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核酸医学知识第一节核酸的研究历史和重要性第二节核酸的基本结构第三节DNA的分子结构第四节RNA的分子结构核酸医学知识2第五节核酸的理化性质第六节核酸的体内代谢第七节核酸与遗传核酸医学知识3第一节核酸的研究历史和重要性☼核酸的发现：1868年瑞士米歇尔☼核酸的定义：生物体内一类

含有磷酸基团的重要生物大分子（酸性物质），是遗传变异的物质基础，是遗传信息的载体，在蛋白质的生物合成中起重要的作用。核酸医学知识4第一节核酸的研究历史和重要性核酸医学知识5第一节核酸的研究历史和重要性☼核酸的分类1.核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)RNA主要参与遗传信息的表

达;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。核酸医学知识6mRNA、rRNA、tRNA的功能核酸医学知识7第一节核酸的研究历史和重要性2.脱氧核糖核酸(deoxyribon

ucleicacid,DNA)DNA是遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质;主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。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。核酸医学知识8遗传信息传递的中心法则生物的遗传信息以密码的形式

储存在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序。在细胞分裂的过程中，通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中，这些遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质执行各种各样的生物学功能，使

后代表现出与亲代相似的遗传特征。后来人们又发现，在宿主细胞中一些RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA，还有一些RNA病毒能以其RNA为模板合成DNA，称为逆转录。这是中心法则的补充。核酸医学知识9中心法则总

结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。核酸医学知识10第二节核酸的基本结构核酸医学知识11核

酸医学知识12核酸医学知识13核酸医学知识14核酸医学知识15核酸医学知识16核酸医学知识17核酸医学知识18核酸医学知识19核酸医学知识20第三节DNA的分子结构一、DNA一级结构二、DNA的二级结构三、DNA的三级结构

核酸医学知识21DNA的一级结构•DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做DNA的一级结构，简称为碱基序列。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，字母式核酸医学知识22DNA一级结构的表示法5´3´结构式5´3´ppppOH3´ACTG1´线条式5´ACTGCATAGCTCGA3´字母式核酸医学知识23DNA的二级结构核酸医学知识24核酸

医学知识25DNA的双螺旋结构的形成5´3´5´3´5´3´5´3´磷酸核糖碱基T-A碱基对C-G碱基对核酸医学知识26核酸医学知识27核酸医学知识28DNA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D

NA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）核酸医学知识29DNA超螺旋结构的形成核酸医学知识30组蛋白与DNA的结合组蛋白与DNA的结合核酸医学知识31核酸医学知识32第四

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的分子结构核酸医学知识33RNA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OHOHOH5´3´RN

A与DNA的差异DNARNA糖脱氧核糖核糖碱基AGCTAGCU不含稀有碱基含稀有碱基核酸医学知识34RNA的类别•信使RNA（messengerRNA，mRNA）：在蛋白质合成中起模板作用；•核糖体RNA（ribosoalRNA，rRNA）：与蛋白质结合构成核糖体（ribo

some）,核糖体是蛋白质合成的场所；•转移RNA（transforRNA，tRNA）：在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用。核酸医学知识35tRNA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型核酸医学知识36酵母tRNAAla的二级

结构DHU环IGC反密码子反密码环氨基酸臂可变环TψC环CCAAla3´5´核酸医学知识37第五节核酸的理化性质一、核酸的两性解离性质二、核酸的紫外吸收特性（λmax=260nm）三、核酸的变性、复性和分子杂交核酸医学知识38核酸医学知识39二、核酸的紫外吸收光谱天然

DNA变性DNA核苷酸单体总吸收值1232202402602800.10.20.30.4波长（nm）光吸收123核酸医学知识40三、DNA的变性天然核酸在理化因素作用下，其双螺旋的氢键断裂，碱基堆积力不再存在，

DNA双螺旋的两条互补链松散而分开成为无规则线团状的单链DNA单链现象称为DNA的变性(denaturation)。引起DNA变性的因素：①高温，②强酸强碱，③有机溶剂等。核酸医学知识41①增色效应(hyperchromiceffect)：指DNA变性后对2

60nm紫外光的光吸收度增加的现象；②旋光性下降；③粘度降低；④生物学功能丧失或改变。DNA变性后的性质改变：核酸医学知识42加热DNA溶液，使其对260nm紫外光的吸收度突然增加，达到其最大值一半时的温度，就是DNA的变性温度（融解温度，meltin

gtemperature,Tm）。DNA的变性温度核酸医学知识43Tm的高低与DNA分子中G+C的含量有关，G+C的含量越高，则Tm越高。核酸医学知识44四、DNA的复性与分子杂交将热变性后的DNA溶液缓慢冷却，在低于变性温度约25～30℃的条件下保温一段时间（

退火annealing），则变性的两条单链DNA可以重新互补而形成原来的双螺旋结构并恢复原有的性质。将变性DNA经退火处理，使其重新形成双螺旋结构的过程，称为DNA的复性。核酸医学知识45DNA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，具有减色效应。将热

变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。变性的DNA缓慢冷却时可复性，因此又称为“退火”。退火温度＝Tm－25℃DNA的复性核酸医学知识46两条来源不同的单链核酸（DNA或RNA），只要它们有大致相同的互补碱基顺序，经退火处理即可复性，形成

新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交(hybridization)。核酸的分子杂交(hybridization)核酸医学知识47核酸杂交可以是DNA-DNA，也可以是DNA-RNA杂交。不同来源的，具有大致相

同互补碱基顺序的核酸片段称为同源顺序(homologoussequence)。核酸医学知识48DNA-DNA杂交双链分子变性复性不同来源的DNA分子DNA-DNA杂交示意图核酸医学知识49第六节核酸的体内变化一、核酸的酶促降解核酸医学知识50第六节

核酸的体内变化二、核苷酸的分解代谢核酸医学知识51嘌呤的分解核酸医学知识52嘌呤代谢与痛风1、痛风症的发病机理2、治疗方法：别嘌呤醇核酸医学知识53嘧啶的分解核酸医学知识54三、核苷酸的合成1、嘌呤核苷酸的生物合成（1

）从头合成途径（2）补救合成途径2、嘧啶核苷酸的生物合成（1）从头合成途径（2）补救合成途径核酸医学知识55嘌呤核苷酸的从头合成途径c、IMP转变为AMP和GMPa、嘌呤环上原子的来源b、IMP的从头合成核酸医学知识56嘌呤环上各原子的来源N3N9N7N1C2C6C4C

5C8来自谷氨酰胺的酰胺氮来自甲酸来自甲酸来自天冬氨酸来自甘氨酸来自CO2核酸医学知识57IMP转变为GMP和AMP核酸医学知识58嘌呤核苷酸合成补救途径磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷A(G)MPATPADP核

酸医学知识59嘧啶环上各原子的来源来自天冬氨酸来自CO2来自NH3NNCCCC654321核酸医学知识61嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP核酸医学知识62脱氧核苷酸的合成2、

脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸的合成核酸医学知识63核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FAD核糖核苷酸还原酶（B1和B2）ATP、Mg2+硫氧还蛋白（还原型）SHSH硫氧还蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核

糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸核酸医学知识64第七节核酸与遗传一、DNA的半保留复制二、基因工程核酸医学知识651、DNA的半保留复制的概念DNA在复制时，两条链解开分别作为模板，在DNA聚合酶的催化下按碱基互补的原则合成两条与模板链互补的新链

，以组成新的DNA分子。这样新形成的两个DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。由于子代DNA分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。核酸医学知识662、原核生物DNA复制

有关的酶类（1）DNA聚合酶（2）引物酶和引发体：启动RNA引物链的合成。(3）DNA连接酶（4）DNA解链酶(5）单链结合蛋白(SSB)：结合在解开的DNA单链上，防止重新形成双螺旋。(6）拓扑异构酶:兼具内切酶和连接酶活力，能迅速将DNA超螺旋或双螺旋紧张状态变成松

驰状态，便于解链。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB3´3´5´3´5´5´RNA引物核酸医学知识673、DNA复制的特点DNA复制过程是一个高度精确的过程，据估计，大肠杆菌DNA复制109-1010

碱基对仅出现一个误差，保证复制忠实性的原因主要有以下三点:a、DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配对原则）b、DNA聚合酶的校对功能（错配碱基被3’-5’外切酶切除）c、起始时以RNA作为引物核酸医学知识68DNA聚合酶的校对功能聚合酶错配硷基复制方向正确核苷酸5´5

´5´3´3´3´切除错配核苷酸核酸医学知识69DNA的半保留复制实验依据1958年Meselson&stahl用同位素示踪标记加密度梯度离心技术实验,证明了DNA是采取半保留的方式进行复制.[15N

]DNA[14N-15N]DNA[14N]DNA[14N-15N]DNA核酸医学知识70DNA复制的方式环状DNA复制时所形成的θ结构起始点复制叉的推进复制叉起始点起始点起始点复制叉复制叉未复制DNA单向复制双向复制核酸医学知识71原核细胞DNA的半不连续复制复制过程复制叉的移动

方向解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物体DNA聚合酶ISSB3´3´5´前导链随后链3´5´复制的起始DNA链的合成与延长DNA链合成的终止5´RNA引物3´3´DNA连接酶核酸医学知识72二、基因工程简介基因工程亦称遗传工程，即利用DNA重组技

术的方法，把DNA作为组件，在细胞外将一种外源DNA（目的基因）和载体DNA重新组合连接（重组），最后将重组体转入宿主细胞，使外源基因DNA在宿主细胞中，随细胞的繁殖而增殖（cloning，克隆），或最后得到表达，最终获得基因表达

产物或改变生物原有的遗传性状。基因工程的操作技术基因工程的应用与前景核酸医学知识73基因工程的应用和前景•建立基因文库。基因文库的建立有利于研究基因结构、基因表达调控机制、个体发育和繁殖的机理、疾病发病机制等，最终将导致遗传育种、疾病

基因治疗发生革命性进步。•生产某些珍贵的生化药物，如干扰素、胰岛素、生长激素等。•改造生物原有性状，培育出人类需要的新物种。核酸医学知识74克隆羊多利的诞生胚胎羊乳腺上皮细胞（提供DNA）母羊除去细胞核的卵母细胞（受体）体外融合植入受体母羊核酸医学知识75

核酸医学知识76DNA和RNA合成的比较核酸医学知识77