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1 第三章 核酸化学

2 导学 介绍核酸的分类和化学组成, 重点讨论 DNA 和 RNA 的结构特征, 初步认识核酸的结构特征与其功能的相关性 ; 介绍核酸的主要理化性质和核酸研究的一般方法 思考?

3 教学内容 第一节核酸概述第二节核酸的研究历史和重要性第三节核酸基本结构单位 核苷酸第四节 DNA 的分子结构第五节 RNA 的分子结构第六节核酸的某些理化性质及核酸研究常用技术

4 核酸的组成 核酸的基本组成单位 : 核苷酸 主要组成元素 :C H O N P P 平均含量 :9%~10%, 可确定核酸含量

5 核酸成核酸的分类质合脱氧核糖核酸 (DNA) 核糖核酸 (RNA) trna mrna rrna 蛋白snRNA RNA 加工

6 脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA): 遗传信息的贮存和携带者, 生物的主要遗传物质 在真核细胞中, DNA 主要集中在细胞核内, 线粒体和叶绿体中均有各自的 DNA 原核细胞没有明显的细胞核结构,DNA 存在于称为类核的结构区 每个原核细胞只有一个染色体, 每个染色体含一个双链环状 DNA 核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA): 主要参与遗传信息的传递和表达过程, 细胞内的 RNA 主要存在于细胞质中, 少量存在于细胞核中, 病毒中 RNA 本身就是遗传信息的储存者 另外在植物中还发现了一类比病毒还小得多的侵染性致病因子称为类病毒, 它是不含蛋白质的游离的 RNA 分子, 还发现有些 RNA 具生物催化作用 (ribozyme)

7 1869 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) 1944 Avery 等通过肺炎球菌转化试验证明 DNA 是遗传物质 1953 Watson 和 Crick 提出 DNA 结构的双螺旋模型 1958 Crick 提出遗传信息传递的中心法则 (Central Dogma) 1962 Holley 遗传密码的确定 70 年代建立 DNA 重组技术 80 年代实施人类基因组计划 (HGP) 2002 我国的水稻基因组计划

8 1944 年,Avery 的转换转化实验 or and 可分离

9 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962 "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 Great Britain Institute of Molecular Biology Cambridge, Great Britain USA Harvard University Cambridge, MA, USA Great Britain University of London London, Great Britain

10 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968 "for their interpretation of the genetic code and its function in protein synthesis" Robert W. Holley Har Gobind Khorana Marshall W. Nirenberg USA Cornell University Ithaca, NY, USA USA University of Wisconsin Madison, WI, USA USA National Institutes of Health Bethesda, MD, USA

11 重组 DNA 的操作

12 1994 年, 我国 HGP 在吴旻 强伯勤 陈竺 杨焕明的倡导下启动, 最初由国家自然科学基金会和 863 高科技计划的支持下, 先后启动了 中华民族基因组中若干位点基因结构的研究 和 重大疾病相关基因的定位 克隆 结构和功能研究,1998 年在国家科技部的领导和牵线下,1998 年在上海成立了南方基因中心,1999 年在北京成立了北方人类基因组中心,1998 年, 组建了中科院遗传所 1999 年 7 月在国际人类基因组注册, 得到完成人类 3 号染色体短臂上一个约 30Mb 区域的测序任务, 该区域约占人类整个基因组的 1%

13 COVER Photograph of the Honghe Hani rice terraces in Yunnan Province, China. In this issue, two separate research groups report draft sequences of two strains of rice--japonica and indica. In addition, the Editorial, News Focus, Letters, and Perspectives highlight the significance of the rice genome to the world's population. [Image: Liwen Ma and Baoxing Qiu, Beijing Genomics Institute] 青山衬托之下, 是一片金灿灿的中国水稻梯田 2002 年 4 月 5 日以中国梯田为封面的 «Science» 杂志以 14 页篇幅率先发表了一个重大成果 中国人独立完成的论文 水稻 ( 籼稻 ) 基因组的工作框架序列, 显示对中国科学家成就充分肯定

14 核酸的基本结构单位 核苷酸 1 核酸分子中核苷酸 (nucleotide) 的化学组成与命名 (1) 碱基 核苷 核苷酸的关系 (2) 碱基 核糖 核苷酸的结构与命名 (3) 稀有核苷酸 2 细胞内游离核苷酸及其衍生物

15 核苷酸的组成 碱基 核酸 核苷酸 核苷 磷酸 戊糖

16 嘌呤 腺嘌呤 (A) (6- 氨基嘌呤 ) 鸟嘌呤 (G) (2- 氨基 -6- 氧嘌呤 )

17 嘧啶 胞嘧啶 (C) (2- 氧,4- 氨基嘧啶 ) 尿嘧啶 (U) (2,4- 二氧嘧啶 ) 胸腺嘧啶 (T) (5- 甲基尿嘧啶 )

18 戊糖 RNA DNA

19 磷酸 H 3 PO 4 HO OH P O OH P i

20 核苷 (nucleoside) (OH) (OH)

21 核苷酸 (nucleotide) H 腺嘌呤核苷酸 ( AMP) Adenosine monophosphate 鸟嘌呤核苷酸 (GMP) 胞嘧啶核苷酸 (CMP) 尿嘧啶核苷酸 (UMP) 脱氧腺嘌呤核苷酸 (damp) Deoxyadenosine monophosphate 脱氧鸟嘌呤核苷酸 (dgmp) 脱氧胞嘧啶核苷酸 (dcmp) 脱氧胸腺嘧啶核苷酸 (dtmp)

22 P P P P 腺嘌呤核苷酸 (AMP) 鸟嘌呤核苷酸 (GMP) 尿嘧啶核苷酸 (UMP) 胞嘧啶核苷酸 (CMP) P P P P 脱氧腺嘌呤核苷酸 (damp) 脱氧鸟嘌呤核苷酸 (dgmp) 脱氧胸腺嘧啶核苷酸 (dtmp) 脱氧胞嘧啶核苷酸 (dcmp)

23 几种稀有核苷酸 H 3 C CH 3 H 5 H CH 3 假尿苷 (ϕ) 二氢尿嘧啶 (DHU) Am m 26 G

24 细胞内游离核苷酸及其衍生物 多磷酸核苷酸 环核苷酸 辅酶类核苷酸 其它核苷酸衍生物

25 5 -NMP 5 -NDP 5 -NTP N=A G C U AMP Adenosine monophosphate ADP Adenosine diphosphate ATP Adenosine triphosphate 5 -dnmp 5 -dndp 5 -dntp N=A G C T 腺苷酸及其多磷酸化合物

26 camp cgmp

27 辅酶 NAD NADP FAD HSCoA

28 UDPG 的结构 G UDP

29 第三节 DNA 的分子结构 一 DNA 一级结构 (primary structure) 二 DNA 的二级结构 (secondary structure) 三 DNA 的三级结构 (tertiary structure)

30 DNA 的一级结构 由 damp dgmp dcmp dtmp 四种脱氧核苷酸通过 3,5 - 磷酸二酯键按一定顺序排列而成的高分子化合物 一级结构的走向的规定为 5 3 不同的 DNA 分子具有不同的核苷酸排列顺序, 因此携带有不同的遗传信息 一级结构的表示法结构式, 线条式, 字母式 一级结构测定 5 3

31 DNA 一级结构的表示法 A C T G p p p p OH 线条式 5 P A P C P G P C P T P G P T P A OH 3 5 P ACGCTGTA OH 3 结构式 字母式

32 D N A 酶法序列分析的原理酶反应模板 CCGGTAGCAACT 3 5 GG 5 3 引物 datp dctp dgtp dttp +ddatp datp dctp dgtp dttp +ddttp datp dctp dgtp dttp +ddgtp datp dctp dgtp dttp +ddctp GGCCA GGCCATCGTTGA GGC GGCC GGCCATC GGCCATCGTTG GGCCATCG GGCCAT GGCCATCGT GGCCATCGTT 电泳方向 A C G T A G T T G C T A C C 3 5 T C A A C G A T G G 5 3 读出模板互补序列读出模板序列

33 DNA 的二级结构 Watson 和 Crick 于 1953 年提出了 DNA 双螺旋结构模型, 说明了 DNA 的二级结构 ( 即 B 型 DNA)

34 提出 DNA 双螺旋结构模型的根据 Chargaff 定则 (1950s,E. Chargaff 发现 ) I. DNA 碱基组成符合 : A=T;G=C; A+G=T+C II. 不对称比率 :A+T/G+C; 物种不同,DNA 碱基组成不同 ; 物种亲缘愈接近, 碱基组成也愈接近, 该比率越相近似 Ⅲ. 具有种的特异性, 没有器官和组织的特异性, 年龄 营养状况 环境的改变不影响 DNA 的碱基组成

35 x- 光衍射分析 20 世纪 40 年代 Astbury 1952 年 M.Wilkins

36 DNA 双螺旋结构模型要点 (1) 螺旋中的两条链反向平行, 即其中一条链的方向为 5 3, 而另一条链的方向为 3 5, 两条链共同围绕一个假想的中心轴呈右手双螺旋结构

37 DNA 双螺旋结构模型要点 (2) 疏水的碱基位于双螺旋的内侧, 亲水的磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧 碱基平面与螺旋轴垂直, 脱氧核糖平面与中心轴平行 由于几何形状的限制, 碱基对只能由嘌呤和嘧啶配对, 即 A 与 T,G 与 C 这种配对关系, 称为碱基互补 A 和 T 之间形成两个氢键, G 与 C 之间形成三个氢键

38 T-A 碱基对 C-G 碱基对

39 DNA 双螺旋结构模型要点 (3) 由于碱基对排列的方向性, 使得碱基对占据的空间是不对称的, 因此, 在双螺旋的表面形成大小两个凹槽, 分别称为大沟和小沟, 二者交替出现 小沟 大沟 2.0 nm

40 DNA 双螺旋结构模型要点 (4) 双螺旋横截面的直径约为 2 nm, 相邻两个碱基平面之间的距离 ( 轴距 ) 为 0.34 nm, 每 10 个核苷酸形成一个螺旋, 其螺距 ( 即螺旋旋转一圈 ) 的高度 ) 为 3.4 nm 小沟 大沟 2.0 nm

41 DNA 的双螺旋结构稳定因素 氢键 (hydrogen bond) 碱基堆集力 (base stacking forces) 磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和 碱基处于疏水环境中

42 DNA 的双螺旋结构的意义 双螺旋结构的理论促进了近代核酸结构功能的研究和发展, 是生命科学发展史上的杰出贡献, 被认为是现代分子生物学诞生的标志 其深刻意义在于 :1 确立了核酸作为信息分子的结构基础, 提出了碱基配对是核酸复制 遗传信息传递的基本方式, 从而最终确定了核酸是遗传的物质基础 2 提出了作为遗传功能分子的 DNA 的复制方式, 半保留复制是生物体遗传信息传递的最基本方式

43 A-DNA B-DNA Z-DNA

44 回文序列 回文结构 ( 序列 ): 指 DNA 序列中, 以某一中心为对称轴, 其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同的双螺旋结构, 即对称轴一侧的片段旋转 180 后, 与另一侧片段相重复 容易形成十字形结构和发夹形结构 与遗传信息的表达调控和基因转移有关

45 其它 DNA 螺旋结构 多聚嘌呤 多聚嘧啶 DNA 分子间的三链结构 DNA 三链间的碱基配对 DNA 分子内的三链结构

46 DNA 的三级结构 在细胞内, 由于 DNA 分子与其它分子 ( 主要是蛋白质 ) 的相互作用, 使 DNA 双螺旋进一步扭曲形成的高级结构. 实例 : 超螺旋染色体 ( chromosome) 病毒 (virus)

47 DNA 的三级结构 --- 超螺旋 1) 超螺旋是指双螺旋进一步扭曲或再螺旋的构象 2) 正超螺旋 ( 变紧, 过旋 ) 和负超螺旋 ( 变松, 欠旋 )

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49 核小体盘绕及染色质示意图

50 DNA (2nm) 真核生物染色体 DNA 组装不同层次的结构 核小体链 ( 11nm, 每个核小体 200bp) 纤丝 ( 30nm, 每圈 6 个核小体 ) 突环 ( 150nm, 每个突环大约 75000bp) 玫瑰花结 ( 300nm,6 个突环 ) 螺旋圈 ( 700nm, 每圈 30 个玫瑰花 ) 染色体 ( 1400nm, 每个染色体含 10 个玫瑰花 200bp)

51 DNA 的存在形式 -- 核小体 真核生物中 DNA 双螺旋沿着组蛋白八聚体核心的短轴绕 1.75 圈, 形成左手超螺旋, 称核小体 染色质的基本结构单位是核小体 串珠状结构进一步卷曲形成螺线管, 后者再进一步卷曲形成超螺旋管, 形成染色单体

52 噬菌体 T2 结构 DNA 头部 颈圈 基板 尾部 尾丝 尖钉

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54 动物病毒切面模式图 被膜 ( 脂蛋白 碳水化合物 ) 突起 ( 糖蛋白 ) 衣壳 ( 蛋白质 ) 核酸 (DNA 或 RNA) 病毒粒

55 第五节 RNA 的分子结构 一 RNA 一级结构和类别 二 trna 的分子结构 三 rrna 的分子结构 四 mrna 的分子结构

56 RNA 的一级结构 RNA 分子中各核苷之间的连接方式 (3-5 磷酸二酯键 ) 和排列顺序叫做 RNA 的一级结构 5 OH RNA 与 DNA 的差异 DNA RNA 糖脱氧核糖核糖碱基 AGCT AGCU 不含稀有碱基含稀有碱基 3 OH OH

57 RNA 的特点及分类 结构特点 : 1. 碱基组成 :A G C U (A=U/G C); 2. 稀有碱基较多, 稳定性较差, 易水解 ; 3. 多为单链结构, 少数局部形成螺旋 ( 发夹结构 ); 4. 分子较小 分类 : 1. 信使 RNA( mrna) 2. 转运 RNA ( trna) 3. 核糖体 RNA (r RNA) 4. 其它 RNA

58 Messenger RNA 1. 约占总 RNA 的 3%-5%, 含量最少, 种类最多 2. 成熟 mrna 不含内含子,hnRNA 含有 3.mRNA 从 DNA 转录遗传信息, 并作为蛋白质合成的模板, 决定蛋白质的氨基酸顺序

59 Ribosome RNA 约占全部 RNA 的 80-85%, 含量最多 与多种蛋白质结合成核糖体, 后者是合成蛋白质的场所 原核生物 真核生物 核糖体 rrna 核糖体 rrna 30s 16s 40s 18s 70s 50s 5s 23s 80s 50s 5s 5.8s 28s

60 Transfer RNA 约占总 RNA 的 10-15%, 分子最小 它在蛋白质生物合成中起翻译 mrna 信息, 并将相应的氨基酸转运到核糖体, 参与蛋白质体的合成 已知每一个氨基酸至少有一个相应的 trna

61 trna 的结构 二级结构特征 : 单链三叶草叶形四臂四环 三级结构特征 : 在二级结构基础上进一步折叠扭曲形成倒 L 型

62 trna 分子的结构特点 二级结构特征 : 单链三叶草叶形四臂四环 三级结构特征 : 在二级结构基础上进一步折叠扭曲形成倒 L 型

63 酵母 trna Ala 的二级结构 5 3 A C C Ala 氨基酸臂 DHU 环 可变环 TψC 环 I G C 反密码环 反密码子

64 trna 的三级结构

65 rrna 的分子结构 特征 : 单链, 螺旋化程度较 trna 低 与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能 5sRNA 的二级结构

66 rrna 的分子结构 特征 : 单链, 螺旋化程度较 trna 低 与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能 原核生物 16S rrna 5sRNA 的二级结构 真核生物 18S rrna

67 mrna 的分子结构 原核生物 mrna 特征 : 先导区 + 翻译区 ( 多顺反子 )+ 末端序列 真核生物 mrna 特征 : 帽子 (m 7 G-5 ppp5 -N-3 p)+ 单顺反子 + 尾巴 (Poly A)

68 原核细胞 mrna 的结构特点 顺反子顺反子顺反子 5 3 先导区 插入顺序 插入顺序 末端顺序

69 真核细胞 mrna 的结构特点 顺反子 AAAAAAA-OH 5 帽子 PolyA 3 m 7 G-5 ppp-n-3 p

70 第六节核酸的性质及提取 一 一般物理性质二 核酸的水解三 两性解离四 紫外吸收性质五 稳定性六 变性七 复性与杂交八 沉降特性及沉降系数九 核酸的提取

71 一 一般物理性质 1. DNA 白色纤维状固体,RNA 白色粉末状固体, 都微溶于水, 不溶于乙醇, 因此常用乙醇来沉淀 DNA ; DNA 溶液黏度大于 RNA 2. DNA 难溶于 0.14mol/L 的 NaCl 溶液, 可溶于 1 2 mol/l 的 NaCl 溶液,RNA 则相反, 可据此分离二者 3. 加热条件下, D- 核糖 + 浓盐酸 + 苔黑酚绿色 670nm D-2- 脱氧核糖 + 酸 + 二苯胺蓝紫色 595nm

72 二 核酸的水解 核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断 DNA 和 RNA 对酸或碱的耐受程度有很大差别 室温条件下,DNA 在碱中变性, 但不水解,RNA 水解 在细胞内核酸分子受 DNA 酶作用

73 三 两性解离 核酸含酸性的磷酸基团, 又含弱碱性的碱基, 为两性电解质, 可发生两性解离 ; 核酸相当于多元酸,pH 大于 4 时, 呈阴离子状态 ; 等电点

74 四 紫外吸收 在核酸分子中嘌呤碱和嘧啶碱都含有共轭双键体系, 在 260 nm 有吸收 ; 可以作为区别蛋白质和对核酸及其组份定性和定量测定的依据, 进行核酸纯度鉴定, 也可作为核酸变性和复性的指标

75 DNA 的紫外吸收光谱 天然 DNA 变性 DNA 核苷酸总吸收值

76 根据 A 260 /A 280 的比值判断核酸样品的纯度 纯 DNA:A 260 /A 280 =1.8 纯 RNA:A 260 /A 280 =2.0 ( 若样品中含有杂蛋白或苯酚, 则 A260/A280 比值明显降低 ) 纯的核酸样品可根据 260nm 的光吸收值算出其含量若 260nm 光吸收值为 1 相当于 50μg/ml 双螺旋 DNA 或相当于 40μg/ml 单链 DNA 或 RNA 或相当于 20μg/ml 寡核苷酸

77 五 DNA 的稳定性 1.DNA 的溶液呈粘稠状, 但实际上 DNA 的双螺旋结构僵直而有刚性, 易断成碎片, 这也是目前难以获得完整大分子 DNA 的原因,RNA 粘度比 DNA 小 2. 溶液状态的 DNA 易受 DNA 酶作用而降解, 抽干水分的 DNA 性质十分稳定

78 六 DNA 的变性 是在物理或化学因素作用下核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键断裂, 变成单链结构的过程

79 能够引起核酸变性的因素有 : 1) 温度升高 ; 2) 酸碱度改变 ph(>11.3 或 <4.0); 3) 有机溶剂如甲醛和尿素 甲酰胺等 ; 4) 低离子强度

80 DNA 变性的特征 变性核酸将失去其部分或全部的生物活性 变性改变了 DNA 的二级结构 核酸的变性并不涉及磷酸二酯键的断裂, 所以它的一级结构 ( 碱基顺序 ) 保持不变 DNA 的变性过程是突变性的, 它在很窄的温度区间内完成 DNA 解链温度 紫外吸收值明显增加, 即增色效应 粘度降低, 沉降系数增加

81 DNA 解链温度 ( 熔点,Tm ) 当 50% 的 DNA 变性时的温度称为该 DNA 的解链温度, 即增色效应达到一半时的温度 ; 一般 DNA 的 T m 值在 C 之间 均一 DNA( 如病毒 ) 的 T m 值范围较小 分子中 G 和 C 的含量越高, 越不易变性,T m 值越高 可通过经验公式计算 :(G+C)%=(Tm-69.3)X2.44 T m 值随溶液盐浓度增加而增大, T m 值较低, 易变性, 不易保存

82 溶解曲线与 Tm

83 增色效应与减色效应 天然 DNA 分子在热变性条件下, 双螺旋结构破坏, 碱基暴露, 在紫外光 260nm 波长处的吸收度明显增加, 此现象称为增色效应 变性 DNA 分子复性形成双螺旋结构时其紫外吸收降低的现象称为减色效应

84 七 DNA 的复性 1 概念 1. 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, 其物理性质和生物活性随之恢复, 这一过程称为复性 ; 2. 对于热变性的 DNA, 在缓慢冷却的条件下可重新结合恢复双螺旋结构, 称为退火 3.DNA 复性后, 一系列性质将得到恢复, 但是生物活性一般只能得到部分的恢复

85 DNA 的复性图示

86 2.DNA 的复性条件 1. 将热变性的 DNA 骤然冷却至低温时,DNA 不可能复性 即淬火 2. 将变性的 DNA 缓慢冷却时, 可以复性 退火温度 =T m 分子量越大复性越难 浓度越大, 复性越容易 此外,DNA 的复性需要一定的盐浓度, 也与它本身的组成和结构有关

87 高于 Tm 值 5 复性也称退火 缓慢冷却 迅速冷却

88 3. 影响复性的因素 1 样品的性质 ( 均一性 ) 2 DNA 的浓度 3 DNA 片段的大小 4 温度 5 离子强度

89 4. 分子杂交 1. 在变性的 DNA 溶液中加入外源 DNA 单链分子或 RNA 单链分子 ( 与原 DNA 具有同源性 ), 去掉变性条件后复性形成双螺旋结构的过程 2. 这样形成的新分子称为杂交 DNA 分子 3. 利用核酸杂交可检测特定的核苷酸片段或研究同源性等

90 分子杂交 探针 : 用于杂交的异源 DNA 或 RNA 序列, 其核苷酸序列是人工特定的 已知的, 经放射性标记的一条链

91 核酸的变性 复性和杂交 变性 ( 加热 ) 复性 ( 缓慢冷却 ) 杂交 ( 缓慢冷却 ) 探针

92 分子杂交的种类 Southern Blot:DNA-DNA 杂交 Northern Blot:DNA-RNA 杂交 Western Blot: 抗原 - 抗体进行杂交原位杂交 : 活体组织上进行杂交, 显出荧光 DNA 芯片技术

93 限制性酶切割 限制片段 DNA 分子 琼脂糖电泳 带有 DNA 片段的凝胶 用缓冲液转移 DNA 转移至硝酸纤维素膜上 凝胶 滤膜 与放射性标记 DNA 探针杂交 吸附有 DNA 片段的膜 放射自显影

94 DNA 芯片技术简介 DNA 芯片 (DNA chip) 技术是采用寡核苷酸原位合成或显微打印手段, 将数以万计的 DNA 探针片段有序地固化于支持物表面上, 产生二维 DNA 探针阵列, 然后与标记的样品进行杂交, 通过检测杂交信号来实现对生物样品的快速 并行 高效地检测或诊断 由于常用硅芯片作为固相支持物, 且在制备过程中运用了计算机芯片的制备技术, 所以称为 DNA 芯片技术

95 沉降特性 蔗糖密度梯度超速离心是制备 RNA 的常用方法之一, 利用物质在不同梯度溶液中的沉降速度差别进行分离, 属于区带超速离心法 氯化铯密度梯度离心是分别 DNA 常用的方法, 它在离 心场中可自行调节形成浓度梯度, 并能保持稳定 此法称为等密度梯度离心

96 沉降系数 (S) 生物大分子在单位离心力场作用下的沉降速度称为沉降系数 即沉降系数是微颗粒在离心力场的作用下, 从静止状态到达极限速度所需要的时间 其单位用 Svedberg, 即 s 表示,s= 秒 沉降系数 (S) 与分子量 (M) 的关系 Svederg 方程 : M = RTs D(1-νρ)

97 九 核酸提取 核酸提取原则 : 低温 无菌 DNA 提取主要步骤 : 取材破碎加入去污剂 (SDS/CTAB) 苯酚和氯仿调节盐溶液浓度去 RNA 乙醇沉淀检测 ( 紫外, 电泳 ) RNA 提取 : 主要破坏和抑制 RNA 酶活性 ( 焦碳酸二乙酯 )

98 复习题 1 某 DNA 样品含腺嘌呤 15.1%( 按摩尔碱基计 ), 计算其余碱基的百分含量 2 DNA 双螺旋结构是什么时候, 由谁提出来的? 试述其结构模型 3 DNA 双螺旋结构有些什么基本特点? 这些特点能解释哪些最重要的生命现象? 4 trna 的结构有何特点? 有何功能? 5 DNA 和 RNA 的结构有何异同? 6 简述核酸研究的进展, 在生命科学中有何重大意义? 6 计算 (1) 分子量为 的双股 DNA 分子的长度 ;(2) 这种 DNA 一分子占有的体积 ;(3) 这种 DNA 一分子占有的螺旋圈数 ( 一个互补的脱氧核苷酸残基对的平均分子量为 618) 名词解释 变性和复姓分子杂交增色效应和减色效应回文结构 Tm camp Chargaff 定律

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104 第六节 DNA 研究进展 一 人类基因组计划简介 (Human Genome Project,HGP) 二 DNA 芯片技术简介 (DNA chip)

105 人类基因组计划简介 (Human Genome Project,HGP) 该计划是美国科学家在 1985 年率先提出,1990 年正式启动 美 英 德 法 日先后参加了此项工作, 1999 年我国成为 HGP 的第六个成员国 HGP 旨在阐明人类基因组 DNA 所具有的 核苷酸的序列, 发现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位置, 破译人类的全部遗传信息, 使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我 到目前为止, 已完成了人类基因组的框架图, 测序的工作已基本完成 HGP 的实施, 揭开了生命科学新的一页, 它可以造福于人类, 但也面临的伦理的挑战

106 HGP 取得的成就 完成了人类基因组工作草图绘制, 揭示了人类基因组若干细节 基本上测定了人类基因组上的碱基序列 一些模式生物 ( 果蝇 拟南介等 ) 和作物 ( 如水稻 ) 基因草图绘制成功, 测序基本完成 促进了生物信息学 蛋白质组学 糖组学的迅猛发展 人类基因组草图绘就, 中国科学家功不可没

107 HGP 面临的挑战 基因的隐私权问题 基因组图谱和信息的使用与人的社会权利问题 基因资源问题 基因知识的滥用问题

108 DNA 芯片技术简介 DNA 芯片 (DNA chip) 技术是采用寡核苷酸原位合成或显微打印手段, 将数以万计的 DNA 探针片段有序地固化于支持物表面上, 产生二维 DNA 探针阵列, 然后与标记的样品进行杂交, 通过检测杂交信号来实现对生物样品的快速 并行 高效地检测或诊断 由于常用硅芯片作为固相支持物, 且在制备过程中运用了计算机芯片的制备技术, 所以称为 DNA 芯片技术

109 人类将进入生物经济时代 基因 操纵生命的工具 基因组 潜藏着巨大的经济价值 基因技术 21 世纪的投资热点 谁掌握了人类基因图谱, 就等于谁破译了人类的生命密码, 获得了操纵生命的工具 与互联网相比, 网络只是对人类的信息沟通带来了巨大的革命, 而基因领域的革命则能够从根本上改变人类的命运, 基因工程所带来的商业机会将会大大超过网络

第十章 基因的作用

第十章 基因的作用 第十章基因的作用 DNA 第一節遺傳物質的發現 一 核酸 () 1. 2. (1) 1869 (F.Miescher) (nuclein) (2) (3) (ribonucleicacid;rna) (deoxyribnucleic acid;dna) () 1. (F.Griffith) 1928 2. (O.Avery) DNA 3.(H.O.Hershey)(M.Chase) DNA () 1.

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