核酸化学与代谢（DNA结构与复制）

第四单元核酸化学与代谢

——蛋白质的分子结构与理化性质新疆农业职业技术学院主讲：刘利群生物化学一、转基因生物的研制与安全问题二、DNA的结构与性质三、DNA的复制与PCR技术四、DNA相关技术的应用与思考教学目标崔永元与方舟子在争论什么？转基因的重要成果

(1)微生物方面:把某些重组DNA转移到细菌中表达获得成功,随后,使出现了具有重要经济价值的各种重组微生物,如可以清除石油污染的假单孢杆菌等.转基因的重要成果

(2)基因制药方面:生物制药已经成为21世纪的朝阳产业.

应用于临床的药物：人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM－CSF）、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素－2及白介素－11等。转基因的重要成果

(3)转基因动物方面:受到转基因巨型小鼠获得成功的鼓舞,科学家又在培育生长迅速、营养品质优良的转基因家畜、家禽方面,不断取得辉煌成就.同时,科学家还把转基因动物变成生物反应器

转基因的重要成果(4)转基因植物方面:目前,科学家已经培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全心形状的农作物.抗虫棉转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草转基因的重要成果转基因的重要成果改变花色的转基因矮牵牛花转基因的重要成果改变花色的转基因矮牵牛花英国剑桥先正达公司开发的富含胡萝卜素的“黄金大米”。这也是在中国引起较大争议的转基因食品。转基因的重要成果展

1.解决粮食短缺问题。2.减少农药使用，避免环境污染。3.节省生产成本，降低食物售价。4.增加食物营养，提高附加价值。5.增加食物种类，提升食物品质。6.提高生产效率，带动相关产业发展。转基因食品的优点讨论：转基因生物是否安全？辩论赛正方：支持方舟子的，认为转基因生物是安全的反方：支持崔永元的，认为转基因生物是不安全的流程：1、陈述自己的基本观点2、就对方的观点轮流提出质疑规则：每次质疑只提一个问题，对方回答时，己方保持聆听。RNA核苷酸核苷磷酸核糖碱基嘌呤A与G嘧啶C与U第一节核酸组成分子组成碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖磷酸(phosphate)核苷酸是构成核酸的基本组成单位碱基(base)是含氮的杂环化合物。碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中仅存在于RNA中仅存在于DNA中碱基嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)戊糖（构成RNA）1´2´3´4´5´核糖(ribose)（构成DNA）脱氧核糖(deoxyribose)核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸核苷酸(ribonucleotide)NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷键酯键多磷酸核苷酸第二节DNA结构与性质DNA一级结构一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸5的α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键。多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸，即DNA链。5´-末端3´-末端CGA磷酸二酯键磷酸二酯键DNA一级结构AGP5PTPGPCPTPOH3DNA一级结构书写方法：5pApCpTpGpCpT-OH

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ACTGCT

3DNA的二级结构1.DNA是反向平行、右手螺旋的双链结构2、脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。DNA的二级结构3.DNA双链之间形成了互补碱基对鸟嘌呤G总是与胞嘧啶C配对，形成3个氢键；胸腺嘧啶总是与腺嘌呤配对，形成2个氢键3.碱基堆积力（碱基的疏水作用力）和氢键共同维系着DNA双螺旋结构的稳定。DNA的二级结构DNA的三级结构——超螺旋结构转基因生物研制的操作流程基因工程培育抗虫棉的简要过程：提取棉花细胞(含抗虫基因)苏云金芽孢杆菌抗虫基因与运载体DNA拼接导入普通棉花(无抗虫特性)棉花植株(有抗虫特性)1234522557294时间（min）温度（℃）PCR反应适温延伸3高温变性1低温退火2重复1~3步25~30轮目的DNA片段扩增100万倍以上DNA双螺旋DNA单链与引物复性DNA变性形成2条单链子链延伸DNA加倍目的基因的提取需要用到PCR技术DNA变性与复性DNA在260nm处有较强的紫外光吸收双螺旋结构的DNA变成单链的DNA的过程称为DNA变性。DNA变性伴随着增色效应。已变性的DNA恢复双螺旋结构的过程称为DNA的复性DNA复性伴随着减色效应PCR技术涉及的相关知识DNA的复制DNA的复制过程（1）复制的起始（2）复制的延伸

（3）复制的终止

PCR技术涉及的相关知识DNA的复制拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物DNA复制起始的过程引物酶合成引物′5′3′5′3DNA的复制AG

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AGCGACGGTTTT

组成

DNA的脱氧核糖核苷酸一个个连接起来3′,5′-磷酸二酯键引物DNA的复制AG

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GCGACGGTTTTA引物快速播放后面几张看DNA复制过程动画效果DNA的复制AG

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GCGACGTTGTTA引物DNA的复制AG

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GCGACGTGTTAA引物AG

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GCGACGGTTAAT引物DNA的复制半不连续复制

与半保留复制领头链随从链冈崎片段5′3′′5′3DNA复制时,一条链是连续的,另一条链是不连续的,称为半不连续复制。DNA的复制特点转基因生物的安全问题1.食物内所产生的新毒素和过敏原2.自然品种的农作物被淘汰，其生物多样化出现损失3.疾病的传播跨越物种障碍4.转基因已突破基因交流的物种障碍，甚至会将动物基因转到植物上，出现论理问题5.影