核酸的稳定性 酸效应 碱效应 化学变性 黏性 浮力密度
核酸的稳定性
核酸稳定性的源泉
并非碱基间氢键的存在 在与碱基对之间的“堆积作用” (stacking
interaction)
碱基是芳香族化合物，是疏水的 大量水分子的氢键作用形成的网格在疏水的表面附近
变得不稳定，水分子的排列变得更有序 碱基对的堆积使所有的水分子排除在这样的疏水表面 从能量的角度讲是最稳定的 最大限度地增强了碱基的电荷偶极作用 疏水效应使其成为能量上最稳定的一种结构
胞嘧啶（cytosine） 尿嘧啶（uracil）---RNA 胸腺嘧啶（thymine）
组 成 核 酸 的 碱 基
核苷
核酸分子中，碱基共价结合于戊糖的1’位构成核 苷，RNA中的戊糖为核糖，而DNA中为2’-脱氧核 糖 核糖与碱基的结合位置嘧啶为1位，嘌呤为9位 碱基与戊糖的之间的结合键成为糖苷键 若糖分子是核糖，形成的核苷（核糖核苷）为腺 苷（adenosine）、鸟苷(guanosine)、胞苷 (cytidine)和尿苷(uridine)； 若糖分子是脱氧核糖，形成的核苷为脱氧－苷
酸效应
在强酸和高温下,核酸可以完全水解为碱 基、核糖（脱氧核糖）和磷酸
碱效应
DNA变性—碱效应使碱基的互变异构发生 变化
高pH下，嘌呤的分子结构由酮式转为烯醇式， 将直接影响到特定碱基之间的氢键作用，导 致DNA双链的解离，成为DNA变性
DNA denature
Nucleotides and Nucleic Acids Undergo Nonenzymatic Tansformations
意义：自身的DNA总是被修饰酶修饰好的，不会被自身的内切酶所降 解，该系统可以保护机体免受外来DNA的入侵。
重要的工具酶：Hind II、Hind III …… 特点：在DNA分子上产生的切口位置是专一的
分子量不大(<100,000) 镁离子是唯一必需的辅因子
DNA序列测定方法
Step1:以单链DNA为模板，加入一个合适 的引物（32P）和四种脱氧核糖核苷三磷酸 （dNTP）；
限制性内切酶和凝胶电泳方法的建立，使DNA序列的快速 测定成为可能
核酸内切酶的发现
Arber假说 细菌体内含有两种酶：核酸内切酶和修饰（甲基化）酶 核酸内切酶（限制性内切酶）：可以专一性地识别并切开DNA 分子上的一个特定的碱基序列
甲基化酶：能识别限制性内切酶识别的碱基序列，并把其中的 某些碱基甲基化
脱氧核苷结构
核苷结构
核苷酸
核苷酸有一个或多个磷酸分子共价结合 于核苷的核糖的3’、5’位或2’位（核糖核 苷中）而成
脱氧核糖核苷酸(deoxynucleotide) 5’-三磷酸核苷和5’-三磷酸脱氧核苷是构成
核酸大分子的基本元件---在DNA和RNA合成 过程中，核苷酸脱去一个焦磷酸基团，整合 到核酸链中
Purines and pyrimidines, along with the nucleotides of which they are a part, undergo a number of reactions involving spontaneous alteration of their covalent structure. These reactions are generally very slow, but they are physiologically significant because of the cell's very low tolerance for alterations in genetic information. Alterations in DNA structure that lead to permanent changes in the genetic information encoded therein are called mutations, and much evidence suggests an intimate link between the accumulation of mutations and the processes of aging and cancer.
The Avery-MacLeod-McCarty experiment.
Summary of the Hershey-Chase experiment. Two batches of isotopically labeled bacteriophage particles were prepared. One was labeled with 32P in the phosphate groups of the DNA and the other with 35S in the sulfur-containing amino acids of the protein coats (capsids). (Note that DNA contains no sulfur, and viral protein no phosphorus.) The two batches of labeled phage were then added to separate suspensions of unlabeled bacteria. Each suspension of phage-infected cells was agitated in a blender to shear the viral capsids from the bacteria. The bacteria and empty viral coats (ghosts) were then separated by centrifugation. The cells infected with the 32P-labeled phage were found to contain 32P, indicating that the labeled viral DNA had entered the cells, and the viral ghosts contained no radioactivity. The cells infected with 35S-labeled phage were found to have no radioactivity after blender treatment, but the viral ghosts contained 35S. Progeny virus particles were produced in both batches of bacteria some time after the viral coats were removed, thus the genetic message for their replication had been introduced by viral DNA, not by viral protein.
Deamination reactions.
Depurination
Depurination, in which a purine is lost by hydrolysis of the N-glycosyl bond. The deoxyribose remaining after depurination is readily converted from the /β-furanose to the aldehyde form
DNA分子结构
A型、B型及Z型螺旋
生物体内DNA结构是基本一致的，即所 谓的B型螺旋（最稳定）
在低温条件下，DNA分子可以 被诱导形成A型螺旋
•结构更加紧密、更宽，螺旋 重复每匝为11个碱基对
左旋DNA为Z型DNA，属于异常 螺旋形式
•外观呈Z字型，每匝12碱基对 •不是体内DNA的主要形式
DNA is the bearer of genetic information
自然界中的DNA分子通常都是以双螺旋结 构存在的
沃森、克里克于1935年提出模型
带有负电的磷酸－戊糖骨架在分子外侧 碱基平面堆积于螺旋内部 由于骨架双链在螺旋轴上的间距不相等，因而在
分子表面形成宽窄不等的大沟和小沟 双链之间对应的碱基以氢键作用形成碱基对
DNA双螺旋结构中每一匝螺旋含有约10个碱基对 两条链以5’ 3’方向，反向排列 碱基配对原则
核酸结构
碱基 核苷 核苷酸 磷酸二酯键 DNA/RNA序列 DNA双螺旋 A型、B型及Z型螺旋 RNA二级结构 修饰核酸
碱基（Bases）
DNA和RNA中的碱基是含有多种取代基 的杂环芳香族化合物
嘌呤（purine）：双环结构
腺嘌呤（adenine） 鸟嘌呤（guanine）
嘧啶（pyrimidine）：单环结构
Hale Waihona Puke RNA的二级结构RNA分子通常以单链形式存在，因而不 存在双链DNA分子那样的双螺旋结构 其结构特点为
形成近似球型的结构，通过分子内的氢键作 用和在单核酸链间的碱基堆积可形成局部区 域的螺旋结构
与DNA相比，RNA分子的这种构型的多样性 是与其在细胞中的作用的多样性相适应的
Phenylalanine tRNA of yeast.(a) Three-dimensional structure. (b) Some unusual base-pairing patterns. Note also the involvement of a phosphodiester bond oxygen in one hydrogenbonding arrangement, and the involvement of a 2'-hydrnxyl group in another (both in red).
Tautomerization of the bases