5第五章 核酸化学1

鸟嘌呤脱氧核苷
（deoxyguanosine，dG）
胞嘧啶核苷
（cytidine，C）
胞嘧啶脱氧核苷
（deoxycytidine，dC）
尿嘧啶核苷
（uridine，U）
胸腺嘧啶脱氧核苷
（deoxythymidine，dT）

稀有核苷（修饰核苷）
正常碱基与修 饰核糖连接 碱基和核糖以 特殊方式连接
修饰碱基与核糖 或脱氧核糖连接
O NH O
HOCH2
N
HOCH2
C5
O
O
OH
OH
OH
OCH3
5，6-二氢尿苷
2`-O-甲基腺苷
假尿嘧啶核苷

4. 核苷酸（nucleotide）

核苷中戊糖的羟基磷酸酯化就形成核苷酸 核糖核苷酸：2`-、3`-和5`-核苷酸 脱氧核糖核苷酸：3`-和5`-脱氧核苷酸
自然界存在 的核苷酸为 5`-核苷酸
A C T G C T A A C
N
NH2 N C N H H
H OH
5' P
P
P
P
P
P
P
P
P
OH 3'
HO P O O 5' CH2 H H 3' O
O
5' pApCpTpGpCpTpApApC-OH 3'
3'-端
OH
5' ACTGCTAAC 3'

3. DNA的二级结构
Francis Crick (1916- ) Crick trained and worked as a physicist, but switched to biology after the Second World War. After codiscovering the structure of DNA, he went on to crack the genetic code that translates DNA into protein. He now studies consciousness at California's Salk Institute.
N9
N1
β1’
β1’
腺嘌呤核苷 （adenosine，A）
胞嘧啶脱氧核苷 （deoxycytidine，dC）
核糖核苷和脱氧核糖核苷
RNA中主要的核糖核苷 DNA中主要的脱氧核糖核苷
腺嘌呤核苷
（adenosine，A）
腺嘌呤脱氧核苷
（deoxyadenosine，dA）
鸟嘌呤核苷
（guanosine，G）
第五章 核酸化学
4.1 概述

1.核酸（nucleic acid）的发现

1869年，F. Miescher从细胞核中分离出核素。 A.Kossel发现核素是蛋白质和核酸的复合物， 并分析出核酸的组成及各组成成分的比例。

2. 核酸的组成和分类
核酸
核苷酸
水
磷酸
核苷
解
戊糖
碱基

核酸分为：

脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA） ——主要集中在细胞核，线粒体和叶绿体中 也有少量DNA；
N H
4 5 3 2 1 6 N
N
O
N H O
嘧啶 (pyrimidine, Py)
O HN
胞嘧啶 (cytosine, C)
HN
CH3
N
鸟嘌呤 (guanine, G)
N H
O
N H
O
N H
尿嘧啶 (uracil, U)
胸腺嘧啶 (thymine, T)
腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 两种核酸均有 碱基 胞嘧啶（C） 嘧啶 尿嘧啶（U） —RNA有 胸腺嘧啶（T）—DNA有

核糖核酸（ ribonucleic acid，RNA） ——主要分布在细胞质中。

3. 核酸的重要性

核酸是遗传的物质基础
染色体 质粒
叶绿体中 含有环状 DNA
线粒体中含 有环状DNA
1944年完成的肺炎球菌转化试验， 证明DNA携带遗传信息。 Oswald Avery (1877-1955) Microbiologist Avery led the team that showed that DNA is the unit of inheritance. One Nobel laureate has called the discovery "the historical platform of modern DNA research", and his work inspired Watson and Crick to seek DNA's structure.

嘌呤
稀有碱基（minor base）
O N N N
O C HN
N H
CH2
N H
C O
CH2
次黄嘌呤 （hypoxanthine）
二氢尿嘧啶 （dihydrouraci）

3. 核苷（nucleoside）

戊糖和碱基缩合而成的糖苷称为核苷。
戊 糖 C1 和 嘧 啶 碱 N1 相 连 接
戊 糖 C1 和 嘌 呤 碱 N9 相 连 接
1952年底得到 DNA的X-射线 衍射图像
Rosalind Franklin (1920-58) Franklin, trained as a chemist, was expert in deducing the structure of molecules by firing X-rays through them. Her images of DNA - disclosed without her knowledge - put Watson and Crick on the track towards the right structure. She went on to do pioneering work on the structures of viruses.

1949年Chargaff发现A与T及C 与G配对现象。 Erwin Chargaff (1905-2002) Chargaff discovered the pairing rules of DNA letters, noticing that A matches to T and C to G.
定性：选定两个波长的吸收值之比（250/260， 280/260，290/260）与标准比值对照。


定量：
核苷酸（%） =
A 260
E260 × C
× M × 100%

4. 核苷酸的两性解离
4.2.3 核苷酸的重要衍生物

1. 5`-二磷酸核苷酸和5`-三磷酸核苷酸

核苷三磷酸化合物在生物体内的能量代谢中起着 重要的作用。 ATP （三磷酸腺苷）在生 物体内化学能的储存和利用 中起关键作用；


GTP参加蛋白质和嘌呤的合成 CTP参加磷脂的合成

UTP参加多糖的合成

2. 环化核苷酸
核苷酸的5`-磷酸与核糖 C3`的羟基结合成环。

生理功能：参与调节细 胞生理生化过程，控制生 物的生长、分化和细胞对 激素的效应。


3. 辅酶类核苷酸
氨基乙硫醇
泛酸
3`磷酸腺苷酸
辅酶A（ CoA）
与DNA碱基顺序相关的特殊结构

回文结构

碱基顺序颠倒重复，具有2倍对 称的DNA段落。

镜像重复 颠倒重复存在与同一条链
舟行水面水行舟

H-DNA

DNA顺序具有多嘧啶-多嘌呤的特点， 并具有镜像重复。
1953年初提出了DNA的三螺旋模型
Linus Pauling (1901-94) The titan of twentieth-century chemistry. Pauling led the way in working out the structure of big biological molecules, and Watson and Crick saw him as their main competitor. In early 1953, working without the benefit of X-ray pictures, he published a paper suggesting that DNA was a triple helix.
核苷酸
两类核酸的基本 化学组成 DNA 戊糖 核 核 碱 嘌呤碱 苷 苷 基 嘧啶碱 酸 酸 D-2-脱氧核糖 RNA D-核糖
腺嘌呤、鸟嘌呤 胞嘧啶、胸腺嘧
磷酸
腺嘌呤、鸟嘌呤 胞嘧啶、尿嘧啶
磷酸
核糖核苷酸（RNA）的基本结构单位
脱氧核糖核苷酸（DNA）的基本结构单位
4.2.2 核苷酸的性质
D-核 糖
D-2-脱 氧 核 糖

RNA中含D-核糖(ribose) DNA中含D-2-脱氧核糖(deoxyribose)

2. 碱基(base)

包括嘧啶碱和嘌呤碱两类
NH 2
NH2 N
N1 6 5
2 3 4
7
N
8
N
N
9
N
嘌呤 (purine, Pu) HN H2N
N H
O
N 腺嘌呤 (adenine, A) N
辅酶I（Co I,NAD) 辅酶Ⅱ(Co II，NADP）
黄素腺嘌呤二 核苷酸（FAD）