影响因素 温度/片段浓度/片段 大小/片段复杂性（重复序列数 目）/ 溶液离子强度
67
3、分子杂交
在退火条件下，不同来源的DNA（或RNA）互补区形成 双链，或DNA单链和RNA单链的互补区形成DNA-RNA杂 合双链的过程称分子杂交。
变性
不同来源的 DNA分子
复性
杂交的 DNA分子
68
五、核酸的序列测定
帽子（甲基化的鸟苷酸） 5´非编码序列（前导序列） 编码序列 3´非编码序列（拖尾序列） 多聚A（polyA）尾巴，20 —150个腺苷酸
帽子 5´非编码序列 编码序列
5´
3´非编码序列 尾巴 3´
蛋白质
A-A-A-A-A-A-A-A ……
真核mRNA多为单顺反子：一个mRNA含一条肽链信息，指导一条肽链的
(1) 基因组较小，没有核膜包裹，且形式多样。 (2) DNA分子绝大部分用于编码蛋白质，不编码部分（又称间隔 区）通常包含控制基因表达的顺序。 (3) 功能相关的结构基因常串联在一起，并转录在同一mRNA分 子中，可指导多种蛋白质的合成，这种结构称为操纵子。 (4) 有基因重叠现象。 (5) 除真核细胞病毒外，基因是连续的，即不含内含子序列。
合成。
59
OCH3
60
四、核酸的性质
（一）理化性质 （二）核酸的紫外吸收 （三）核酸的变性、复性与分子杂交
61
（一）理化性质
两性解离与等电点
性状
溶解性
粘性
核酸的水解
颜色反应
DNA（二苯胺，蓝紫色）
RNA（苔黑酚，绿色） 62
（二）核酸的紫外吸收★
紫外光
吸收
光吸收基团:碱基 最大吸收峰：260nm
48
真核生物基因组的特点
(1)基因组远大于原核生物的基因组，体细胞的基因组是双份的。 (2)基因组中不编码的区域多于编码区域。 (3)不存在操纵子结构。 (4)存在大量重复序列。
高度重复序列 中度重复序列 低度重复序列 (5)基因是不连续的。
49
（二）RNA的分子结构
结构特点:分子小，种类多，单链, 自身部分双螺旋。
50
1、tRNA★
（1）占RNA总量的15%，分子最小，沉降系数为4S左右。 （2）5’末端总是磷酸化，而且常是pG，3’末端最后三个氨基酸
顺序相同，总是—CCA —OH。 （3）含有较多的稀有碱基，可达10%-15%。
51
tRNA二级结构（三叶草形）
氨基酸臂
DHU
TψC臂与环
DHU臂与环
可变环
CGAAC CCUCC
核糖体
rRNA
30S
16S
原核生物
70S
50S
5S、23S
40S
18S
真核生物
80S
60S
5S、5.8S、28S
55
rRNA二级结构
大肠杆菌 5S rRNA 的二级结构模型
43-47位
56
大肠杆菌16S rRNA的二级结构
1535-1539位 CCUCC
57
3、mRNA
元素组成 基本结构单位——核苷酸
8
（一）元素组成
C
H
O
N
P
9
（二）基本结构单位——核苷酸
核酸的水解
10
1、戊糖☆
5
4 3
1 2
存在于RNA中
存在于DNA中
11
2、碱基☆—嘌呤
12
碱基—嘧啶
13
RNA中的4种碱基：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶 U DNA中的4种碱基：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧 啶T
DNA的双螺旋模型是由Watson和Crick两位科 学家于1953年提出的。
29
双螺旋结构模型提出的依据
（1）X射线衍射数据
30
（2）DNA碱基组成分析（Chargaff定则）
DNA 腺嘌呤 来源 （A）
大肠杆菌 25.4
胸腺嘧 啶（T）
24.8
鸟嘌呤 （G）
24.1
胞嘧啶 （A+T）/ （C） （G+C）
（4）两条链的碱基间形成氢键（A＝T，G≡C），稳定双螺 旋。
36
双螺旋结构稳定的因素☆
（1）碱基堆积力 （2）氢键 （3）离子键
37
DNA双螺旋的构象类型
(1) B-DNA螺旋： DNA在92%相对湿度的钠盐中的构象, 是细胞正常状态下DNA存在的主要构象。 (2) A-DNA螺旋：DNA在75%相对湿度的钠盐中的构象。 (3) C-DNA螺旋：DNA在44-46%相对湿度的锂盐中的构 象。 (4) D-DNA螺旋：DNA在60%相对湿度的锂盐中的构象。 (5) Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，这种螺旋可能在基因 表达或遗传重组中起作用。
Sanger双脱氧链终止法
平行进行四组反应。 加入相同的单链DNA模板、引物、四种dNTP及DNA聚合
酶，合成新的互补DNA链。 每组另外再分别加入一定比例的2’，3’-双脱氧NTP（如
ddATP），使反应随机终止于dd NTP 处。 任意选取一种脱氧核苷酸为同位素标记物，便于检测。 加热变性，凝胶电泳分离,放射自显影检测。
69
70
71
72
38
类型 旋转方向 螺旋直径 螺距 每转碱基对数 碱基对间距 碱基倾角
A-DNA 右
2.3
2.8
11
0.255
20
B-DNA 右
2.0
3.4
10
0.34
0
Z-DNA 左
1.8
4.5
12
0.37
7 39
特殊DNA的结构 回文结构与镜像结构
回文序列可形成发夹结构或十字架结构
41
多嘌呤-多嘧啶的镜像序列可形成三螺旋结构
25.7
1.0
小麦
27.3
27.1
22.8 22.7
1.21
鼠
28.6
28.4
21.4 21.5
1.33
猪：肝 29.4
29.7
20.5 20.5
胸腺
30.0
28.9
20.4 20.7
1.43
脾
29.6
29.2
20.4 20.8
酵母
31.3
32.9
18.7
17.5
1.079 31
（3）DNA的电位滴定分析 证明了氢键的存在。
6
（二）核酸的种类、分布与功能
种类
分布
功能
原核生物：拟核区
DNA 真核生物：95%在细胞核、
遗传信息的载体
5%在线粒体和叶绿
体
rRNA 原核生物：细胞质
核糖体主要成分
真核生物：75%在细胞质
RNA tRNA
15%在线粒体和叶绿 携带、转移aa
mRNA
体 10%在细胞核
肽链合成的模板
二、核酸的化学组成★
65
热变性和Tm
Tm： 将紫 外吸收 的增加量达最大增 量一半时的温度称 熔解温度。
影响Tm因素： G-C对含量（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44 溶液的离子强度 溶液的pH 变性剂
66
2、核酸复性
概念 变性核酸的互补链在适当 的条件下，重新缔合成为双螺 旋结构的过程称为复性。
减色效应 由于核酸复性而引起 260nm处的紫外吸收降低的现 象。
第三章
核酸化学
Chemistry of Nuclear acid
主要内容
一、概述 二、核酸的化学组成 三、核酸的结构 四、核酸的性质 五、核酸的序列测定
2
一、概述
（一）核酸的发现与早期研究
1868年，瑞士科学家F. Miescher从外科绷带上脓 细胞的核中分离出了一种富含磷的酸性物质，称为 “核素”。
用途： 核酸的定性、定量分析
63
（三）核酸的变性、复性与分子杂交★
1、核酸变性
概念 核酸双螺旋区氢键断 裂，空间结构破坏， 形成单链无规则线团 状态的过程。
本质 只涉及次级键的变化， 但一级结构不变。
64
变性因素 加热、极端的pH、乙 醇、丙酮、尿素等。
变性特征 生物活性丧失、理化 性质改变 （增色效应：核酸变性 后 ， 260nm 的 紫 外 吸收值明显增加）
1889年，R. Altman等人又从酵母和动物的细胞核 中得到了不含蛋白质的核酸，并首次使用“核酸” （Nucleic Acid）命名。
3
遗传物质是蛋白质还是核酸？
1944 年 ， Avery 等 人通过细菌转化 实验证明核酸是 遗传物质。
4
Avery Experiment
5
1953年，Watson和 Crick 提出DNA双螺 旋结构模型。
14
3、核苷
糖苷☆
15
碳苷
假尿苷（Ψ）
16
修饰核苷
17
18
4、核苷酸及其衍生物
核苷酸☆
19
20
（脱氧）核苷二磷酸、（脱氧）核苷三磷酸
21
多磷酸核苷酸
ppGpp鸟苷四磷酸，pppGpp鸟苷五磷酸 A5’pppp5’A简称Ap4A
22
环状核苷酸
23
辅酶核苷酸
24
核苷酸的连接方式
核苷酸通过3’，5’-磷酸二酯键连接起来，以磷酸-糖-磷酸糖…形成核酸骨架。
占RNA总量的5％，含量最少。 种类多，寿命短，代谢活跃。
原核细胞mRNA分子分为三部分，即5´非编码序列、编码序列、3´非编码序 列。
5´非编码序列
编码序列
3´非编码序列
5´
3´
蛋白质
原核mRNA为多顺反子：一个mRNA含几个蛋白质信息，指导几个蛋白质