核酸基础知识

• DNA：双链变成两条单链 • RNA：局部双螺旋被破坏，失去原有的空间构象
五、变性、复性和分子杂交
2、复性
——变性DNA在一定条件下，两条互 补的单链重新缔合而恢复天然的双 螺旋结构，其物理性质和生物活性 随之恢复的过程。
• 热变性的DNA在缓慢冷却后 可以复性，也称为退火。
五、变性、复性和分子杂交
每圈螺旋10个核苷酸 碱基堆积距0.34nm 双螺旋平均直径2nm

DNA的三级结构
1、定义：双螺旋 DNA分子通过扭曲 和折叠所形成的 特定构象——超 螺旋结构。
螺 旋 和 超 螺 旋 电 话 线
超螺旋
螺旋
DNA的三级结构 2、DNA的存在形式--核小体
组蛋白 八聚体
核小体
H1组蛋白
二、 RNA的分子结构
2′
OH
1′
HOCH2 H H
O H
2′
OH H
H H 3′ OH
H
OH
OH
H
D-核糖
D-2-脱氧核糖
Ribose
Deoxyribose
二、核酸的结构组成
（一）化学组成
2、碱基（氮碱）
核酸中的碱基分为两类，即嘌呤碱和嘧啶碱。 （1）. 嘌呤碱（purine ）：为嘌呤的衍生物，两种： 腺嘌呤（adenine Ade or A ） 鸟嘌呤（guanine Gua or G ） （2）.嘧啶碱（pyrimidine ）：为嘧啶的衍生物，三种： 胞嘧啶 （cytosine Cyt or C ） 尿嘧啶 （uracil Ura or U ） 胸腺嘧啶 （thymine Thy or T ）
（二）重要性
1、核酸是遗传物质 2、核酸参与蛋白质的生物合成
五、核酸在医药上的应用
1、RNA： 可用于改善精神迟缓，记忆衰退，刺激造血， 促进白细胞再生，治疗初级癌症。 2、DNA： 可用于改善疲劳，提高抗癌疗效。 3、免疫核糖核酸： 用于肿瘤的免疫治疗。 4、多聚核苷酸： 作为干扰素的诱导剂。 5、核苷酸： CMP；治疗肝炎、肾炎、白血球、血小板升高
杂交（缓慢冷却）
探针
第五节 核苷酸代谢
一、体内核苷酸分布情况及来源
二、核苷酸的分解代谢
三、核苷酸的合成代谢
一、体内核苷酸分布情况及来源
1、分布情况 • 体内核苷酸主要是5′ -核苷酸，核糖核苷 酸浓度（mmol）远大于脱氧核糖核苷酸 （μ mol）。ATP最多。 2、体内核苷酸的来源 • 食物核酸消化吸收 • 体内核酸的降解 • 体内生物合成：完全能够满足机体需要
基本碱基结构和命名
嘌呤
嘧啶
Adenine
Guanine
Cytosine
Uracil
Thymine
(A)
(G)
(C)
(U)
(T)
二、核酸的结构组成
（一）化学组成
3. 稀有碱基（修饰碱基、微量碱基）
含量甚少的碱基，多数为主要碱基的修饰物。 主要存在于RNA分子中。
两类核酸分子组成的比较
嘌呤 嘧啶 核糖 酸
一、酸碱性质
• 两性电解质：含酸性的磷酸基团， 又含弱碱性的碱基，通常表现为 较强的酸性。
• pH大于4时，呈阴离子状态。
二、溶解性和粘度
1、溶解性：微溶于水，不溶于有机溶剂 2、粘度： DNA〉RNA • DNA粘度很大，可作为变性指标 • RNA粘度很小
三、紫外吸收
碱基、核苷、核苷酸和核酸在240～290nm的 紫外波段有强烈的光吸收， λmax=260nm
第二节 核酸的化学组成
一、核酸的元素组成 二、核酸的结构组成
三、核苷酸的衍生物
四、核苷酸核酸的元素组成

组成核酸的基本元素：C、H、O、N、其
中P 的含量比较稳定，占9%-10%，通过 测定P 的含量来推算核酸的含量（定磷 法）。

DNA平均含磷量为9.9%，RNA为9.4%。 任何核酸都含磷酸，所以核酸呈酸性。
DNA RNA
A G A G
C T C U
D-2-脱氧 核糖 D-核糖
磷酸 磷酸
二、核酸的结构组成
（二）核苷与核苷酸
1、 核苷
2、核苷酸 磷酸与核苷5’位-OH脱水形成磷酸酯键
O HO P OH
3’ 5’
O HO P OH
OH2C O B
OH2C O B
3’
5’
OH OH 核糖核苷酸
OH 脱氧核糖核苷酸
授课顺序
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 核酸的概述 核酸的化学组成 核酸的分子结构 核酸的理化性质 核苷酸代谢 核酸与遗传
第一节 核酸的概述
一、核酸的发现和研究简史 二、核酸的种类 三、核酸的分布 四、核酸的概念和重要性 五、核酸在医药上的应用
一、核酸的发现和研究简史
1869
（一）多磷酸核苷
5´-NMP 5´-NDP 5´-NTP N=A、G、C、U 腺嘌呤核苷酸（AMP） 二磷酸腺苷 ADP 三磷酸腺苷 ATP 5´-dNMP
5´-dNDP
5´-dNTP N=A、G、C、T
构成DNA及RNA的碱基、核苷和常见核苷酸
碱基
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U)
二十世纪是
物理学
的世纪
二十一世纪是 生命科学 的世纪
生命是 ？
生命 = 核酸 + 蛋白质 二十一世纪是核酸、蛋白质的世纪
核酸、蛋白质
谁更“牛”?
第五章 核酸基础知识
目的要求： 介绍核酸的分类 、化学组成、结构特 征和理化性质，并在 此基础上介绍核酸在 体内的变化。初步认 识核酸与遗传的关系 。了解核酸类药物。
Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一 种 含磷酸的有机物，当时称为核素（nuclein）,后称为 核酸（nucleic acid） 1935年，Kossel和Levene等确定核酸的组分是DNA和 RNA，提出“四核苷酸假说 1944年Avery 等人通过肺炎球菌转化试验证明DNA是 遗传物质 1953年Watson和Crick提出DNA结构的双螺旋模型 1958年Crick提出遗传信息传递的中心法则 70年代 建立DNA重组技术 80年代以后，分子生物学、分子遗传学等学科突飞 猛进发展， 90年代以后，实施人类基因组计划（HGP）
（一）、RNA分子的组成 1、碱基组成： • 基本碱基：A、G、C、U • 稀有碱基：60多种，主要由碱基 修饰而来 2、戊糖：D-核糖 3、磷酸 4、基本单位：核苷酸
二、RNA的分子结构
二级结构
1、定义：RNA的多核苷链在某些部 分弯曲折叠形成的双螺旋区。 2、特点： • 双螺旋区的碱基有配对规律 • 双螺旋区不能参加配对的碱基仍 以单链形式存在 3、 以tRNA为例讲述其结构特点
CTP、UTP）
3、酶的辅助因子的结构成分（如NAD+）
4、细胞通讯的媒介（如cAMP、cGMP）
五、核苷酸的连接方式
五、核苷酸的连接方式
1、核酸的一级结构：
不同的核苷酸在核酸长链上的排列顺序。也称为 核苷酸序列或碱基序列。
2、核酸一级结构的简写： ①

② ③
5′-pGpApCpTpTpApC-OH-3′ 5′-GACTTAC-3′
B=腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶或胸腺密啶
2、核苷酸
核苷酸种类

RNA 中含有
腺苷酸 AMP， 鸟苷酸 GMP， 胞苷酸 CMP， 尿苷酸 UMP，

DNA 中含有
脱氧腺苷酸 dAMP 脱氧鸟苷酸 dGMP 脱氧胞苷酸 dCMP 脱氧胸苷酸 dTMP
三、核苷酸的衍生物
二、核酸的结构组成
（一）化学组成 核酸
核苷酸
磷酸
核苷
戊糖 (pentose) 碱 基 (base)
二、核酸的结构组成
（一）化学组成
1、戊糖（pentose）
RNA中的戊糖为 D-核糖（ D-ribose） DNA中的戊糖为 D-2-脱氧核糖(D-2-deoxyribose)
5′
HOCH2
4′
O H
第三节 核酸的分子结构
一、 DNA的分子结构 DNA的分子组成：Chargaff规律 DNA的空间结构 二、 RNA的分子结构 RNA的分子组成 RNA的空间结构
一、 DNA的分子结构
Chargaff规律
1、四种碱基：A、G、C、T
2、 A+G=C+T ，A=T
G=C
3、 DNA的碱基组成有物种的特异性
3、分子杂交
——在变性的DNA溶液中加入外源DNA单链分子或 RNA单链分子，去掉变性条件后复性形成双螺旋结 构的过程。 • DNA杂交：DNA-DNA • RNA杂交：DNA-RNA 意义：
• 基因诊断最常用的基本技术，是定性、定量 检测特异DNA或RNA片段的有力工具。
变性（加热） 复性（缓慢冷却）
三、核酸的分布
真核生物 DNA 细胞核（98%） 细胞质（少量） 线粒体（少量） 叶绿体（少量） 细胞质（90%） 核仁（少量） 原核生物 核质 质粒DNA 病毒 病毒DNA
RNA
细胞质
病毒RNA
四、核酸的概念和重要性
（一）概念 核酸包括DNA和RNA，它们都是 由核苷酸组成的具有复杂三维结 构的大分子物质。
二、核酸的种类
1、脱氧核糖核酸（DNA，
细胞核）Deoxyribonucleic Acid
2、核糖核酸（RNA，胞质）
Ribonucleic Acid
二、核酸的种类
1、脱氧核糖核酸（DNA）

DNA为双链分子，其中 大多数是线形结构大 分子，也有少部分呈 环状结构