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第九章 基因的检测 核酸（nucleic acid）是一类重要的生物大分子，担负着生生命信息的储存和传递，是生命化学研究的一个重要领域。核酸是一种线性多聚体（linear polymer）, 其基本结构单元是核苷酸（nucleotide）。 核苷酸由含氮有机碱、糖和磷酸三部分构成。 根据所含糖种类不同，核酸可分为脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）两大类。 核酸基础 一、碱基 二、戊糖 三、核苷 核苷由戊糖和碱基缩合而成，戊糖C1‘与嘌呤的N9或嘧啶的N1以β—糖苷键相连接。常见的核苷及名称见下图。 核苷中的碱基平面可绕N—糖苷键旋转，形成不同的构象，这种构象由扭转角不同产生。 核苷酸是核苷的磷酸酯，磷酸以酯键连在C5‘上。一磷酸核苷可简写成NMP（N为碱基）或dNMP； 二磷酸核苷有一个焦磷酸键，以酯键连接在C5‘上，可简写成NDP或dNDP； 三磷酸核苷简写成NTP或dNTP。 核苷三磷酸和核苷二磷酸是富含高能键的化合物，参与核酸合成及供能反应等。 生物体内存在的游离核苷酸多是5‘-核苷酸。但用碱水解RNA时，可得到2‘-和3‘-核糖核苷酸的混合物。生物体内还存在环核苷酸，如cGMP、cAMP，它们参与细胞内信息传递。 五 DNA 和RNA 五 DNA 和RNA 单核苷酸通过磷酸二酯键共价连接形成的线性多核苷酸聚合物即DNA和RNA。 在DNA和RNA分子中一个核苷的5‘-OH与另一个核苷的3‘-OH通过磷酸二酯键连接。 因此，核酸骨架是由磷酸和戊糖连接而成的磷酸酯。碱基则可看作是这一核苷上的连接基团。DNA和RNA链有两个不同的末端；分别称为5和3末端，因此空们具有方向性。5指5端缺少一个核苷酸，3指3端缺少一个核苷酸 DNA和RNA中磷酸基的pKa接近0，因此在pH7时可被电离，使核酸带有负电荷并呈酸性。 DNA和RNA中的戊糖对其稳定性影响较大，RNA中的2‘-OH使其磷酸二酯键对碱敏感，而DNA中的2‘-脱氧核糖使其对碱不敏感。 这一性质可用于除去DNA中的RNA分子及碱变性制备单链DNA。 七、核酸成分的表示方法 1、碱基 碱基可用单字符号（A、G、C、T、U）表示，也可用三字符号即英文名称前三个字母表示，如腺嘌呤（adenine）为Ade。 2、核苷 核苷用单字符号（A、G、C、U）表示，脱氧核苷则在单字符号前加一小写的d（dA、dG、dC、dT）。 修饰核苷的取代基团用英文小写字母表示，碱基的取代基团符号在核苷单字符号的左下角或右上角或上面。核糖的取代基团符号写在右下角或下面。取代基团的位置和数目则在取代基团符号的右上角和右下角分别注明。例如，N6-二甲基腺苷可表示为m62A或m62或mA2。 3、核苷酸 在核苷符号左侧加小写字母p表示5‘—磷酸酯，如pA为5’—腺苷酸。 右侧加p表示3‘—磷酸酯，Cp为3’—胞苷酸。 核苷多磷酸的表示法如ppU表示5—尿苷二磷酸，ppGpp表示鸟苷四磷酸，其中两个磷酸根在鸟苷的5位，另两个在3位。3, 5—环化核苷酸一般写为cNMP，如cAMP、cGMP等。 4、多核苷酸链 多核苷酸链通常是从5端到3端由左向右表示，如(5)pApGpC……pUpC(3)。为了简便，核酸链中的p通常被省略，写作(5)pA.G.C……U.C(3)，也可写作(5)pA—G—C……U—C(3)。在书写一条互补双链核酸分子时，由于两条链反向互补，故在末端写上5和3必不可少。对于2—5连接和5—5连接则应在小写字母p的左和右上角注明，如ppp5A2p5A2p5A。 第三节 脱氧核糖核酸 DNA是由脱氧核糖核酸线性聚合而成的大分子聚合物，是遗传学的物质基础。不同生物DNA分子大小差异很大。从数千碱基到数十亿碱基不等。不同生物DNA分子的存在形式也不相同，多数生物基因组DNA呈双链线状。 尽管DNA分子的大小不同，形状各异，但作为决定生物性状的遗传学物质，其基本结构有许多相同或相似的特点。 一、DNA的一级结构 DNA为两条反向平行的多核苷酸依据碱基互补配对原则（A与T配对形成两个氢键，G与C配对形成三个氢键）构成的双链分子。DNA中的嘌呤和嘧啶碱基携带遗传信息，糖和磷酸为结构基团。 DNA分子的骨架是由磷酸二酯键连接的许多脱氧核糖组成的，并在整个分子中保持不变。一个脱氧核糖核苷酸中糖部分的3—羟基通过一个磷酸二酯键与邻接的糖的5—羟基相连。DNA的可变部分是它的碱基的排列顺序，这即是DNA的一级结构。 二、DNA的二级结构 DNA二级结构是指由Watson和Crick建立的DNA双螺旋结构模型（double helix），这一结构模式的建立不仅高度