最新核酸组织化学
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生物化学 第2章Ⅱ 核酸(共86张PPT)
内呈正比
5、电泳缓冲液
DNA的凝胶电泳检测
(ethidiumbromide， 简称EB)是一种核酸染料，可以插入到DNA
或RNA分子的碱基之间，并在300nm波长的
紫外光照射下放射出橘红色的荧光，可用来显现 凝胶中的核酸分子。
在凝胶电泳中，溴化乙锭染料可对核酸分子 染色，在紫外光下便可以十分敏感而方便地检测 出凝胶介质中DNA谱带。
五、变性、复性与杂交
（一）、DNA的变性
1、概念 2、变性因素
3、变性的指标
1、概念
是指核酸双螺旋区的氢键断裂，双螺旋 解开，变成无规则线团的现象。核酸变 性其分子中的共价键并没有破坏，分子 量也不改变，核酸的变性（
denaturation ）
2、DNA的变性的因素
温度升高；
酸碱度改变、 pH（>11.3或<5.0）；
1、核酸分子本身的大小：同分子的摩擦
系数成反比的 Maxam和Gilbert 于1977年发明
Primer1（10uM）
2、琼脂糖的浓度：迁移率与胶浓度成反比 而聚丙烯酰胺凝胶制胶时不能将染料加入，会影响聚合。
第五节 核酸的研究方法 据此特性可以定性和定量检测核酸。
在液氮蒸发去2/3时，用自制研杵迅速磨碎叶片；
RNA本身只有局部的双螺旋区，所以变 性行为所引起的性质变化没有DNA那样 明显。 天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸
收(260 nm)值增加25－40%.而RNA变性 后，约增加1.1%。
4. DNA变性后的表现
A260值增加
粘度下降
浮力密度增大
分子量不变
（二）、DNA的复性
1、概念：
变性DNA在适当的条件下，两条彼此分 开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构 ，这一过程称为复性；
核酸化学
2.DNA双螺旋特征
（1）主链：两条平行的多核 苷酸链，以相反的方向，（即 一条由3΄向5΄，另一条由5΄向 3΄），围绕着同一个（想象的） 中心轴，以右手旋转方式构成 一个双螺旋形状。疏水的碱基 位于螺旋的内侧，亲水的磷酸 基和脱氧核糖以磷酸二酯键相 连成的骨架位于外侧。糖环平 面与中心轴平行，碱基平面与 中心轴相垂直。
• DNA三股螺旋结构常出现在 DNA复制、转录、重组的起始位 点或调节位点，如启动子区。 第三股链的存在可能使一些调控 蛋白或RNA聚合酶等难以与该区 段结合，从而阻遏有关遗传信息 的表达。
（3）四股螺旋DNA
•形成条件－－串联重复的鸟苷酸 •基本结构单元－－鸟嘌呤四联体 •碱基之间靠 Hoogsteen 键连接 •已有实验结果表明－－真核细胞端 粒中存在四链结构
第4章 核酸化学
生物大分子
生物大分子是指生命体 内一些组织结构复杂的高分 子，它们是生命活动的主要 物质基础，因而被称为生命 物质。主要类型有蛋白质、 核酸、多糖、脂类。 生物大分子大多数是由 简单的组成结构聚合而成的， 蛋白质的组成单位是氨基酸， 核酸的组成单位是核苷 酸……
第1节 核酸的种类、分布与化学组成
DNA超螺旋的形成
DNA正常的双螺旋结构 处于能量最低状态，双 螺旋中没有张力而处于 松弛状态。如果这种正 常双螺旋额外增加或减 少螺旋圈数，就会使双 螺旋内的原子偏离正常 的位置而产生张力，这 样正常的双螺旋就发生 扭曲而形成超螺旋。超 螺旋总是向着抵消初级 螺旋改变的方向发展。
大多数原核生物 ： 1）共价封闭的环状 双螺旋分子 2）超螺旋结构：双 螺旋基础上的螺旋化
Erwin Chargaff （1905－1995）
（二）DNA的一级结构 由4种脱氧核苷酸 dAMP 、 dGMP 、 dCMP 、 dTMP 按 照 一定的排列顺序通 过磷酸二酯键连接 而成的没有分支的 多核苷酸链。
核酸化学PPT课件
DNA与RNA结构特点
DNA结构特点
DNA是一种长链生物聚合物，组成单 位为四种脱氧核苷酸，由碱基、脱氧 核糖和磷酸构成。
RNA结构特点
RNA由核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而 成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由 一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮 碱基构成。
碱基互补配对原则
碱基互补配对原则是指在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配 对必须遵循一定的规律，这就是A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，反之亦然。
多肽。
基因编辑技术
如CRISPR-Cas9等，可对基因组 进行定点编辑，实现基因敲除、
敲入、突变等操作。
05
核酸药物设计与应用
抗病毒药物设 利用病毒基因序列中的特异性区域，设计与之互 补的核酸药物，通过阻断病毒基因复制或表达， 达到抗病毒效果。
靶向病毒关键蛋白的药物设计 针对病毒生命周期中的关键蛋白，设计能够与之 结合的核酸药物，从而阻止病毒的组装、释放等 过程。
RNA转录过程及调控
RNA转录的基本过程 转录起始、链延长、链终止与释放
RNA转录的酶学 RNA聚合酶、转录因子等
RNA转录的特点
模板链的选择性、转录的不对称性、 转录后加工等
RNA转录的调控
转录起始的调控、转录延伸的调控、 转录终止的调控
核酸酶作用及降解产物
核酸酶的种类与特性
01
核酸内切酶、核酸外切酶等
核酸的降解过程
02
核酸酶的切割作用、降解产物的生成与性质
核酸降解产物的应用
03
用于核酸序列分析、核酸检测等
03
核酸性质与功能
第5章核酸的化学 第二节 核酸的化学组成
DNA和RNA分子中，主要元素有碳、氢、氧、氮、磷等， 个别核酸分中还含有微量的S。磷在各种核酸中的含量比较接 近和恒定，DNA的平均含磷量为9.9%，RNA的平均含磷量为 9.4%。因此，只要测出生物样品中核酸的含磷量，就可以计算 出该样品的核酸含量，这是定磷法的理论基础。
食品生物化学
二、核酸的水解产物
3.次黄嘌呤衍生物——次黄嘌呤核苷酸（IMP）
在肌肉组织中，腺嘌呤核苷酸循环过程中由AMP脱氨形成 次黄嘌呤核苷酸。
次黄嘌呤核苷酸在生物体内是合成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤 核苷酸的关键物质，对生物的遗传有重要的功能。另外，它还 是一种很好的助鲜剂，有肉鲜味，与味精以不同比例混合制成 具有特殊风味的强力味精（见第九章第二节鲜味）。
2.腺苷衍生物——环腺苷酸（cAMP）
cAMP是由ATP经腺苷酸环化酶催化而成的。
食品生物化学
图5-7 环腺苷酸（cAMP）
食品生物化学
cAMP广泛存在于一切细胞中，浓度很低。它们的主要作 用不是作为能量的供体，而是在生物体内参与细胞内多种调节 功能，如它可调节细胞内催化糖和脂肪反应的一系列酶的活性， 也可以调节蛋白激酶的活性。一般把激素称为第一信使，而称 cAMP为“第二信使”。
核酸是一种聚合物，它的结构单位是核苷酸 。
核酸
核苷酸
磷酸
核苷
碱基
戊糖
(嘌呤碱和嘧Ch啶em碱Pa)st(e核r 糖或脱氧核糖)
图5-1 核酸的水解产物
食品生物化学
三、核酸水解产物的化学结构
1．戊糖
DNA和RNA的主要区别是所含戊糖不同，DNA分子中的戊 糖是β-D-2-脱氧核糖，而RNA分子中的戊糖是β-D-核糖 。
碱基 Ade Gua Cyt Ura
食品生物化学
二、核酸的水解产物
3.次黄嘌呤衍生物——次黄嘌呤核苷酸（IMP）
在肌肉组织中，腺嘌呤核苷酸循环过程中由AMP脱氨形成 次黄嘌呤核苷酸。
次黄嘌呤核苷酸在生物体内是合成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤 核苷酸的关键物质，对生物的遗传有重要的功能。另外，它还 是一种很好的助鲜剂，有肉鲜味，与味精以不同比例混合制成 具有特殊风味的强力味精（见第九章第二节鲜味）。
2.腺苷衍生物——环腺苷酸（cAMP）
cAMP是由ATP经腺苷酸环化酶催化而成的。
食品生物化学
图5-7 环腺苷酸（cAMP）
食品生物化学
cAMP广泛存在于一切细胞中，浓度很低。它们的主要作 用不是作为能量的供体，而是在生物体内参与细胞内多种调节 功能，如它可调节细胞内催化糖和脂肪反应的一系列酶的活性， 也可以调节蛋白激酶的活性。一般把激素称为第一信使，而称 cAMP为“第二信使”。
核酸是一种聚合物，它的结构单位是核苷酸 。
核酸
核苷酸
磷酸
核苷
碱基
戊糖
(嘌呤碱和嘧Ch啶em碱Pa)st(e核r 糖或脱氧核糖)
图5-1 核酸的水解产物
食品生物化学
三、核酸水解产物的化学结构
1．戊糖
DNA和RNA的主要区别是所含戊糖不同，DNA分子中的戊 糖是β-D-2-脱氧核糖，而RNA分子中的戊糖是β-D-核糖 。
碱基 Ade Gua Cyt Ura
核酸的化学
一、DNA的二级结构---DNA的双螺旋模 型
DNA的二级结构-双螺旋结构 DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义 DNA双螺旋结构模型要点
DNA的二级结构 ——双螺旋结构
（一）双螺旋结构模型的实验依据
1、对DNA分子结晶的X衍射数据：由Franklin和Wilkins提供，来源 不同的DNA的二级结构非常相似。前者早逝，后者与Watson、Creck 分享了诺贝尔奖。
第二节
核酸的一级结构
5′端
核酸的一级结构
C
定义
核酸中核苷酸的排列
顺序。
A
由于核苷酸间的差异
主要是碱基不同，所以也
称为碱基序列。
G
3′端
核苷酸的连接方式
核苷酸之间以磷酸二酯键连接 形成多核苷酸链，即核酸。 DNA和RNA中的核苷酸残基 都是通过磷酸基团这个“桥” 而共价连接的。即核酸的主链 是由相间出现的磷酸核糖残基 通过共价键连接起来的，各种 碱基可以看成是联系在主链上 的侧链基团。 见P71图3-13
NN HOCH2 O
HH
H2N N N HOCH2 O
HH
H
H
H
H
OH OH
OH OH
腺嘌呤核苷
鸟嘌呤核苷
HO N HOCH2 O
HH
HO N HOCH2 O
HH
H
H
H
H
OH OH
OH OH
胞嘧啶核苷
尿嘧啶核苷
Adenosine Guanosine Cytidine Uridine
假尿苷（ψ） 见P66
1944年，O.T.Avery等人发表了"脱氧核糖型的 核酸是III型肺炎球菌转化要素的基本单位"即 DNA是细菌的转化因子，第一次证明了DNA是 遗传物质。
高中化学核酸的教案设计
高中化学核酸的教案设计随着科技的不断发展，生物化学领域的研究日益深入，其中核酸作为生命活动的重要物质基础，更是受到了广泛关注。
在高中化学教学中，核酸的教学同样占据了重要的地位。
今天，我们就来分享一份高中化学核酸的教案设计范本，帮助大家更好地理解和掌握这一知识点。
一、教学目标1. 知识与技能：理解核酸的基本概念、结构和功能，掌握核酸的化学组成和性质。
2. 过程与方法：通过实验操作，培养学生观察、分析和解决问题的能力，提高学生的实践操作能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对生物化学的兴趣，培养学生探索科学的精神。
二、教学内容1. 核酸的基本概念、结构和功能。
2. 核酸的化学组成和性质。
3. 核酸在生命活动中的作用。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解核酸的基本概念、结构和功能，以及核酸的化学组成和性质。
2. 采用实验法，让学生亲自动手进行核酸提取实验，观察和分析实验现象，加深对核酸性质的理解。
3. 采用讨论法，引导学生探讨核酸在生命活动中的作用，培养学生的思考和表达能力。
四、教学过程1. 引入：通过讲述生物体内的遗传信息传递过程，引出核酸的概念和重要性。
2. 讲解：详细讲解核酸的基本概念、结构和功能，以及核酸的化学组成和性质。
3. 实验：指导学生进行核酸提取实验，观察和分析实验现象，加深对核酸性质的理解。
4. 讨论：组织学生讨论核酸在生命活动中的作用，引导学生思考和表达自己的观点。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调核酸的重要性和作用。
五、教学评价1. 过程评价：观察学生在实验过程中的操作和表现，了解学生对实验方法和步骤的掌握情况。
2. 结果评价：通过课堂提问、小组讨论等方式，了解学生对核酸基本概念、结构和功能的理解程度。
3. 综合评价：结合学生的学习表现、实验结果和讨论内容，对学生的核酸知识掌握情况进行综合评价。
六、教学反思1. 优点：本节课采用了多种教学方法，既有讲授又有实验和讨论，使学生在多方面得到了锻炼和提高。
生物化学第三章核酸
第三节 RNA的结构与功能
Structure and Function of RNA
• DNA和RNA的区别
不同点 戊糖 碱基 二级结构 碱基互补配对 种类 RNA 核糖 G C A U 单链 忠实性较低 多 （mRNA，rRNA， tRNA 等） DNA 脱氧核糖 G C A T 双链 忠实性高 少
碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶(A-T)
4.双螺旋表面存在大沟和小沟
小沟
大沟
（二） DNA二级结构的多样性
• 三种DNA构型的比较
螺距 旋向 (nm) 每圈碱 基数 螺旋直径 （nm） 骨架 走行
存在条件
A型 右手 B型 右手
2.3 3.54
11 10.5
2.5 2.4
平滑 平滑
体外脱水 生理条件
（二）碱基
碱基(base)是含氮的杂环化合物。
腺嘌呤
嘌呤 碱基 嘧啶 鸟嘌呤 存在于DNA和RNA中
胞嘧啶
尿嘧啶 胸腺嘧啶 仅存在于RNA中 仅存在于DNA中
NH2
嘌呤(purine，Pu)
N 7 8 9 NH
N
N
NH
5 4
6 3 N
1N 2
腺嘌呤(adenine, A)
O N
N
NH
NH
鸟嘌呤(guanine, G)
(二) 原核生物DNA的环状超螺旋结构
原核生物DNA多为环状，以负超螺旋的形 式存在，平均每200碱基就有一个超螺旋形成。
DNA超螺旋结构的电镜图象
(三) DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成
基本单位是核小体
DNA染色质呈现出的串珠样结构。 染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。
核酸的结构和功能
目录
一、核酸的化学组成
1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%）
2. 分子组成
碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱
核苷
核苷酸
戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖
磷酸(phosphate)
目录
碱基
N 7
8 9 NH
5 6 1N
43 2 N
嘌呤(purine)
NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"
Francis Harry Compton Crick
James Dewey Watson
Maurice Hugh Frederick Wilkins
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
DNA分子由两条相互平行但走 向相反的脱氧多核苷酸链组成， 两链以”脱氧核糖-磷酸” 为 骨架，以右手螺旋方式绕同一 公共轴盘。螺旋直径为2nm， 形成 大沟 (major groove) 及小 沟(minor groove)相间。
60S
4718个核苷酸 160个核苷酸 120个核苷酸
占总重量的35%
三种RNA内容小结
mRNA
tRNA
结 单链
局部双链
构 5'—m7GpppNm、 三叶草形、倒L形
NNHHN22H2
N
NNN
一、核酸的化学组成
1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%）
2. 分子组成
碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱
核苷
核苷酸
戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖
磷酸(phosphate)
目录
碱基
N 7
8 9 NH
5 6 1N
43 2 N
嘌呤(purine)
NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"
Francis Harry Compton Crick
James Dewey Watson
Maurice Hugh Frederick Wilkins
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
DNA分子由两条相互平行但走 向相反的脱氧多核苷酸链组成， 两链以”脱氧核糖-磷酸” 为 骨架，以右手螺旋方式绕同一 公共轴盘。螺旋直径为2nm， 形成 大沟 (major groove) 及小 沟(minor groove)相间。
60S
4718个核苷酸 160个核苷酸 120个核苷酸
占总重量的35%
三种RNA内容小结
mRNA
tRNA
结 单链
局部双链
构 5'—m7GpppNm、 三叶草形、倒L形
NNHHN22H2
N
NNN
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色5min 3.PBS漂洗lmin 4.用0.1mol／L氯化钙溶液分பைடு நூலகம்lmin 5.PBS冲洗、封片,荧光显微镜下观察
吖啶橙染色注意事项
1.吖啶橙浓度过高(>1:500)或过低 (<1:105),影响准确性和可信性
2.甲醛固定的石蜡切片效果不理想 3.PH6.0,DNA结合染料的聚合加速,
PH低于3.8,DNA结合染料的聚合抑 制
Hoechst33258染色步骤
1.培养细胞或细胞悬液, PBS漂洗5min 2.Hoechst33258工作液室温染色
15min 3.PBS漂洗 4.水溶性封片剂封片,荧光显微镜下观察
碘化丙啶（PI）染色
不能透过完整的细胞膜 正常细胞和凋亡细胞PI拒染 坏死细胞核染红色
PI染色
应用：区分凋亡和坏死细胞
吖啶橙染色
应用：
区分活细胞和死细胞,活细胞核呈黄 绿色荧光,死细胞呈红色荧光(溶酶体 酶释放所致) 原位区分组织细胞DNA和RNA
吖啶橙染色 应用：
恶性肿瘤普查: 非典型增生:荧光增强 增生细胞:强荧光 恶性肿瘤细胞:橘红色或火焰
吖啶橙染色步骤
1.95%酒精固定 2.滴加0.01%浓度的吖啶橙荧光染液染
改变GRP78水平对突变Htt细胞毒性的影响
DAPI染色
150Q
GRP78
DAPI
* 较多单转150Q细胞胞核凋亡， 多数共转150Q和GRP78细胞胞 核正常
DAPI染色优点
1.荧光稳定性优于Hoechst 2.特异性较EB,PI高
Hoechst33258染色
非嵌入性的荧光染料 与DNA小沟富集AT的区域结合 活细胞或固定细胞 亮蓝色荧光
DAPI染色
4，6二脒基-2苯吲哚 与DNA特异性结合的荧光染料 可以穿透活细胞胞膜，无明显细胞 毒性 与双链DNA结合,荧光强度增强20 倍,与单链DNA结合,无荧光增强
DAPI染色步骤
1.培养细胞或组织冰冻切片, PBS漂洗 5min
2.DAPI工作液室温染色5-20 min 3.PBS漂洗 4.水溶性封片剂封片,荧光显微镜下观察
AnnexinV-FITC／PI双染流式细胞 术：
细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸(PS)迁 移至细胞外侧，AnnexinV和PS具 极强的结合力，坏死细胞和凋亡细 胞绿色
坏死细胞核被PI染成红色
双变量FCM的散点图
左下象限显示正常活细胞，为FITC-， PI-；
右上象限为坏死细胞，为FITC+，PI+ ；
右下象限为凋亡细胞，呈现FITC+／ PI-
核酸组织化学
核酸： 1.核糖核酸（RNA）：核仁和核糖体
2.脱氧核糖核酸（DNA）：核内的染 色质或染色体
吖啶橙染色
三环芳香类阳离子型碱性荧光染料 嵌入核酸双链的碱基对 与单链核酸的磷酸发生静电相互作 用
吖啶橙染色
与DNA结合,525nm,绿色荧光 与RNA结合,650nm,橙红色荧光与 单链核酸的磷酸发生静电相互作用
吖啶橙染色注意事项
1.吖啶橙浓度过高(>1:500)或过低 (<1:105),影响准确性和可信性
2.甲醛固定的石蜡切片效果不理想 3.PH6.0,DNA结合染料的聚合加速,
PH低于3.8,DNA结合染料的聚合抑 制
Hoechst33258染色步骤
1.培养细胞或细胞悬液, PBS漂洗5min 2.Hoechst33258工作液室温染色
15min 3.PBS漂洗 4.水溶性封片剂封片,荧光显微镜下观察
碘化丙啶（PI）染色
不能透过完整的细胞膜 正常细胞和凋亡细胞PI拒染 坏死细胞核染红色
PI染色
应用：区分凋亡和坏死细胞
吖啶橙染色
应用：
区分活细胞和死细胞,活细胞核呈黄 绿色荧光,死细胞呈红色荧光(溶酶体 酶释放所致) 原位区分组织细胞DNA和RNA
吖啶橙染色 应用：
恶性肿瘤普查: 非典型增生:荧光增强 增生细胞:强荧光 恶性肿瘤细胞:橘红色或火焰
吖啶橙染色步骤
1.95%酒精固定 2.滴加0.01%浓度的吖啶橙荧光染液染
改变GRP78水平对突变Htt细胞毒性的影响
DAPI染色
150Q
GRP78
DAPI
* 较多单转150Q细胞胞核凋亡， 多数共转150Q和GRP78细胞胞 核正常
DAPI染色优点
1.荧光稳定性优于Hoechst 2.特异性较EB,PI高
Hoechst33258染色
非嵌入性的荧光染料 与DNA小沟富集AT的区域结合 活细胞或固定细胞 亮蓝色荧光
DAPI染色
4，6二脒基-2苯吲哚 与DNA特异性结合的荧光染料 可以穿透活细胞胞膜，无明显细胞 毒性 与双链DNA结合,荧光强度增强20 倍,与单链DNA结合,无荧光增强
DAPI染色步骤
1.培养细胞或组织冰冻切片, PBS漂洗 5min
2.DAPI工作液室温染色5-20 min 3.PBS漂洗 4.水溶性封片剂封片,荧光显微镜下观察
AnnexinV-FITC／PI双染流式细胞 术：
细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸(PS)迁 移至细胞外侧，AnnexinV和PS具 极强的结合力，坏死细胞和凋亡细 胞绿色
坏死细胞核被PI染成红色
双变量FCM的散点图
左下象限显示正常活细胞，为FITC-， PI-；
右上象限为坏死细胞，为FITC+，PI+ ；
右下象限为凋亡细胞，呈现FITC+／ PI-
核酸组织化学
核酸： 1.核糖核酸（RNA）：核仁和核糖体
2.脱氧核糖核酸（DNA）：核内的染 色质或染色体
吖啶橙染色
三环芳香类阳离子型碱性荧光染料 嵌入核酸双链的碱基对 与单链核酸的磷酸发生静电相互作 用
吖啶橙染色
与DNA结合,525nm,绿色荧光 与RNA结合,650nm,橙红色荧光与 单链核酸的磷酸发生静电相互作用