第六章核酸的化学
核酸的化学
一、填空题1．核酸的基本结构单位是。
2．20世纪50年代，Chargaff等人发现各种生物体DNA碱基组成有的特异性，而没有的特异性3．DNA双螺旋中只存在种不同碱基对。
T总是与配对，C总是与配对。
4．核酸的主要组成是，和。
5．两类核酸在细胞中的分布不同，DNA主要位于中，RNA主要位于中。
6．核酸分子中的糖苷键均为型糖苷键。
糖环与碱基之间的连键为键。
核苷与核苷之间通过键连接形成多聚体。
7．嘌呤核苷有顺式，反式二种可能，但天然核苷多为。
8．X射线衍射证明，核苷中与平面相互垂直。
9．核酸在260nm附近有强吸收，这是由于。
10．给动物食用3H标记的，可使DNA带有放射性，而RNA不带放射性。
11．双链DNA中若含量多，则T m值高。
12．双链DNA热变性后，或在pH2以下，或pH12以下时，其OD260，同样条件下，单链DNA的OD260。
13．DNA样品的均一性愈高，其熔解过程的温度范围愈。
14．DNA所处介质的离子强度越低，其熔解过程的温度范围越，溶解温度越，所以DNA应保存在较浓度的盐溶液中，通常为mol/L的NaCl溶液。
15．DNA分子中存在于三类核苷酸序列：高度重复序列、中度重复序列和单一序列。
tRNA，rRNA以及组蛋白等由编码，而大多数蛋白质由编码。
16．硝酸纤维素膜可结合链核酸。
将RNA变性后转移到硝酸纤维素膜上再进行杂交，称印迹法。
17．变性DNA的复性与许多因素有关，包括，，，，等。
18．DNA复性过程符合二级反应动力学，其Cot1/2值与DNA的复杂程度成比。
19．双链DNA螺距为3.4nm，每匝螺旋的碱基数为10，这是型DNA的结构。
20．RNA分子的双螺旋区以及RNA-DNA杂交双链具有与型DNA相似的结构，外形较为。
21．NAD+，FAD和CoA都是的衍生物。
22．维持DNA双螺旋结构稳定的主要因素是，其次，大量存在于DNA分子中的弱作用力如，和也起一定作用。
23．tRNA的三级结构为形，其一端为，另一端为。
第六章 生物化学核酸讲解
生物化学核酸讲解核酸是遗传物质1868年瑞士Miesher.从脓细胞的细胞核中分离出可溶于碱而不溶于稀酸的酸性物质。
间接证据：同一种生物的不同种类的不同生长期的细胞，DNA含量基本恒定。
直接证据：T2噬菌体DNA感染E.coli用35S标记噬菌体蛋白质，感染E.coli，又用32P标记噬菌体核酸，感染E.coliDNA、RNA的分布（DNA在核内，RNA在核外）。
第一节核酸的化学组成核酸是一种线形多聚核苷酸，基本组成单位是核苷酸。
结构层次：核酸核苷酸组成核酸的戊糖有两种：：D-核糖和D-2-脱氧核糖，据此，可以将核酸分为两种：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）P330 表5-1 两类核酸的基本化学组成一、碱基1. 嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤2. 嘧啶碱：胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶P331 结构式3. 修饰碱基植物中有大量5-甲基胞嘧啶。
E.coli噬菌体中，5-羟甲基胞嘧啶代替C。
稀有碱基：100余种，多数是甲基化的产物。
DNA由A、G、C、T碱基构成。
RNA由A、G、C、U碱基构成。
二、核苷核苷由戊糖和碱基缩合而成，糖环上C1与嘧啶碱的N1或与嘌呤碱的N9连接。
核酸中的核苷均为β-型核苷P332 结构式腺嘌呤核苷胞嘧啶脱氧核苷DNA 的戊糖是：脱氧核糖RNA 的戊糖是：核糖三、核苷酸核苷中戊糖C3、C5羟基被磷酸酯化，生成核苷酸。
1、构成DNA、RNA的核苷酸P333表5-32、细胞内游离核苷酸及其衍生物①核苷5’-多磷酸化合物A TP、GTP、CTP、ppppA、ppppG在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。
②环核苷酸cAMP（3’，5’-cAMP）cGMP（3’，5’-cGMP）它们作为质膜的激素的第二信使起作用，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。
③核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物ppGpp pppGpp ppApp④核苷酸衍生物HSCoA、NAD+、NADP+、FAD等辅助因子。
GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖基供体。
生物化学核酸的理化性质
一、粘度大分子溶液比普通溶液粘度大，线形大分子又比球形大分子粘度大。
DNA是线形大分子，人类二倍体DNA总量3.3×109bp，全长可达1.75米，DNA分子平均长度在4cm以上，而双螺旋直径只有2nm，长度与直径之比高达107。
因此，DNA粘度极高，也极易在机械力作用下折断。
双链DNA解链成为单链DNA时，由较伸展的双螺旋变成较紧凑的线团结构，粘度明显下降。
RNA因为分子量小，且呈线团结构，所以其粘度低得多。
二、密度利用密度梯度离心可以测定大分子的浮力密度。
CsCl溶解度大，可制成8M 溶液。
DNA的浮力密度一般在1.7以上，RNA为1.6，蛋白质为1.35-1.40。
分子量相同结构不同的DNA沉降系数不同，线形双螺旋DNA、线形单链DNA、超螺旋DNA沉降系数之比为1:1.14:1.4。
因此通过测定沉降系数可以了解DNA的结构及其变化。
三、紫外吸收嘌呤和嘧啶因其共轭体系而有强紫外吸收。
核酸在260nm有紫外吸收峰，蛋白质在280nm。
利用紫外吸收可测定核酸的浓度和纯度。
一般测定OD260/OD280，DNA=1.8，RNA=2.0。
如果含有蛋白质杂质，比值明显下降。
不纯的核酸不能用紫外吸收法测定浓度。
紫外吸收改变是DNA结构变化的标志，当双链DNA解链时碱基外露增加，紫外吸收明显增加，称为增色效应。
双链、单链DNA与核苷酸的紫外吸收之比是1:1.37:1.6。
四、DNA的变性在一定条件下，双链DNA解链变成单链DNA的现象称为变性或熔化。
加热引起的变性称为热变性；碱性条件（pH>11.3）下，DNA发生碱变性。
此外，尿素、有机溶剂、甚至脱盐都可引起DNA变性。
除去变性因素后，互补的单链DNA 又可以重新结合为双链DNA，称为复性或退火。
DNA复性由局部序列配对形成双链核心的慢速成核反应开始，然后经过快速的所谓拉链反应而完成。
DNA变性后粘度降低，密度和吸光度升高。
变性后的单链DNA与具有同一性序列的DNA链或RNA分子结合形成双链的DNA－DNA或DNA－RNA杂交分子的过程称为杂交或分子杂交。
核酸的化学
一、DNA的二级结构---DNA的双螺旋模 型
DNA的二级结构-双螺旋结构 DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义 DNA双螺旋结构模型要点
DNA的二级结构 ——双螺旋结构
（一）双螺旋结构模型的实验依据
1、对DNA分子结晶的X衍射数据：由Franklin和Wilkins提供，来源 不同的DNA的二级结构非常相似。前者早逝，后者与Watson、Creck 分享了诺贝尔奖。
第二节
核酸的一级结构
5′端
核酸的一级结构
C
定义
核酸中核苷酸的排列
顺序。
A
由于核苷酸间的差异
主要是碱基不同，所以也
称为碱基序列。
G
3′端
核苷酸的连接方式
核苷酸之间以磷酸二酯键连接 形成多核苷酸链，即核酸。 DNA和RNA中的核苷酸残基 都是通过磷酸基团这个“桥” 而共价连接的。即核酸的主链 是由相间出现的磷酸核糖残基 通过共价键连接起来的，各种 碱基可以看成是联系在主链上 的侧链基团。 见P71图3-13
NN HOCH2 O
HH
H2N N N HOCH2 O
HH
H
H
H
H
OH OH
OH OH
腺嘌呤核苷
鸟嘌呤核苷
HO N HOCH2 O
HH
HO N HOCH2 O
HH
H
H
H
H
OH OH
OH OH
胞嘧啶核苷
尿嘧啶核苷
Adenosine Guanosine Cytidine Uridine
假尿苷（ψ） 见P66
1944年，O.T.Avery等人发表了"脱氧核糖型的 核酸是III型肺炎球菌转化要素的基本单位"即 DNA是细菌的转化因子，第一次证明了DNA是 遗传物质。
生物化学中文名词解释
微小RNA(miRNAs)miRNAs是一类含19~25单核苷酸的单链RNA，在3’-端有1~2个碱基长度变化，广泛存在于真核生物中不编码任何蛋白，本身不具有开放阅读框架，具有保守性、时序性和组织特异性。成熟的miRNA可以和上游或下游序列不完全配对而形成基环结构。
▲
核酸的变性与复性核酸分子具有一定的空间结构，维持这种空间结构的作用力主要是氢键和碱基堆积力。有些理化因素会破坏氢键和碱基堆积力，使核酸分子的空间结构改变，从而引起核酸理化性质和生物学功能改变，这种现象称为核酸的变性。变性核酸在适当条件下，可使两条彼此分开的链重新由氢键连接而形成双螺旋结构，这一过程称为复性。
▲
糖脂糖脂是糖和脂类以共价键结合形成的复合物，组成和总体性质以脂为主体。根据脂质部分的不同，糖脂又可分为分子中含鞘氨醇的鞘糖脂，分子中含甘油酯的甘油糖脂，由磷酸多萜醇衍生的糖脂和由类固醇衍生的糖脂。
▲
脂多糖脂多糖是糖与脂类结合形成的复合物，与糖脂不同的是在脂多糖中以糖为主体成分。常见的脂多糖有胎盘脂多糖，细菌脂多糖等。
▲
糖蛋白糖蛋白是糖与蛋白质以共价键结合的复合分子，其中糖的含量一般小于蛋白质。常见的糖蛋白包括人红细胞膜糖蛋白、血浆糖蛋白、粘液糖蛋白等。
▲
蛋白聚糖蛋白聚糖是一类由糖与蛋白质结合形成的非常复杂的大分子糖复合物，其中蛋白质含量一般少于多糖。蛋白聚糖是构成动物结缔组织大分子的基本物质，也存在于细胞表面，参与细胞与细胞，或者细胞与基质之间的相互作用等。
酪氨酸蛋白激酶
第八章 生物氧化
生物氧化
黄素蛋白
铁硫蛋白
双加氧酶
单加氧酶
过氧化氢酶
过氧化物酶
底物水平磷酸化
氧化磷酸化
解偶联剂
呼吸链
生物化学与分子生物学重点
第一章 核酸的结构与功能1、种类：脱氧核糖核酸（DNA），存在于细胞核和线粒体内。
核糖核酸（RNA），存在于细胞质和细胞核内。
2、核酸的分子组成：基本组成单位是核苷酸，而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。
戊糖：DNA分子的核苷酸的糖是β-D-2-脱氧核糖，RNA中为β-D-核糖。
3、核酸的一级结构核苷酸在多肽链上的排列顺序为核酸的一级结构，4、 DNA的二级结构DNA双螺旋结构是核酸的二级结构。
双螺旋的骨架由糖和磷酸基构成，两股链之间的碱基互补配对，是遗传信息传递者，DNA半保留复制的基础，结构要点： a.DNA是一反向平行的互补双链结构亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，碱基之间以氢键相结合，其中，腺嘌呤始终与胸腺嘧啶配对，形成两个氢键，鸟嘌呤始终与胞嘧啶配对，形成三个氢键。
b.DNA是右手螺旋结构螺旋直径为2nm。
每旋转一周包含了10个碱基，每个碱基的旋转角度为36度。
螺距为3.4nm，每个碱基平面之间的距离为0.34nm。
c.DNA双螺旋结构稳定的维系横向靠互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持，尤以后者为重要。
5、RNA的空间结构与功能mRNA:1. 真核生物mRNA的5'-端有特殊帽结构2. 真核生物mRNA的3'-末端有多聚腺苷酸尾3. mRNA碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列tRNA：1、3′末端为—CCA-OH 2、含10～20% 稀有碱基3、其二级结构呈“三叶草形”4. tRNA的反密码子能够识别mRNA密码子rRNA：rRNA的结构为花状，rRNA 与核糖体蛋白结合组成核糖体(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所。
rRNA单独存在不执行其功能。
tRNA功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的戴本并将其转呈给mRNA。
6、核酸的理化性质在某些理化因素作用下，如加热，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散，变成单链，即为变性。
生物化学核酸的名词解释
核苷（nucleoside）：是嘌呤或嘧啶碱通过共价键与戊糖连接组成的化合物。
核糖与碱基一般都是由糖的异头碳与嘧啶的N-1或嘌呤的N-9之间形成的β-N-糖键连接。
核苷酸：核苷的戊糖成分中的羟基磷酸化形成的化合物。
cAMP(cycle AMP)：3ˊ,5ˊ-环腺苷酸，是细胞内的第二信使，由于某部些激素或其它分子信号刺激激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成的。
磷酸二脂键：一种化学基团，指一分子磷酸与两个醇（羟基）酯化形成的两个酯键。
该酯键成了两个醇之间的桥梁。
例如一个核苷的3ˊ羟基与别一个核苷的5ˊ羟基与同一分子磷酸酯化，就形成了一个磷酸二脂键。
脱氧核糖核酸（DNA）：含有特殊脱氧核糖核苷酸序列的聚脱氧核苷酸，脱氧核苷酸之间是是通过3ˊ,5ˊ-磷酸二脂键连接的。
DNA是遗传信息的载体。
核糖核酸（RNA）：通过3ˊ,5ˊ-磷酸二脂键连接形成的特殊核糖核苷酸序列的聚核糖核苷酸。
核糖体核糖核酸：作为组成成分的一类RNA，rRNA是细胞内最丰富的RNA .信使核糖核酸：一类用作蛋白质合成模板的RNA .转移核糖核酸：一类携带激活氨基酸，将它带到蛋白质合成部位并将氨基酸整合到生长着的肽链上RNA。
TRNA含有能识别模板mRNA上互补密码的反密码。
转化（作用）（transformation）:一个外源DNA 通过某种途径导入一个宿主菌，引起该菌的遗传特性改变的作用。
转导（作用）（transduction）:借助于病毒载体，遗传信息从一个细胞转移到另一个细胞。
碱基对（base pair）:通过碱基之间氢键配对的核酸链中的两个核苷酸，例如A与T或U , 以及G与C配对。
夏格夫法则：所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等（A=T），鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔含量相等（G=C），既嘌呤的总含量相等（A+G=T+C）。
DNA的碱基组成具有种的特异性，但没有组织和器官的特异性。
另外，生长和发育阶段`营养状态和环境的改变都不影响DNA的碱基组成。
核酸的化学组成
O
H3C
NH
N
NH
N 1
6
N H O
N H
O
N H
O
2，4-二氧嘧啶
2-氧-4-氨基嘧啶
5-甲基-2，4-二氧嘧啶
U
C
T
组成核酸的稀有碱基
核酸中除了5类基本的碱基外，还有一些含量甚 少的碱基，称为稀有碱基。
O
N N N N O N N
NH2
—CH3
I
m5C
DHU
碱基的结构特征
碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶 环均呈平面或接近于平面的结构。 碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式—烯醇 式或胺式—亚胺式互变异构。
DNA
D-2-脱氧核糖
A
NH2 N
鸟嘌呤
嘌呤
6
1N 2 5
guanine
7 N
O
N 3
4
N 9
8
N
N NH
N H
N
N H
N
NH2
A
G
1.组成核酸的碱基 尿嘧啶 uracil
O
嘧啶
4 3N 2 5
胞嘧啶 胸腺嘧啶 cytosine thymine
O
O
C2’-endo（2E) C5’ 4’ 3’ O 2’ 1’ N C5’ 4’
N O 3’ C3’-exo(E3) 2’ 1’
C2’-exo(E2)
（2）扭转式 糖环的C2’和C3’都偏离平面而且偏离方向相反称 为扭转式折叠（Twist,简写为T ）。如C2’-endo C3’-exo（23T), C2’-exo-C3’- endo(3T2) 。上述几种构 象可分别以侧视简图表示：
第六章DNA和RNA的提取
β-巯基乙醇是抗氧化剂，有效地防止酚氧化成醌，避免褐变，使酚容易去除
（二）基因组DNA的提取－ CTAB法
组份
CTAB提取缓冲液的改进配方
Tris-HCl EDTA NaCl （pH8.0） （pH8.0） 100 mM 20 mM 1.4M CTAB 3%(W/ V) PVP40 5%(W/ V) β-巯基乙醇 2%（V/V） 使用前加入
主要方法： (1)浓盐法 利用RNP和DNP在电解溶液中溶解度不同，将二者分离。 1）用1M 氯化钠提取,得到的DNP粘液 2) 与含有少量异戊醇的氯仿一起摇荡,使乳化 3) 离心除去蛋白质,此时蛋白质凝胶停留在水相及氯仿相 中间，而DNA位于上层水相中 4) 用2倍体积95%乙醇可将DNA 钠盐沉淀出来.
质粒DNA的提取
使用处于对数期的新鲜菌体 （老化菌体导致开环质粒增加）
质粒DNA－碱裂解法
碱裂解法原理
染色体DNA比质粒DNA分子大得多，且染色体DNA为线状分 子，而质粒DNA为共价闭合环状分子； 当用碱处理DNA溶液时，线状染色体DNA容易发生变性，共 价闭环的质粒DNA在回到中性pH时即恢复其天然构象； 变性染色体DNA片段与变性蛋白质和细胞碎片结合形成沉 淀，而复性的超螺旋质粒DNA分子则以溶解状态存在液相 中，从而可通过离心将两者分开。
磁珠
磁性微粒挂上不同基团可吸附不同的目的 物，从而达到分离目的。
（三）基因组DNA－其它方法
浓盐法：
利用RNP和DNP在盐溶液中溶解度不同，将二者分离
有机溶剂抽提法：
有机溶剂作为蛋白变性剂，同时抑制核酸酶的降解作用
密度梯度离心法：
利用不同内容物密度不同的原理分离各种内容物
DNA
脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖交替连接, 脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖交替连接, 排列在外侧构成DNA的基本骨架; DNA的基本骨架 排列在外侧构成DNA的基本骨架;
●
两条链之间: 两条链之间: 碱基与碱基之间以氢
键相连形成碱基对
●
__嘧啶 碱基对的形成规律: 嘌呤__ 碱基对的形成规律: 嘌呤__嘧啶 P 脱氧 P 核糖 脱氧 T A 核糖 P 脱氧 P 脱氧 核糖 G C 核糖 P P 脱氧 脱氧 G C 核糖 核糖 P P 脱氧 脱氧 T A 核糖 核糖 碱基互补配对原则
五碳糖
核糖 脱氧核糖
大多数生物体内的核苷酸有二大类8 大多数生物体内的核苷酸有二大类8种
核糖核苷酸
P P P P
核糖
A G C U
腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 核糖 鸟嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸 核糖
核糖
核糖
胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸
核糖
4种核糖核苷酸是RNA的基本组成单位 种核糖核苷酸是RNA RNA的基本组成单位
A
2.某DNA分子中 鸟嘌呤占碱基总数的 某 分子中,鸟嘌呤占碱基总数的 分子中 鸟嘌呤占碱基总数的15%,那 那 胸腺嘧啶应占碱基总数的: 么,胸腺嘧啶应占碱基总数的 胸腺嘧啶应占碱基总数的 B A.15% B.35% C.85% D.30% 3.比较 比较DNA和RNA的分子结构 的分子结构,DNA特有的化 比较 和 的分子结构 特有的化 学成分是 A.核糖与胸腺嘧啶 核糖与胸腺嘧啶 B B.脱氧核糖与胸腺嘧啶 脱氧核糖与胸腺嘧啶 C.核糖与腺嘌呤 核糖与腺嘌呤 D.脱氧核糖与腺嘌呤 脱氧核糖与腺嘌呤
A-T T-A C-G G-C
原因: 原因:
A
生物化学课后习题答案集
第二章糖类1、判断对错，如果认为错误，请说明原因。
（1）所有单糖都具有旋光性。
答：错。
二羟酮糖没有手性中心。
（2）凡具有旋光性的物质一定具有变旋性，而具有变旋性的物质也一定具有旋光性。
答：凡具有旋光性的物质一定具有变旋性：错。
手性碳原子的构型在溶液中发生了改变。
大多数的具有旋光性的物质的溶液不会发生变旋现象。
具有变旋性的物质也一定具有旋光性：对。
（3）所有的单糖和寡糖都是还原糖。
答：错。
有些寡糖的两个半缩醛羟基同时脱水缩合成苷。
如：果糖。
（4）自然界中存在的单糖主要为D-型。
答：对。
（5）如果用化学法测出某种来源的支链淀粉有57个非还原端，则这种分子有56个分支。
答：对。
2、略3、乳糖是葡萄糖苷还是半乳糖苷，是α-苷还是β-苷？蔗糖是什么糖苷，是α-苷还是β-苷？两分子的D-吡喃葡萄糖可以形成多少种不同的二糖？答：乳糖的结构是4-O-（β-D-吡喃半乳糖基）D-吡喃葡萄糖[β-1，4]或者半乳糖β（1→4）葡萄糖苷，为β-D-吡喃半乳糖基的半缩醛羟基形成的苷因此是β-苷。
蔗糖的结构是葡萄糖α（1→2）果糖苷或者果糖β（2→1）葡萄糖，是α-D-葡萄糖的半缩醛的羟基和β- D -果糖的半缩醛的羟基缩合形成的苷，因此既是α苷又是β苷。
两分子的D-吡喃葡萄糖可以形成19种不同的二糖。
4种连接方式α→α，α→β，β→α，β→β，每个5种，共20种-1种（α→β，β→α的1位相连）=19。
4、某种α-D-甘露糖和β-D-甘露糖平衡混合物的[α]25 D为+ 14.5°，求该平衡混合物中α-D-甘露糖和β-D-甘露糖的比率（纯α-D-甘露糖的[α]25D为+ 29.3°，纯β-D-甘露糖的[α]25 D为-16.3°）；解：设α-D-甘露糖的含量为x,则29.3x- 16.3(1-x)= 14.5X=67.5%该平衡混合物中α-D-甘露糖和β-D-甘露糖的比率:67.5/32.5=2.085、略6、水解仅含D-葡萄糖和D-甘露糖的一种多糖30g,将水解液稀释至平衡100mL。
生物化学第六章(1)
尿酸生成
生物化学第六章(1)
嘌 呤 核 总苷 酸 的 结分 解 代 谢
生物化学第六章(1)Fra bibliotek 尿酸尿囊素 尿囊酸
尿素 氨[铵]
的不 分同 解生 产物 物嘌 不呤 同核
苷 酸
生物化学第六章(1)
尿酸与疾病
嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏、小肠及肾脏 中进行。生理情况下嘌呤合成与分解处于相对 平衡状态，尿酸的生成与排泄也较恒定。正常 人血浆中尿酸含量约0.12-0.36mmol/L，男性平 均0.27mmol/L ，女性平均0.21mmol/L 。当体 内核酸大量分解(白血病、恶性肿瘤等)或食入 高嘌呤食物时，血中尿酸水平升高，超过 0.48mmol/L时，尿酸盐过饱和形成结晶，沉积 于关节、软组织、软骨及肾等处，而导致关节 炎、尿路结石及肾疾患，称为痛风症。
一、嘧啶核苷酸的从头合成
n 首先合成嘧啶环，然后与PRPP 中的磷酸核糖连接起来形成嘧啶 核苷酸。
n 从头合成首先合成UMP，然后由
它转变为其它嘧啶核苷酸。
n 合成的原料有氨基甲酰磷酸和天冬 氨酸
生物化学第六章(1)
嘧啶环元素的来源
生物化学第六章(1)
氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp
生物化学第六章(1)
概述
生物体普遍存在的磷酸单酯酶或 核苷酸酶可催化核苷酸的水解， 而特异性强的磷酸单酯酶只能水 解3’-Nt或5’-Nt。 催化核苷水解的酶有2类，即核 苷磷酸化酶和核苷水解酶
生物化学第六章(1)
局限，只对核 糖Ns发生作用
广泛存在， 反应可逆
核 苷 酸 及 核 苷 分 解
生物化学第六章(1)
二、嘧啶核苷酸的降解 不同生物嘧啶碱的分解过程也不一
核酸的化学
一、填空题1．核酸的基本结构单位是。
2．20世纪50年代，Chargaff等人发现各种生物体DNA 碱基组成有的特异性，而没有的特异性3．DNA双螺旋中只存在种不同碱基对。
T总是与配对，C总是与配对。
4．核酸的主要组成是，和。
5．两类核酸在细胞中的分布不同，DNA主要位于中，RNA主要位于中。
6．核酸分子中的糖苷键均为型糖苷键。
糖环与碱基之间的连键为键。
核苷与核苷之间通过键连接形成多聚体。
7．嘌呤核苷有顺式，反式二种可能，但天然核苷多为。
8．X射线衍射证明，核苷中与平面相互垂直。
9．核酸在260nm附近有强吸收，这是由于。
10．给动物食用3H标记的，可使DNA带有放射性，而RNA不带放射性。
11．双链DNA中若含量多，则T m值高。
12．双链DNA热变性后，或在pH2以下，或pH12以下时，其OD260，同样条件下，单链DNA的OD260。
13．DNA样品的均一性愈高，其熔解过程的温度范围愈。
14．DNA所处介质的离子强度越低，其熔解过程的温度范围越，溶解温度越，所以DNA应保存在较浓度的盐溶液中，通常为mol/L 的NaCl溶液。
15．DNA分子中存在于三类核苷酸序列：高度重复序列、中度重复序列和单一序列。
tRNA，rRNA以及组蛋白等由编码，而大多数蛋白质由编码。
16．硝酸纤维素膜可结合链核酸。
将RNA变性后转移到硝酸纤维素膜上再进行杂交，称印迹法。
17．变性DNA的复性与许多因素有关，包括，，，，等。
18．DNA复性过程符合二级反应动力学，其Cot1/2值与DNA的复杂程度成比。
19．双链DNA螺距为3.4nm，每匝螺旋的碱基数为10，这是型DNA的结构。
20．RNA分子的双螺旋区以及RNA-DNA杂交双链具有与型DNA相似的结构，外形较为。
21．NAD+，FAD和CoA都是的衍生物。
22．维持DNA双螺旋结构稳定的主要因素是，其次，大量存在于DNA分子中的弱作用力如，和也起一定作用。
23．tRNA的三级结构为形，其一端为，另一端为。
核酸的物理化学性质和常用的研究方法
25
七、聚合酶链反应（PCR）
2、优化反应条件 包括模板、引物、 dNTP、DNA聚 合酶和Mg2＋，PCR中常用的聚合酶是 Taq DNA聚合酶 3、 选择热循环温度 PCR 过程的温度控制十分关键。 热循环温度：变性温度，退火温度（低 于引物Tm值的2-3℃），延伸温度
A：光吸收值 C：磷的摩尔浓度 L：比色杯内径 W：每升溶液中磷的重量（g）
4
一、核酸的紫外吸收
DNA的ε(P)：6600 RNA的ε(P)：7700-7800
核酸的ε(P)比核苷酸单体低 单链多核苷酸的ε(P)比双螺 旋多核苷酸的ε(P)要高 增色效应：核酸变性时， ε(P)增加 减色效应：当核酸复性时， ε(P)降低
第十九章
核酸的物理化学性质 和常用的研究方法
1
核酸的物理化学性质
天然DNA分子细丝状的双螺旋结构 赋予DNA一系列显著的物化特性： 极大的粘度； 易于断裂； 易形成纤维状物质； 在稀盐溶液中热变性； 熔点高 RNA分子没有如此明显的物化特性
2
一、核酸的紫外吸收
1、核酸具有紫外吸收 吸收范围：240-290 nm λmax = 260nm （定量测定） 2、根据紫外吸收判断样品纯度 不纯的样品
29
九、DNA的限制酶图谱
细菌内有二种不同功能的酶(Arber等) ： 限制性内切酶：识别并水解DNA的某特 定碱基序列 修饰酶(甲基化酶)：识别限制酶识别的碱 基顺序并将其甲基化 被甲基化了的DNA不会被限制酶降解， 所以细菌自身的DNA不会被自身酶降解。 而当异源DNA侵入细胞时，就会被限制酶 降解
核酸化学RNA的结构
三、RNA的三级结构及其结构元件
RNA在二级结构基础上，核酸链再次折叠形成更高 级结构——三级结构。
三级结构的元件：有假结构、三链结构、环－环 结合和螺旋－环结合。
环－环结合可看成是特殊的假结构，它比通常的假 结构更复杂。螺旋－环结合可堪称是特殊的三链结构， 当然它也比通常的三链结构要复杂。因此下面仅简单叙 述假结构和三链结构。此外三级结构的维系中，三碱基
是蛋白质合成的直接模板。
mRNA的核苷酸序列决定相应蛋白质的氨基酸序
列。
• 真核生物的mRNA的一级结构
• 如图所示,5’端有帽子结构（cap）,依次为5’非编
码区、编码区 、 3’非编码区， 3’端为聚腺苷酸
（polyA）尾巴。
• 真核生物的mRNA的5’端有帽子结构（cap）
• —— 7-甲基鸟苷（图）
• 18S： 43个甲基化核苷
• 23S： 20个甲基化核苷，（还有假尿嘧啶核苷）
• 28S： 74个甲基化核苷，（还有假尿嘧啶核苷）
•
rRNA的功能：
（1）核糖体的骨架
（2）与mRNA和tRNA作用，催化肽键的形成。
（3）促进蛋白质合成的正常进行。
3.真核生物的mRNA的一级结构.
mRNA的一级结构mRNA（信使RNA）：
d. 从多头粘菌中提取的RNase Phy l 水解A G U 三种核苷酸，但不水解胞苷酸（-C）。 利用上述4种酶可测定RNA的序列。
酶切法RNA测序基本步骤为：
（1）对核酸的5‘－末端进行放射性同位素标记。 （2）选用具有不同核苷酸残基特异性的多种RNA酶，分 别对标记的核酸样品进行随机的、不完全的水解， 产生多组具有特定不同长度的RNA片段。 （3）用聚丙烯腺胺凝胶电泳方法将RNA片段按分子大小 进行分离。
中国药科大学考研药综一710——生化名解
第一章绪论1.生物化学：是生命的化学，是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学，它是从分子水平来研究生物体内基本物质的化学组成、结构与生物学功能，阐明生物物质在生命活动变化中的化学变化规律及复杂生命现象本质的一门学科。
2.新陈代谢：生物体不断与外环境进行有规律的物质交换。
是通过消化、吸收、中间代谢和排泄四个阶段来完成的。
3.分子生物学：是现代生物学的带头学科，它主要研究遗传的分子基础，生物大分子的结构与与功能和生物大分子的人工设计与合成，以及生物膜的结构与功能等。
第二章糖的化学4.糖类：多羟基醛或多羟基酮及其聚合物和衍生物的总称。
5.单糖：凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖。
是糖类中最简单的一种，是组成糖类物质的基本结构单位。
6．寡糖：是由单糖缩合而成的短链结构，一般含2~6个单糖分子。
7．多糖：由许多单糖分子缩合而成的长链结构，分子量都很大，均无甜味，也无还原性。
8.粘（黏）多糖：粘多糖是一类含氮的不均一多糖，其化学组成通常为糖醛酸和氨基已糖或其衍生物，有的含有硫酸。
如透明质酸，硫酸软骨素，肝素等。
（07年药综二真题）9.结合糖：是指糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子。
10.糖脂：糖和脂类以共价键结合成的复合物，组成和总体性质以脂为主，糖类通过其还原末端的糖苷键与脂连接。
11. 糖蛋白：是糖与蛋白质以共价键结合的复合分子，其中糖的含量一般小于蛋白质，糖和蛋白质结合的方式有O连接和N连接。
12．脂多糖：是糖与脂类结合形成的复合物，以糖为主体成分，革兰氏阴性菌细胞壁内的脂多糖一般由外低聚糖链、核心多糖及脂质三部分组成。
13.糖苷键：一个糖半缩醛羟基与另一个分子的羟基、氨基或巯基之间缩合形成的缩醛或缩酮键，常见的糖苷键有O-糖苷键和N-糖苷键。
14．Smith降解：将过碘酸氧化产物进行还原，进行酸水解或部分酸水解。
15.糖基化工程：是在深入研究糖蛋白中糖链结构与功能关系的基础上，通过人为的改变（包括增加，删除）调整糖蛋白的表面的糖链而达到改变糖蛋白的生物学功能的目的。
生物化学 核酸的结构(共56张PPT)
平。
核酸的结构——DNA的高级结构
4、DNA的四级结构（DNA与蛋白质复合物的结构）
病毒、细菌拟核和真核生物的染色体都存在DNA的组装 和一定程度的压缩。
病毒：通常只有几个至几十个基因，主要由核酸和蛋 白质组成，有时还含有脂质和糖类。病毒的侵染性由 核酸决定。核酸位于内部，蛋白质包裹着核酸为衣壳， 有的还有脂蛋白被膜。
5‘-腺核苷三磷酸
ATP
3’，5‘-环化腺苷酸 cAMP
2、核酸的共价结构
核酸的结构——核酸的共价结构
1、核酸中核苷酸的连接方式：
3‘，5‘-磷酸
二酯键相连
核酸的结构——核酸的共价结构
1、核酸中核苷酸的连接方式：
核酸的结构——核酸的共价结构
1、核酸中核苷酸的连接方式：
A
3`-OH P 5`-磷酸 戊糖
mRNA一级结构的特点：
真核生物：单顺反子、 5’ -末端有“帽子” 和非编码区， 3 ’ -末端有polyA片段和非编码区 原核生物：多顺反子、 5’ -末端无“帽子”，有非编码区 3’
-末端无polyA片段（病毒除外），有非编码区
顺反子： mRNA上具有翻译功能的核苷酸顺序。
polyA片段：指20-250个多聚腺苷酸。
核酸的结构——DNA的高级结构
核酸的结构——DNA的高级结构 4、DNA的四级结构
纤丝
螺旋圈
突环与玫瑰 花结
核小体
核酸的结构——DNA的高级结构
4、DNA的
四级结构
、 RNA的高级结构
核酸的结构——RNA的高级结构
1、RNA高级结构的特点
RNA通常是单链线型分子。 RNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构（类似ADNA双螺旋结构），不能形成双螺旋的部分，则形成 突环。这种结构可以形象地称为“发夹型”结构或
生物化学-生化知识点_核酸的物理化学性质
7-3 核酸的物理化学性质上册P502一一一核酸的水解：所有糖苷键和磷酸酯键都能被水解。
一1一酸水解：糖苷键比磷酸二酯键易被水解，嘌呤碱糖苷键比嘧啶碱更易水解。
一2一碱水解：磷酸酯键易水解，RNA比DNA易水解，因为RNA核糖上有2‘-OH，水解过程见P502。
一3一酶水解：为水解磷酸二酯键的酶，专一水解核酸的为核酸酶。
1.核酸酶的分类：按底物专一性分为RNase（核糖核酸酶）和DNase（脱氧核糖核酸酶）。
按对底物作用方式分为内切酶（作用点在核糖核酸酶内部）和外切酶（作用点在末端）。
2.RNase：如牛胰核糖核酸酶（EC 2.7.7.16），内切酶，作用位点为嘧啶核苷（Py）-3‘-磷酸与其他核苷酸之间的连键。
3.限制性内切酶：为DNase。
剪裁DNA的工具，可用于核酸测序和基因工程。
在细菌中发现，目前已找到限制性内切酶数千种。
限制性内切酶往往与甲基化酶成对存在，自身酶作用位点的碱基被甲基化，内切酶不再降解，因而可识别和降解外源DNA。
断裂位点处常有二重旋转（轴）对称性（回文结构，正读反读相同），在特定位点两条链切断后形成粘末端或平末端。
限制性内切酶命名：如E. coRⅠ，第1个字母E(大写)，为大肠杆菌(E.coli)属名的第一个字母，第2、3两个字母co（小写）为种名头两个字母，第4个字母R，表示菌株，最后一个罗马字为该细菌中已分离这一类酶的编号。
一一一核酸的酸碱性质：核苷和核苷酸都是兼性离子，碱基和磷酸基均能解离，见P505，具有酸碱性。
由于DNA酸碱变性，使酸碱滴定曲线不可逆。
一一一核酸的紫外吸收：嘌呤环与嘧啶环具有共轭双键，核苷和核酸的吸收波段在240~290nm，最大吸收值在260nm附近（蛋白质最大吸收值280nm）。
一1一可用于测样品纯度（测吸光度A）：A260/A280比值，纯DNA应大于1.8，纯RNA应达到2.0，若样品混有杂蛋白，比值明显降低。
对于纯样品，从260nm的A值即可算出含量。
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核苷酸（碱基—戊糖—磷酸）
续
水
解
核苷（碱基—戊糖）
磷酸
的 降
解
产
碱基（嘌呤碱和嘧啶碱） 戊糖（核糖和脱氧核糖）
物
一、戊糖 核酸是按其所含戊糖不同而分为两大类的。DNA 所 含的戊糖是β-D-2-脱氧核糖，RNA 所含的戊糖是βD-核糖。另外，RNA 中还含有少量的修饰戊糖，即D2-O-甲基核糖。核酸中的这些戊糖均以β-呋喃型环状 结构存在。
聚核苷酸。核酸经部分水解可产生核苷酸，如经完全 水解则产生磷酸、碱基和戊糖。每分子核苷酸含有一 分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子戊糖。也就是说， 核酸的基本“元件”是碱基、戊糖和磷酸。两类核酸 的组成成分中，有相同的，也有不同的。含氮碱基是 两种母体化合物嘌呤和嘧啶的衍生物。
核酸（多聚核苷酸）
核
酸
连
tRNA在蛋白质的生物合成中具有转运氨基酸和识别 密码子的作用，约占RNA 总量的15%。tRNA的种类很
多，合成蛋白质的每一种氨基酸都有相对应的一种或几 种tRNA。
mRNA在蛋白质的生物合成中起着传递遗传信息的作 用，约占RNA 总量的5%。在所有细胞中，蛋白质的合 成都以mRNA为模板。
核酸广泛分布于各类生物细胞中，一般占细胞干重 的5%~15%。
嘧啶碱
胞嘧啶（cytosine）
胞嘧啶（cytosine）
（pyrimidine bases） 胸腺嘧啶（thymine）
尿嘧啶（uracil）
戊糖
D-2'-脱氧核糖
D-核糖
酸
磷酸
磷酸
三、核苷与核苷酸 1、核苷：核苷（riboside）由戊糖和碱基缩合而成， 并以糖苷键连接。糖环上的C1'与嘧啶碱的N1 或与嘌呤 碱的N9 相连接。所以糖与碱基之间的连键是N-C 键， 称为N-糖苷键。应用X-光衍射分析证明，核苷中的碱 基与糖环平面互相垂直。
HOCH2 O OH
HOCH2 O OH
H
H
H
H
OH OH
β-D-核糖
H
H
H
HOBiblioteka Hβ-D-2-脱氧核糖二、碱基
核酸中的碱基有两类：嘌呤碱和嘧啶碱。它们是含
氮的杂环化合物，所以称为碱基，也称含氮碱。 1、嘌呤碱：核酸中的嘌呤碱是嘌呤的衍生物。
DNA 和RNA 中含有相同的两种主要的嘌呤碱：腺嘌呤 和鸟嘌呤，分别用A 和G 表示。RNA 和DNA 均含这两 种嘌呤碱基，它们都是嘌呤的2 位或6 位碳原子上的氢 被氨基或酮基取代而形成的。核酸中还含有一些修饰 嘌呤碱（也称稀有嘌呤碱），如次黄嘌呤、N6-甲基腺 嘌呤、7-甲基鸟嘌呤等。
而形成的。同样，核酸中也含有一些修饰（稀有）嘧 啶碱，如5-甲基胞嘧啶、4-硫尿嘧啶、二氢尿嘧啶等
N3 45
2 16
N
嘧啶
NH2
N3 45
2 16
O
N
H
胞嘧啶
O
H N3 4 5
2 16
O
N
H
尿嘧啶
O
H N3 4 5 C H 3
2 16
ON H
胸腺嘧啶
核酸中含氮碱基均为无色固体，
熔点高，大多在200℃~300℃，在
连成多核苷酸链。
以上三种基本“元件”再进一步连接，碱基与戊糖
以糖苷键形成核苷，核苷再与磷酸以磷酸酯键形成核
苷酸，核苷酸是核酸的基本结构单位，相当于“部
件”。
两类核酸的基本化学组成
DNA
RNA
嘌呤碱
腺嘌呤（adenine）
腺嘌呤（adenine）
（purine bases）
鸟嘌呤（guanine）
鸟嘌呤（guanine）
O
6
HN 1 5
N
7
8
24 9
3
N
N
H
次黄嘌呤
O
H 3C
6
N1 5
N
7
8
24 9
3
N
N
H
1-甲基次黄嘌呤
O
H 3C
6
N1 5
N
7
8
24 9
H 2N
3
N
N
H
1-甲基鸟嘌呤
2、嘧啶碱：核酸中的嘧啶碱是嘧啶的衍生物，有胞 嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶，分别用C、U 和T 表示。 RNA 中含有的是胞嘧啶和尿嘧啶，DNA含有胞嘧啶和 胸腺嘧啶。从结构上看，它们都是在嘧啶的2 位碳原子 上由酮基取代氢，在4 位碳原子上由氨基或酮基取代氢
在真核细胞中，95%～98%的DNA 分布于细胞核中， DNA 与组蛋白结合成染色体的形式存在，每个染色体 含有一个高度压缩的DNA 分子。线粒体、叶绿体中也 有少量DNA 存在，但不与蛋白质结合，且比细胞核中 的染色体DNA 要小得多。在原核细胞中，DNA 存在于
细胞质中的核质区，通常只含有一个高度压缩的单纯 DNA 分子，也称为染色体（但与真核细胞的染色体不
上述两大类核酸在细胞内的分布状况是与它们的功 能相一致的。细胞中的DNA 起着贮存和传递遗传信息 的作用。细胞质中的RNA 在核内接受了DNA 的“指 令”，到细胞质指导并直接参与蛋白质的合成。
第一节 核酸的组成
核酸的基本结构单位是核苷酸，核酸是由几百甚至 几千万个核苷酸聚合而成的生物大分子， 所以又称多
RNA在蛋白质生物合成中起重要作用，而各种复杂 的生命现象是通过蛋白质来表达的。DNA中储存合成 蛋白质的遗传信息，必须通过RNA的作用才能转变成 不同的蛋白质。
参与蛋白质合成的RNA有3类，核糖体RNA （rRNA）、转移RNA（tRNA）、信使RNA（mRNA）。
rRNA在细胞内与蛋白质结合构成核糖体（核蛋白 体），约占RNA 总量的80%，它是细胞内蛋白质的合成 场所。
有机溶剂中溶解度很小，在水中
溶解度也不大，一般溶于稀酸或
稀碱。用X 光衍射分析法已证明
了各种嘌呤和嘧啶的三度空间结
构。嘧啶是平面分子，嘌呤也很
接近平面，但稍有翘折。
腺嘌呤分子的立体结构（单位为nm）
3、磷酸：核酸是含磷的生物大分子，任何核酸都含
有磷酸，所以核酸呈酸性，可与Na+、多胺、组蛋白结
合。核酸中的磷酸参与形成3',5'-磷酸二酯键，使核酸
第六章 核酸的化学 核酸（nucleic acid）是生物特有的重要的大分子化 合物，广泛存在于各类生物细胞中。
生物体中存在两类核酸：核糖核酸（DNA）和脱氧 核糖核酸（RNA）。DNA主要存在于细胞核中，RNA 存在于细胞质中。细胞 中的核酸通常与蛋白质结合，
以核蛋白的形式存在。
现已证明，储存遗传信息的物质是DNA，基因是 DNA分子中的一段特定的碱基排列顺序。
同）。有关大肠杆菌的研究表明，它的染色体是一个 环状的DNA 分子。在某些细菌中还存在一些游离于染 色体之外的小的DNA 分子，称为质粒。
RNA 主要存在于细胞质中，约占总量的90%，细胞 核中也有少量的存在，约占总量的10%。
病毒是非细胞形态的生物，主要由蛋白质和核酸组 成。在病毒内部含有核酸，或是DNA，或是RNA，据 此划分为DNA 病毒和RNA 病毒。