第三章 核酸化学for graduates candidates
核酸-2江南大学食品学院生化课件第三章.
RNA
复制
翻译
蛋白质
遗传信息传递的中心法则
二、核酸的组成
核酸 核苷酸
水
磷酸
核苷
解
戊糖
碱基
三、碱基
嘌呤：
腺嘌呤 (A)
鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶 (C) 尿嘧啶 (U) 胸腺嘧啶 (T)
嘧啶：
O
NH
碱基
N N
脂键
N
N H
HN O N H
H2O 核苷键
O
磷酸 O P OH
OHCH2 O
第三章 核酸化学
（ Nucleic Acids Chemistry )
• 第一节
概述
• 第二节 • 第三节 • 第四节
核酸的组成 核酸的结构 核酸及核苷酸的性质
一、核酸的类别
• 脱氧核糖核酸（ DNA）
• 核糖核酸（ RNA）
• 核糖体RNA • 信使RNA • 转运RNA
DNA
复制
转录 反转录
实际上， Tm是增色效应达到最大值的50% 时的温度。也就是说，DNA溶液的温度达 到Tm时，将有50%的DNA双链处于解链状态。
DNA的Tm一般为70～85℃。 Tm随DNA分子中G-C碱基对含量的增加而升 高。它也与溶液的离子强度有关，一般情 况下，离 子强度低，Tm值小。
2、DNA的复性∶ 变性的DNA在适当条件下，两条彼此分开的互补 单链又可以恢复碱基配对，重新成为双螺旋，这个 过程称为DNA的复性（DNA renaturation）。 复性后的DNA的某些理化性质和生物活性也可以 得到部分或全部恢复。如∶减色效应。 退火（annealing）: 即DNA由单链复性变成双链结构的过程。来源 相同的DNA单链经退火后完全恢复双链结构，不同 源DNA之间、DNA和RNA之间退火后形成杂交分子。
化学生物学导论：第三章 核酸
电泳分离，放射自显影得到互相错落的梯形图谱，即可读
出DNA序列
双链DNA 32P标记
Cut with restriction emzyme
discard
碱基特异性化学切割反应
碱基特异性修饰及裂解
反应体系 碱基修饰试剂 碱基修饰反应 主链断裂试剂 断裂点
1
NH 6
G
5 N7
4
8
NH2 2 N 3 N 9
5
P O CH2 O
4
H H
3
1
H H
2
OH H
硫酸二甲酯（DMS）可使鸟嘌呤的N7位氮原子甲基化，使 之成为带一个正电荷的季铵基团，减弱N9位上的N-糖苷键，至 使脱氧核糖苷键不稳定，发生水解。
Maxam-Gilbert法的基本步骤
（一）限制酶消化待测DNA，得到长度为100-200bp的一组片段，纯化回 收每1个片段作为测序材料。 （二）碱性磷酸酶处理消除5’磷酸。 （三）多核苷酸酶催32PdNTP标记（5’-OH）末端。 （四）使标记片段变性为单链。 （五）分成4个反应体系，化学处理，严格控制反应条件，使得平均每1个 DNA分子只有1个位置被断裂，这样每个反应中虽然都在同一核苷酸处断裂 DNA链，但由于碱基位置不同，产生1组不同长度的DNA片段。 （六）电泳 （七）放射自显影 （八）4个反应管统一阅读，DNA 上的4个碱基每个位置都有一个相应的片 段，待测DNA全部核苷酸序列就可直接读出。
Sanger法第一步：加入复制终止剂
电 泳 ， 看 谁 跑 得 快
荧光检测探头
Tell from the gel the position of each G
重庆大学生物有机化学_第三章 核酸的生物有机化学 第二节 多聚核苷酸的合成
① 酰基：氨基经酰化后降低了它的亲核性能，是保 护氨基最常用的一种方法。
两步法 :在氨基酰化过程中，除了氨基被酰化外，核苷 酸中核糖上的游离羟基也同时被酰化。因此在酰化后， 还必须选择性地脱去糖上的酰基。 A: 整个核苷的酰化（碱基上的氨基，糖上的羟基） B: 糖的脱酰（糖上的羟基）
一步法: 在适当的反应条件下只有碱基上的氨基酰化
第一轮完成
DNA聚合酶链式反应-原理
第二轮完成 第三轮完成
DNA聚合酶链式反应-原理
引物设计基本原则
引物长度（length）: 20～30bp 引物中四种碱基的分布应该是随机的 两引物间不能有互补序列，尤其是3‘ 端 引物的碱基顺序不应与非扩增区域由同源性 引物的3’末端碱基一定要与模板DNA配对 解链温度(Tm)：两引物间相差不大于5℃ 引物内部不能有大于3bp的反向重复序列或自身
从大肠杆菌中还发现了另外两种DNA聚合酶， 分别称为DNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ。它们在功能上与Ⅰ略 有差别。
2. RNA的生物合成 RNA的基本功能是传递和表达DNA遗传信息。
所有RNA都是以DNA链为模板，在RNA聚合酶作用 下合成的，RNA 合成过程又称为转录 (transcription)。
从大肠杆菌分离得到的RNA聚合酶(RNA polymerase)，可以在一定的条件下，催化合成RNA链。
OO CH N(CH3)2
⑵ 糖羟基的保护：脱氧核糖上有两个羟基(3'-OH和5'OH)，而核糖则有三个羟基(2'-OH, 3'-OH和5'-OH), 在 多聚核苷酸合成过程中，必须选择性地引进或脱去保护 基。因此对核糖羟基保护基的选择性就显得特别重要。
区分：核糖上的羟基
生物化学第三章核酸1
Paintings of DNA models on a 'Millennium Collection' stamp, designed by Mark Curtis (1999–2000), from the UK Royal
Mail's Scientists' Tale collection
Spirals Time — Time Spirals by Charles Jencks
2、两链的碱基均在主链的内侧，一链的A与另一链的T配对， G与C配对，前者配对形成二个氢键，后者配对形成三个氢键；
3、成对的碱基大致处于同一个平面，该平面与螺旋轴基本垂 直。相邻碱基对平面间的距离为0.34nm，，该距离使碱基平 面间的π电子云可在一定程度上相互交盖，形成碱基堆积力。 每转一周有10个碱基对；
Z-DNA的生物功能：
与基因表达、基因调控有关。
1979年美国A·Rich等人 发现了左旋DNA（左手 DNA双螺旋结构）
Zig-zag
多核苷酸链
核苷酸的连接方式：3 ’ ，5’-磷酸二酯键
多核苷酸链结构的特点： 1、主链由戊糖—磷酸组成，侧链由碱基组成； 2、具有方向性： 5’-端→ 3’-端
表示方法
ACG
Structure of a DNA chain. The chain has a 5 end, which is usually attached to a phosphate, and a 3 end, which is usually a free hydroxyl group.
碱基的性质
紫外吸收
核酸的结构
一级结构 指多核苷酸链上核苷酸的排列顺序
表示方法：
2 第三章 核酸化学作业及参考答案
班级学号姓名第三章核酸化学作业及参考答案一．单选1．通常既不见于DNA又不见于RNA的碱基是A．腺嘌吟B．黄嘌呤C．鸟嘌呤D．胸腺嘧啶E．尿嘧啶2．核苷酸中碱基(N)、戊糖(R)和磷酸(P)之间的连接关系是A．N-R-P B．N-P-R C．R- N-P D．P-N- R E．R- P-P-N3．脱氧胸苷的英文简写符号为A．AdR B．GdR C．UdR D．TdR E．CdR4．含有稀有碱基较多的核酸是A．rRNA B．tRNA C．mRNA D．hnRNA E．DNA5．下列关于核苷酸生理功能的叙述，错误的是A．生物界中最主要的直接功能物质B．作为辅酶的成分C．作为质膜的基本结构成分D．生理性调节物E．多种核苷酸衍生物为生物合成过程中的活性中间物6．含有高能磷酸键，但不能直接作为核酸合成原料的物质是A．dGTP B．GTP C．GDP D．GMP7．ATP的功能不包括A．为生物反应供能B．合成RNA C．转变成cAMP D．贮存化学能E．转变为UDPG 8．合成DNA的原料是A．dNMP B．dNDP C．dNTP D．NTP E．NDP9．合成RNA的原料是A．dNMP B．dNDP C．dNTP D．NTP E．NDP10．核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一波长附近A.200nm B.220nm C.240nm D.260nm E.280nm11．下列关于真核生物DNA碱基的叙述，错误的是A．腺嘌吟与胸腺嘧啶含量相等B．嘌吟与嘧啶的含量相等C．G-C对有三个氢键D．A-T对有两个氢键E．营养不良常可导致DNA的碱基组成发生改变12．下列关于DNA碱基组成的叙述．正确的是A．A与C的含量相等B．A+T＝G+C C．生物体DNA的碱基组成随着年龄的变化而改变D．不同生物来源的DNA碱基组成不同E．同一生物，不同组织的DNA碱基组成不同13．DNA变性是指：A．多核苷酸链解聚B．DNA分子由超螺旋转变为双螺旋C．分子中磷酸二酯键断裂D．互补碱基间氢键断裂E．碱基与脱氧核糖间糖苷键断裂14．DNA变性时，断开的键是A．磷酸二酯键B．氢键C．糖苷键D．肽键E．疏水键15．DNA变性时，其理化性质主要发生哪种改变A．溶液黏度升高B．浮力密度降低C．260nm处光吸收增强D．易被蛋白酶降解E．分子量降低16．核酸变性后，可发生哪种效应A．减色效应B．增色效应C．失去对紫外线的吸收能力D．最大吸收波长发生转移E．溶液黏度增加17．DNA受热变性时A．在260nm处的吸收值下降B．多核苷酸链水解为寡核苷酸C．碱基对间以共价键相连D．溶液黏度增加E．在有RNA存在下，DNA溶液缓慢冷却时，DNA可与互补的RNA发生杂交18．DNA热变性的特征是A．碱基间的磷酸二酯键断裂B．形成一种三股螺旋C．在260nm处的吸收值降低D．对于均一的DNA，其变性温度的范围不变E．熔解温度因G-C的含量而异19．Tm值愈高的DNA分子，其A．G+C含量愈高B．A+T含量愈高C．A+C含量愈低D．A+G含量愈高E．T+C含量愈高20．下列关于核酸结构的叙述，错误的是A．双螺旋表面有一条大沟和一条小沟B．双螺旋结构中上下碱基之间存在碱基堆积力C．碱基位于双螺旋内侧，碱基对形成一种近似平面的环形结构D．与DNA相比，RNA种类繁多，分子量相对较大E．RNA可形成局部双螺旋结构21．DNA的一级结构实质上就是A．DNA分子中的碱基排列顺序B．DNA分子中的碱基配对关系C．DNA分子中的各碱基所占的比例D．DNA分于的双螺旋结构E．DNA分子中的碱基种类22．DNA双螺旋结构中的碱基对不包括A.A-T B.C-G C. G-C D. T-A E. U-A23．下列关于DNA双螺旋模型的叙述，错误的是A．是DNA的二级结构B．双股链相互平行、走向相反C．碱基位于双螺旋外侧D．碱基间以非共价键相连E．磷酸与脱氧核糖组成了双螺旋的骨架24．下列关于DNA双螺旋结构的叙述，正确的是A．磷酸核糖在双螺旋外侧，碱基位于内侧B．碱基对平面与螺旋轴平行C．遵循碱基配对原则，但有摆动现象D．碱基平面与螺旋轴平行E．核糖平面与螺旋轴垂直25．关于DNA双螺旋模型的叙述，正确的是A．是DNA的三级结构B．双股链走向相同C．碱基对之间以共价键相连D．碱基对之间存在范德华力E．两链碱基间A与G、T与C配对26．下列哪项为DNA的三级结构A.双螺旋结构B.α-螺旋C.超螺旋 D.无规则卷曲 E.开环型结构27．下列不参与构成核小体核心颗粒的蛋白是A.H1 B.H2A C.H2B D.H3 E.H428．RNA形成局部双螺旋时，其碱基配对原则是A.A-T,G-C B.A-U,C-G C.A-U,G-T D.C-T,G-A E.C-U,A-G 29．下列关于rRNA的叙述，正确的是A．原核生物的核蛋白体中有四种rRNA，即23S、16S、5S、5．8SB．原核生物的枝蛋白体中有三种rRNA，即23S、18S、5SC．真核生物的核蛋白体中有三种tRNA，即28S、18S,5SD．真核生物的核蛋白体中有四种rRNA，即28S、18S、5S、5.8SE．真核与原核生物的核蛋白体具有完全相同的rRNA30．tRN的二级结构为A．双螺旋B．超螺旋C．线型D．三叶草型E．倒"L"型31．下列关于tRNA的叙述．错误的是A．二级结构通常呈三叶草型B．三级结构呈倒"L"型C．具有一反密码子环D．5’-末端为CCA-OH E．有一个TψC环32．下列关于tRNA的叙述，错误的是A．通常由几百个核苷酸组成，分子量较大B．含有假尿嘧啶C．磷酸与核糖的比值为1D．含有核糖胸苷酸残基E．含有二氢尿嘧啶核苷酸残基33．下列关于tRNA的叙述，错误的是A．含IMP B．含TMP C．含假尿嘧啶核苷酸D．含二氢尿嘧啶核苷酸E．含黄嘌吟核苷酸34．绝大多数真核生物mRNA的5’-端有A.poly A B.终止密码C.帽子结构D.TATA盒E.起始密码35．下列关于真核生物mRNA结构特点的叙述，正确的是A.5’-末端接m7 ApppB.3’-末端接多聚鸟苷酸尾巴C.3’-末端具-CCAD.含有遗传密码36. 下列关于假尿苷的结构描述正确的是A假尿苷所含有的碱基不是尿嘧啶；B碱基戊糖间以C5-C1’相联；C碱基戊糖间以N1-C1’相联；D碱基戊糖间以C5-C1’相联37. DNA经消化后，取1ml溶液，测得其磷含量为2.5μg，该消化液每ml含核酸的μg数是多少？（DNA平均含磷为9.9%）A25.00；B25.25；C26.59；D27.77；E15.6338. 单核苷酸用电泳分离后，显示电泳图谱最简单的方法是：A定磷法；B二苯胺试剂显色；C 苔黑酚试剂显色；D 紫外吸收法；E 加入银铵络合物形成嘌呤银39. 下列对环核苷酸的叙述，哪一项是错误的？A重要的环核苷酸有cAMP和cGMP；B cAMP和cGMP的生物学作用相反；C cAMP是一种第二信使；D cAMP是由AMP在腺苷酸环化酶的作用下生成E cAMP分子内有环化的磷酸二酯键40下述遗传信息的流动方向不正确的是：A.DN A→DNA；B.DNA→RNA；C.RNA→蛋白质；D.RNA→DNA（真核）；E.RNA→DNA（病毒）二．填空题1．DNA双螺旋结构模型是_ ________于__ __年提出的。