核苷酸和核酸

第二章核苷酸和核酸

引言

一、核酸的发现：

核酸是瑞士科学家 F.Miesher于１８６８年在研究细胞核化学组成成分时发现的，他把从细胞中分离出来的酸性的含磷的物质称为核酸。

二、如何证明核酸是遗传物质的载体？

１.１９４４年O.T.Avery的细菌转化实验是获得DNA携带遗传信息的第一个证明。

噬菌体捣碎的实验——第二２.１９５２年Alfred D.和Hershey等人建立的T

2

个证据。

**证明噬菌体复制的物质是DNA而不是蛋白质外壳

3.1953年 Watson和Crick的DNA双螺旋模型的发现，更进一步揭示了DNA作

为遗传物质储存和信息传递的化学机制。

4.核酶的发现，一些核酸本身具有酶催化的活性。

三、核酸的种类和分布

1. 分类：根据分子中所含戊糖的种类分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。

2. 分布：

DNA: 真核:98%核中（染色体中）

核外:线立体（mDNA）

叶绿体（ctDNA）

原核:拟核

核外:质粒

病毒：DNA病毒

RNA：以细胞质中存在为主，细胞核中也有：tRNA（转移RNA）

RRNA(核糖体RNA)

MRNA(信使RNA)

RNA病毒：SARS

第一节核酸的基本化学组成

前言已经讲过蛋白质，核酸是生物体中另一种重要的大分子，两者合起来称为生物体内最重要的两大分子。

蛋白质的完全水解产物——各种氨基酸的混合物

不完全水解产物——各种大小不等的肽段和氨基酸混合物

核酸的完全水解产物——嘌呤和嘧啶碱、戊糖和磷酸混合物

不完全水解产物——核苷和核苷酸

因此aa是蛋白质的基本组成单位，核苷酸是核酸的组成单位，核酸就是多聚核苷酸。

一、核酸的化学组成 1.元素组成：C H O N P，蛋白质元素组成：还有其他元素。

2.分子组成：——碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱——戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖——磷酸(phosphate)

DNA的碱基组成：A G C T；RNA的碱基组成：A G C U

二、核苷酸的结构

1. 戊糖组成核酸的戊糖有两种。DNA 所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA 所含的

2. 碱基腺嘌呤(adenine, A)嘌呤(purine)

嘧啶(pyrimidine)

鸟嘌呤(guanine, G)

尿嘧啶(uracil, U)

N

N

NH

N

NH 2

N

NH

NH

N

NH 2

O

NH

O

N

NH

NH 2

O

N

N NH

N

12

34

56789

胞嘧啶(cytosine, C) 胸腺嘧啶(thymine, T)

表示方法：m5G 核酸中也存在一些不常见的稀有碱基，大部分是上述碱基的甲基化产物。

3.核苷(ribonucleoside)的结构

碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。核苷：AR, GR, UR, CR

脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR 稀有核苷：假尿苷（ ），次黄苷（肌苷，I ），

黄嘌呤核苷（X ），二氢尿嘧啶核苷（D ），4.什么是核苷酸？什么是环核苷酸？

是核苷的磷酸酯，一个核苷酸由含氮的杂

环嘌呤碱或嘧啶碱、核糖或脱氧核糖和磷酸组

成。具有磷酸有环酯结构的核苷酸，

如3’，5’-环式腺苷酸、2’，3’-环式腺嘌 呤单核苷酸等。

核苷酸：

AMP, GMP, UMP, CMP

脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP

N

NH

13245

6

NH NH

O

O

C

H 3O H N N NH 2

O

P O O

OH

O

H O

N N

NH 2

O

三、核苷酸的生物学功能

1.核苷酸是核酸的基本组成单位

2.是生物体各种生物化学成分代谢转换过程的能量货币，如前面讲的ADP,ATP 中的磷酸酯键的水解能释放出大量的能量，供机体代谢需要。

3.核苷酸是多种酶的辅助因子的组成成分。

4.一些核苷酸是细胞通讯的媒介，是第二信使，如cAMP,ppGpp 。

第二节 磷酸二酯键和多核苷酸

一、什么是磷酸二酯键？

也就是一个核苷酸的磷酸基与另一个核苷酸戊糖上的醇羟基脱水形成酯键，在核酸中即戊糖上的3’醇羟基与5’磷酸基之间脱水形成3’，5’-磷酸二酯键。

二、什么是核酸或称多聚核苷酸？

是通过一个核苷酸的3’醇羟基与另一个核苷酸的5’磷酸基形成3’，5’-磷酸二酯键相连而成的链状生物大分子聚合物。 三、多聚核苷酸的结构特征：

1 主链是相间出现的磷酸戊糖残基通过共价键连接；

2 各种碱基排在主链外侧；

3 磷酸二酯键在主链中取向相同从5’——>3’；

4 线性结构有3’和5’末端，即在3’位置上缺乏核苷酸残基，5’末端即在5’位置上缺乏核苷酸残基。3’端有游离的羟基，5’端有游离的磷酸基。

四、核酸的表示方法： 1.磷酸基团用p 表示;

2.戊糖用垂直竖线表示，五个C 从上到下依次为1’——>5’；

3.方向为5’——>3’；

简写法：pA-C-G-TOH,pApCpGpT 或pACGT

A G P

5' P T P G P C P

T

P OH 3'