴纵，大沟宽1.2nm深0.85nm;小沟宽③直径：2nm，二相邻碱基高度0.34nm二核苷酸夹角36有十个核苷酸一周高度 ④碱基互补配对:AT形成两个氢键;GC形成三个氢 ④碱基互补配对:AT形成两个氢键;GC形成三个氢 ④碱基互补配对:AT形成两个氢键;GC形成三个氢 碱基对，其参数与碱基序列旋桨叶片状结构，成为螺旋桨状， AB型和Z型B型比较适中，右手螺旋，相对湿75%状态以上外观特征的出现由其分子结 氢键：碱基间和螺旋外碱基堆积阳离子或带正电荷化三股螺旋、四股螺旋均 ⒊DNA的三级结 形成的超螺旋和折超螺形成的前提⑴环状DNA三级结张力可使分子发 双螺螺旋旋闭闭合分子子扭曲负正超超螺螺旋 拓扑异构酶：改变DNA的L拓扑异构酶I：超螺旋DNA转变弛型DNA，每次催化消除螺旋，L增加拓扑异构酶II：松弛型DNA转变 DNA被高度的压缩组装到有限的空间，可 ⑴ ⑶真核生物 ㈣核糖核酸(RNA)⒈RNA结构的特 ㈣核糖核酸(RNA)的高级结⒉tRNA由70～90个核苷酸组成，转运氨基酸、蛋白质合成起录、代谢 表达调控中起着重要的作用①碱基5`末端作为pGor ㈣核糖核酸(RNA)的高级结⒉tRNA②二氢尿嘧啶环：8～12核苷酸，两③反 ㈣核糖核酸(RNA)的高级结⒉tRNA的高级结 ㈣核糖核酸(RNA)的高级结⒊⑴成四级结构 ㈣核糖核酸(RNA)的高级结⒊结⑵四级结构 ㈠核酸的水解 ㈠核酸的水解⒉RNADNA磷酸酯键对原因：RNA核糖上2’-OH ㈠核酸的水解㈠核酸的水解⒊ ㈠核酸的水解㈠核酸的水解⒊⑴外切酶 ㈠核酸的水解⒊⑵内切酶①牛胰核糖核酸酶 ㈠核酸的水解⒊酶水解⑵内切酶②核糖核酸酶产物：3’-鸟苷酸；或以3’-鸟苷酸结尾的寡核苷酸。③核糖核酸酶产物：3’ ㈠核酸的水解⒊⑵内切酶 ㈠核酸的水解⒊酶水解⑶限制性内切酶1979年流感 菌迅速降解外源限制内切酶的作用，能降解外源、具有高度专一性，识别双链特定的位点，将两条链切开成粘C、用 结构分析的分析、 Palindrome,RestrictionEnzyme,StickyArber,Nathans,SmithCIVIC,StickyEndsCIVIC,

GetAnAppleTGetAnAppleToThe ㈡核酸的酸碱性质嘧啶和嘌呤化合物杂环中的氮和取代基具有结合和释放质子胞嘧 腺嘌尿嘧啶

鸟嘌呤和次黄嘌㈡核酸的酸碱性质 ㈡核酸的酸碱性质⒋核苷酸解离曲线。 ㈡核酸的酸碱性质⒌核酸的滴定曲线 ㈢核酸的紫外吸收碱基的共轭双键决定了核酸有紫外吸的比值应大于1.8,纯应达到A）20μg/mL寡核苷酸 ㈢核酸的紫外吸收求出摩尔吸光系数εP

εP 30.98W单核苷酸εP)值大于单链单链核苷酸εP ε(P)值增时,ε(P)值降低，称减色效 ㈣核酸的变性、复性及杂交⒈变⑴概念：双螺旋区氢键⑵引起变性的因①温度的升②碱酸改③尿素 等变性 ㈣核酸的变性、复性及杂交⒈变⑶变性的特点 ㈣核酸的变性、复性及杂交⒈⑷影响①异质②；；

㈣核酸的变性、复性及杂交⒈变性⑷影响 离子强度较高的介质中值较高 溶解温度范围较 ㈣核酸的变性、复性及杂交⒈变性⑤螺旋区较少,变性螺旋区较多,变性值较高，双链类似于 ㈣核酸的变性、复性及杂交 ㈣核酸的变性、复性及杂交、⑴概念：不同来源的分子，经热变性后，在冷却复性过程中，异源核酸分子间通过碱基配对形成杂交分子，称核酸、确定 拷贝数量关系图、遗传与进化的关系 HybridizationofNucleic

㈠核酸的分离、提纯和定量测定白 法：氯仿和酚是蛋白质变性剂，使蛋白质沉淀而与核酸分开；①苯酚抽提，去蛋白，用乙醚和乙醇沉淀得到A②用氯仿-辛醇（或异丙醇）离心后分为两相：上层水相含⑵蛋白酶水解法 细胞悬液倍体积去除 ㈠核酸的分离、提纯和定量测定⒉⑴为防止②加入强变性剂和⑵分离方法①酸性胍盐/苯酚/氯仿抽提②胍盐氯化铯密度梯度离心③分离 ⒊测定方⑴定磷法⑵定糖法戊糖---→糠醛＋地衣酚＋三氯化铁---→绿色---⑶