04-核酸化学

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2、核苷的书写
核苷可用单字符号A（腺嘌呤核苷，简称腺苷）、
G（鸟苷）、C（胞苷）、U（尿苷）表示。
脱氧核苷则在单字符号前面加一个小写的d，如dA （腺嘌呤脱氧核糖核苷，简称脱氧腺苷）、dG（脱 氧鸟苷）、dC（脱氧胞苷）、dT（脱氧胸苷）。 稀有碱基（或称为修饰碱基）与戊糖通过糖苷键 结合生成的核苷称为稀有核苷（或称为修饰核苷）。
脱氧核糖核酸
生命信息的 遗传是DNA 主要的使命
(DNA)
核 酸
核糖核酸 (RNA) RNA 除在病毒和 类病毒中起遗传作 用外，它在细胞内 还有多种功能
tRNA mRNA 蛋 白 质 合 成
rRNA
二、核酸的概念和分类
真核生物
DNA 细胞核（95%） 线粒体、叶绿体（5%）
原核生物
核质区（拟核）
5、核苷酸的性质
一般物理性质：
碱基可以发生酮式和烯醇式的互变异构，体内以酮 式为主。 核苷酸在240～290 nm具有强烈的光吸收，最大吸 收波长在260 nm左右。 核苷酸是两性电解质，在不同的pH条件下，其解离 程度不同，在某一pH值时，对外不表现出电性，该 pH值称为其等电点。 核苷酸在日常生活中也有重要用途，如在食品行业 中作为鲜味剂，称为呈味核苷酸。
2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架
二、核酸的概念和分类
核糖核酸（ribonucleic acid-RNA）
转运RNA（transfer RNA-tRNA） 信使RNA（messenger RNA-mRNA） 核糖体RNA（ribosomal RNA-rRNA）
脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid- DNA）
基础。
人类基因组计划
启动于 1990 年，至 2003 年完成了基因组的精
细图，测出了全部 30 亿对碱基中的 99.9% 。现已 进入后基因组时代，其中很重要的一个方向就是 疾病的基因诊断、基因治疗和基因工程药物的生 产。
重要历史事件
1869年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质
磷酸 戊糖 碱基 磷酸 核苷酸
许多个
核苷 核酸
第二节 核酸的组成和分子结构
一、戊糖
二、碱基 三、核苷 四、核苷酸 五、核酸
一、戊糖
组成核酸的戊糖有两种
组成RNA
组成DNA
二、碱基
1、嘧啶碱基
2、嘌呤碱基 3、稀有碱基 4、碱基的性质
二、碱 基
核酸中的碱基分两类：
（1）嘧啶碱基：胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U） 胸腺嘧啶（T） （2）嘌呤碱基：腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G）
水解 。
（2）碱水解
RNA用0.3 mol/L的NaOH在37℃条件下处理16～ 18 h可被完全降解，得到2’-核苷酸和3’-核苷酸。 同样的条件下DNA十分稳定，不被降解。
利用此性质可以进行DNA和RNA的鉴别和分离。
（3）酶水解
按照核酸酶作用底物：分为核糖核酸酶和 脱氧核糖核酸酶 按照核酸酶对底物作用方式：分为核酸外 切酶和核酸内切酶 按照核酸酶所作用化学键：分为磷酸二酯 酶和磷酸单酯酶
1944年，O.T.Avery的肺炎双球菌转化实验
夹膜致病肺炎球菌
证明DNA是遗传物质
• （有毒）死细菌中的某种物质转移到（无毒） 活细菌中，并使之具有毒性，导致小鼠死亡。 • 他将这种细菌遗传类型的转变称为转化，并将 引起转化的物质称为转化因子（tranforming
principle）。
• 转化因子是DNA。
P
OH
核苷酸
一、DNA的一级结构
DNA字母简写:
5` … A P G P C P T P G P C P… 3`
或 5` … A G C T G C … 3`
二、 DNA的二级结构
公 认 的 为 1953 年
watson 和 crick 提 出
2、核酸的研究史
1869年，从外科绷带
上的脓细胞的细胞核 中分离得到一种含磷 较高的酸性物质，称 之为核素（nuclein）。
核素实质是一种核 糖核蛋白。
瑞士科学家 F. Miescher
Friedrich Miescher 是一位年轻的瑞士医生， 1869年工作在德国生理化学家Felix Hoppe-Seyler的实 验室，当时主要研究细胞核的化学成分。他从外科医 院收集了一些废弃的外科绷带，洗下脓细胞，然后用 盐酸处理，获得的细胞核用于研究核的化学成分。当 用酸继续处理时有白色沉淀出现，沉淀中含碳、氢、 氧、氮和高浓度的磷。先命名为核素，后发现它有很 强的酸性，改称核酸。后来被证明是脱氧核糖核酸 （ DNA ）。之后不久 Hoppe-Seyler 从酵母中分离出 一种类似的物质，即核糖核酸（RNA）。
N N
NH
N H
N
N HБайду номын сангаас
N
N H2
腺嘌呤Adenine(A) 注意与前面画法的区别
鸟嘌呤Guanine(G)
3、稀有碱基
核酸中的部分稀有碱基
DNA RNA 7-甲基鸟嘌呤 N6-甲基腺嘌呤 嘌呤 N6-甲基腺嘌呤 N 6,N 6-二甲基腺嘌呤 7-甲基鸟嘌呤 5-甲基胞嘧啶 假尿嘧啶 嘧啶 5-羟甲基胞嘧啶 二氢尿嘧啶
排列的顺序叫核酸的一级结构。 连接键： 3， 5一磷酸二酯键 连接起来的直线形或环形分子。 DNA没有侧链。
一、DNA的一级结构
DNA线条缩写:
核苷酸顺序又称碱基顺序，是蛋白质与核酸结构
的生物语言。
A碱基 3`-OH P 5`-磷酸 戊糖 首端 末端 P A 5` P G P C P T P G C 3`
RNA
细胞质（75%） 线粒体、叶绿体（15%） 细胞核（10%）
细胞质
二、核酸的概念和分类
DNA功能：遗传信息的载体，负责遗 传信息的贮存和发布。 RNA功能：参与遗传信息的表达。
第二节 核酸的组成和分子结构
核蛋白
蛋白质
核酸
水
核苷酸
解
磷酸 核苷
组成元素（C, H, O, N, P）
戊糖
碱基
第二节 核酸的组成和分子结构
M-单(D-二；T－三）；P-磷酸 RNA的名称为某（单、二、三）磷酸核苷酸，DNA
在某（单、二、三）前加脱氧两字。
如AMP称腺苷－磷酸(或腺苷酸），dAMP称为脱氧
腺苷－磷酸（脱氧腺苷酸）。
3、多磷酸核苷及其衍生物
参与核酸生物合成的直接 原料不是一磷酸核苷酸，而 是 三 磷 酸 核 苷 酸 ， 如 ATP （三磷酸腺苷酸）。
（3）酶水解
核糖核酸 酶和脱氧核 糖核酸酶。 核酸外切 酶和核酸内 切酶。 磷酸二酯 酶和磷酸单 酯酶。
（3）酶水解
B B B B B B B B B B B
3’ 5’
P
P
P
P
P
P P
P
P
3’
P
5’
牛脾磷酸 二酯酶
蛇毒磷酸 二酯酶
其中B代表嘌呤或嘧啶碱基 代表核糖或脱氧核糖
第三节 DNA的结构
糖与碱基之间以糖苷键相连接。糖的第一位上的
碳原子（ C1 ）与嘧啶碱的第一位上的氮原子（ N1 ）
或嘌呤碱的第九位上的氮原子（N9）相连，所以糖
与碱基间的连键是N-C键，一般称之为N-糖苷键。 蛋白质与糖连接时，天冬酰氨的氨基与半缩醛羟 基间形成的为N-糖苷键。
1、核苷的结构
糖与碱基之间以C-N糖苷键连接
1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构
1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划（HGP） 1994年 中国人类基因组计划启动
3、稀有碱基
4、碱基的性质
酮式－烯醇式互变异构 氨基－亚氨基互变异构 具有吸收紫外光的性质，最大吸收波长在 260 nm左右 碱基的紫外吸收光谱随pH的改变而改变 化学性质比较稳定 嘌呤碱基还可以被银盐沉淀
三、核 苷
1、核苷的结构 2、核苷的书写
1、核苷的结构
核苷是一种糖苷，由戌糖和碱基缩合而成。
四、核苷酸
1、核苷酸的种类
2、核苷酸的结构与命名 3、多磷酸核苷及其衍生物
4、环核苷酸
5、核苷酸的性质
1、核苷酸的种类
核苷中的戌糖羟基被磷酸酯化，就形成核苷酸 作为 DNA或 RNA结构单元的核苷酸分别是 5’-磷酸 脱氧核糖核苷和5’-磷酸-核糖核苷。
1、核苷酸的种类
磷 酸 碱 基
戊糖
1952年，A.D Hershey
和M. Chase 噬菌体感
染实验
1953年，Wasten 和 Crick
提出DNA双螺旋结构模型。
该模型的建立说明了基因的 结构、信息和功能三者之间的 关系。它被认为是20世纪自然 科学中最伟大的成就之一，它
给生命科学带来深远的影响，
并为分子生物学的发展奠定了
五、核酸
1、核酸的结构 2、核酸的降解
5｀
1、 核 酸 的 结 构
5` 3`
首
脱 H2O
酯键相连
3｀
3`，5`-磷酸二酯键
尾
2、核酸的降解
（1）酸水解
（2）碱水解
（3）酶水解
（1）酸水解
在不同的酸浓度下，核酸的水解产物不同。
嘌呤的糖苷键比嘧啶的糖苷键对酸更不稳定。
脱氧核糖的糖苷键比核糖的糖苷键更易被酸
1、核苷酸的种类
O