核酸

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核酸·

由人手生成


核酸研究历史·


核酸的分类·

  • DNA
    • 真核
      • 98%位于核内
      • 2%位于核外
        • 线粒体 mDNA
        • 叶绿体 ctDNA
    • 原核
    • DNA病毒

  • RNA
    • mRNA
    • tRNA
    • rRNA
    • RNA病毒
    • 其他
      • snRNA
      • asRNA
      • miRNA
      • siRNA
      • smRNA
      • dsRNA
      • 其他小RNA

核酸的生物学功能·

  • 属性
    • 通过复制 来 传递遗传信息
    • 通过转录 来 控制生物表型
    • 通过突变 来 形成等位基因

  • RNA
    1. 遗传物质
    2. 参与蛋白质合成
    3. 遗传信息加工
    4. 调控基因表达及细胞功能
    5. 催化
    • rRNA（80%）
      • 组成核糖体，合成蛋白质
    • tRNA（15%）
      • 携带氨基酸，进行翻译
    • mRNA（3-5%）
      • 蛋白质的合成模板

核酸的结构·

核苷酸·

MP 5‘-磷酸（脱氧）核苷酸

  • 核苷酸
    • 磷酸
    • 核糖
      • 碱基
      • 戊糖

A（腺嘌呤） 6’上 氨基
G（鸟嘌呤）6’上 酮基，2’上 氨基 C（胞嘧啶） 2’上 酮基，4’上 氨基
U（尿嘧啶） 2’，4’上 酮基
T（胸腺嘧啶） 2’，4’上 酮基，5’上 甲基

  • 稀有核苷

    • 假尿苷（$\varphi$）
    • 二氢尿嘧啶（DHU）
    • Am
    • $m_2^6G$

  • 游离核苷酸及衍生物

    • NMP
    • NDP
    • NTP

第二信使cAMP/cGMP 环化核苷酸


  • 核苷酸生物学功能
    • 核酸单体
    • 携能物质（ATP/GTP/CTP/TTP）
    • 辅助因子之成分（NAD）
    • 细胞通讯媒介（cAMP/cGMP）

DNA结构·

核苷酸间 通过 3’-5’磷酸二酯键 连接。
DNA的分子走向是 5’-3’

  • 一级结构 连接的键 及 排列顺序 是 DNA的一级结构

    • 表示方式
      1. 结构式直接写结构
      2. 线条式用线条表示
      3. 字母式 5’ pApCpTpG 3’
        5’ ACTG 3’
        5’ pA-C-T-G 3’

    碱基组成规律：

    • A = T
    • G = C
    • A + G = T + C
    • A + C = T + G

  • 二级结构 双螺旋
    • 特点
      • 两条 反向平行 的 多聚核苷酸 沿一个 假想中心轴 右旋盘绕
      • 磷酸 和 核糖 单位为骨架 碱基内侧 互补配对
    • 属性
      • 螺旋 $ \phi $ 2nm
      • 上下碱基平面 d 0.34nm
      • 10个 bp 重复一次 3.4nm （一个旋）
    • 维稳
      • 碱基间 氢键
      • 碱基间 堆积力
      • 磷酸基上 O-被胞内 组蛋白/正离子 中和
      • 碱基处于疏水环境
    • 构象
      • A-DNA
      • B-DNA
      • C-DNA
      • D-DNA
      • Z-DNA
      • 三螺旋等
    • 意义
      • 是其复制/转录/逆转录的分子基础
      • 是遗传信息传递的分子载体
      • 奠定了分子生物学的基石

  • 三级结构 双螺旋分子通过 扭曲/折叠 形成不同结构
    • 超螺旋DNA

      L = T + W
      L：连环数，一条链绕另一条链缠绕的次数
      T：实际缠绕数，DNA分子的螺旋数
      W：超螺旋数
      超螺旋度： $ \lambda $ = ( L - L0 ) / L0 ，L0 为 松弛态DNA环数
      L不同，其他相同的DNA互为异构DNA
      拓扑异构酶I 通过使DNA的 一条链断开-再连接 使 超螺旋DNA 松弛。一次反应，L减少1，无需能量
      拓扑异构酶II 断开两条链 引入 负超螺旋。一次反应，L减少2，需能

      • 意义
        1. 增加压缩比
        2. 推动DNA结构变化 以完成特定功能

  • 核蛋白
    • 核小体组蛋白（H1，H3，H4，H2A，H2B）与DNA的结合单位

      长110 $ \text{\AA} $ ，高55 $ \text{\AA} $ ，DNA缠绕1.8圈，链长11nm，200bp

    • 纤丝

      30nm， 每圈6个核小体

    • 突环

      150nm， 约75000bp

    • 玫瑰花结

      300nm， 6个突环

    • 螺旋圈

      700nm， 每圈30个玫瑰花结

    • 染色体

      1400nm


RNA结构·

  • 一级结构 和DNA差不多，其中tRNA含有稀有碱基

  • tRNA二级结构 四环四臂，单链
    • I环：DHU环
    • II环：反密码子环
    • III环：可变环
    • IV环：TΨC环
    • 氨基酸臂：3’端

  • 三级结构 弯曲折叠
    • rRNA与蛋白质组成核糖体
    • mRNA
      • 原核：5’–先导区–|–顺反子–|–插入序列–|–顺反子–|–插入序列–|–顺反子–|–末端序列–3’
        先导区 + 多顺反子（翻译区） + 末端序列
      • 真核：5’–帽子–|–顺反子–|–polyA–3’
        m7G-5’ppp5’-N-3’p + 单顺反子 + AAAAAAA-OH

核酸的理化性质·

水解·

  • 酸水解 对酸敏感性：
    糖苷键 > 磷酸酯键
    嘌呤糖苷键 > 嘧啶糖苷键
    • 去嘌呤

      pH 1.6 37℃ / pH 2.8 100℃ | 1h

    • 去嘧啶

      98-100% HCOOH 175℃ 2h / CF3COOH 155℃ 1hDNA 80minRNA

  • 碱水解
    • RNA

      0.3-1mol/L KOH 室温 24h | 2’/3’-核苷酸 混合物

    • DNA

      水解不动
      意义：

      1. DNA要 传递遗传物质
      2. RNA完成任务 就要降解

  • 酶水解
    • 非特异性磷酸二酯酶
      • 蛇毒磷酸二酯酶

        产物：5’-磷酸核苷酸

      • 牛脾磷酸二酯酶

        产物：3’-磷酸核苷酸

    • 核酸酶底物专一性
      断裂方式：1. 5’-（寡）核苷酸/3’-（寡）核苷酸
      作用方式：
      1. 核酸外/内切酶
      2. 单/双/杂链核酸酶
      • RNase
        1. RNase H

          作用于 RNA-DNA中的 RNA链

        2. RNase I 牛胰核糖核苷酸酶

          3’-嘧啶核苷酸 / 以之结尾的寡核苷酸

        3. RNase T1

          3’-鸟苷酸 / 以之结尾的寡核苷酸

        4. RNase T2

          以 3’-AMP 结尾的寡核苷酸

      • DNase
        1. DNase I

          5’-磷酸为末端的寡核苷酸

        2. 核酸S1

          作用于 单链DNA

        3. DNA限制性内切酶

          严格的碱基专一性，如：EcoRI

        4. N-糖苷酶

酸碱性·

  • 碱基的解离
    • 胞嘧啶
      1. 3位 上的H     $ pK_1^1 $ = 4.6
      2. 2位 上的O变O-   $ pK_2^1 $ = 12.5
    • 尿/胸腺嘧啶
      1. 3位 上的H   U： $ pK_1^1 $ = 9.5 / T： $ pK_1^1 $ = 9.9
    • 腺嘌呤
      1. 1位N 上的H   $ pK_1^1 $ = 4.15
      2. 9位N      $ pK_2^1 $ = 9.8
    • 鸟嘌呤
      1. 7位N 上的H   $ pK_1^1 $ = 3.2
      2. 1位N 上的H   $ pK_2^1 $ = 9.6
      3. 9位N 上的H   $ pK_3^1 $ = 12.4
  • 核苷的解离
    • 戊糖可增加 酸碱解离
    • 核糖羟基也可以解离（ $ pK_1^1 $ > 12 ）

紫外吸收·

  • 吸收性质峰值波长：260nm
    天然DNA吸收最弱
    变性DNA吸收还行
    OD260 = 1 == 50 $ \mu g/ml $ 双链DNA
    OD260 = 1 == 40 $ \mu g/ml $ 单链DNA/RNA
    OD260 = 1 == 20 $ \mu g/ml $ 寡核苷酸
    DNA纯品 OD260 / OD280 = 1.8
    RNA纯品 OD260 / OD280 = 2.0

  • 经验公式 $ \varepsilon§ = \frac{ 30.98A }{ WL } $
    A：吸收值
    W：磷质量（g/L）
    L：比色杯内径
    $ \varepsilon $：mol吸光系数
    一般天然DNA $ \varepsilon $ = 6600
    一般天然RNA $ \varepsilon $ = 7800

复变性/杂交·

  • 变性 bp氢键断裂（跃变）

    • 变化

      $ A260_{ 增色效应 } \uparrow $   粘度 $ \downarrow $   F浮 / $ \rho \uparrow $   失去功能

    • 方法

      加热 Tm值：A260/2时，T值

    $ T_m \varpropto ( G + C ) $
    $T_{ m poly d(G-C) } > T_{ m DNA } > T_{ m poly d(A-T) } $
    $ G-C(%) = ( T_m - 69.3 ) \times 2.44 $


  • 复性 缓慢冷却，碱基重新配对

印迹法


核酸的研究方法·

提取分离与定量测定·

制备原则：防变性，防降解

  • DNA提取
    • 浓盐法
      1. SDS-浓盐（1mol/L NaCl） buffer 破碎细胞
      2. 离心提取清夜
      3. 加入 0.14mol/L NaCl 沉淀 DNA
      4. 酚/氯仿 纯化DNA

  • RNA提取 注意事项：

    1. 所用器皿须 高位培烤/高压灭菌/0.1%DEPC处理 后 煮沸处理
    2. 破碎细胞时加入强变性剂（胍盐）
    3. 在RNA反应体系中加入RNase抑制剂

    操作：

    • 分离 总RNA 用 异硫氰酸胍/苯酚/氯仿
    • 分离 poly(A)mRNA 用 寡聚TMP亲和层析法

  • 浓度测定
    • 定磷法（紫外分光法）
      • 加入浓硫酸/过氯酸，水解有机磷。
      • $ \ce{ H_3PO_4 + H_2MoO_4 ->[ 酸性条件 ] 24MoO_3\cdot P_2O_5\cdot 3H_2O( H_3PO_4\cdot 12MoO_3 ) } $
      • 用还原剂 还原之为 钼蓝（660nm）。测P含量计算。
    • 定糖法

      RNA 与 HCl共热，核糖 变为 糠醛。在 FeCl3催化下 其与 甲基苯二酚 反应呈 鲜绿（670nm）
      DNA 在酸性条件下 与 二苯胺共热后呈 蓝色（595nm）


  • 超速离心 CsCl密度梯度沉降
    • 测定 核酸密度
    • 测定 DNA中G-C
    • 测定 核酸构象
    • 制备 核酸

测序·

  • 酶法测序
  • 凝胶电泳
    • 琼脂糖
    • 聚丙烯酰胺
  • 化学测序 sanger测序：加减终止法

    将样本分为四份，每份分别加入 小比例的ddATP/ddGTP/ddCTP/ddTTP，其后，往四份样本中正常加入dNMP。于是，在DNA的合成中，ddNTP可能会取代dNMP的位置，一经取代，合成停止。电泳，我们就知道了样本1中dAMP的位置/样本2中dGMP的位置/样本3中dCMP的位置/样本4中dTMP的位置。


PCR·

DNA聚合酶链反应 *10^6 1985 Kary Mullis

  • 原料

    1. DNA模板
    2. 引物
    3. dNTP
    4. 缓冲液，Mg2+

  • 步骤

    1. 变性

      94℃ 30s 解离DNA

    2. 退火

      退到Tm引物-（3~5℃）℃ 30s

    3. 延伸

      70-72℃ DNA聚合酶催化反应

    以上循环25-30次


其他研究·

  • DNA的化学合成固相亚磷酸三酯
  • DNA微阵列
    • 测定基因型/突变
    • DNA测序
    • 测DNA表达谱

考点总结及名词解释·

有待补充

本章名词·

多顺反子mRNA｜polycistronic mRNA　⭐真题

多顺反子mRNA是指原核生物中由功能相关的多个基因组成的操纵子转录产生的信使RNA，它包含多个编码序列（顺反子），可翻译出多种蛋白质。与原核生物不同，真核生物不产生多顺反子mRNA。

单核苷酸多态性｜Single Nucleotide Polymorphism, SNP　⭐真题

指分散于基因组中的单个碱基的差异, 包括单个碱基的缺失和插入, 但更常见的是单个核苷酸的替换。

人类基因组计划｜Human Genome Project, HGP　⭐真题

致力于测定人类单倍体染色体组中约 30 亿对碱基序列, 解析人类基因组中携带的有关人类个体生长发育、生老病死的全部遗传信息。

退火｜annealing　⭐真题

退火是指在DNA变性后，单链DNA与互补引物或探针在适当条件下通过碱基配对重新形成双链结构的过程。在桥式PCR等测序技术中，退火使引物与模板结合，启动新链合成。该过程依赖于温度、离子强度等条件，确保特异性配对。

微RNA｜microRNA　⭐真题

微RNA是一类由其基因转录产生大的前体RNA，自身回折形成双链，经内切酶Drosha和Dicer不对称剪切加工后形成的小分子单链非编码RNA，主要在转录后和翻译水平起调节基因表达的作用。

DNA重组技术｜recombinant DNA technology　⭐真题

DNA重组技术是指在体外将不同来源的DNA片段进行切割和连接，构建成重组DNA分子，再导入宿主细胞中进行扩增和表达的一整套分子生物学技术。该技术核心包括目的基因的获取、载体的选择、限制性内切酶与连接酶的使用、重组体导入宿主以及转化子的筛选。它广泛应用于基因克隆、蛋白质表达、转基因研究和基因治疗等领域，是现代分子生物学的基础核心技术。

复性｜renaturation　⭐真题

复性是指变性的DNA或蛋白质在适当条件下重新恢复其天然构象的过程。对于DNA，变性后分开的两条链可通过碱基互补配对重新缔合成双螺旋结构，其复性过程符合二级反应动力学，速率受温度、离子强度、片段长度及序列复杂性等因素影响。对于蛋白质，去除变性因素后，伸展的多肽链可自发折叠回天然三维构象，常伴随生物活性的恢复。

核酸｜nucleic acid　⭐真题

核酸是生物体内重要的生物大分子，作为遗传信息载体，控制蛋白质的合成。核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类，与蛋白质、多糖、脂质复合物共同决定生物特征。

核酸分子杂交｜nucleic acid hybridization　⭐真题

核酸分子杂交是基于碱基互补配对原理，使不同来源的变性单链核酸（如DNA与DNA、DNA与RNA）之间形成双链杂合分子的过程。该技术利用序列互补性实现特异性结合，通常将标记的探针与固定在芯片上的靶分子杂交，从而检测特定核酸序列的存在与丰度，广泛应用于基因表达谱分析和突变检测等领域。

核酸杂交｜nucleic acid hybridization　⭐真题

核酸杂交是指不同来源的互补单链核酸分子在适宜条件下通过碱基互补配对形成双链杂交分子的过程。它基于核酸变性和复性原理，与双螺旋结构密切相关，双链核酸刚性较强，而单链核酸较柔软。该技术常用于DNA芯片等检测，以放射性或荧光标记的核酸样品进行杂交，通过荧光强度分析获取序列信息。

基因探针｜gene probe　⭐真题

基因探针是一段带有可检测标记的核酸片段（DNA或RNA），能够与待测样品中的互补靶序列特异性杂交，用于基因型鉴定、突变检测或基因表达分析等。其原理基于碱基互补配对，通过检测标记信号（如荧光）可获知靶序列的存在与否及丰度。

RNA印迹法｜Northern blotting　⭐真题

RNA印迹法是将RNA样品经凝胶电泳分离后转移至固相膜上，再用标记的核酸探针进行杂交，以检测特定RNA分子的技术。

探针｜probe　⭐真题

探针是一段带有可检测标记（如荧光染料）的已知序列核酸片段，用于通过碱基互补配对与待测靶核酸杂交，从而检测靶序列的存在或含量。在微阵列技术中，探针既可指固定在芯片上的已知核酸或寡核苷酸，也可指溶液中荧光标记的待检测核酸，两种称呼在实质上等价。

非编码RNA｜non-coding RNA

非编码RNA是指不编码蛋白质的RNA分子。这类RNA在基因表达调控中起关键作用，如作为调节物识别DNA或mRNA序列，在转录和翻译水平进行调节与控制，包括反义RNA、miRNA和siRNA等。它们还参与染色体结构组装，例如细菌拟核中的RNA对DNA结构域维持必要，端粒酶RNA作为模板参与端粒合成。非编码RNA广泛转录自基因组，携带大量遗传信息，与蛋白质共同决定细胞功能与表型。

核糖体｜ribosome

核糖体是蛋白质合成的场所，由核糖体RNA（rRNA）和数十种蛋白质组成的复合物，包含大、小两个亚基。rRNA不仅构成核糖体的骨架，还具有肽基转移酶活性，可催化肽键形成，因此是一种核酶。原核生物核糖体的小亚基含16S rRNA，大亚基含5S和23S rRNA；真核生物小亚基含18S rRNA，大亚基含5S、5.8S和28S rRNA。

基因｜gene

产生一条多肽链或功能 RNA 所需的全部核苷酸序列。

蛋白质组｜proteome)与蛋白质组学(proteomics

蛋白质组是指一个基因组所表达的全部蛋白质,而蛋白质组学则是指在蛋白质组水平上研究蛋白质的特征,包括蛋白质的表达水平、翻译与修饰、蛋白与蛋白相互作用等,并由此获得关于疾病发生、发展及细胞代谢等过程的整体认识。

反密码子｜anticodon

反密码子是转移RNA（tRNA）反密码子环上的三个相邻核苷酸序列，在蛋白质合成中通过碱基互补配对识别信使RNA（mRNA）上的密码子，从而将正确的氨基酸带入核糖体，保证翻译的准确性。

反义RNA｜antisense RNA

反义RNA（antisense RNA）是一种能与靶mRNA互补配对的调节RNA，通过碱基配对在转录后水平调节基因表达。1983年由Mizuno等在大肠杆菌中首次发现，分离到一种174个核苷酸的RNA，与低渗外膜蛋白OmpF的mRNA 5’端序列互补。作为基因表达的调节物，反义RNA可识别mRNA序列，从而调控翻译过程。

核糖核酸酶｜ribonuclease

核糖核酸酶是一类催化核糖核酸(RNA)水解的酶。其中最经典的是牛胰核糖核酸酶A(RNase A)，其变性复性实验是证明蛋白质氨基酸序列决定三维结构的关键证据。天然RNase A在8 mol/L尿素或6 mol/L盐酸胍及β-巯基乙醇作用下，分子内4个二硫键被断裂，构象展开成松散的无规卷曲而失活；当通过透析去除变性剂和还原剂后，酶活性可恢复至95%以上，表明其一级结构包含了正确折叠的全部信息。

核糖体RNA｜ribosomal RNA

核糖体RNA（ribosomal RNA, rRNA）是构成核糖体的主要核酸组分，与核糖体蛋白共同形成大、小亚基。rRNA是核糖体的结构骨架，并具有催化肽键形成的肽基转移酶活性，属于核酶。原核与真核生物的rRNA种类不同，如原核小亚基含16S rRNA，大亚基含5S和23S rRNA。rRNA通过碱基配对形成复杂的茎环结构域，参与蛋白质生物合成。

RNA世界｜RNA world

RNA世界假说认为，在生命起源早期，RNA或相关前体可能同时作为遗传物质和催化剂，兼具储存遗传信息和催化生化反应的双重功能，从而解决了核酸与蛋白质相互依存的起源难题。

信使RNA｜messenger RNA

信使RNA（messenger RNA，mRNA）是参与蛋白质合成的三类RNA之一，作为蛋白质合成的模板，携带从DNA转录而来的遗传信息。原核生物的mRNA结构较简单，可由多个功能相关基因组成操纵子，转录产生多顺反子mRNA。真核生物的mRNA结构复杂，具有5’端帽子、3’端poly(A)尾巴以及非翻译区调控序列，且不形成多顺反子mRNA。

溴化乙锭｜ethidium bromide

溴化乙锭是一种扁平分子的嵌入式染料，可插入核酸双链相邻碱基对之间。在紫外线激发下发射红橙色荧光，常用于琼脂糖凝胶电泳后检测DNA或RNA条带。此外，溴化乙锭嵌入DNA后改变其构象和浮力密度，结合氯化铯密度梯度超离心可分离超螺旋质粒DNA与线状染色体DNA。

指导RNA｜guide RNA

指导RNA（guide RNA）是一类小分子RNA，在RNA编辑过程中通过与靶mRNA序列互补配对，指导核苷酸的插入或缺失，从而改变mRNA的编码信息。该机制最早在锥虫线粒体中发现，对校正基因表达和产生功能蛋白至关重要。

中心法则｜central dogma

由克连克首次提出的遗传信息传递规律, 该法则阐明了 DNA 复制、RNA 转录以及翻译产生蛋白质在生命过程中的核心地位。

表型｜phenotype

表型是指基因型在一定环境条件下表现的性状，是基因表达的结果。基因表达受RNA和蛋白质调节物的调控，并受环境影响，其中RNA在表型选择中起关键作用。

缠绕数｜winding number

缠绕数是指DNA双螺旋分子中两条链相互缠绕的圈数，是一个描述DNA拓扑结构的参数。

端粒｜telomere

端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，由高度重复的DNA序列构成，与染色体的复制和稳定有关。端粒酶是一种逆转录酶，含有合成端粒DNA序列的RNA模板，能以自身RNA为模板延伸端粒，从而补偿DNA复制时的末端缩短，维持染色体完整性。

放线菌素D｜actinomycin D

放线菌素D是一种能与DNA双螺旋结合的嵌入式抑制剂，可插入碱基对之间，从而干扰DNA的模板功能，抑制RNA转录，常作为研究工具或抗肿瘤药物。

功能基因组学｜functional genomics

功能基因组学（functional genomics）是在基因组序列已知的基础上，利用大规模、高通量技术系统研究基因及其产物功能、表达调控和相互作用，以阐明基因型与表型关系的科学分支。

核内小RNA｜small nuclear RNA

核内小RNA（small nuclear RNA）是一类存在于真核细胞核内的小分子RNA，主要参与前体mRNA的剪接加工，与蛋白质结合形成剪接体，在切除内含子、连接外显子过程中发挥关键作用。

核仁小RNA｜small nucleolar RNA

核仁小RNA是一类主要定位于核仁的小分子非编码RNA，通过与特定蛋白质结合形成核仁小核糖核蛋白颗粒，在rRNA前体的化学修饰（如甲基化和假尿苷化）以及加工过程中发挥指导作用。

后基因组时代｜post-genomic era

后基因组时代是指在人类基因组计划完成大规模的DNA测序后，生命科学研究重心从揭示基因组序列转向系统地解析基因功能、基因表达调控及蛋白质组等生命活动机制的新时期。这一阶段以功能基因组学和蛋白质组学等研究为特征，旨在全面阐明基因及其产物的生物学功能与相互作用网络。

互绕数｜linking number

互绕数（linking number）是描述闭合环状DNA分子中两条链相互缠绕总次数的拓扑学参数，反映了DNA双螺旋的整体缠绕程度。

基因型｜genotype

基因型是生物个体的全部遗传组成，或指特定基因座上的等位基因组合。它是决定表型的内在遗传基础，表型则是基因型在一定环境条件下表达的性状。

基因组学｜Genomics

着眼于研究并解析生物体整个基因组的所有遗传信息的学科。

磷酸二酯酶｜phosphodiesterase

磷酸二酯酶是一类催化磷酸二酯键水解的酶。其中，专一水解核酸中磷酸二酯键的酶被称为核酸酶。

凝胶电泳｜Gel electrophoresis

是一种以琼脂糖或聚丙烯酰胺为介质, 在一定电场强度下, 按相对分子质量大小的不同, 对 DNA 或蛋白质进行分离检测的技术。

牛胰核糖核酸酶｜bovine pancreatic ribonuclease

牛胰核糖核酸酶（bovine pancreatic ribonuclease，RNase A）是来源于牛胰腺的一种核糖核酸酶。该酶分子内含有4个二硫键，维持紧密的球状构象。其最著名的特征是Anfinsen以之进行的经典可逆变性实验：在8 mol/L尿素或6 mol/L盐酸胍及β-巯基乙醇处理下，二硫键被还原断裂，结构解折叠为无规卷曲；经透析去除变性剂和还原剂后，酶活性几乎完全恢复。这一实验直接证明蛋白质的氨基酸序列决定其三维结构。

扭转数｜twisting number

扭转数（twisting number, Tw）是描述闭合环状双链DNA自身双螺旋扭转程度的拓扑学参数，定义为一条链缠绕另一条链的圈数，反映双螺旋内部局部扭转的总和，与连环数、缠绕数共同决定DNA的超螺旋状态。

羟基磷灰石｜hydroxyapatite

羟基磷灰石是碱性磷酸钙晶体，化学式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂。它由CaCl₂与Na₂HPO₄溶液在NaOH中缓慢混合加热制得，通常保存在pH 6.8的磷酸缓冲液中。羟基磷灰石柱层析广泛用于蛋白质和核酸的分离，其原理是核酸的磷酸基与钙离子发生吸附，双链核酸因结构伸展、磷酸基暴露充分而吸附力强于单链核酸，可用于分离天然与变性DNA、单链与杂交核酸等。

RNA组学｜RNomics

RNA组学是从整体水平系统研究细胞内全部RNA分子（即转录组）的种类、结构、表达调控与功能的学科，关注非编码RNA在基因表达调控网络中的关键作用，反映遗传信息由RNA和蛋白质共同体现的现代认知。

染色质｜chromatin

染色质是真核细胞核中由DNA与组蛋白等构成的复合物，是遗传物质在间期的存在形式。其基本结构单位是核小体，经多级折叠压缩可形成常染色质和异染色质，其中异染色质着色较深、结构致密且大多不能转录。在有丝分裂时染色质高度浓缩，组装成染色体。

生物大分子｜biological macromolecule

生物大分子是指生物体内存在的四类主要大分子，即核酸、蛋白质、多糖和脂质复合物。它们以碳为骨架，相对分子质量巨大，具有复杂而有序的三维结构。生物大分子是生命现象的物质基础，其相互作用决定了一切生命活动。

脱氧核糖核酸｜deoxyribonucleic acid

脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）是核酸的一种，是染色体的主要成分，也是遗传信息的载体。其在体细胞中的含量恒定，且单倍体细胞中的含量恰好是双倍体的一半，符合遗传物质的基本特征。

卫星DNA｜satellite DNA

卫星DNA是真核生物基因组中由短的高度重复序列组成的DNA，因其碱基组成与主带DNA不同，具有不同的浮力密度，在氯化铯密度梯度离心时可形成区别于主带的卫星条带，例如小鼠卫星DNA的G-C含量为30%，浮力密度为1.690 g·cm⁻³。

腺苷三磷酸｜adenosine triphosphate

腺苷三磷酸（ATP）是5’-腺苷的三磷酸酯，属于多磷酸核苷酸。其三个磷酸基团之间以酸酐键连接，该键不稳定，易水解释放大量自由能，被称为高能键。ATP是细胞内的主要能量载体，广泛参与各种生命活动。

遗传｜heredity

遗传是生物体通过DNA复制将遗传信息从亲代传递给子代的过程，是生命的基本属性之一。遗传信息储存于DNA分子中，通过半保留复制确保亲代与子代间遗传物质的稳定性。子代在获得遗传信息后，通过转录和翻译实现基因表达，从而发育并呈现相应的性状。

荧光｜fluorescence

荧光是某些分子吸收辐射能跃迁到激发电子态后，在极短时间内（<10⁻⁸ s）以光的形式再辐射大部分能量的现象。再辐射的总能量总是小于原吸收能量，因此荧光波长比激发光波长长。在蛋白质中，色氨酸和酪氨酸残基是主要的内源荧光基团，其荧光强度和最大发射波长可反映这些残基的微环境，从而用于研究蛋白质构象变化。

转移RNA｜transfer RNA

转移RNA（transfer RNA，tRNA）是一类小分子RNA，在蛋白质合成中负责携带活化的氨基酸并将其转运至核糖体，作为连接核酸与蛋白质之间的转接器。其单链通过自身回折形成稳定的局部双螺旋和特征性高级结构，如含有额外环等。tRNA的3′端接受氨基酸，是蛋白质合成精确性的关键组分。

2',3'-双脱氧核苷三磷酸｜2',3'-dideoxynucleoside triphosphate

2’,3’-双脱氧核苷三磷酸（ddNTP）是一种核苷三磷酸类似物，其脱氧核糖的2′和3′位均为氢原子，缺少3′-羟基。由于缺乏3′-羟基，ddNTP在DNA聚合酶催化的链延伸反应中可作为底物掺入，但无法与下一个核苷酸形成磷酸二酯键，导致DNA链的合成终止，因此常用于Sanger双脱氧链终止法DNA测序中作为链终止剂。

2'-核糖核苷酸｜2'-ribonucleotide

2’-核糖核苷酸是指核糖的2’位连接有羟基的核苷酸，是RNA的基本组成单位。它与2’-脱氧核糖核苷酸相区别，后者在2’位只含氢原子，是DNA的结构单元。核糖核苷酸由含氮碱基、核糖和磷酸基团构成，通过磷酸二酯键连接形成RNA链。

3'-核糖核苷酸｜3'-ribonucleotide

3’-核糖核苷酸是指核糖的3’位羟基被磷酸化形成的核苷酸。它是核糖核苷酸的异构形式之一，其磷酸基团连接在核糖的3’-碳上，区别于常见的5’-核糖核苷酸。3’-核糖核苷酸可在某些酶促反应中作为产物或底物，但在细胞中含量通常较少。

5-甲基胞嘧啶｜5-methylcytosine

5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine）是胞嘧啶的甲基化衍生物，属于稀有嘧啶碱。其嘧啶环第5位碳上的氢被甲基取代，主要存在于植物DNA中，也可作为稀有碱基出现在DNA和某些RNA分子中。

5-羟甲基胞嘧啶｜5-hydroxymethylcytosine

5-羟甲基胞嘧啶是胞嘧啶的5位羟甲基化修饰形式，属于稀有嘧啶碱基。在某些大肠杆菌噬菌体DNA中，它可完全替代胞嘧啶参与DNA组成。

5'-二磷酸核苷｜nucleoside 5'-diphosphate

5’-二磷酸核苷是核苷的焦磷酸酯，属于多磷酸核苷酸，其磷酸基团之间以酸酐键连接，该键不稳定，易水解释放大量自由能。它在细胞内可作为能量载体、核酸合成前体和重要辅酶。

5'-核糖核苷酸｜5'-ribonucleotide

5’-核糖核苷酸是核糖核苷的5’-磷酸酯，由碱基、核糖和磷酸基团构成，其中磷酸基团连接在核糖的5’位碳原子上。它是RNA的基本结构单元，参与核酸链的合成，并作为多种核苷酸衍生物的前体。

5'-三磷酸核苷｜nucleoside 5'-triphosphate

5’-三磷酸核苷是核苷的5’-羟基与三分子磷酸形成的酯，即核苷的三磷酸酯。分子中磷酸基团之间以酸酐键连接，该键不稳定，水解时可释放大量自由能，属于高能键。它们是细胞内重要的能量载体（如ATP）、核酸合成的前体及多种辅酶的组成部分。

5'端帽子｜5' cap

5’端帽子是真核生物信使RNA(mRNA)5’端的一种特殊结构，在转录后加工中添加。它是真核mRNA的重要特征，参与保护mRNA稳定性和启动蛋白质翻译。

A型｜type A

A型（A-DNA）是DNA的一种右手双螺旋构象，在相对湿度75%以下形成，由两条反向多核苷酸链组成，螺体较粗短，碱基对与中心轴倾角约为19°，糖环折叠为C₃内式，碱基均为反式构象。RNA双螺旋区及RNA-DNA杂交双链具有与A-DNA相似的结构。

B型｜type B

B型（B-DNA）是DNA双螺旋的一种右手螺旋构象。其呋喃糖环折叠方式为C2内式，碱基与糖之间的糖苷键呈反式构象。它是生理条件下DNA最常见的结构形式。

靶标分子｜target molecule

靶标分子是指在DNA芯片技术中固定于基质表面的核酸或寡核苷酸，通常作为捕获探针，与荧光标记的被检测核酸样品进行杂交，从而获取待测样品的序列信息。

胞嘧啶｜cytosine

胞嘧啶（cytosine）是核酸中一种常见的嘧啶碱，为母体化合物嘧啶的衍生物。它同时存在于DNA和RNA中，是两类核酸共有的碱基组分。

胞质小RNA｜small cytoplasmic RNA

胞质小RNA是一类存在于细胞质中的小分子RNA，参与多种细胞过程，如蛋白质翻译、RNA加工和基因表达调控。它们在细胞质中发挥功能，常与蛋白质结合形成核糖核蛋白颗粒。其长度通常较短，种类多样，在维持细胞正常活动中具有重要作用。

比超螺旋｜specific linking difference

比超螺旋（specific linking difference）是描述DNA超螺旋程度的定量参数，通常表示为符号σ，定义为DNA实际连环数与松弛态连环数之差（ΔLk）与松弛态连环数（Lk0）的比值，即σ = (Lk - Lk0)/Lk0，用于表征双螺旋过度缠绕或缠绕不足的相对程度。

表达｜expression

基因表达是指遗传信息从DNA经转录生成RNA，再翻译形成功能性蛋白质或RNA的过程，该过程依赖RNA对信息的解读，并在转录、翻译等阶段受到精细调节和控制。基因表达谱可借助cDNA、表达序列标签或芯片等进行测定，揭示特定基因在不同组织、发育阶段或生理状态下的表达状态与丰度差异，为基因功能及疾病机制研究提供关键信息。

表达谱｜expression profile

表达谱（expression profile）是指借助cDNA、表达序列标签（EST）或寡核苷酸芯片等技术，对细胞或组织中众多基因的表达情况（包括特定基因是否表达、表达丰度，以及不同组织、发育阶段或生理状态下的表达差异）进行综合测定的结果。它提供了基因在特定条件下转录水平的整体视图，能够反映基因调控的动态变化。基因表达谱不仅为推测基因功能提供直接线索，还有助于揭示疾病发病机制和药物反应，在生命科学研究中具有重要理论和应用价值。

C型｜type C

C型（type C）是指DNA在特定条件下（如低湿度或特定离子环境）形成的一种右手双螺旋构象，与经典的A型和B型结构不同，其螺旋参数和糖环折叠方式有所变化，但片段未提供具体细节。

DNA复杂性｜DNA complexity

DNA复杂性是指DNA分子中不同序列的总长度，反映基因组中核苷酸序列的多样性。它是决定DNA复性速度的主要因素，可通过复性动力学参数C₀t₁/₂衡量，C₀t₁/₂值越大表示复杂性越高。真核生物DNA因含有大量重复序列，其复性动力学曲线复杂，可解析出不同组分的复杂性和拷贝数。

DNA双螺旋结构模型｜double helix model

DNA双螺旋结构模型是由Watson和Crick提出的描述DNA二级结构的模型，揭示了DNA分子结构与功能的关系。该模型主要基于核酸的化学性质、核苷酸键长与键角的数据以及Chargaff发现的碱基组成规律等证据。

DNA微阵｜DNA microarray

DNA微阵（DNA microarray）又称基因芯片，是以硅、玻璃或微孔滤膜等材料为承载基片，通过微加工技术在其上固定密集排列的不同序列DNA微阵列，一次杂交检测即可获得大量DNA杂交信息的技术。它可同时分析成千上万个基因的表达水平，用于基因表达谱测定、基因差异表达分析等，具有高通量、并行检测的特点。

DNA芯片｜DNA chip

DNA芯片(DNA chip)又称DNA微阵列,是一种在固体基质(如玻片)上以高密度有序固定大量已知序列的核酸探针(如寡核苷酸、cDNA)的微型化分析装置。通过将荧光标记的待测样品与芯片探针杂交,检测各点阵的荧光信号强度,可同时获得核酸序列、丰度等信息。其具有信息量大、高通量、灵敏度高的特点,能检测单个核苷酸错配,广泛应用于基因表达谱测定、基因型分析、基因突变及单核苷酸多态性(SNP)检测等。

大沟｜major groove

大沟是DNA双螺旋结构中较宽较深的凹槽，位于两条脱氧核糖-磷酸骨架之间，暴露出碱基对的化学信息。其宽度和深度使其成为蛋白质因子（如转录因子）识别并结合特定DNA序列的主要位点，在基因表达调控中发挥关键作用。

多聚核苷酸｜polynucleotide

多聚核苷酸是由多个核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接而成的长链聚合物，是核酸的基本结构形式。它们构成DNA和RNA的主链，具有方向性（5’→3’）。真核生物mRNA的3’端多聚腺苷酸尾巴即为一类多聚核苷酸序列。

多聚尿苷酸-琼脂糖珠｜poly(U)-agarose beads

多聚尿苷酸-琼脂糖珠是将多聚尿苷酸[poly(U)]共价偶联于琼脂糖珠上制成的亲和层析介质。它利用poly(U)与真核生物mRNA的3’端多聚腺苷酸[poly(A)]尾巴之间的碱基配对作用，在高盐条件下特异性结合poly(A)+ mRNA，低盐条件下洗脱，从而从总RNA中分离纯化带poly(A)尾的mRNA。此法常可获得较理想的纯化效果。

反密码子环｜anticodon loop

反密码子环是tRNA三叶草形二级结构中的一个环状结构域，位于反密码子茎的末端。它含有反密码子，在翻译过程中通过碱基互补与mRNA上的密码子配对，实现氨基酸的正确转运和掺入。

非翻译区｜untranslated region

非翻译区是指真核生物mRNA分子上位于编码区两侧、不被翻译为蛋白质的序列区域，包括5’非翻译区和3’非翻译区。5’非翻译区位于5’帽子结构与编码区之间，3’非翻译区位于编码区与3’聚腺苷酸尾巴之间。这些区域含有调控序列，可在转录后水平参与基因表达的调节。

分光光度法｜spectrophotometry

分光光度法是一种利用物质在紫外或可见光区的光吸收特性进行定性或定量分析的方法。在酶活力测定中，依据底物和产物在特定波长的光吸收差异，可连续监测反应过程，其优点是简便、灵敏、样品用量少且可实时读出光吸收变化。该方法还广泛用于核酸和蛋白质等生物分子的含量及纯度鉴定，例如通过260 nm吸光值测定核酸浓度，或利用显色反应测定巯基含量。

浮力密度超离心｜buoyant density ultracentrifugation

浮力密度超离心是一种利用不同DNA分子在氯化铯等密度梯度介质中超速离心达到平衡时，因其浮力密度差异而停留在各自等密度位置，从而实现分离的技术。DNA的浮力密度主要由其碱基组成（G-C含量越高浮力密度越大）和构象决定，单链与双链DNA、线状与双链闭环DNA均有不同浮力密度。通过溴化乙锭等嵌入染料可进一步改变DNA浮力密度，例如分离质粒（双链闭环DNA）与染色体DNA。

斧头形｜axe shape

斧头形（axe shape），又称锤头结构，是由R. Symons提出的RNA二级结构模型，属于具有自我剪切活性的核酶。其结构由13个保守核苷酸和3个螺旋区构成，形似斧头。催化活性依赖于该二级结构的完整性，剪切反应特定发生在GUN序列的3’端。

复性动力学曲线｜renaturation kinetics curve

复性动力学曲线是描述变性DNA在复性过程中单链DNA比例（C/C0）随C0t（初始浓度与时间的乘积）变化的曲线。该曲线基于二级反应动力学，其形状受DNA序列复杂性和基因组大小的影响，控制温度、离子强度、片段长度等因素后，复性速度仅取决于序列复杂性。真核生物DNA的复性动力学曲线常包含多个组分，通过测量各组分的C0t1/2及所占比例，可计算各序列组分的复杂性和拷贝数。

高级结构｜higher structure

高级结构指生物大分子（如RNA）在一级序列基础上，通过链内碱基配对、堆积力和氢键等次级键折叠形成的三维空间构象，包括局部双螺旋的二级结构、链进一步折叠的三级结构（如假结）以及与蛋白质结合形成核蛋白复合物的四级结构，决定其复杂功能。

共价闭环DNA｜covalently closed circular DNA

共价闭环DNA是指由两条多核苷酸链反向互补形成、且每条链的5′端与3′端通过共价键连接成闭合环状结构的双链DNA分子。其特点是无游离末端，拓扑学上为闭合形式，常以超螺旋状态存在，以抵消链缠绕产生的张力，多见于细菌质粒和某些病毒基因组。

固相亚磷酸三酯法｜solid-phase phosphite triester method

固相亚磷酸三酯法是DNA自动化合成的主流方法，基于固相载体进行定向多步反应。合成循环包括四步：脱保护基、偶联反应、终止反应和氧化反应，实现核苷酸链的逐步延伸。合成完成后，将产物脱保护并从载体上水解下来纯化。该法同样可用于RNA的合成。

胍盐/氯化铯法｜guanidine/cesium chloride method

胍盐/氯化铯法是用于核酸提取与纯化的经典方法，其中高浓度胍盐（如异硫氰酸胍）可高效裂解细胞并抑制核酸酶活性，氯化铯密度梯度离心则依据核酸浮力密度差异分离不同碱基组成、构象及单双链DNA，常用于纯化质粒或基因组DNA。

寡核苷酸微阵列｜oligonucleotide microarray

寡核苷酸微阵列是一种高密度的DNA微阵列，通过在固相基质上原位合成或点样固定大量序列已知的寡核苷酸探针而成。其探针密度极高，能同时检测成千上万个基因的突变、多态性（尤其是单核苷酸多态性）或表达水平。利用杂交后荧光信号的强度差异，可精确分辨单个碱基错配，广泛应用于基因型鉴定、突变筛查和基因表达谱分析。

光导纤维DNA生物传感器微阵列｜fiber-optic DNA biosensor microarray

光导纤维DNA生物传感器微阵列是将光纤传感技术与DNA微阵列相结合的分析装置，通常在光纤束或单根光纤的末端固定多种DNA探针，形成微阵列，利用光纤传导激发光和收集杂交产生的荧光信号，实现对多种靶核酸序列的并行检测。其核心是以光纤作为信号传导介质和微阵列支撑平台，兼具高通量、高灵敏和可微型化的特点。

光漂白荧光恢复法｜fluorescence recovery after photobleaching

光漂白荧光恢复法（fluorescence recovery after photobleaching, FRAP）是一种测定膜蛋白或膜脂在生物膜内进行侧向扩散的技术。该方法利用强激光使膜上某一微区内标有荧光探针的膜蛋白或膜脂发生不可逆光漂白，随后通过荧光显微镜观察周围未漂白荧光分子因侧向扩散进入该区域而导致荧光恢复的过程。荧光恢复的速率可作为蛋白质或脂质侧向扩散速率的量度。

Hoogsteen配对｜Hoogsteen base pairing

Hoogsteen配对是一种碱基配对方式，由K. Hoogsteen于1963年在描述三股螺旋结构时首先发现。

核蛋白｜nucleoprotein

核蛋白是由核酸（DNA或RNA）与蛋白质结合形成的复合物。真核生物染色体DNA可与碱性蛋白（组蛋白）结合成脱氧核糖核蛋白（DNP），是核蛋白的典型形式。核蛋白参与遗传物质的包装、复制及基因表达调控等关键生物学过程。

核苷｜nucleoside

核苷是嘌呤碱的N9或嘧啶碱的N1与戊糖的C1通过N-糖苷键连接而成的化合物。根据戊糖种类，可分为核糖核苷和脱氧核糖核苷，二者均可再分为嘌呤核苷与嘧啶核苷。由于戊糖的存在，核苷中碱基的酸性解离增强，且戊糖上的羟基pK’极高，通常不参与解离。

核苷酸｜nucleotide

核苷酸是核酸的基本结构单元，由嘌呤或嘧啶碱基、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸基团组成。碱基与戊糖以糖苷键相连，磷酸基与戊糖以磷酸酯键相连。核苷酸因含磷酸基而具有较强的酸性。此外，核苷酸及其衍生物广泛参与细胞生命活动，如ATP作为能量载体。

核素｜nuclein

核素（nuclein）是19世纪后期由Miescher从细胞核中提取的一种物质，当时被一些生物学家推测为染色体的组成成分。

核酸变性｜nucleic acid denaturation

核酸变性是指核酸双螺旋结构中碱基对之间的氢键断裂，双链解开变成单链，但共价键未断裂的过程，导致核酸的天然构象和性质发生改变。

核酸分离｜nucleic acid isolation

核酸分离是指利用核酸的物理化学性质差异，通过适当的技术手段将目标核酸从混合物中纯化出来的过程。这些性质包括浮力密度、碱基组成、构象以及单链双链状态等，对应的常见方法有超速离心和柱层析。例如，氯化铯密度梯度离心可依据DNA的浮力密度差异分离不同碱基组成或构象的DNA分子，而羟基磷灰石柱层析则基于双链核酸与单链核酸对羟基磷灰石吸附力的不同实现分离。

核糖｜ribose

核糖是一种戊醛糖，是RNA的组成成分，通常以β-呋喃糖形式参与核苷酸的构成；其5-磷酸酯是戊糖磷酸途径和卡尔文循环的重要中间物。

核糖核苷酸｜ribonucleotide

核糖核苷酸是核糖核酸(RNA)的基本结构单元,由一分子核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶或尿嘧啶)组成,通过磷酸二酯键连接形成RNA链,参与蛋白质合成等生命活动。

核糖核酸｜ribonucleic acid

核糖核酸是由核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的生物大分子，是核酸的一类，与脱氧核糖核酸共同构成遗传信息载体。参与蛋白质合成的RNA主要有三类：信使RNA、转移RNA和核糖体RNA，其中转移RNA在原核与真核生物中大小和结构基本相同，而核糖体RNA和信使RNA有明显差异。此外，某些病毒以RNA作为遗传物质。

核糖核酸组学｜ribonomics

核糖核酸组学（ribonomics）又称转录组学，是研究细胞内全部RNA转录本及其功能的学科。它揭示基因组转录的全貌，发现除编码蛋白的mRNA外，还有大量非编码RNA被广泛转录，如人类基因组中90%的序列都能被转录。这表明RNA携带的遗传信息远多于蛋白质，在基因表达的时空调节中发挥更重要的作用。

核糖体的解码中心｜ribosomal decoding center

核糖体的解码中心是核糖体小亚基上负责监控mRNA密码子与tRNA反密码子配对准确性的功能区域，确保翻译过程中遗传信息的精确解码。

环核苷酸磷酸二酯酶｜cyclic nucleotide phosphodiesterase

环核苷酸磷酸二酯酶（cyclic nucleotide phosphodiesterase）是一类催化环核苷酸水解的酶，其典型反应是将第二信使cAMP水解为无活性的5’-AMP，从而终止cAMP介导的信号转导。该酶在终止β-肾上腺素能应答等G蛋白偶联受体信号通路中起关键作用，通过降低细胞内cAMP浓度实现信号的精细调控。

环状双链DNA｜circular double-stranded DNA

环状双链DNA是一种两端共价连接、无游离末端的闭合环状双链DNA分子。由于分子两端固定，额外的螺旋张力无法通过链的转动释放，可导致DNA分子自身扭曲形成超螺旋。

基因表达谱｜gene expression profile

基因表达谱是指借助cDNA、表达序列标签（EST）或寡核苷酸制成的芯片，对细胞中基因表达情况进行高通量检测，揭示特定基因是否表达、表达丰度，以及在不同组织、发育阶段和生理状态下的表达差异。该技术可提供丰富的生物信息和基因功能的直接线索，并有助于了解疾病发病机制、药物生理反应和治疗效果。

基因芯片｜gene chip

基因芯片(gene chip)又称DNA微阵列(DNA microarray)，是以硅、玻璃等材料为承载基片，通过微加工技术在其上固定密集的不同序列DNA所构成的微阵列。通过一次杂交检测，即可获得大量核酸序列信息，具有高通量、并行化的特点。它主要用于测定基因型、基因突变和多态性，DNA重测序以及基因表达谱分析等。

基因组错配扫描｜genomic mismatch scanning

基因组错配扫描（genomic mismatch scanning, GMS）是一种利用高密度寡核苷酸微阵列（DNA芯片）通过比较杂交荧光信号强度来检测基因组序列变异（如单核苷酸多态性和突变）的技术。其原理是基于完全匹配探针与错配探针产生的荧光信号强度差异（通常相差5~35倍），通过精确测定各阵列点的荧光强度实现单个核苷酸错配的识别。该方法能够快速从大量同源基因序列中筛查出变异，广泛应用于基因突变、多态性检测及基因型分析。

激光共聚焦装置｜confocal laser scanning microscope

激光共聚焦装置是一种兴起于20世纪80年代的新型显微镜，主要包括荧光显微镜、激光发射器、扫描装置、光检测器、计算机系统和图像输出设备六部分。它利用激光对样品进行扫描，可实时记录芯片上纳米微孔的荧光信号，常用于高通量测序中的单分子检测。

计算机控制显示器｜computer-controlled display

计算机控制显示器是生物分析仪器中用于操作控制与结果呈现的计算机终端设备，通常通过专用软件控制实验流程并实时显示数据或图像。

加减法｜plus-minus method

加减法（plus-minus method）是Sanger于1975年建立的早期DNA酶法测序技术。其利用DNA聚合酶以模板、引物和dNTP合成随机长度的互补链，然后将反应体系分为加系统与减系统：加系统中利用聚合酶3′→5′外切酶活性从3′端降解链，直至遇到所加的一种核苷酸而终止；减系统中缺少一种dNTP使合成停留在该核苷酸前一位。通过电泳比较两类系统片段的长度，即可确定模板链上的核苷酸序列。该方法依赖“加减”底物控制片段末端，为后续链终止法测序奠定了基础。

假尿嘧啶核苷｜pseudouridine

假尿嘧啶核苷是一种修饰核苷，是尿嘧啶的C5与核糖的C1通过碳-碳键连接而成的核苷，与常规的氮-碳糖苷键不同。它是tRNA中最丰富的转录后修饰成分之一，有助于维持tRNA结构的稳定性。

碱基｜base

碱基是核酸中一类含氮杂环化合物，主要包括嘌呤碱（腺嘌呤、鸟嘌呤）和嘧啶碱（胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶）五种基本类型，另外还含有含量甚少的稀有碱基。碱基通过氢键形成互补配对，是构成核酸一级结构和双螺旋结构的基本单元。

碱基堆积力｜base stacking force

碱基堆积力是稳定核酸结构的一种非共价作用力，主要源于相邻碱基之间的疏水相互作用和芳香环π电子云重叠产生的范德华力。它促使碱基平面平行堆叠，在DNA双螺旋和RNA单链螺旋的形成与稳定中起关键作用。

铰链DNA｜hinge DNA

铰链DNA是指DNA分子中具有一定柔性、能够发生弯曲或构象转变的区段，往往富含可促使双螺旋扭结或弯曲的特定碱基序列，在DNA与蛋白质相互作用、基因表达调控以及DNA高级结构的形成中起关键作用。

接触打印法｜contact printing

接触打印法是一种DNA微阵列制备技术，通过加样针与芯片基质表面直接接触，将溶于点样缓冲液的DNA溶液转移至指定位置。该方法可采用多道针头同时点样以提高效率，每轮点样后需彻底清洗加样针，避免交叉污染。借助微阵点样仪编程控制，可实现快速、均匀的自动化点样。

结构基因组学｜structural genomics

结构基因组学是基因组学的一个分支领域，旨在通过高通量实验或计算手段，系统测定生物体所有蛋白质的三维结构，并研究其结构与功能的关系。

聚腺苷酸｜polyadenylic acid

聚腺苷酸是由多个腺苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接而成的多聚核糖核苷酸，通常存在于真核生物mRNA的3’末端，构成poly(A)尾巴，长度可达150~200个核苷酸。它在基因表达调控和mRNA稳定性中发挥作用，并可用于通过oligo(dT)亲和层析分离纯化真核mRNA。

开环DNA｜open circular DNA

开环DNA（open circular DNA）是指双链环状DNA分子中一条链发生断裂，使超螺旋结构松弛而形成的环状构象，其双螺旋处于能量最低的松弛态，无额外扭转张力。

磷酸二酯法｜phosphodiester method

磷酸二酯法是一种早期的寡核苷酸化学合成方法。该方法将核苷酸活性基团用保护基封闭，仅保留需要反应的基团，经活化后，在缩合剂作用下使一个核苷酸的羟基与另一核苷酸的磷酸基之间形成磷酸二酯键，从而定向聚合，为核酸的化学合成奠定了基础。

磷酸三酯法｜phosphotriester method

磷酸三酯法是寡核苷酸化学合成的一种方法，通过将磷酸基团转化为磷酸三酯中间体，控制核苷酸间的定向缩合，形成磷酸二酯键，从而合成特定序列的核酸片段。

磷酸三酯酶｜phosphotriesterase

磷酸三酯酶是一类催化磷酸三酯水解的酶，可断裂磷原子与离去基团间的酯键，常用于降解有机磷化合物如农药。

硫代吲哚花青染料｜thioindocyanine dye

硫代吲哚花青染料（sulfoindocyanine, Cy）是一类荧光染料，常用作生物分子的荧光标记物。例如，Cy3可被激发发出绿色光，Cy5可被激发发出红色光，适用于DNA芯片杂交和单分子测序等检测技术。

螺旋桨状扭曲｜propeller twist

螺旋桨状扭曲是指在DNA双螺旋中，组成碱基对的两个碱基并非处于同一平面，而是绕碱基对长轴旋转一定角度，使得碱基对呈现类似螺旋桨叶片的形态。这一结构特征增加了碱基对之间的堆积力，有助于稳定DNA双螺旋结构。

脉冲电场凝胶电泳｜pulsed-field gel electrophoresis

脉冲电场凝胶电泳是一种用于分离大分子DNA（通常大于20 kb，甚至达数千kb）的凝胶电泳技术。它通过交替施加不同方向的脉冲电场，使DNA分子在凝胶中不断改变泳动方向，利用大分子DNA弛豫时间对分子大小的依赖性实现分离。该技术克服了传统琼脂糖凝胶电泳中因DNA分子无规卷曲变形挤过筛孔而无法按大小分离的局限，适用于细菌和真核生物染色体DNA等超大分子的分析。

嘧啶核苷｜pyrimidine nucleoside

嘧啶核苷是由嘧啶碱基与戊糖通过N-糖苷键连接而成的化合物，如胞嘧啶核苷。由于戊糖的存在，嘧啶核苷中碱基的酸性解离常数（pK’）较游离碱基下降，表明糖基增强了碱基的酸性解离。

嘧啶脱氧核苷｜pyrimidine deoxynucleoside

嘧啶脱氧核苷是由嘧啶碱基与脱氧核糖通过N-糖苷键连接而成的糖苷，其中嘧啶碱的N1与脱氧核糖的C1相连。它属于四种基本核苷之一，是核酸的组成成分，其糖苷键可被酸、碱或酶水解。

摩尔磷的吸光度｜molar phosphorus absorbance

摩尔磷的吸光度，亦称核酸摩尔磷吸光系数，指以核酸分子中磷的摩尔浓度计算的紫外吸光系数。该参数通过测定核酸溶液的磷含量与260 nm处的吸光度，依公式 ε§=A/(cL) 求得，其中A为吸光度，c为磷的摩尔浓度，L为光程。它反映了核酸对紫外光的吸收特性，可用于核酸的定量分析。

末端标记｜end-labeling

末端标记是指在DNA或蛋白质分子的末端（如5’端、3’端或N端、C端）连接上可检测的标记物（如放射性同位素、荧光基团等）的技术。在DNA化学法测序中，需先将DNA片段末端标记，然后通过特异性化学裂解及电泳分析读取序列。该技术也用于蛋白质测序中N端和C端残基的鉴定，以及酶学研究中活性部位的亲和标记。

黏弹性弛豫时间｜viscoelastic relaxation time

黏弹性弛豫时间是DNA等大分子在受力形变后恢复原状所需的时间常数，该时间常数对分子大小敏感，基于此特性可设计脉冲电场凝胶电泳分离不同大小的DNA分子。

鸟苷素｜guanylin

鸟苷素是一种肠道内分泌细胞产生的多肽类激素，可结合并激活受体鸟苷酸环化酶C，催化GTP转化为第二信使cGMP，通过cGMP依赖的蛋白激酶G等通路调节肠道电解质与水的分泌，参与维持体液稳态。

鸟嘌呤｜guanine

鸟嘌呤是核酸中常见的两类嘌呤碱基之一，由母体化合物嘌呤衍生而来。其咪唑环上的质子解离常数很大（pK_3’=12.4），可能受到环上烯醇式羟基的影响。在酸碱溶液中，质子优先结合于N7位，各氮原子的解离常数为N7 pK_1’=3.2，N1 pK_2’=9.6，N9 pK_3’=12.4。

尿嘧啶｜uracil

尿嘧啶是核酸中一种主要的嘧啶碱基，为嘧啶的衍生物。它是RNA特有的碱基，仅存在于RNA分子中，与核糖通过N-糖苷键连接形成尿苷。

poly聚合酶｜A

poly(A)聚合酶（poly(A) polymerase）是催化ATP以不依赖模板的方式在RNA 3’端添加多聚腺苷酸尾的酶，属于末端核苷酸转移酶家族。此反应是mRNA成熟的重要步骤，poly(A)尾参与调节mRNA的稳定性和翻译效率。

喷墨法｜inkjet method

喷墨法是一种制作DNA微阵列的技术，其原理类似喷墨打印机，通过带有喷头的压电装置在电流控制下将DNA溶液精确喷射至基质表面。该方法既可用于点样预合成的DNA片段（如基因组DNA、cDNA或寡核苷酸），也可用于原位合成寡核苷酸：利用四个喷头分别喷射四种核苷酸合成试剂，依次进行去保护、偶联等固相合成步骤，循环合成40~50个碱基的寡核苷酸。喷墨法制作的芯片密度通常可达上万个点阵，与照相平版印刷法相比，其每步合成产率较高但芯片密度较低。

嘌呤核苷｜purine nucleoside

嘌呤核苷是由嘌呤碱基（如腺嘌呤、鸟嘌呤）的N9与核糖的C1通过N-糖苷键连接而成的糖苷，属于四种基本核苷之一。常见的嘌呤核苷包括腺苷和鸟苷，是RNA的基本组成单位。其糖苷键对酸不稳定，易被酸水解。

嘌呤脱氧核苷｜purine deoxynucleoside

嘌呤脱氧核苷是由嘌呤碱（如腺嘌呤、鸟嘌呤）与脱氧核糖通过 N-糖苷键连接而成的核苷。嘌呤碱的 N9 原子与脱氧核糖的 C1 原子形成糖苷键，它区别于嘌呤核苷（含核糖）和嘧啶脱氧核苷。嘌呤脱氧核苷是 DNA 水解或代谢的中间产物，其中腺嘌呤脱氧核苷和鸟嘌呤脱氧核苷是 DNA 的组成单元。

Q核苷｜queuosine

Q核苷是一种高度修饰的稀有核苷，属于鸟嘌呤核苷衍生物，主要存在于真核生物和部分原核生物的tRNA反密码子摆动位点，参与精细调控解码过程。

羟基磷灰石柱｜hydroxyapatite column

羟基磷灰石柱是一种以羟基磷灰石（碱性磷酸钙晶体）为固定相的层析柱，广泛用于蛋白质和核酸的分离。其分离核酸的原理是基于核酸磷酸基与羟基磷灰石上的钙离子发生吸附，双链核酸因结构伸展使磷酸基充分暴露而吸附力较强，单链核酸因折叠使部分磷酸基隐藏而吸附力较弱，借此可有效分离天然DNA与变性DNA、单链核酸与杂交核酸等。

琼脂糖｜agarose

琼脂糖（agarose）是从红藻类海藻中提取的琼脂的主要组分，由D-吡喃半乳糖和3,6-脱水-L-吡喃半乳糖交替连接而成的线性多糖。将琼脂反复洗涤除去含硫酸基、丙酮酸等取代基的琼脂胶后即得琼脂糖。琼脂糖加热溶于缓冲液，冷却后可形成凝胶，其孔径与浓度成反比，常用于凝胶电泳分离核酸分子。

琼脂糖凝胶电泳｜agarose gel electrophoresis

琼脂糖凝胶电泳是一种以琼脂糖凝胶为支持介质的区带电泳技术，主要用于分离不同大小的DNA片段。琼脂糖凝胶由琼脂糖加热溶解后冷却形成，其孔径与琼脂糖浓度成反比，常用浓度范围为0.3%~2.0%，可分离数百bp至上百kb的线性双链DNA。在pH 7.5~7.8的TAE、TBE或TPE缓冲液中，核酸因磷酸基团而带负电荷，在电场作用下向正极移动，迁移率在一定范围内与分子大小相关，从而实现分离。该技术操作简便，分离范围较宽，是分子生物学中DNA分析、纯化的基本方法。

Southern印迹法｜Southern blotting

Southern印迹法是一种用于检测特定DNA序列的分子杂交技术。其过程包括：将DNA样品经限制酶酶切、琼脂糖凝胶电泳分离、变性后转移至固相支持膜上，与标记的核酸探针杂交，通过显影检测杂交信号。该技术可鉴定基因组中特定序列的存在、大小和丰度，广泛应用于基因结构与表达分析。

三叶草形｜cloverleaf structure

三叶草形是tRNA二级结构的特征形态，由多个茎环结构组成，形似三叶草。其双螺旋区构成茎，突环区构成叶片，整体结构稳定。典型的三叶草形结构包含氨基酸臂、二氢尿嘧啶环、反密码子环、额外环和胸苷-假尿苷-胞苷环五个部分。

蛇毒磷酸二酯酶｜snake venom phosphodiesterase

蛇毒磷酸二酯酶是从蛇毒中提取的一类核酸酶，能专一水解核酸分子中的磷酸二酯键，通常从核酸链的3′-端逐步切除5′-单核苷酸，常用于核酸的序列分析。

生物芯片｜biochip

生物芯片（biochip）是指将大量核酸（如DNA、cDNA或寡核苷酸）作为靶标，以微阵列方式固定在固相基质表面所形成的微型检测器件。通过靶标与荧光标记的待测样品核酸杂交，可高通量获取基因序列、突变或表达谱等生物信息。芯片制作常采用机械点样、喷墨法或照相平版印刷法，检测主要借助荧光信号强度分析实现。

松弛型构象｜relaxed conformation

松弛型构象是别构酶亚基的一种构象状态，称为R态，有利于结合底物或调节物。它与不利于结合的紧张型构象（T态）相对，两者在三级和四级结构及催化活力上存在差异，并可互变。别构激活剂可稳定R态，而别构抑制剂则稳定T态。

脱氧核糖｜deoxyribose

脱氧核糖是一种脱氧糖，即分子的一个或多个羟基被氢原子取代的单糖，特指2-脱氧核糖，是DNA的戊糖成分。它以β-D-构型存在于DNA中，与嘌呤碱的N9或嘧啶碱的N1通过N-糖苷键连接，形成脱氧核苷，进而构成DNA大分子。

脱氧核糖核苷酸｜deoxyribonucleotide

脱氧核糖核苷酸是脱氧核糖、含氮碱基与磷酸组成的核苷酸，为DNA的基本结构单元。其戊糖成分为脱氧核糖，碱基通过N-糖苷键与脱氧核糖连接，磷酸与脱氧核糖形成磷酸酯键。脱氧核糖核苷酸可通过磷酸二酯键连接成DNA链。

W核苷｜Y

W核苷（Y）通常指存在于tRNA中的一类高度修饰的鸟苷衍生物，如怀丁苷（wybutosine）及其前体，其结构特征是在鸟嘌呤环上融合额外的咪唑环，赋予分子荧光特性，参与维持反密码子环的构象与解码准确性。

外切核酸酶｜exonuclease

外切核酸酶是一类从核酸链末端逐步水解磷酸二酯键、逐个释放核苷酸的核酸酶。

外式｜exo

外式（exo）是呋喃糖环的一种折叠构象，指糖环原子偏离平面时，折叠方向偏向C5的相反一侧，与内式（偏向C5一侧）相对。这种糖环折叠方式影响核酸双螺旋的结构特征，例如A型和B型DNA均为内式，但外式可存在于其他核酸构象中。

微阵点样仪｜microarray spotter

微阵点样仪是DNA微阵列接触打印法中使用的自动化仪器，通过编程控制加样针在芯片基质上快速、均匀地点加DNA溶液，从而提高点样效率和一致性。

卫星带｜satellite band

卫星带（satellite band）是指DNA在氯化铯密度梯度离心时，因浮力密度差异而形成的主带以外的次要条带，由短的高度重复序列（卫星DNA）构成，其碱基组成（如G-C含量）与主带DNA不同，导致浮力密度偏低或偏高，从而分离。例如小鼠基因组中G-C含量30%的卫星DNA条带位于主带旁。

无嘌呤酸｜apurinic acid

无嘌呤酸是DNA经温和酸处理去除嘌呤碱基后得到的产物。由于嘌呤脱氧核苷的糖苷键对酸特别不稳定，在pH 1.6、37 ℃条件下可被选择性水解，完全切除嘌呤碱，使DNA链上留下脱氧核糖磷酸骨架，但仍保留嘧啶碱基。它常用于研究DNA的化学结构及核酸的酸水解特性。

稀有碱基｜minor base

稀有碱基是指除腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶等5种基本碱基外，核酸中含量甚少的碱基。它们种类繁多，大多数为甲基化碱基，在tRNA中含量可高达10%，例如5-甲基胞嘧啶、5,6-二氢尿嘧啶等，已知种类近百种。

线状DNA｜linear DNA

线状DNA是DNA分子的一种拓扑形式，其双链呈开放线性结构，具有两个游离末端。与环状DNA不同，线状DNA在复制时存在末端隐缩问题，需依赖端粒等特殊结构维持稳定性和完整复制。真核生物染色体DNA通常为线状，某些原核生物和病毒中也存在线状基因组。

线状双链DNA｜linear double-stranded DNA

线状双链DNA是指由两条反向平行的多核苷酸链通过碱基互补配对形成的、两端为游离末端的线性双链分子。与环状DNA不同，其末端开放，使得双螺旋在溶液中可以自由旋转，从而释放额外的扭转张力，维持松弛态构象。

腺嘌呤｜adenine

腺嘌呤是核酸中常见的嘌呤碱基之一，由母体化合物嘌呤衍生而来。它是DNA和RNA的基本组成单位，与戊糖通过N-糖苷键连接形成腺苷，并参与碱基配对。腺嘌呤的环结构近乎平面，在核酸代谢和能量转换（如ATP）中具有重要作用。

小分子干扰RNA｜small interfering RNA

小分子干扰RNA是一类长度为21~23个核苷酸的双链RNA分子，通过碱基互补配对特异性识别并降解靶mRNA，在转录后水平沉默基因表达。它是RNA干扰途径的核心效应分子，由Dicer酶剪切外源或内源双链RNA前体产生，随后与RNA诱导沉默复合体结合，引导序列依赖性的mRNA切割，从而抑制蛋白质合成。

小分子时序RNA｜small temporal RNA

小分子时序RNA（small temporal RNA）是一类长度较短的非编码RNA，通过碱基配对方式识别靶mRNA，在特定发育阶段时序性调控基因表达，参与个体发育时序的精确控制。

小沟｜minor groove

DNA双螺旋表面形成的两种凹槽之一，与大沟相比，宽度和深度较小，是某些蛋白质或小分子识别DNA的位点。

胸苷-假尿苷-胞苷环｜TΨC loop

胸苷-假尿苷-胞苷环（TΨC loop）是转运RNA（tRNA）三叶草形二级结构中的一个茎环（loop）区域，因该环序列中常含有胸苷（T）、假尿苷（Ψ）和胞苷（C）等特征修饰核苷而得名。它与二氢尿嘧啶环、反密码子环等共同构成tRNA的特征性结构，参与维持tRNA的高级结构稳定性。

胸腺嘧啶｜thymine

胸腺嘧啶是核酸中的一种嘧啶碱，为母体化合物嘧啶的衍生物。它主要存在于DNA中，但在tRNA中也少量存在，与尿嘧啶和胞嘧啶共同构成常见的嘧啶碱。

压电装置｜piezoelectric device

压电装置是一种在喷墨法点样中使用的带有喷头的装置，可在电流控制下将DNA溶液精确喷射到芯片基质表面，用于制作微阵列。

亚磷酸三酯法｜phosphite triester method

亚磷酸三酯法是DNA自动化合成中采用的固相化学方法。该法基于将核苷酸活性基团封闭，通过脱保护基、偶联反应、终止反应和氧化反应四步循环，在固相载体上定向延伸寡核苷酸链。合成结束后产物经脱保护并从载体上水解纯化。

Z型｜Z-form

Z型是DNA双螺旋的一种左手螺旋构象，最初由A. Rich在研究人工合成的d(CGCGCG)寡核苷酸时发现，随后在天然DNA中也发现局部存在这种结构。

杂交测序｜hybridization sequencing

杂交测序(sequencing by hybridization, SBH)是一种利用高密度寡核苷酸芯片进行DNA测序的方法。该技术将一整套长度一定的寡核苷酸探针固定在芯片上，这些探针涵盖了全部可能的序列并彼此重叠。待测DNA样品与芯片杂交后，通过分析杂交荧光图谱，可以根据完全匹配与错配的荧光信号差异推导出DNA序列。其核心在于以杂交信号的重叠关系重建核苷酸排列顺序。

质粒｜plasmid

质粒是存在于细菌等细胞中、独立于染色体外的小型环状双链DNA分子，能自主复制，常携带非必需的遗传信息，在基因工程中广泛用作载体。

杂交分子｜hybrid molecule

杂交分子是由不同来源的核酸单链（如一条DNA链与一条RNA链）通过碱基互补配对形成的双链核酸分子。其结构特点介于双链DNA和双链RNA之间，例如在羟基磷灰石柱层析中的吸附力表现不同。这类分子在核酸杂交技术中具有重要作用。

荧光法｜fluorometry

荧光法是一种根据底物或产物的荧光性质差异进行测定的方法。其原理是某些分子吸收激发光后能发射波长较长的荧光，且荧光强度和发射波长受微环境等因素影响。该方法灵敏度高，可用于酶活力测定等生化检测，通过检测荧光信号变化反映反应进程。

终止法｜chain-termination method

终止法是一种DNA酶法测序技术，利用DNA聚合酶在引物延伸过程中，通过特定底物控制使新合成链终止于特定核苷酸。在加系统中，DNA聚合酶的3′→5′外切酶活性从3′端降解链，直至遇到所加的一种核苷酸停止，所有片段以该核苷酸结尾；减系统中则缺少一种dNTP，使合成仅能进行到该核苷酸前一位。通过比较两系统产生的片段长度，可确定模板链中每个核苷酸的位置。

自动氧化｜autooxidation

自动氧化是指空气中的分子氧在常温常压下对化合物的直接氧化作用，常见于油脂中不饱和脂肪酸的双键氧化。该过程是典型的自由基链式反应，也称为脂质过氧化，导致脂肪酸链断裂生成挥发性醛和酸，引起酸败。自动氧化可被抗氧化剂（如α-生育酚）、排除氧气或低温等因素抑制。

自复制｜self-replication

自复制（self-replication）是指生物系统或分子利用其自身携带的遗传信息及化学组分，产生与自身相同副本的能力或过程，是生命的基本属性之一。原始生物分子通过自然选择，形成能够进行能量转换和自我复制的细胞系统，从而实现增殖与进化。

聚丙烯酰胺凝胶电泳｜polyacrylamide gel electrophoresis

聚丙烯酰胺凝胶电泳是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的区带电泳技术。该凝胶由丙烯酰胺单体和交联剂聚合而成，孔径可调，具有分子筛效应，能根据生物大分子的大小、形状及电荷差异实现高分辨率分离。常用于蛋白质和核酸的分析，如SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳可按分子量分离蛋白质。