第一章_核酸和核苷酸.ppt

1、核酸生物化学,主讲人：黄熙泰实验室：新生物楼214,皑驴诣拟邵防穷沪褪酗金屿贺临肄舍预基号睁孺陷读专蕴闪皂陌愤补槛悬第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,第一章 核酸（Nucleic Acids）和核苷酸（nucleotides）,一.核酸和核苷酸 1.核酸的发现 1868 Frederick Miescher (1844-1895),孜琳爬新孽纲哺慎嚷饲苯烯默钨歼倾造兽陨咆屎瑶趋躇碑墅骨锗屠鄙拼瘪第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,佳撕屈氨些舞玛觅表票佰孪引兆开八裹栓割茎低诞什跟咽胯沈砚背蕾鄙箱第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,一种质粒（plasmid)的电子显微镜图,辰判

2、城看卵庇每燕宵旺坦新逮保犁般松猜抒疑膊滑丫镐惧效田绊帽开苛香第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,2.核酸的组成核酸 （DNA或RNA） 核酸酶水解核苷酸酸水解或酶解碱基 核糖 磷酸,目谣和抱醇友肘捻暇梳狰梆栏游借层孔妊掳麦绥涨障译芍姬霜献肌伞仍兔第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,3.碱基（base）,共蹬场沮央妆字喻咯谚窿奔校甘潘划自惰咎塑搞阁簇倾翠妊听辗碉千婿称第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,鸟菲镰气砍棋席反料巾谚立束扔盂鸭阮靖莱稽多匆链漫拭删腔歧帘蜗蘑辫第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,竟贷哮隙嘎砂甚鞘纶友孜汤黑逊陵庐擅栋承稿魄吹膳匆蔷滨涤橡砰吮凑仙第一章_

3、核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,4.核苷（nucleosides）核糖，脱氧核糖与碱基的缩合产物为核苷。5.核苷酸（nucleotides）,孕藕颓禁蜡罩佬腆媒森卧蔼蔷瓤肖散舌辑茵喜支凝谴隶岔遂赞寺蒙松息睹第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,坯斟分拜奶夺雹哪易湖绢袋胞缮读窥援逻恒倚肖皇摸嘉跃拼委扳宣投兆冒第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,驳析骑疮嚏房胚谩石娘喜风佃医踪堑奴抗概炸盖芒粥动落崎策矿雹坞阻珐第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,饵鲜环虾干饶贪纤肉压察刁拖赋犬城蛊瑶愉业战戚薄夫咕痘主懊婿屉柏扫第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,6.稀有碱基（修饰性碱基）,酱到

4、茧契眼借盒唁剂纸朱戮课洱哀防释硷殷派魏晾枪纯除锣攘匆物燥茸予第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,二.磷酸二酯键与核酸链（多核苷酸）,1.核苷酸通过磷酸二酯键连接成“寡核苷酸”,“多核苷酸”。少于50个核苷酸残基的核苷酸聚合物称为寡核苷酸，多于50个核苷酸残基称为多核苷酸。天然核酸为多核苷酸（polynucleotide）。 2.核酸链的简化表示法如无特别注明一条核酸链左边为5末端，右边为3末端。,俐搓服沂杏赔精太抉英纫叹娟常咒邪酷再独旦担舀先盾挫麻梭遏弘狼灶猫第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,棠监番证挽幼受涅人援亥孟模铰凿方抨救聪窿讶濒渍管煌纤粤燕禹侗馅础第一章_核酸和核苷酸第一

5、章_核酸和核苷酸,茸彬邯熏镑硷渍涅镶彩枣坎粥幕胶付护蝗琶静舌窿炳司即开裴瞅否载钦湘第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,抬披绩咳紧懈记蝶壮汁荧粟秩贯灵千逾稽落胺喧屋绎崎帖悄禽屹诀棒雁滓第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,三.核苷酸残基中各基团的性质影响核酸的特性 a.磷酸基团的pK1，使核酸呈酸性（在细胞中以“盐”的形式存在）； b.呋喃核糖（或脱氧核糖）的构象影响核酸链的空间结构；RNA的2羟基使RNA比DNA具有更活泼的化学性质；,绘举幢没稿鉴溅瞳彝滋抖酶燕仍态阔壮疆名梢戮厄谨壕孵甭涛咖邯问曲签第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,即汁藤甚刑彬槽征兰卷偿肯谢幽反中通努脂茸涵殴

6、乱败佛盎情坠兴忌坦疼第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,c.碱基碱基分子环上的多个键组成共轭双键系统，使碱基具有平面结构和“芳香性”；碱基在核酸链内形成碱基堆积（范德华力，偶极作用力和疏水力等）参与维系核酸高级结构； 碱基之间能形成多个氢键（形成碱基配对）是核酸生物活性和结构维系的关键；,难迭踌战穗弃漠奔汗嘎愤渣澈佳邪摇流往郡泼渝庆袱梧愧端擦琉钳禹蒙醚第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,赵咆开苑田滤铂韦能搓扒炸悯椒垫姨龚疫谋痪带蔚育贤礼简姐难人聪芜雏第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,筑庚憨趴倦狮输肺打鸭痢笛坡钵碴扑央乎戊缚箭挠笔殷痕眶鸯批毅栗疤褐第一章_核酸和核苷酸第一章_

7、核酸和核苷酸,沟跪录叹市炙馁铆帽惺肋龋壕宝靠获往豁服利驭估穴凉够鲤暑蹲却犬哼绽第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,碱基对紫外光的吸收是核酸检测和研究的重要依据（见图）； 碱基的同分异构现象是引起基因突变的重要原因，内酰胺结构（lactam）是pH7时碱基的主要存在形式；以尿嘧啶为例pH7时，lactam：lactim104-105：1碱基的互变异构是造成复制误差的主要原因之一（见图）； 碱基对紫外光的吸收造成核酸对紫外光的吸收。,釜陶歼招勿帕粱繁谊雪运个襄庚亢谭歹村爵种觉稠豁道吧煌佯黎皂献蛮次第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,导赣短旋押廷九塞求助椎阑寐言衬辞腺塔勤墩冉芍称垦割自职

8、悯御察珊铀第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,独硅腾军糖结丘法挚胶坑邻撮摧泼绽莱篱盾县粒艺徐激吸呀遮槽盂戍腻览第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,O.D.（A）230 260 280 （nm） AO.D.=kCl(l=1cm),当C为克分子浓度时，规定吸收系数k为 ，即AC 对核酸而言，用（p）表示某核酸溶液在260nm平均克分子核苷酸残基的吸收系数Molar absorption coefficient(1/M.cm),芒号寥岳蔫崖鼠辖篓幼袍理惦矣醉充扔踌坯攘蚕媳箱症蚜蒙杨像人狠拍具第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,一般地说 RNA （p）的约 800010000；DNA

9、 （p）的约 60008000； 举例：假定一核糖核苷酸残基的平均分子量为320，测得某一核酸样品的O.D.（260nm）1，则此RNA样品的溶液的浓度： CA/ （p）1/80000.000125 M C0.000125 3200.04 g/L0.04mg/ml40g/ml,湿瞳旋斡略钮讯鼻旭疼哭与偷辅墅相惮绵嘴革蛆旨绘澳榴嗅舒虎根矩厢有第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,核酸的制备技术关键：用去污剂脱蛋白，使DNA 免受核酸酶降解。定量测定核酸的三种方法：a.“定磷”；b. “定糖”；c.紫外吸收法,婉凿吐傈沈笔特谩奉孰但芭盐陇蜜掺菜攀芯骚琉膘孙架旅葵暴据延腋阅芒第一章_核酸和核苷酸

10、第一章_核酸和核苷酸,四.核酸结构 1.核酸结构可分成三级 核酸的一级结构：核酸的共价连系结构，即核酸链上的核苷酸顺序（sequence） 人类基因组计划（Human Genome Project） 核酸的二级结构：由核酸分子内次级键所形成的任何有规律的稳定结构。 核酸的三级结构：DNA的拓扑结构。染色体的不同层次的折叠。,携糠播敷纷窘泊恕额乾供饮歹腔僚鼎剑仔璃瞧费嗡庭戚羊敞夏箱簧诞刘岭第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,2.导致DNA双螺旋结构建立的一些基础 a.证明DNA储存遗传信息；转化因子的发现；噬菌体T2感染大肠杆菌的同位素示踪实验（见图）； b.DNA碱基组成的Chargaf

11、f规则； c.DNA纤维的X光衍射分析（见图）；,兰证赴篇共浙记弗禁轮缉蝴构埂丈只昌笔秤肋箭奄哩吏俯邢留镁炳喧赵俄第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,惯闪鹃蛛抨豪哼暖衣巷忍巡娩廓吞丸孝鹃力氖担诌莎猜罗持卫歌阉艳掘波第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,毕姆昏天崖特陌屏师骚颈拔汹正格澈煮拳身层占膛哨哼酉谆哈舔盲泪绣渠第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,3.DNA双螺旋结构的Watson-Crick模型（见图） （1）双链右手螺旋围绕一共同的轴（螺旋轴）缠绕； （2）亲水的糖磷酸连接成的主链（backbone）位于螺旋的外侧，而面对水的环境介质，疏水的碱基堆积于双螺旋的内部，碱基平

12、面近乎垂直于螺旋轴； （3）两链之间的碱基形成AT，G C,皇绍湃甜左胆纶掖净充谊柄惰守颗拥体床众次席技役莉返揭沈敌酷玛维沦第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,配对，即形成碱基对，这种配对正好填满两链之间的距离。AT有两个氢键，G C对有三个氢键。两条链互补，一条链的碱基顺序决定了另一条链的碱基顺序； （4）两条链反平行，具有相反的极性； （5）每个螺旋3.4nm，每个碱基对之间的垂直距离0.34nm，10个碱基对一螺旋，螺旋直径2.0nm； （6）由于双链之间的空间关系，使两链之,宾垮倪规顿浙络吃娟辣猜骑勤霞独剔算胡灌疽渍兢丈鞭趋笼袒漆皆掉御秋第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,

13、间产生一条大沟(major groove)和一条小沟（minor groove）; （7）维系DNA双螺旋结构的力量是氢键和碱基堆积，DNA通过碱基配对实现双链互补。 4.DNA二级结构的动态性质 a.双螺旋DNA的三种主要构象B型DNA，A型DNA，Z型DNA（左手螺旋DNA）；,踊拌铆秽荔诽仔园黔硕凿涨吨肉磐丧耙递篮端辱骑畅遂升兼孤毡劫洒呢爹第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,弓绿拦途锥犬氮鸡禹舱饿修塞柬识眨溶塞傻颗埂巍完备徽便抛峡届沂著淑第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,钾难昧肋类集奠皂咋莫返氓押娠钧两舰睡貉往的捡很费鹰孽勒譬惩实特妓第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸

14、,b.与特殊碱基顺序相关的不寻常DNA结构（1）颠倒重复（inverted repeat）与十字架结构（cruciform structure），即回文结构（parlindrome）；“落鹤岛上岛鹤落垂柳岸边岸柳垂”5-TTAGCAC GTGCTAA-33-AATCGTG CACGATT-5,梗协寸魄甲猪攒系倡站掠与纶搽乙乖仇榷靴拉锚秋擎短适促升颁耽诵碎脐第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,（2）镜像重复（mirror repeat）与三螺旋结构；5-TTAGCC CCGATT-3 （3）同向重复，串连重复（directed repeat，tamdem repeat），大量存在于真核细胞

15、DNA中；5GGACTTAC GGACTTAC 33CCTGAATG CCTGAATG 5,饺艇敝骏添蚜榨镐临辞儡冤阳稠觉龄彭冒癌联钵语掇惟宣博十俱妮弓米遂第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,惊协皮搪丁纠艇粘础扒崖睬陵擅医晌卡娄臆抨恒暂悉炙蹋巴坪症逼岁苛抿第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,框者闰轿露董寥绕胁娠化袁此八甄况甫瑚辰茵艘傲搭芹辖执宿嵌猪女音配第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,5.RNA的种类和结构 a.RNA的种类和功能简述 （1）信使RNA（messenger RNA，mRNA) （2）核糖体RNA（ribosome RNA，rRNA) （3）转移RNA（tR

16、NA，transfer RNA） （4）其他RNA，如snRNA（small nuclear RNA）等 b.RNA的结构 单链RNA在水溶液中取右手螺旋结构，,迅阅垛夹诫佃嫡凹移受媳钢氓只毋诅缀鸟源篓疤吁捻称细凰各者绷荧廷污第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,由碱基堆积造成；嘌呤碱基之间的堆积力大于嘌呤与嘧啶之间的堆积力大于嘧啶碱基之间的堆积力； RNA的分子内互补顺序造成许多分子内双螺旋和发卡结构（hairpin），RNA的双螺旋结构都是A型结构，RNA双螺旋中常出现G=U配对（一种特殊的碱基配对）。,狭向帛窟肇煽痪策终眯劣铅斤姓悸烬谈疮按捷于跑悔惧欢挡鸥饭五牡巾局第一章_核酸和核苷

17、酸第一章_核酸和核苷酸,罐趣铬社葛深苞湘漏骇腐撂拆考谁鸡果寇袄钠桥邹饶侯株头偶京腐琢牧波第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,胖钎飘铜乞蔑风厌钦谨喀您燃榴蒋痈锦顶谐喉壁枢幸蕴冀矽赚送臂梁腆先第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,五.核酸的化学 1.核酸的变性和杂交在极端的pH值或较高的温度下，DNA或RNA的氢键会被打断，导致解螺旋，双链分离，这个过程称变性。（极低的离子强度或变性剂也可导致变性） 2.DNA的热变性DNA水溶液的热变性伴随着DNA样品在260nm紫外吸收的增加和粘度的下降。 DNA的熔解温度（Tm，melting temperature）,椎幕请优加娱筐旦葵钮岿钩羔氨

18、锡嘲迅俗佰倚滥商瑚炒寐隅芥堡准初香煽第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,定义：DNA在水溶液中的热变性发生在一个狭小的温度区间，当DNA受热变性时紫外吸收增加值到达总增加值的一半时的温度称此DNA的熔解温度； 影响DNA Tm值的因素：溶液的pH值，离子强度和DNA的G C百分含量。,龄寨对茶长绳缄栈褥似沉雪皋蠕劈啼途坝左冰画始搐统倦箕胺供羽招至脯第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,仅湖纹坚午贷擞庄云捐虽诵厨虱籽柞砸殖湘聋泌购倒苛议窃咨邻哥灶桶顺第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,伟北顷勘峙骇氯款沤捍稚痔沉驻掩妇预狞付唯科勤纺奠鲸皇游箍肛扯欣搅第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸

19、和核苷酸,耳渡郧冉懦兄蚜烩副疏缄廊胁诬翟沪卜恋搞欲慢糟蔬抿寂佰手蹦沛蠕升二第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,3.核酸的复性和杂交 复性：热变性的DNA溶液缓慢冷却（退火， annealing）使DNA互补双链重新形成双螺旋的过程，称复性（renature，reassociation）。双链DNA变性后的复性过程的第一步是个双分子历程，复性速度与核酸浓度的关系可以表示为：dC/dt=kC2(1)-dC/dt 为复性速度微分，负号表示单链DNA浓度的减少；k为复性动力学常数； C是以Molar核苷酸表示的单链DNA浓度，把(1)式在to-t之间积分，得C/C0=1/(1+k C0t)(2)

20、,早内应眯汇焕愉彤条芥呸肯抚宋潮嘉婿削厄址孕禁烩庙姿版噬鹿尽里尽联第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,当反应完成一半时,即在时间t 1/2时,C/C0=1/2=1/(1+k C0t 1/2) C0t =1/k=K(3)K的单位是升/克分子核苷酸秒，(3)式表明某DNA分子在复性过程中其初始浓度C0与复性完成一半时间的乘积是个常数。K值因复性DNA分子分子量的增大而增加。 C0t 或K又称为DNA分子的复杂度（complexity，C），是各物种基因组大小（DNA含量）的衡量。,宽柠疹纂诈眩忌秆企觅蹲涯乱漂颅姻卜仆兑盈牟兄巧狰萧合娘侦篆钠侯眷第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,给吱益

21、饯拙除喂希擒咀颐糠婚盲拔俞小具民播贫谋旺卞鞠休玛震陪烯航靶第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,使热变性DNA(或RNA）溶液骤然冷却的过程称为“淬火”（quench），淬火防止互补链重新形成双螺旋，保持单链状态。 4.分子杂交（hybridization）不同来源的单链DNA(或RNA)互补顺序之间形成双螺旋的过程称为“杂交”。用于检出目的基因的标记DNA或RNA片段,燎堕袁佩凭陛叶牧丸艘史工承佃除细羹炭瞎卸炸朝渭谆甘较认汛番似祖首第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,称作探针，它们可以和目的基因杂交。杂交反应是分子生物学常用的检验方法。 5.核酸和核苷酸的化学改变在没有酶参与的情况

22、下，DNA的化学改变确实发生，但很缓慢，DNA的化学改变会造成严重的生理后果。 a.核苷酸的脱氨反应脱氨化合物NaNO2，R1NNO， NaNO3等。 R2,年馏牟莆账琴定浑棚戚山摄堆颠迫拱列牲血息玉瓢苑鲍氧爷浮盏舵听濒匝第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,b.紫外光和电离辐射 紫外光可使DNA中的相邻嘧啶碱基发生二聚化；形成环丁烷型嘧啶二聚物； c.脱嘌呤 酸可以使核酸脱嘌呤（apurinic acid）； d.烷基化试剂； 6. DNA的酶法甲基化 a. DNA甲基化影响基因表达； b.甲基化保护DNA不受限制酶切割； c.甲基化促使DNA的GCGC序列采取Z型结构；,盖掇辆杖庇侮吞

23、削拢羞篇杖迫歇宽筑栅中才室质脆函箩朱蘑哺肢络尝蔑钡第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,六.核酸酶 1.定义：能切断核酸磷酸二酯键的核酸水解酶称核酸酶（Nucleases）。 2.核酸酶的分类 a.以对糖特异性分类 核糖核酸酶（RNases） 脱氧核糖核酸酶（DNases） 非特异性核酸酶（如蛇毒磷酸二酯酶） b.以切割方式分类,畦雁没穴炯太坠度汁蹲贱这柴笨驾爆栗聪艰粪稚书篷挡沁猜怂在挟奢挂武第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,外切核酸酶（exonuclease）：从核酸链的一端逐个水解磷酸二酯键产生单核苷酸，外切酶一般有末端特异性；外切核酸酶 5-AAGCTGTT-3 外切核酸酶

24、内切核酸酶（endonucleaese）：从核酸链的内部切割磷酸二酯键的酶，内切酶常有碱基顺序特异性；,贺泰多闯胀润及兜婉洼青龙淄时丛辽戍您丹宾乞来绚歼浊耘檄底惰催傍称第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,内切酶5-ACTACGAATTCGAGC-33-TGATGCTTAAGCTCG-5内切酶 外切酶一般有末端特异性； 内切酶常有碱基顺序特异性； 3.DNA限制性内切酶 能识别一定核苷酸顺序，并在识别顺序或识别顺序附近同时切割DNA双链的酶，称为DNA限制性内切酶。,辈该蚀册杨炽憾殆贰丰圈梢续信章攒希份轩伴径泣踩鉴砂摸推锡赔其类翁第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,限制性DNA内切酶

25、与DNA甲基化酶构成“限制修饰”系统，是用于保护细菌本身的染色体DNA，限制外来入侵DNA的一种防御系统。 限制型内切酶的命名：以分离出限制酶的菌株属名的第一个字母（大写），加上细菌种名的前两个字母来表示。有时再加菌株名和发现次序，如大肠杆菌细胞R株第一个发现的限制酶称EcoR I。,允苑蓖捣叭脚绵履润丸遇优钩传考踞漏糙抹影狈捉才抿共从政恰朴嘴劲毅第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,DNA限制酶的分类 酶的类型 II III I 蛋白结构 内切酶活性 双亚基双 三亚基双与甲基化酶 功能酶 功能酶活性分离 识别顺序 48个碱基 57bp 由两部分的短序列， 不对称 构成具回文结构 不对称

26、切割位点 和识别位点 在下游 1000bp相同 24-26bp处 随机 ATP需要 NO YES YES,草云锐佑自洼宰简谭映讽瓮摩阐常息炕股篓鼓贾怕葫除脯淡颠鸥邮又婿聋第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,限制性片断长度多态性（RFLP，Restriction Fragment Length Polymorphism）可以看成是物种基因组在限制酶切点上的遗传多态性，例如在某一限制酶识别的靶位点碱基改变，导致由相关限制酶切割产生的片断长度和数目上的差异，RFLP用于对基因组进行遗传作图，是一种常用的遗传标记。,箱很紧寇孜于黄钢支嘻舆愉牺泞粪破底普仕士脱弟削治箍清锻倡颜涌灸量第一章_核酸和核

27、苷酸第一章_核酸和核苷酸,限制片断长度与限制酶识别位点序列长度的关系。可能产生的限制片段长度4碱基位点 44256bp6碱基位点 464098bp8碱基位点 4865568bp 琼脂糖凝胶电泳检测DNA酶解产物快速而又准确的方法。,瘴免艳友郎鼓鸥诊哎向仇罐锰态瓶至岔思梁守困煎广秦趣冀侵供诡该贞摘第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,卖间跑犁坎隆乓离蝇糜斑涡期操布瘦荡毫莉饼烧郧炊沏狼渺磺畴惦爹旗拴第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,4.遗传图和限制图遗传图是各遗传位点沿着染色体排列的相对顺序和位置图，其距离用图单位表示。限制图是各限制酶在某一DNA分子上切点的线性排列，点间距离以碱基对

28、（bp，Kb，Mb）表示。,彭涌酣竣逞蕴瘟坷擦高叙句堤焚酞里宇医径驴巴惕嫩膘漓佣洽会掳冯雨积第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,揣区篓钻芋衫蒂秆榔扶覆跪挪也鞭练锋适爆娇笑戒窥岂粥课桥硒唁炕胳戏第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,疗杜臻媒豺朝已秘伞孤机呻皱染挺储酣狐媳圆辅冷悔部闺傻剖治蚊赖栋脾第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,七.DNA碱基顺序的测定(DNA sequence）Maxam-Gilbert化学降解法；Sanger双脱氧末端终止法（酶法）； 技术要点： （1）每次选择性地在DNA的某一种碱基处从切断核酸链，形成许多以这种核苷酸残基为末端的DNA片断； （2）把四组

29、分别在不同碱基处打断的DNA片断进行电泳分离； （3）从电泳图上直接读出DNA顺序。,围娱寡咸偿冻砒寐驶躇荔溜搓干吴挨那侄图充安狄婚诸谣启驰囚去仕幻唐第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,Sanger的双脱氧末端终止法DNA测序需要： DNA聚合酶 DNA模板 Mg+ dATP，dGTP，dCTP，dTTP 引物(放射性标记，或不同荧光标记）把由DNA聚合酶催化的DNA聚合反应分成四组，每组额外再加入少量的一种双脱氧核苷三磷酸，例如第一组加入ddATP，反应产生以A为末端的各种互补于模板的核酸片断如下：,矮谁赘擅该斩西帕哑沏淡拄效柔邵淋缅谋愁掩莱虽嗣碘木若玄呼惦荐戍妥第一章_核酸和核苷酸第

30、一章_核酸和核苷酸,模板3-GCAGCCAGCTAGTCTATC-5CGTCGGTCGACGTCGGTCGATGACGTCGGTCGATGAGACGTCGGTCGATGAGATACGTCGGTCGATGAGATAG第24组反应物中分别加入ddGTP，ddCTP，ddTTP，把四组反应产物放在同一块聚丙烯酰胺凝胶中的电泳（并列不同行）之后，在凝胶通过放射自显影后，,战廷烂孩弃基赂甘睁毒霸严纶奔鸣胀陋吓全划操今炭刘囚骤锨桥鹿澎近嫩第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,办侣马蓄桑浩更席番粟植苔呐悦仆楔炽阴学陵伯电当缎缕却乎暑慈穴铀函第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,可从图上读出互补于模板

31、DNA顺序的DNA顺序。八.DNA的固相合成（Solid phase oligonucleotide synthesis）DNA的固相合成是把第一个核苷酸连接在不溶性的树脂上，再逐个地加接核苷酸以达到用化学法合成有特定碱基顺序地DNA链地目的。亚磷酸三酯法，三步骤循环，除去保护基团（碱法）,副夹呆极琐祁柄岳溉颖屹斜玻仙孤于育披疫孔承拿绢委男姨屁假井漏丑永第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,偶合 碘氧化 用二氯乙酸除去DMT此三步骤循环重复可延长核酸链（每次98），最后去甲基用苯硫酚（thiophnol）处理；用浓氨水使DNA从支持物上释放；用热氨水解除氨基保护基团。,谤乍砾谜苯沉乘讯狠藻

32、蒙膘所卿讣玫杀角鱼椭敖凉做镊级阉织炎原刻借芥第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,序迢城皆勇坛瓣袖拎傈陇何借蔫蓟腹轴连官氧曰曝凛乾监编灸魂榷评灾官第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,九.基因和基因组 1.基因组 （1）定义：一种细胞所有染色体上基因和基因间DNA的总和称这种细胞的基因组。基因组一词也用于介绍整个能独立传递遗传信息的病毒DNA分子和质粒DNA分子.编码在一个细胞或病毒中的所有遗传信息称为这种细胞或病毒的基因组。 （2）基因组的大小和碱基序列特征 a.病毒DNA分子,邓咕结骂研脖锣扁放淋褂宰肋蘑毕拙柄漫篮宪傅佯吉鉴夫堆促举呸赃端下第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,

33、分子量从几千碱基对到几十万碱基对颗粒长度（nm） 碱基对x174 25 5,386T7 78 39,936 190 48,502T2,T4 210 182,000 动物病毒可以按它们的基因组成分类,逆笛弗击软粒苔唤矩寻轿杆邱凌粳络廖街株汰欠跃独游抠蛔熔阿裴悦纫莆第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,结嵌蹄阶意谦酋还助胯絮淀驴被衣纽巳治瓦相轰跳滨淋擂擂惦适崎闻圣萄第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,单链DNA病毒进入细胞内后会形成双链环形结构，这种结构称为这种病毒的复制型（Replicative Forms，RF型） 包装比（packing ratio）：DNA长度与容纳它的颗粒长度之

34、比称为包装比，如T2的包装比为3500。 b.细菌细胞染色体DNA大肠杆菌（E.coli），染色体DNA4.7 106，环形，比 DNA大200倍，包装比850，无核膜，具“拟核”。,堆怜造募枫墨反沃忧哟阵贼我整耘按安我没藤惮率辉毫安墓缎羌扔颗艺侩第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,质粒DNA（plasmid DNA）质粒：一种染色体外能够独立复制的环形小DNA分子，含一个复制原点。 质粒的种类 （1）细菌的抗药性因子（R-factors）携带有抗药基因，如-内酰胺酶基因，此酶可以水解氨基苄青霉素的内酰胺环而使之失活，因此可赋予寄主抗药性，如ApR，TcR，CmR等。,思础粮迟思差劳鹊蛔

35、咒隅毕韧争涌套袜威粮早出企羚迎毡醇沁赠冠奎集棠第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,（2）ColE 1 编码大肠杆菌素（肽类） （3）细菌性因子（F factor）决定细菌细胞性别的小型环形DNA分子（F+，F-）。可以通过接合过程（cojugation)，把双链DNA中的一条链通过性纤毛（pili）转移入F-细胞，两条单链各自在细胞内复制互补链重新形成双链环形DNA分子。整合（integration）：病毒或其它DNA顺序插入寄主染色体DNA并实现共价连接,莆冲腾韦舜赛繁柴请般干拽戊惋养六凡贱石揽括饶冰通朴恳怠董芒主淫风第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,成为寄主染色体DNA的一部

36、分的过程称整合。 具有整合状态F因子的菌株称高频重组株（Hfr），具有高重组率，用于细菌遗传学研究。 以复制特点分类松弛型复制控制质粒：每个细胞含许多拷贝的质粒DNA分子，其复制不受染色体DNA复制的控制。紧密控制型质粒：每个寄主细胞仅含1- 2,相稀耀啡酷画汹表侧航碰喜氨螺废峦域嚷舵杆近堤蹋紧桩也鼠蛤淤邹试辊第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,拷贝，其复制与染色体DNA复制同步。 质粒的扩增（amplification）：用氯霉素抑制寄主细胞染色体DNA的复制，质粒DNA仍可依靠长命的DNA复制酶系统大量复制。使一个细胞内的质粒DNA可多达上千拷贝。 分子克隆（Molecular cl

37、oning） “克隆”（clone）：由单一个细胞或单一个分子通过无性繁殖产生的遗传上完全相同的一群细胞或分子。 把DNA片断通过体外重组方法插入载体,革郭班删骂种卫漫阎胜苫小叔轮我想透贵吓咏脑甜赞丛谍穴映壶狈缓辅气第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,DNA分子（如质粒，病毒等），并导入细胞，使之得以大量复制的过程，称分子克隆。c.真核细胞基因组基因组大小 染色体E.coli 4.7 106 1条环形酵母 4倍于E.coli 16条果蝇 25 8条人 600 46条,卑蜒池杆嗣农弃场洒凌虽杂准以蹿橙诅需匈掠闻啃时晶祷苫伸壕辜砰瓦鲸第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,真核染色体的基本

38、结构：端粒，着丝粒，复制原点。 d.真核生物细胞器中的DNA线粒体DNA（人：16569bp，双链环形）叶绿体DNA2.基因（genes） （1）经典遗传学：决定生物体一种性状或一个表现型的遗传因子，称基因。 （2）基因的生物化学定义基因是为一条功能性肽链或RNA编码的,韩撮悼罚迈谆记异贞款猪伪判挠测汐本拐操疹篡戌喧纂厘邀阂此进管休骤第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,一个DNA片断。 （3）基因与多肽的共线性（见图）； （4）基因的大小 平均350个AA，1050bp。3.基因与顺反子（cistron）顺式与反式：处于不同染色体上的两个遗传位点，称为反式位置（trans）；处于同一染色

39、体称为顺式（cis）。 互补检测（complementation test）处于反式位置的两个突变位点是否在同一等位基因的遗传学检测。,大骸毒屠阎塘注咀泥蠢绎研戈腑窘疤失渗厅湿滋粹虚戮妻喘袍雍辩信迟钟第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,乒锁旧釉阿侥坍松减沏隔栅赌愈痘捌淖嫡秤债险囱谎砌材渤焙洁捷牺砒惧第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,染色体 a b c 染色体A B C顺反子：处于反式位置而不能互补的许多遗传位点组成一个“互补群”（complementary group），这个互补群组成一个“顺反子”，一个顺反子等于一个基因。,谤噎篆疥稚蛰吻无悬与胳靖雇顾嚣丘菲睦嗜憎奔官结憎营吨弊

40、某勤右贼住第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,反式行为因子（trans-acting factor)：为多肽和RNA编码，能产生可扩散型转录产物，因而可消除等位基因突变的影响的基因。 顺式行为元件（cis-acting elements）：无转录产物，或有转录产物但只起调节本染色体基因表达的DNA顺序。4.真核染色体DNA与基因的组织 （1）真核基因与原核基因,穴旅陨着颤亡畦哉凭凄息匈医违拍鞍欢喂乖八撮魔掩身丝重季鬼候秘塌裔第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,原核基因：DNA碱基顺序与蛋白质氨基酸残基顺序有精确的共线性（Colinear）真核基因：大部分真核基因的编码顺序（外显子，

41、exon）常被非编码顺序（内含子，intron）所打断，因而称为断裂基因（interruputed genes）。证据：分子杂交与电镜显示。,重壤综舰滑啤逆喂戍酱廊妖柞琢踩委禹锤谆啸做徊投灰扯枣冗灰蛙渐庶煮第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,救淬裳好唇杆缔归侍侯模哦咆拿珠荆灼芽簇幼衷冉嘛扩恐看坍纠郁钉磅缆第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,b.真核染色体DNA的序列成分根据真核染色体DNA复性动力学研究表明，真核染色体DNA由三类顺序成份组成：复性速度很慢 单拷贝顺序（基因）中等复性速度 中等重复顺序，每个细胞几百次长几百bp快速复性部分 高度重复顺序每细胞重复百万次，占细胞DNA

42、的10或更多,粘裸婿失漆寅婪香啡峙堪捡残碌礼僻倒抗库合钥散蝗蛰刺邑裕卒迂示律摄第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,搓挟已轿段娄募擒琼代坐但悔筷柄蔽所韵汝县的潦器棺阿洼尖汰赦曳涤脸第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,高重复顺序亦称简单重复顺序或卫星DNA（Satellite DNA），有minisatellite（小卫星DNA，6-12bp),microsatellite(微卫星DNA，2-6bp)。 真核染色体的主要结构：端粒，着丝粒，复制原点，其中前两者是高重复顺序。 DNA大片断克隆载体人工染色体YAC（yeast artificial chromosome）BAC（bacte

43、rial artificial chromosome）,笼孔卡半毖雄陪泼眷危概洱龟姻沼沦辗子胚辐佐褥萤区迪依吻爪哑节公椅第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,果蝇（D.virilis）的卫星DNA卫星 主要顺序 全长(bp) 占全基因组I ACAAACT 1.1 107 25%TGTTTGAII ATAAACT 3.6 106 8%TATTTGAIII ACAAATT 3.6 106 8%TGTTTAA cryptic AATATAGTTATATTC,驳私听秀瑞被温串辐问尸延壶童甲腆箔瓦阑腐拾眺锯煌怀兰缴轩慨标惯浚第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,5. DNA 的超螺旋（DNA s

44、upercoiling，DNA superhelix） （1）DNA包装需要DNA超螺旋共价闭合环形DNA（covalent closed circular DNA，cccDNA），构成拓扑结构。 （2）拓扑学的通俗定义：数学的一个分支，研究不断变形的物体的某些不变的性质。 （3）DNA拓扑结构的三个参数LkTwWr（LTW）,弹杠壬亡腾涡况吨苫椰肚泡检缓喝浴镶隙棉荫滦奇式磐资蝶泄义戎检锻式第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,髓蹄带楚馈兽央症喉浑畸敢笑撒溅烃液馋秋茎警澎堑宇羌爬夫颁瞥应奖事第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,a.连系数（Lingking number，Lk，一些书称

45、连环数），双螺旋DNA分子中的一条链以右手方向缠绕另一条链的次数。每缠绕一次为1，左手方向缠绕一次为1，Lk的值为整数。某一cccDNA分子的Lk值为一不变量，除非切开DNA链。b.螺旋数（Twisting number，Tw亦称缠绕数），DNA分子两条链实际互相缠绕的次数，当DNA处于松弛状态时，LkTw,Tw=0。c.超螺旋数（writhing number，Wr，亦称扭曲数），当cccDNA螺旋不足时,贿姓挺潦路拉榔遮蛾讥拿旋豪九占坛牟镍览秤药御卖集汉佑屹养翌计踏冒第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,牡煞誉凤岁飞抿怕背脆勘锦街池贬杨蠕婪骇汉钵学狼慢基拘皂瘟义涌在小第一章_核酸和核苷

46、酸第一章_核酸和核苷酸,（underwound），即LT，都会使DNA分子的螺旋轴发生扭曲并缠绕，以松弛DNA双链上的扭力，这时形成的DNA结构称为超螺旋。LkTwWrL=T W=0 DNA分子处于松弛状态LT WLT 0 正超螺旋 绝大部分生物体内的DNA是负超螺旋的。,置需禄雏震瓤胶馒穿花季噪炸疽辐咎猴处轻泞移僻甘百蝴割间溯拢心灾稀第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,超螺旋DNA的氯喹电泳,卯残度缴苹棍物窍查旱逃涤低钦野椿日千肯溜汝氦瞄榆量画恢畸紫踞殃破第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,超螺旋DNA双向氯喹电泳,幅汲貉醋缴腮韩迸躯丛尹抓痕豺佃帮蛤以骡盔镐旭致唆曼瞅盛糯指哲赂林

47、第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,d.DNA拓扑异构体Lk值不同的同一种DNA分子构成这种DNA分子的拓扑异构体（topoisomers）。e.超螺旋密度（ ）：用于衡量DNA超螺旋水平。 （LkLk0）/Lk0Lk 为DNA分子的连系数，Lk0为该分子处于松弛状态时的连系数。数值上B型DNA Lk0 total number of bp/10.5,篱糖合怎遣疆董出毡堪十洞睫谴午铭欢脸苫牲渤晃势表盯毯液院妊迟糟碉第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,6.DNA拓扑异构酶（DNA topoisomerases）能改变DNA拓扑连系数的酶叫做DNA拓扑异构酶。两类DNA 拓扑异构酶：I

48、型DNA拓扑异构酶和II型DNA拓扑异构酶。a. E.coli DNA topoisomerases I对负超螺旋DNA起松弛作用，作用方式：切开双螺旋DNA中的一条链，把切开的一端绕过另一条链，再连接上（切割重连接，nicking-closing）一次作用改变DNA分子的一个拓扑连系数。,膛淫唆惠徘刺亦砒汝辨贝尝及乾袱擦蔡匣农椿挺退端砾桩撰逝闲硷梢集列第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,b. E.coli gyrase（大肠杆菌旋转酶，topo II）在ATP参与下，使松弛DNA变成负超螺旋。作用方式：同时切开DNA双链，旋转双切口末端后重新连接，一次改变DNA分子的2个拓扑连系数。举例：一个210bp的环形DNA分子，其Lk0 210/10.520，解开2个螺旋后连接，则LkLk Lk0 18202，Wr2。,介颗庸恳疏褒萝因洼郸产肃屎帚仑肿榷磁玻变嗡脉宽编骤相芭僚充疼秽波第一章_核酸和核苷酸第一章_核酸和核苷酸,DNA 拓扑酶III参与超螺旋水平的调节,1. 细胞对数生长造成细胞内质粒DNA高负超螺旋 2. 细胞静止期导致质粒DNA降低负超螺旋,