第6章核酸的化学.pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,杨凌职业技术学院生物工程系,#,Biochemistry,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第一节 核酸的化学组成,第二节 核酸的结构,第三节 核酸的性质,第六章 核酸的化学,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,核酸,概念：,核酸是由核苷和磷酸通过,3,，,5-,磷酸二酯键连接起来的，最早发现于细胞核中，而且具有酸性，所以定名为核酸。,功能：,核酸也是一类重要的生物大分子，,是一切生物机体不可缺少的组成部分。,担负着生命信息的储存与传递。生物体所有的生长、繁殖、遗传、变异等机能都与核酸有着密切的关系。,重要性：,核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,核酸的发展史,1.1868,年瑞士年轻的外科医生,Friedrich Miescher,从外科诊所遗弃的绷带上的脓细胞的细胞核中分离出一种含磷丰富的有机物质，它的含磷量之高超过当时已发现的任何一种有机化合物，并且有很强的酸性，由于是从细胞核中分离出来的，当时称之为,核素,；后来被证明是它是一种蛋白质，被命名为,核蛋白,。,2.1889,年，人们才分离得到了,不含蛋白质的核酸,，之后对其结构、性质和功能进行了全面研究。,3.1910,年德国的科学家A.Kossel,和他的学生发现了构成核酸的,4,种碱基,，并获得诺贝尔化学奖；,4.1928,年英国的细菌学家,Fred Griffith,发现无致病能力的,肺炎球菌,R,型可转化为有致病能力的,S,型,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,5.1944,年美国洛克菲勒基金会医学研究所的艾弗里,Oswald Avery,等进一步发现这种使肺炎球菌的遗传性发生改变的转化因子是,DNA,，而不是蛋白质。,6.1950,年以前流行,四核苷酸结构,学说：核酸由等摩尔的四种核苷酸组成，而且认为蛋白质才是转化因子。,7.1950,年以后，,Chargaff,，,Markham,应用纸层析及分光光度计大量测定了各种生物的,DNA,的碱基组成,，发现不同生物的,DNA,碱基组成不同，有严格的种的特异性，同时也发现生物的碱基组成不同，但总是,A=T,G=C,并提示,A-T,G-C,之间互补的概念。,8.1950,年后即,1952,年，赫尔希用,同位素标记法,证明了艾弗里,Avery,等的发现是正确的。,核酸的发展史,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,9.,1953,年,Watson,，,Crick,提出了,DNA,双螺旋结构,模型，被认为是,20,世纪自然科学中的重大突破之一，它揭开了分子生物学研究的序幕，为分子遗传学的研究奠定了基础。,10.,不久，提出了,中心法则,。,11.1981,年，我国科学工作者首先人工合成了具有生物活性的,酵母丙氨酰转运核糖核酸,（,Ala-tRNA,），处于世界领先地位。从此，有关核酸的研究是生命科学最活跃的领域之一。,12.,现在已经证明,DNA,是贮存遗传信息的物质，基因是,DNA,分子中的一段特定的碱基序列,。而且完成了生物体内很多,DNA,碱基序列的测定。这为,DNA,重组技术和基因工程的诞生,奠定了基础，是生命科学的发展的一大突破。,核酸的发展史,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第一节 核酸的组成,核酸的概念：,核酸是一种重要的生物高分子化合物，是由其结构单体核苷酸通过,3,5-,磷酸二酯键聚合而成的长链，继而形成具有复杂三维结构的大分子化合物。,核酸完全水解的产物（分子组成）：,嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸的混合物。,核酸,核苷酸,核苷,磷酸,碱基,戊糖,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,核酸的元素组成：,由碳、氢、氧、氮、磷,5,种元素组成,特征元素：,其中,磷的含量在,各种核酸中变化范围不大，大约占整个核酸重量的,9.5,左右，即,1g,磷相当于,10.5g,核酸。因此在核酸的定量分析中可通过含磷量的测定来估算核酸的含量。,计算公式：,核酸含量含磷量,10.5,第一节 核酸的组成,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,戊糖分类：,DNA,所含的糖为,-D-2-,脱氧核糖；,RNA,所含的糖则为,-D-,核糖。,另外，有的,RNA,中含有,D-2-O-,甲基核糖。,一、戊糖,Ribose,Deoxyribose,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,碱基分类：,嘌呤碱和嘧啶碱。它们均含有杂原子氮，被称为含氮的杂环化合物，呈弱碱性，故将其命名为碱基。,碱基特征：,A.,都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶环均呈平面或接近于平面的结构。,B.,碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式,烯醇式或胺式,亚胺式互变异构。,C.,嘌呤碱和嘧啶碱分子中都含有共轭双键体系，在紫外区有吸收（,260 nm,左右）。,D.,核酸中存在的,稀有碱基,种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。,二、碱基,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,1.,嘌呤碱,（,purine,）,：,是嘌呤的衍生物，在,RNA,和,DNA,中主要有两种相同的嘌呤碱，它们是腺嘌呤（,adenine Ade or A,）和鸟嘌呤（,guanine Gua or G,）。此外，还含有修饰嘌呤碱。,注意：,RNA,和,DNA,中的嘌呤碱为,腺嘌呤,和,鸟嘌呤,。,二、碱基,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、碱基,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,2.,嘧啶碱（,pyrimidine,）：,是嘧啶的衍生物，在,RNA,和,DNA,中主要含有两种嘧啶，其中都含有胞嘧啶（,cytosine Cyt or C,），另外分别有尿嘧啶（,uracil Ura or U,）和胸腺嘧啶（,thymine Thy or T,）。此外，还含有修饰嘧啶碱。,注意：,RNA,中的嘧啶碱为胞嘧啶和尿嘧啶；,DNA,中的嘧啶碱为胞嘧啶和胸腺嘧啶。,二、碱基,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、碱基,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、碱基结构特征,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、碱基结构特征,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,稀有碱基,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,1.,核苷,核苷：,由戊糖和碱基通过糖苷键形成的糖苷。,糖苷键：,由戊糖（核糖或脱氧核糖）的第,1,位,C,碳原子与嘌呤碱的第,9,位,N,原子或嘧啶碱的第,1,位,N,原子通过,N-,糖苷键相连，,这种糖与碱基之间的连键是,C-N,糖苷键。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,1.,核苷,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,常见的核苷,碱基,核糖核苷,(,在,RNA,中,),脱氧核糖核苷（在,DNA,中）,全称,简称,代号,全称,简称,代号,腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,尿嘧啶,胸腺嘧啶,腺嘌呤核苷,鸟嘌呤核苷,胞嘧啶核苷,尿嘧啶核苷,腺苷,鸟苷,胞苷,尿苷,A,G,C,U,腺嘌呤脱氧核苷,鸟嘌呤脱氧核苷,胞嘧啶脱氧核苷,胸腺嘧啶脱氧核苷,脱氧腺苷,脱氧鸟苷,脱氧胞苷,脱氧胸苷,dA,dG,dC,dT,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,2.,核苷酸（,nucleotide,）,核苷酸：,是核苷中戊糖环上的羟基与磷酸脱水生成的核苷,磷酸酯。,类型：,核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸，它们是,RNA,和,DNA,的基本组成单位。,核苷酸：,核苷,+,磷酸，戊糖,+,碱基,+,磷酸,注意：,在核苷酸的核糖上，有,3,个游离的羟基，它们磷酸化可形成,2-,3-,和,5-,核苷酸。在脱氧核苷酸核糖上，有,2,个游离的羟基，它们磷酸化可形成,3-,和,5-,脱氧核苷酸。,2-,、,3-,和,5-,核苷酸在异构酶的催化下，其结构可以发生互变。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,不同点：,在核苷酸分子中，通常,2,位和,3,位只能结合一个磷酸，而在,5,位结合磷酸可多至三个。,主要核苷酸：,生物体中游离的核苷酸多为,5-,核苷酸。,2.,核苷酸（,nucleotide,）,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,常见的核苷酸,核糖核酸,(,在,RNA,中,),脱氧核糖核酸（在,DNA,中）,全称,简称,代号,全称,简称,代号,腺嘌呤核苷酸,鸟嘌呤核苷酸,胞嘧啶核苷酸,尿嘧啶核苷酸,腺苷酸,鸟苷酸,胞苷酸,尿苷酸,AMP,GMP,CMP,UMP,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,脱氧腺苷酸,脱氧鸟苷酸,脱氧胞苷酸,脱氧胸苷酸,dAMP,dGMP,dCMP,dTMP,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,知识点,1.,核苷、核苷酸及核酸的概念。,2.,核酸的组成及分类。,3.,碱基的结构特征。,4.RNA,和,DNA,中碱基的组成。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,四、细胞内的其他核苷酸,1.,核苷多磷酸,AMP,ADP,ATP,5,-,NMP,5,-,NDP,5,-,NTP,N=,A、G、C、U,5,-,dNMP,5,-,dNDP,5,-,dNTP,N=,A、G、C、T,腺苷酸及其多磷酸化合物,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,四、细胞内的其他核苷酸,核苷多磷酸的功能：,A.,为生命体的合成代谢提供能量；,B.,为某些代谢反应提供磷酸基团；,C.,ATP,、,GTP,、,CTP,、,UTP,为合成,RNA,提供原料，而,dATP,、,dGTP,、,dCTP,、,dTTP,为合成,DNA,提供原料；,D.,参与辅酶的形成。,如尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,(,辅酶,，,NAD,),，尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,(,辅酶,，,NADP,),，黄素单核苷酸,(,FMN,),，黄素腺嘌呤二核苷酸,(,FAD,),等与生物氧化作用的关系很密切，是重要的辅酶。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,四、细胞内的其他核苷酸,2.,环化核苷酸：,概念：,它是核苷酸分子中的磷酸基团与核糖通过两个酯键环化形成的。,环化核苷酸的生物功能：,常作为信号传导的第二信使。,因为,人体内各种含氮激素（蛋白质、多肽和氨基酸衍生物）都是通过细胞内的环磷酸腺苷而发挥作用的。它,能传递多种细胞外的不同信息，调节大量不同的生理生化过程，这说明细胞内的信号通路具有明显的通用性。,激素等为第一信使。,第二信使：,将作用于细胞膜的信息传递到细胞内，使之产生生理效应的细胞内信使，称为第二信使。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,四、细胞内的其他核苷酸,重要的环化核苷酸：,3,，,5,-,环化腺苷酸（,cAMP,）和,3,，,5,-,环化鸟苷酸（,cGMP,）。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第二节 核酸的结构,一、核酸的一级结构,（一）核苷酸的连接方式,（二）,DNA,的一级结构,（三）,RNA,的一级结构,二、核酸的空间结构,（一）,DNA,的空间结构,（二）,RNA,的空间结构,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,一、核酸的一级结构,（一）核苷酸的连接方式,核酸：,是由许多核苷酸和脱氧核苷酸按一定顺序用,3,，,5,-,磷酸二酯键连接而成的多核苷酸链。,3,，,5,-,磷酸二酯键：,即一个核苷酸的,3,羟基与另一个核苷酸的,5,-,磷酸基以酯键相连的键。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,一、核酸的一级结构,OH,OH,OH,5,3,RNA,一级结构,5,3,DNA,一级结构,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,一、核酸的一级结构,多核苷酸链的简写方式：,A.,用竖线代表戊糖；,B.,P,代表磷酸；,C.,碱基用相应的符号表示，由,5,端到,3,端,。,注意：,由于多核苷酸链中的差异在于碱基的不同所以多核苷酸链可以只写出碱基的顺序。如,AGCTAGC,。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,一、核酸的一级结构,5,3,结构式,5,3,p,p,p,p,OH,3,A,C,T,G,1,线条式,5,ACTGCATAGCTCGA,3,字母式,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,（二）,DNA,的一级结构,概念：,是指,DNA,分子中脱氧核苷酸的排列顺序。由于不同的脱氧核苷酸只是碱基的不同，所以,DNA,的一级结构也是指脱氧核苷酸中碱基的排列顺序。,DNA,碱基组成所遵循的规律：（查加夫规律）,A.,具有生物物种的特异性。,即不同物种的,DNA,有其特有的碱基组成。对于同一物种来说，即使是不同的器官其,DNA,的碱基组成也是相同的，不会受生长发育、营养状况及环境条件的影响而变化。,B.,构成,DNA,的,4,种碱基互补。,即,A,T,，,G,C,，所以,A,G,T,C,，嘌呤碱和嘧啶碱的总量相等。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,（三）,RNA,的一级结构,概念：,是指,RNA,分子中核糖核苷酸的排列顺序。由于不同的核糖核苷酸只是碱基的不同，所以,RNA,的一级结构也是指核糖核苷酸中碱基的排列顺序。,根据功能不同,RNA,有以下分类：,信使,RNA,（mRNA）：,在蛋白质合成中起模板作用；,核糖体,RNA,（rRNA）：,与蛋白质结合构成核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所；,转运,RNA,（tRNA）：,在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,三种,RNA,比较,种类,分子量,含量,功能,mRNA,分子大小不一，由几百至几千个核苷酸组成差异很大,2,在蛋白质合成中起模板作用，,传递,DNA,的遗传信息，指导蛋白质的生物合成,rRNA,分子量较大，由,120-5000,个核苷酸组成,82%,与蛋白质结合构成核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所,tRNA,分子量较小，由,73-93,个核苷酸组成,16,在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用，,参与蛋白质的生物合成,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,（三）,RNA,的一级结构,保守序列：,在,tRNA,中，有许多位置的核苷酸是固定不变的，称之为保守序列。,接收末端：,在,tRNA,中，其,3,端核苷酸皆为,-CCAOH,，用于与活化的氨基酸相结合，称之为接受末端。,沉降系数（,S,）：,指单位离心力场中沉降分子下沉的速度，为了纪念超离心法创始人,Svedberg,，用,S,作为沉降系数的单位，,1S=110,-13,s,，,S,常用来描述核酸分子、蛋白质分子和核糖体等的大小，,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、核酸的空间结构,（一）,DNA,的空间结构,1.DNA的二级结构：,指由两条脱氧核苷酸链形成的双螺旋结构。,DNA,双螺旋结构的特点：,A.,主干链反向平行：,DNA,分子是一个由两条平行的脱氧多核苷酸链围绕同一个中心轴盘曲形成的右手螺旋结构，两条链行走方向相反，一条链为,53,走向，另一条链为,35,走向。,侧链碱基互补配对：,A,与,T,配对，其间形成两个氢键；,G,与,C,配对，其间形成三个氢键。每一碱基对的两个碱基称为互补碱基，同一,DNA,分子的两条脱氧多核苷酸链称为互补链。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、,DNA,的空间结构,2.,各小分子在双螺旋中的位置不同：,磷酸基和脱氧核糖基位于双螺旋的外侧；碱基位于双螺旋的内侧。碱基平面与中轴垂直。,3.,双螺旋立体结构：,DNA,双螺旋的直径为,2nm,，一圈螺旋含,10,个碱基对，每一碱基平面间的轴向距离为,0.34nm,，故每一螺旋的螺距为,3.4nm,，每个碱基的旋转角度为,36,。,4.,有大沟、小沟：,绕,B-DNA,双螺旋表面上出现的螺旋槽（沟），宽的沟称为大沟，窄沟称为小沟。大沟，小沟都、是由于碱基对堆积和糖,-,磷酸骨架扭转造成的。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、,DNA,的空间结构,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、,DNA,的空间结构,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、,DNA,的空间结构,维持,DNA,结构稳定的因素,A.,碱基对之间的氢键：,A,与,T,配对，其间形成两个氢键；,G,与,C,配对，其间形成三个氢键。,B.,碱基对之间的堆积力：,C.,磷酸基和阳离子之间的离子键：,DNA,中的磷酸基团带负电，它与阳离子如钠离子、钾离子、镁离子等形成离子键，从而减少了脱氧核苷酸链间的静电斥力，有助于,DNA,双螺旋结构的稳定。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、,DNA,的空间结构,2.DNA,的三级结构：,DNA,双螺旋进一步盘曲形成更加复杂的结构。,DNA,的三级结构的主要形式：,超螺旋是,DNA,三级结构的最常见的形式。,超螺旋分为正超螺旋和负超螺旋。,负超螺旋：,超螺旋方向与双螺旋方向相反，使螺旋变松者，叫做,负超螺旋。,正超螺旋：,超螺旋方向与双螺旋方向相同，使螺旋变紧者，叫做,正超螺旋,。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,二、,DNA,的空间结构,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,知识点,1.,简述,查加夫规律内容。已知,某,DNA,样品含腺嘌呤15.1%，计算其余碱基的百分含量。,2.,什么是核酸的一级结构？,3.,简述核苷酸的生物功能。,4.DNA,双螺旋结构是什么时候，由谁提出来的？试述其结构模型。,5.,维持,DNA,结构稳定的因素有哪些？,6.3种,RNA,的区别。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,（二）,RNA,的空间结构,1.tRNA,的二级结构：,均为三叶草形。,三叶草形结构的特点,A.,氨基酸臂：,由,7,对碱基组成，富含鸟嘌呤，,3-,末端都是,C-C-A-OH,序列。,B.,二氢尿嘧啶臂及二氢尿嘧啶环：,前者由,3-4,对碱基组成，后者由,8-12,个核苷酸组成环状，环中含有,2,个,二氢尿嘧啶。,C.,反密码臂及反密码环：,前者由,5,对碱基组成，后者由,7,个核苷酸组成环状，环中部的,3,个碱基称为反密码子。,D.TC,臂及,TC,环：,前者由,4,对碱基组成，后者由,7,个核苷酸组成环状，环中含,TC,碱基序列。,E.,额外环：,又称为可变环。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,tRNA,的二级结构,反密码子：,识别,mRNA,的密码子。,密码子：,mRNA,分子中决定蛋白质中氨基酸排列顺序的核苷酸组。,遗传信息：,DNA,分子中的核苷酸排列顺序。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,（二）,RNA,的空间结构,1.tRNA,的三级结构：,在二级结构基础上进一步折叠扭曲形成倒,L,型。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,rRNA,的空间结构,1.rRNA,的空间结构：,rRNA,的分子量较大，结构相当复杂，目前虽已测出不少,rRNA,分子的一级结构，但对其二级、三级结构及其功能的研究还需进一步的深入。,原核生物的,rRNA,分三类：,5SrRNA,、,16SrRNA,和,23SrRNA,。,真核生物的,rRNA,分四类：,5SrRNA,、,5.8SrRNA,、,18SrRNA,和,28SrRNA,。,S,为大分子物质在超速离心沉降中的一个物理学单位，可间接反应分子量的大小。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,5SrRNA,的空间结构,5,srRNA,的二级结构,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,一、核酸的物理性质,（一）性状,（二）溶解度,（三）紫外吸收四）分子量,二、核酸的化学性质,（一）核酸的两性性质,（二）核酸的变性与复性,（三）核酸的颜色反应,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,一、核酸的物理性质,（一）性状,：,DNA,为白色纤维状固体；,RNA,为白色粉末状固体。,（二）溶解度,：,核酸,共性,0.14mol/LNacl,2mol/LNacl,DNA,均溶于水；不溶于,一般有机溶剂，在,70%,乙醇中,形成沉淀,溶解度低,溶解度高,RNA,溶解度高,溶解度低,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,一、核酸的物理性质,（三）,密度、黏度、,分子量、共扼吸收核酸,密度,黏度,分子量,共扼吸收,DNA,RNA,双链,DNA,；环状,DNA,开环、,线状,DNA,大,大,260nm,处,均较强，,RNA,小,小,注意：,变性的核酸黏度降低；而变性的蛋白质黏度增大。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,二、核酸的化学性质,（一）核酸的两性性质,A.,两性性质的原因：,既有具碱性的碱基，又有具酸性的磷酸基，故可以发生两性电离。,B.,核酸呈酸性：,磷酸是多元酸，具有较强酸性，而碱基碱性较弱。,C.,核酸的等电点：,很小。,D.,中性条件下：,发生的是酸式电离，使溶液带负电。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,（二）核酸的变性与复性,1.,核酸的变性：,在某些理化因素的作用下，核酸分子中的碱基堆积力和氢键断裂，空间结构被破坏，从而引起理化性质和生物学功能的改变的现象。,引起核酸变性的因素有：,加热、有机溶剂、甲醛、溶液的,pH,值等。,热变性：,由加热而引起的变性。,酸碱变性：,由酸碱度变化而引起的变性。,DNA,的熔点或熔解温度：,即热变性使,DNA,的双螺旋结构破坏一半时的温度。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,（二）核酸的变性与复性,1.,核酸变性的过程：,当将,DNA,的稀盐溶液加热到,80100,时，双螺旋结构即发生解体，两条链分开，形成无规则线团。一系列理化性质也随之发生改变，粘度降低，同时改变二级结构，有时可以失去部分或全部生物活性。,注意：,由加热引起的核酸变性不是随温度升高逐渐进行的，而是“突变”式的，即通常在很窄的温度范围内完成变性。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,核酸的变性过程,加热,部分双螺旋解开 无规则线团 链内碱基配对,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,（二）核酸的变性与复性,变性核酸的特点：,A.,黏度降低。,B.,产生增色效应。,即,DNA,发生变性后，稳定双螺旋的氢键断裂，双螺旋解体，从而使位于螺旋内侧的更多碱基（共轭双键）暴露，这时对波长,260nm,的紫外光吸收自然明显增强。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,（二）核酸的变性与复性,2.,核酸的复性：,即,变性,DNA,在适当条件下，两条彼此分开的互补链重新缔合成为双螺旋结构的过程。,DNA,复性后，许多物化性质又得到恢复，生物活性也可以得到部分恢复。,退火：,热变性,DNA,在缓慢冷却时，可以复性，这种复性称为退火。,淬火：,热变性,DNA,在骤然冷却时，不可复性，这种现象称为淬火。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,（二）核酸的变性与复性,2.DNA,复性的特点：,ADNA,的片段越大，复性越慢。,B.,DNA,的浓度越大，复性越快。,C.,减色效应：,DNA,复性后其解离的双螺旋上友重新缔合，碱基又藏于双螺旋内部，呈堆积状态，使碱基上的共扼双键隐藏，此时对紫外光的吸收能力自然减弱。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第三节 核酸的性质,（三）核酸的颜色反应,1.,苔黑酚反应（,RNA,中核糖的反应）,RNA,浓,Hcl,苔黑酚 蓝绿色,2.,二苯胺反应,DNA,浓,H,2,SO,4,二苯胺 蓝色物,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第六章 课后题,1.DNA,的一级结构,2.,核酸的两性性质,3.DNA,变性,4.,超螺旋结构,5.,核苷,6.,核苷酸,7.,退火,8.,淬火,9.,增色效应,10.,减色效应,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第六章 课后题,1.RNA,包括（）、（）、（）三类。,2.,生物体中贮存遗传信息的核酸是（），传递遗传信息的核酸是（），转运氨基酸的核酸是（）。,3.DNA,中贮存的,4,种核苷是（）、（）、（）和（）。,4.,碱基,A,、,G,、,C,、,U,、,T,的结构分别是（）、（）、（）、（）和（）。,5.GTP,、,UDP,、,CMP,的结构分别是（）、（）和（）。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第六章 课后题,1.,下列在,DNA,中不存在的脱氧核苷酸是（）,A.dUMP B.dTMP C.dAMP D.dGMP,2.,在,DNA,和,RNA,中不相同的碱基是,(),A.A,和,T B.U,和,T C.A,和,G D.C,和,G,3.,下列物质在生物体中贮存遗传信息的是（）,A.,蛋白质,B.DNA C.,糖类,D.,脂类,4.,在,DNA,中使双螺旋结构稳定的因素有（）,A.,碱基堆积力和氢键,B.,离子键,C.3,，,5-,磷酸二酯键,D.,氢键和疏水作用,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第六章 课后题,5.,在,DNA,中碱基间的数量关系正确的是（）,A.A+C=G+T B.AT=G+C,C.A=T,；,G=C D.,无法确定,6.,将单核苷酸连接起来组成,DNA,和,RNA,的化学键是（）,A.3,，,5-,磷酸二酯键,B.,盐键和氢键,C.,肽键,D.,氢键,7.DNA,的一级结构是指（）,A.DNA,中碱基排列顺序,B.,双螺旋,C.,超螺旋结构,D.,三叶草形结构,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第六章 课后题,8.,具有三叶草型结构的是（）,A.tRNA B.rRNA C.mRNA D.DNA,9.tRNA3,末端的氨基酸臂碱基为（）,A.CCA B.GAA C.TTA D.AAA,10.,在生物体中贮存和遗传能量的核苷酸是（）,AATP B.AMP C.dATP D.GMP,11.DNA,变性后（）,A.,破坏一级结构,B.,结构不变,C.,破坏空间结构,D.,断裂共价键,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第六章 课后题,12.RNA,在浓盐酸中与间苯二酚反应，溶液呈（）,A.,绿色,B.,红色,C.,黄色,D.,无色,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,第六章 课后题,1.,试从核酸的结构说明核酸呈酸性的原因。,2.DNA,双螺旋结构有何特点？,3.RNA,包括哪几种？它们的主要功能是什么？,4.tRNA,空间结构有何特点？,5.,什么是核酸的变性？,DNA,变性后结构和性质发生什么变化？,6.,如何分离,DNA,和,RNA,？,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,分离,DNA,和,RNA,的方法,在浓氯化钠溶液,(1,2mol/L),中，,DNA,核蛋白的溶解度很大，,RNA,核蛋白的溶解度很小；而在稀氯化钠溶液,(0.14mol/L),中，,DNA,核蛋白的溶解度很小，,RNA,核蛋白的溶解度很大，因此，可利用不同浓度的氯化钠溶液将,DNA,核蛋白和,RNA,核蛋白从样品中分别抽提出来。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实验九 核酸的定量测定,目的：,了解核酸定量测定的原理，掌握测定的方法。,原理：,磷酸与钼酸铵反应生成磷钼酸铵，磷钼酸铵用氯化亚锡或维生素,C,等还原生成蓝色化合物，称为钼蓝。钼蓝最大的光吸收在,650,660nm,波长处。在一定浓度范围内，蓝色深浅与磷酸的含量成正比，可用比色法测定。,核酸的含量磷含量,10.5,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实验九 核酸的定量测定,器材：,凯氏烧瓶（,50mL,）；小漏斗（,100mL,）；容量瓶（,50mL,）；微量加液器；试管；,722,型分光光度计；电炉；水浴锅。,试剂：,粗核酸样品；,5,氨水；,30,过氧化氢；,10,维生素,C,溶液：称取,10g,维生素,C,定容至,100mL,；,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实验九 核酸的定量测定,2.5,钼酸铵溶液：称取,2.5g,钼酸铵定容至,100mL,；,17,硫酸溶液：,17mL,浓硫酸溶于,81mL,；,27,硫酸溶液：,27 mL,浓硫酸溶于,71mL,；,磷酸标准溶液：将磷酸二氢钾在,100,烘干，准确称取,0.1755,克，加入,1mL5mol/L,硫酸溶液及,3,滴氯仿，在,100mL,容量瓶中定容。溶液含磷,400,g/mL,。使用时稀释到,20g/mL,。,定磷试剂：,10,维生素：,25,钼酸铵溶液：,17,硫酸：水,1,：,1,：,1,：,2,的体积比混合。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实验九 核酸的定量测定,操作步骤：,1.,标准曲线的绘制：,取,9,支试管按表配制溶液。将加溶液的试管在,45,水浴中加热,10min,，冷至室温分别测定吸光度，绘制标准曲线。,2.,配置样品溶液：,取,0.1g,粗核酸样品，在,50mL,容量瓶中定容。定容时加氨水调节,pH,为,7,，促进溶解，此溶液中样品含量,2mgmL,。,3.,无机磷的测定：,吸取样品溶液,1.0mL,在,100mL,容量瓶中定容。取此溶液,3.0mL,于比色管中，加定磷试剂,3.0mL,，,45,水浴加热,10min,，冷却后测定无机磷吸光度,(A,无机,),。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实验九 核酸的定量测定,4.,总磷的测定：,取样品溶液,1.0mL,（含粗核酸样品,2000,g,）于,50mL,凯氏烧瓶中，加,1.0mL,浓硫酸及沸石，在通风橱内加热至溶液黄色，再加入少量双氧水继续加热至透明。冷却后将溶液在,100mL,容量瓶中定容。取,3.0mL,溶液，加定磷试剂,3.0mL,，在,45,水浴中加热,10min,，冷至室温测定吸光度（,A,总,）。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实验九 核酸的定量测定,计算,A,核酸,A,总,A,无机,W,（,m,100,）,/,（,320009.4,）,W,m,100,（,320009.4,）或,m,100,32000,10.4,W=,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实训一 酵母,RNA,的提取、分离和鉴定,目的：,学习和掌握从酵母中提取,RNA,的原理和方法，以加深对核酸性质的认识。,原理：,先使,RNA,从细胞中释放，并使它和蛋白质分离，然后将菌体除去。再根据核酸在等电点时溶解度最小的性质，将,pH,调至,2.0,2.5,，使,RNA,沉淀，再进行离心收集。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实训一 酵母,RNA,的提取、分离和鉴定,器材：,量筒；三角瓶；烧杯；吸滤瓶；表面皿；分光光度计；离心机；恒温水浴；药物天平；烘箱；布氏漏斗；,pH,试纸,试剂：,氯化钠；盐酸乙醇；酵母,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实训一 酵母,RNA,的提取、分离和鉴定,步骤：,1.,提取：,称取活性干酵母粉,5g,，倒入,100mL,三角瓶中，加,NaCl5g,，,H,2,O50mL,，搅拌均匀，置于沸水浴中提取,1h,。,2.,分离：,将上述提取液用自来水冷却后，装入大离心管内，以,4000r/min,离心,10min,，使提取液与菌体残渣分离。,3.,沉淀,RNA,：,将离心得到的上清液倾于,50mL,烧杯中，并置入放有冰块的,250mL,烧杯中冷却，等冷却至,10,以下时，用,6mol/LHCl,小心调节,pH,至,2.0,2.5,（注意严格控制,pH,）。调好后继续于冰水中净置,10min,，使沉淀充分，颗粒变大。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实训一 酵母,RNA,的提取、分离和鉴定,4.,洗涤和抽滤：,上述悬浮液,4000r/min,离心,10min,，得到,RNA,沉淀。将沉淀物放在,10mL,小烧杯内，用,95,的乙醇,5,10mL,充分搅拌洗涤，然后在布氏漏斗上用抽滤泵抽气过滤，再用,95,乙醇,5,10mL,洗涤,3,次。,5.,干燥：,从布氏漏斗上取下沉淀物，放在,6cm,表面皿上，铺成薄层，置于,80,烘箱内干燥，将干燥后的,RNA,制品称重，存放于干燥器内。,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实训一 酵母,RNA,的提取、分离和鉴定,6.,含量测定：将干燥后,RNA,产品配成浓度为,10,50,g/mL,的溶液，在分光光度计上测定其在,260nm,处的吸光度，并计算,RNA,含量。,RNA,A,260,0.024,L,RNA,溶液总体积（,mL,）,RNA,称取量（,g,）,100,杨凌职业技术学院生物工程系,Biochemistry,实训一 酵母,RNA,的提取、分离和鉴定,7.,注意事项：,用浓盐酸提取,RNA,时，应注意掌握温度，避免在,20-70,之间停留时间过长，因为这是磷酸二酯酶和磷酸单酯酶活跃的温度范围，会使,RNA,降解而降低提取率。,加热至,90-100,使蛋白质变性，破坏两类磷酸酯酶，有利于,RNA,的提取。,RNA,提取率,RNA,含量,RNA,制品质量,g,酵母质量,g,100,