第3章-核酸化学

1、第三章核酸化学第三章核酸化学核酸的概述核酸的概述1869年瑞士外科医生年瑞士外科医生Miescher从细胞核中分离出核素。从细胞核中分离出核素。1889年年Altman制备了核酸制品，命名为核酸。制备了核酸制品，命名为核酸。193040年，年，Kossel 和和 Levene等确定核酸的组分后，等确定核酸的组分后， 明确核酸的类别：明确核酸的类别：核酸核酸脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（核糖核酸（RNA）1944年，年，Avery 的的“肺炎双球菌转化肺炎双球菌转化”实验证明实验证明DNA是有机体的遗传物质：是有机体的遗传物质：orand可分离可分离除少数病毒（除少数病毒（RNA

2、病毒）以病毒）以RNA作为遗传物质外，多数有作为遗传物质外，多数有 机体的遗传物质是机体的遗传物质是DNA。不同有机体遗传物质（不同有机体遗传物质（信息分子信息分子）的结构差别，使得其所）的结构差别，使得其所 含蛋白质（含蛋白质（表现分子表现分子）的种类和数量有所差别，有机体表）的种类和数量有所差别，有机体表 现出不同的形态结构和代谢类型。现出不同的形态结构和代谢类型。RNA的主要作用是从的主要作用是从DNA转录遗传信息，并指导蛋白质的转录遗传信息，并指导蛋白质的 合成。合成。1953年，年，Watson和和Crick提出提出DNA双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。 9898核中（染色体）核中（

3、染色体） 真核真核 线粒体（线粒体（mtDNAmtDNA） 核外核外 质粒（质粒（plasmidplasmid） 叶绿体（叶绿体（ctDNActDNA）DNA DNA 拟核拟核 原核原核 核外：质粒（核外：质粒（plasmidplasmid） 病毒：病毒：DNADNA病毒病毒核酸的种类和分布核酸的种类和分布 核酸分为两大类：核酸分为两大类： 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid Deoxyribonucleic Acid （DNADNA） 核糖核酸核糖核酸 Ribonucleic AcidRibonucleic Acid（RNARNA） mRNA (5%) mR

4、NA (5%) 真核真核 tRNA (10-15%)tRNA (10-15%) rRNA rRNA（80%80%） SnRNA(SnRNA(核内核内） sRNA SnoRNA(sRNA SnoRNA(核仁）核仁）RNA mRNA ScRNA(RNA mRNA ScRNA(胞内胞内) ) 原核原核 tRNAtRNA rRNA rRNA 病毒：病毒：RNARNA病毒病毒第一节第一节 核酸的组成成分核酸的组成成分核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸碱基碱基戊糖戊糖元素组成：元素组成： C H O N P(9%-9.9%) C H O N P(9%-9.9%) 嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖

5、核酸水解 核酸核酸核苷酸核苷酸 核苷核苷磷酸磷酸嘌呤碱或嘌呤碱或 嘧啶碱嘧啶碱（碱基（碱基 ）核糖或核糖或 脱氧核糖脱氧核糖（戊糖（戊糖 ）大分子大分子基本结构单位基本结构单位基本组成成分基本组成成分一、糖组分一、糖组分(戊糖戊糖)OHOH2COHOHOH12OHOH2COHOH12-D-核糖（存在于RNA中）-D-2-脱氧核糖（存在于DNA中）O核糖 + H +糠醛甲基间苯二酚FeCl3绿色产物绿色产物脱氧核糖 + H+ -羟基-酮戊醛二苯胺蓝色产物蓝色产物RNA和和DNA定性、定量测定定性、定量测定嘧啶嘧啶胞嘧啶胞嘧啶 Cytosine（Cyt）尿嘧啶尿嘧啶 uracil（Ura）胸腺嘧啶

6、胸腺嘧啶 thymine（Thy）（一）嘧啶碱（一）嘧啶碱是是嘧啶嘧啶的衍生物的衍生物NNHNH2ONHNHOONHNHOOCH3二、碱基二、碱基嘌呤碱和嘧啶碱嘌呤碱和嘧啶碱嘌呤嘌呤腺嘌呤腺嘌呤 adenine （Ade）鸟嘌呤鸟嘌呤 guanine（Gua）（二）嘌呤碱（二）嘌呤碱是是嘌呤嘌呤的衍生物的衍生物NNNHNNH2NHNNHNONH2n碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧碱基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。啶环均呈平面或接近于平面的结构。n碱基的芳香环与环外基团可以发生碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式酮式烯烯醇式或胺式醇式或胺式亚胺式互变异构亚

7、胺式互变异构。NNOHHOHNNOOHNNNH2OHHHNNONH尿嘧啶烯醇式 酮式氨基态亚氨基态胞嘧啶核苷核苷 戊糖戊糖+ +碱基碱基 糖与碱基之间的糖与碱基之间的C-NC-N键，称为键，称为C-NC-N糖苷键糖苷键(OH)(OH)核糖核苷核糖核苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2 腺苷（腺苷（A） 鸟苷（鸟苷（G） 胞苷（胞苷（C） 尿苷（尿苷（U）胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HON

8、NOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2脱氧核糖核苷呢？脱氧核糖核苷呢？ 有几种？是哪几种？有几种？是哪几种？跟以下结构有何区别？跟以下结构有何区别？区别：区别：1、核糖要变成脱氧核糖；、核糖要变成脱氧核糖；2、U被被T代替。代替。种类：同样是种类：同样是4种，但它们是种，但它们是dA、dG、dC、dTHHHHCH3脱氧胸苷脱氧腺苷脱氧鸟苷脱氧胞苷o 核苷酸是核苷酸是核苷核苷的的磷酸酯磷酸酯。作为。作为DNADNA或或RNARNA结构单元结构单元的核苷酸分别是的核苷酸分别是5-5-磷酸磷酸-

9、-脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷和和5-5-磷酸磷酸- -核糖核苷核糖核苷。OBOHOHOH2CPOHHOOB=腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶或胸腺密啶核糖核苷酸 OH2CPOHHOOOBOH脱氧核糖核苷酸四、核苷酸四、核苷酸 定义、连接方式、种类、衍生物定义、连接方式、种类、衍生物多聚核苷酸（核酸）多聚核苷酸（核酸）o 多聚核苷酸是通过一个核苷酸的多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C C3 3-OH -OH 与另一分子核苷酸的与另一分子核苷酸的5 5- -磷酸基形成磷酸基形成3 3,5,5- -磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。聚合酶聚合酶 核酸的一级结构是核酸的一级结构是

10、通过通过3, 5-磷酸二酯键连磷酸二酯键连接的核苷酸序列。接的核苷酸序列。 DNA和和RNA的生物的生物合成都是按照合成都是按照53方向方向进行的，进行的，。 磷酸二磷酸二酯键酯键核苷酸的衍生物核苷酸的衍生物 ATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。ATP的结构：的结构：O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP) 核苷一磷酸可以进一步磷酸化，形成核苷二磷酸和核苷三核苷一磷酸可以进一步磷酸化，形成核苷二磷酸和核苷三磷酸。下图给出了腺苷一磷酸（磷酸。下图给出了腺苷一磷酸（AMP）、腺苷

11、二磷酸（）、腺苷二磷酸（ADP）和腺苷三磷酸（和腺苷三磷酸（ ATP）的结构。）的结构。PO-OOOHOH2COHOHOH12345核 糖NNNNHHH9腺嘌呤腺 苷NH2OP O-OOP O-OADPATPAMP腺苷-5-磷酸ATPATP的性质的性质：o ATP ATP 分子的最显著特点是含有分子的最显著特点是含有两个高能磷酸键两个高能磷酸键。ATPATP水解时水解时, , 可以释放出大量自由能。可以释放出大量自由能。o ATP ATP 是生物体内最重要的是生物体内最重要的能量转换中间体能量转换中间体。ATP ATP 水解水解释放出来的能量用于推动生物体内各种需能释放出来的能量用于推动生物体

12、内各种需能的生化反应的生化反应。o ATP ATP 也是一种很好的也是一种很好的磷酰化剂磷酰化剂。磷酰化反应的底。磷酰化反应的底物可以是普通的有机分子，也可以是酶。磷酰化物可以是普通的有机分子，也可以是酶。磷酰化的底物分子具有较高的能量（活化分子），是许的底物分子具有较高的能量（活化分子），是许多生物化学反应的激活步骤。多生物化学反应的激活步骤。o 结构：结构：l cGMPl cAMP2.2.环化核苷酸环化核苷酸cAMP cAMP 和和 cGMPcGMP1、 核糖体核糖体RNA（ rRNA）占细胞占细胞RNA总量的总量的80%，与蛋白质（，与蛋白质（40%）共同组成核糖体。）共同组成核糖体。原

13、原 核核 生生 物物 真真 核核 生生 物物核糖体核糖体rRNA核糖体核糖体rRNA 70S（30S+50S）16S、5S、23S 80S（40S+60S）18S、5S、5.8S、28S 第二节第二节 RNA的结构的结构一、一、RNA的类别及分布的类别及分布2、转移、转移RNA（ tRNA）tRNA约占约占RNA总量的总量的15%，主要作用是转运氨基酸用于，主要作用是转运氨基酸用于合成蛋白质。合成蛋白质。tRNA分子量为分子量为4S，1965年年Holley 测定测定AlatRNA一级结构，一级结构，提出三叶草二级结构模型。提出三叶草二级结构模型。3、信息、信息RNA（ mRNA）mRNA约占

14、细胞约占细胞RNA总量的总量的35%，是蛋白质合成的模板。，是蛋白质合成的模板。真核生物真核生物mRNA的前体在核内合成，包括整个基因的内含的前体在核内合成，包括整个基因的内含子和外显子的转录产物，形成分子大小极不均匀的子和外显子的转录产物，形成分子大小极不均匀的RNA。第二节第二节 RNA的结构的结构二、二、RNA一级结构的慨念一级结构的慨念（和蛋白质比较学习，即把蛋白（和蛋白质比较学习，即把蛋白质的一级结构拷过来就行了）质的一级结构拷过来就行了） 组成组成RNA的的核苷酸核苷酸的连接方式及其排的连接方式及其排列顺序。列顺序。 先看先看RNA的连接方式：的连接方式：OHO-O OCH2 UO

15、=PO-35OHOHO-O OCH2 GO=PO-35OHO OCH2OHOH AO=POO-35351PPPOHAUGpGpUpAOHpG-U-ApGUA？键？键连接方式是连接方式是3/、5/磷酸二酯键磷酸二酯键 形成的化合物叫核苷酸的缩合物：形成的化合物叫核苷酸的缩合物： 二核苷酸二核苷酸（某某碱基二核苷酸）（某某碱基二核苷酸） 多核苷酸链多核苷酸链 排列顺序是排列顺序是核苷酸的数量、比核苷酸的数量、比 例和排列次序例和排列次序l 5-5-磷酸端（常用磷酸端（常用5 5-P-P表示）；表示）；3-3-羟基端（常用羟基端（常用3 3-OH-OH表示）表示）l 多聚核苷酸链具有方向性，当表示一

16、个多聚核苷酸链时，必须多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸链时，必须注明它的方向是注明它的方向是5353或是或是3535。多聚核苷酸的表示方式多聚核苷酸的表示方式DNA RNA5PdAPdCPdGPdTOH 3 5PAPCPGPUOH 或5ACGTGCGT 3 5ACGUAUGU 3 ACGTGCGT ACGUAUGUT53OH U53OH 第二节第二节 RNA的结构的结构o RNARNA一级结构研究最多的是一级结构研究最多的是tRNAtRNA、rRNArRNA以以及一些小分子的及一些小分子的RNARNA。其中其中o tRNAtRNA分子具有以下特点：分子具有以下特点：o 分子量分子量

17、2500025000左右，大约由左右，大约由70709090个核苷酸个核苷酸组成，沉降系数为组成，沉降系数为4 4S S左右。左右。o 分子中含有较多的修饰成分。分子中含有较多的修饰成分。o 3 3- -末端都具有末端都具有CpCpAOHCpCpAOH的结构。的结构。三、三、RNA一级结构的特点一级结构的特点大多数真核细胞mRNA在3-末端有一段长约200个残基的多 聚 腺 苷 酸（ P o l y A ）1.真核细胞mRNA的5-末端有一极为特殊的帽子结构，称 为 “ 帽 子（Cap）”：m7GpppNmAA.AA200APoly A3-端5-端帽子结构非编码区非编码区编码区mRNA一级结构

18、的特点一级结构的特点：第二节第二节 RNA的结构的结构oRNARNA是单链分子，因此，在是单链分子，因此，在RNARNA分子中，并不遵守碱基种类的数量分子中，并不遵守碱基种类的数量比例关系，即分子中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。比例关系，即分子中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。oRNARNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋的部分子中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋的部分，则形成突环。这种结构可以形象地称为分，则形成突环。这种结构可以形象地称为“发夹型发夹型”结构。结构。o在在RNARNA的双螺旋结构中，碱基的配对情况不象的双螺旋结构中，碱基的配对

19、情况不象DNADNA中严格。中严格。G G 除了除了可以和可以和C C 配对外，也可以和配对外，也可以和U U 配对。配对。G-U G-U 配对形成的氢键较弱。不配对形成的氢键较弱。不同类型的同类型的RNA, RNA, 其二级结构有明显的差异。其二级结构有明显的差异。otRNAtRNA中除了常见的碱基外，还存在一些稀有碱基，这类碱基大部中除了常见的碱基外，还存在一些稀有碱基，这类碱基大部分位于突环部分分位于突环部分四、四、RNA的高级结构的高级结构RNA分子是含短的不完全的螺旋区的多核苷酸链。分子是含短的不完全的螺旋区的多核苷酸链。主要特征：主要特征：1. 1.一臂四环一臂四环：氨氨基酸臂：基

20、酸臂：33端有端有CCACCAOHOH的的共有结构；共有结构；反密码环：反密码环：环环上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNA相相互作用；互作用； D D环：其上有二环：其上有二氢尿嘧啶（氢尿嘧啶（D D），与识别酶），与识别酶有关；有关； T TC C环：环：含有含有T T和和，与识别核糖体有关；与识别核糖体有关； 可变环：可变环：其上的核苷酸数其上的核苷酸数目可以变动；目可以变动；2.2.含有修饰碱含有修饰碱基和不变核苷酸，基和不变核苷酸，修饰碱修饰碱基约为基约为10%10%。（一）（一）tRNAtRNA的二级结构的二级结构o 在三叶草型在三叶草型二级结构的二级结构的基础上，突基础上，

21、突环上未配对环上未配对的碱基由于的碱基由于整个分子的整个分子的扭曲而配成扭曲而配成对，目前已对，目前已知的知的tRNAtRNA的三级结构的三级结构均为倒均为倒L L型型（二）（二）tRNAtRNA的的三三级结构级结构第三节第三节 DNA的结构的结构一、一、DNA的一级结构的一级结构因为因为DNA的脱氧核苷酸只在它们所携带的碱基上有的脱氧核苷酸只在它们所携带的碱基上有区别，所以脱氧核苷酸的序列常被认为是区别，所以脱氧核苷酸的序列常被认为是碱基序列碱基序列（base sequence)。通常碱基序列由。通常碱基序列由DNA链的链的53方向写。方向写。DNA中有中有4种类型的核苷酸，有种类型的核苷酸

22、，有n个核苷酸个核苷酸组成的组成的DNA链中可能有的不同序列总数为链中可能有的不同序列总数为4n。pAGTOHP第三节第三节 DNA的结构的结构二、二、DNA的双螺旋结构的双螺旋结构1953年，年，Watson 和和Crick 提出。提出。 1951年年 Franklin和和 Wilkins利用利用X-射线衍射方法分析了射线衍射方法分析了DNA的晶体，得到了的晶体，得到了DNA X-射线衍射图。从衍射图推测出射线衍射图。从衍射图推测出，螺旋沿着螺旋的长轴有两个周期性，第一个，螺旋沿着螺旋的长轴有两个周期性，第一个周期出现在周期出现在0.34nm，。这对于确定。这对于确定DNA的结构是至关重要的

23、线索。的结构是至关重要的线索。 DNA晶体晶体 X-射线衍射图射线衍射图一一双螺旋结构的主要依据双螺旋结构的主要依据（1）Wilkins和和Franklin发现不同来源的发现不同来源的DNA纤维具有相似纤维具有相似的的X射线衍射图谱。射线衍射图谱。（2）Chargaff发现发现DNA中中A与与T、C与与G的数目相等。后来的数目相等。后来Pauling 和和Corey发现发现A与与T生成生成2个氢键、个氢键、C与与G生成生成3个氢键。个氢键。（3）电位滴定证明，嘌呤与嘧啶的可解离基团由氢键连接。）电位滴定证明，嘌呤与嘧啶的可解离基团由氢键连接。o （1 1）DNADNA分子由两条多分子由两条多聚

24、脱氧核糖核苷酸链聚脱氧核糖核苷酸链( (简称简称DNADNA单链单链) )组成。组成。两条链沿着同一根轴平两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条旋结构。螺旋中的两条链方向相反，链方向相反，即其中一即其中一条链的方向为条链的方向为5353，而另一条链的方向为而另一条链的方向为3535，螺旋结构上，螺旋结构上有大沟和小沟。有大沟和小沟。注：注：在这些沟内，碱基对的边缘是暴在这些沟内，碱基对的边缘是暴露给溶剂的，所以能够与特定的碱基露给溶剂的，所以能够与特定的碱基对相互作用的分子可以通过这些沟去对相互作用的分子可以通过这些沟去识别碱基对，而不必将螺旋破坏。这

25、识别碱基对，而不必将螺旋破坏。这对于可以与对于可以与DNA结合并结合并“读出读出”特殊特殊序列的蛋白质是特别重要的。序列的蛋白质是特别重要的。二二双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点（2 2）嘌呤碱和嘧啶碱基）嘌呤碱和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧，彼此以螺旋外侧，彼此以3 3 -5 -5 磷酸二酯键磷酸二酯键连接，形成连接，形成DNADNA分子分子的骨架。碱基环平面的骨架。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面环平面与碱基环平面成成9090角。角。2.DNA2.DNA双螺旋结构的要点双螺旋结构的要点（3 3）

26、螺旋横截面的直径）螺旋横截面的直径约为约为2 nm2 nm，每条链相，每条链相邻两个碱基平面之间邻两个碱基平面之间的距离为的距离为0.34 nm0.34 nm，相相邻核苷酸的夹角为邻核苷酸的夹角为36 。沿螺旋的长轴每一转沿螺旋的长轴每一转含有含有10个碱基对，其个碱基对，其螺距为螺距为3.4nm。 （即（即螺旋旋转一圈）高度螺旋旋转一圈）高度为为3.4 nm3.4 nm。（4 4）双螺旋内部的碱基按规则）双螺旋内部的碱基按规则配对，碱基的相互结合具有配对，碱基的相互结合具有严格的配对规律，即腺嘌呤严格的配对规律，即腺嘌呤（A A）与胸腺嘧啶（）与胸腺嘧啶（T T）结合，）结合，鸟嘌呤（鸟嘌呤

27、（G G）与胞嘧啶（）与胞嘧啶（C C）结合，这种配对关系，称为结合，这种配对关系，称为碱基互补。碱基互补。A A和和T T之间形成两之间形成两个氢键，个氢键，G G与与C C之间形成三个之间形成三个氢键。氢键。 双螺旋的两条链是互补关系。双螺旋的两条链是互补关系。三三双螺旋结构的稳定因素双螺旋结构的稳定因素主要是：主要是：1、氢键氢键（比较弱）；（比较弱）；2、碱基堆积力碱基堆积力（base stacking force，由芳香族碱基，由芳香族碱基电子间电子间的相互作用引起的，能形成疏水核心，是稳定的相互作用引起的，能形成疏水核心，是稳定DNA最重要的最重要的因素；因素；另外还有：另外还有：

28、3、离子键离子键（减少双链间的静电斥力）。（减少双链间的静电斥力）。四四DNADNA双螺旋的构象类型双螺旋的构象类型B-DNA：92%相对湿度，接近细胞内的相对湿度，接近细胞内的DNA构象，与构象，与Watson 和和Crick提出的模型相似。提出的模型相似。A-DNA：75%相对湿度，与溶液中相对湿度，与溶液中DNA-RNA杂交分子的构杂交分子的构象相似，推测转录时发生象相似，推测转录时发生BA。其碱基平面倾斜。其碱基平面倾斜20，螺，螺距与每一转碱基对数目都有变化。距与每一转碱基对数目都有变化。Z-DNA：主链呈锯齿型左向盘绕，直径约：主链呈锯齿型左向盘绕，直径约1.8nm，螺距，螺距4.

29、5nm，每一转含，每一转含12个个bp，只有小沟。，只有小沟。B-DNA与与Z-DNA的相的相互转换可能和基因的调控有关。互转换可能和基因的调控有关。C-DNAC-DNA：66%66%相对湿度，螺距相对湿度，螺距3.09nm3.09nm，每转螺旋，每转螺旋9.339.33个碱基个碱基对，碱基对倾斜对，碱基对倾斜6 6。可能是特定条件下。可能是特定条件下B-DNAB-DNA和和A-DNAA-DNA的转的转化中间物。化中间物。双螺旋双螺旋DNADNA的结构参数的结构参数类型类型旋转方向旋转方向结晶状态结晶状态螺旋直螺旋直径径（nm）螺距螺距（nm）每转碱基每转碱基对数目对数目碱基对间垂碱基对间垂直

30、距离直距离（nm）碱基旋转角碱基旋转角度度ADNABDNAC- DNAzDNA右右75%Na+右右92%Na +右右66%Li +左左 人工合成人工合成2.02.31.921.82.83.43.14.511109.3120.2550.340.330.2732.73638-60三、三、DNADNA的三级结构的三级结构DNADNA双螺旋的进一步扭双螺旋的进一步扭曲构成三级结构。曲构成三级结构。 正超螺旋正超螺旋 负超螺旋负超螺旋双链线性双链线性DNADNA（dsDNAdsDNA）如真核生物如真核生物双链环状双链环状DNADNA（dcDNAdcDNA）如细菌、质粒如细菌、质粒单链环状单链环状DNAD

31、NA（scDNAscDNA）如病毒、噬菌体如病毒、噬菌体单链线性单链线性DNADNA（ssDNAssDNA）如病毒、噬菌体如病毒、噬菌体定义：定义： DNADNA的三级结构指的三级结构指DNADNA分子（双螺旋）通过扭曲和折分子（双螺旋）通过扭曲和折叠所形成的特定构象。包括不叠所形成的特定构象。包括不同二级结构单元间、单链与二同二级结构单元间、单链与二级结构单元间的相互作用以及级结构单元间的相互作用以及DNADNA的拓扑特征。超螺旋是的拓扑特征。超螺旋是DNADNA三级结构的一种类型。超螺旋三级结构的一种类型。超螺旋即即DNADNA双螺旋的螺旋。双螺旋的螺旋。 向左捻向左捻向右捻向右捻松弛型松

32、弛型正超螺旋正超螺旋负超螺旋负超螺旋第四节第四节 核酸及核苷酸的性质核酸及核苷酸的性质一、溶解性一、溶解性DNA在在PH4.2时溶解度最低。时溶解度最低。RNA在在PH2-2.5时溶解度最低。时溶解度最低。1.水溶水溶性性微微 溶于水，不溶于有机溶剂溶于水，不溶于有机溶剂,水中水中溶解度溶解度DNA达达2%，RNA达达4%2.盐溶性盐溶性DNA-蛋白，溶于蛋白，溶于1mol/L Nacl ，低盐不溶。，低盐不溶。 RNA-蛋白，溶于蛋白，溶于0.14mol/L Nacl ，高盐不溶。，高盐不溶。3.不同不同PH的溶解性的溶解性二、核酸的紫外吸收特性二、核酸的紫外吸收特性在核酸分子中，由于在核酸

33、分子中，由于嘌呤碱和嘧啶碱具有嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，因而共轭双键体系，因而具有独特的紫外线吸具有独特的紫外线吸收光谱，一般在收光谱，一般在260nm260nm左右有最大吸收峰，左右有最大吸收峰，可以作为核酸及其组可以作为核酸及其组份定性和定量测定的份定性和定量测定的依据。依据。以以A A260260/A/A280280进行定性、进行定性、定量定量DNADNA和和RNARNA溶液中加入溶液中加入溴化乙锭（溴化乙锭（EBEB），在），在紫外下发出荧光紫外下发出荧光三、核酸的变性与复性三、核酸的变性与复性（一）（一）. . 变性变性 生物活性部分丧失、粘度下降、生物活性部分丧失、粘度下降、

34、浮力密度升高、紫外吸收增加（增浮力密度升高、紫外吸收增加（增色效应）色效应） 变性因素变性因素: : pHpH（11.311.3或或5.05.0）变性剂（脲、）变性剂（脲、甲酰胺、甲醛），低离子强度甲酰胺、甲醛），低离子强度 加热加热1.1.变性的概念变性的概念2.2.变性表征变性表征 稳定核酸双螺旋次级键断裂，稳定核酸双螺旋次级键断裂，空间结构破坏，变成单链结构的空间结构破坏，变成单链结构的过程。核酸的的一级结构过程。核酸的的一级结构( (碱基碱基顺序顺序) )保持不变。保持不变。核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少3040%，当核，当核酸变性或降解时

35、光吸收值显著增加酸变性或降解时光吸收值显著增加（增色效应），（增色效应），但核酸但核酸复性后，光吸收值又回复到原有水平复性后，光吸收值又回复到原有水平（减色效应）（减色效应）。00.10.20.30.4220240260280300波长 / nm光吸收DNADNA的变性过程的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，通常将紫外吸收的增加量达最大量一半时的温度称熔解温度，通常将紫外吸收的增加量达最大量一半时的温度称熔解温度，用用T Tm m表示。表示。一般一般DNADNA的的T Tm m值在值在85-9585-95 C C之间。之间。DNADNA的的T Tm m值与分子中的值与分子中的G G和和C C的含的含量有关。量有关。G G和和C C的含量高，的含量高，T Tm m值高。因而测定值高。因而测定TmTm值，可反映值，可反映DNADNA分子中分子中G, CG, C含量，可通过经验公式计算：（含量，可