【医学ppt课件】核酸的化学

此外，在真核细胞中还有少量：
核内小RNA（snRNA）: 参与核糖体的组成。
不均一RNA（hnRNA）： mRNA的前体。
反义RNA（asRNA）： 可与mRNA部分或全部序列互补；抑 制DNA复制、转录；抑制mRNA翻译。
RNA
1、tRNA
约占全部RNA的 15%；由70-90个核 苷酸组成许多种类； 沉降系数4S。
【医学ppt课件】核酸的化学
本章主要内容
核苷酸 DNA
RNA
核酸的性质
核酸化学的发展过程
1868年 F.Miescher首先从伤员绷带的脓细 胞中分离得到称为“核素”的核酸
1944年 O.N.Avery通过转化实验证实DNA 是主要的遗传物质
1953年 J. D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA 双螺旋结构模型
DNA碱基序列改变，从而发生性状变异。
四、RNA
（一）RNA的结构 组成：4种核苷酸，有稀有碱基； 连接：同DNA 形成：一般以DNA为模板合成，有例外。 结构：单链线形分子，局部区域有双螺旋。
RNA
（二）RNA的类型 三种：
信使RNA（messenger RNA,mRNA) 核糖体RNA (ribosomel RNA,rRNA) 转运RNA (transfer RNA,tRNA)
本 结 构
(一)、核酸中的戊糖
组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 βD-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。
HOCH2 O OH HH
H
H
OH OH
D-核糖
Ribose
HOCH2 O OH HH
H
H
OH H
D-2-脱氧核糖
Deoxyribose
从两类核酸的水解产物可看到 它们组成的差别?
6.TψC环含有T和ψ；7. 含有修饰碱基和不变 核苷酸。
tRNA 三级结构 为倒L型
2）tRNA功能：
A、在pr合成中转运aa； B、在pr合成的起始、
DNA反转录合成及 其它代谢调节中起 作用。
RNA
3）电位滴定证明。
双螺旋中的碱 基对（base pair,bp)
DNA
2,双螺旋结构的特点:(Watson-Crick模型）
1）形成： 两条链反向平行； 右手螺旋。
DNA
2）结构：
A、核糖-磷酸
以3’-, 5’磷酸 二酯键连接成 骨架；
碱基在内；
B、大沟、小沟。
DNA
3）尺寸：
A、直径：2nm ； B、碱基距离：0.34nm； C、一周10个核苷酸； D、螺距：3.4nm 。
三、DNA
（一）DNA 的一 级结构：
由数量庞大的4 种脱氧核苷酸 通过3’-, 5’磷酸 二酯键连接成 的直线形或环 形多聚体。
DNA
（二）DNA的双螺旋二级结构
1、双螺旋结构模型 建立的依据：
1）根据DNA碱基组 成的定量分析提出 chargaff碱基配对 原则：A=T，G=C
2）根据对DNA纤维 和晶体的x-衍射分 析。
DNA
（四）DNA的功能
1、DNA一级结构的特点 基因：是含特定遗传信息的核苷酸序列 （DNA或RNA）是遗传物质的最小 功能单位。
若干bp 多个基因 pr+DNA 染色体
➢染色质是核中由DNA和蛋白质组成并可被 苏木精等染料染色的物质，染色质DNA含 有大量基因片段，是生命的遗传物质。
弄清几个概念
RNA
1）tRNA结构：
一级结构多已清楚， 含较多稀有碱基； 二级结构为三叶草
有：aa臂、 二氢嘧啶环、 反密码环、 可变环、 TΨ 环 P198
主要特征：
1.四臂四环；
2.氨基酸臂3′端有 CCAOH的共有结构； 3.D环上有二氢尿嘧啶 （D）；
4.反密码环上的反密码 子与mRNA相互作用； 5.可变环上的核苷酸数 目可以变动；
上页 下页 章首 节首
几种DNA螺旋主要构象参数
螺旋类 每圈螺 每个碱 每个碱 螺距
型
旋中的 基旋转 基对的 (nm)
碱基对 的角 垂直高
数
(度) 度(nm)
螺旋直 径(nm)
A
11
+ 32.7 0.256 0.8 2.3
B
10
+ 36.0 0.338 3.4 2.0
Z
12
-30.0 0.371 4.5 1.8
O
HN1
NH
H5 CO
HOH2C5′ O OH
4′
1′
3′ 2′
OH OH 假核尿苷糖（ψ）
核苷的表示：
核苷：A、G、 C 、U 脱氧核苷：dA,dG,dC,dT 修饰核苷：
如5-甲基 胞嘧啶：m5dC。
（四）核苷酸(nucleotide，nt)
核苷中戊糖的羟基被磷酸酯化，即为核苷酸。
1、种类：
O-
3′
pGpTpAOH
pG-T-A
pGTA
OH OH
O
5′
O=P—O—CH2O A
O-
3′
OH OH
2、核酸的一级结构：
多核苷酸链 中各核苷酸 残基的排列 顺序称~。
O-
5′
O=P—O—CH2O G
O-
3′
G TA
1′
3′
PP
P
OH
5′
OH OH O-
5′
O=P—O—CH2O T
O-
3′
pGpTpAOH
核苷酸
cAMP cGMP
肌苷酸及鸟苷酸(强力味精)
IMP
GMP
酶的辅助因子的结构成分
NAD、NADP、FMN
（五）核苷酸的连接方式
1、 3’-, 5’磷酸二酯键将 核苷酸连接成核酸大 分子。
一、核苷酸
O-
5′
O=P—O—CH2O G
O-
3′
G TA
1′
3′
PP
P
OH
5′
OH OH O-
5′
O=P—O—CH2O T
(三）DNA的三级结构
DNA
DNA双螺旋进一步扭曲即成 三级结构。
天然DNA有双链DNA （dsDNA）， 有的病毒为单链DNA（ssDNA） 在dsDNA中： 线形分子（大多数）
环状分子（dcDNA）：质粒、 线粒体、叶绿体、病毒、
细菌
DNA
1、超螺旋结构
特点： 可将长链压缩 在一较小体内； 密度大； 凝胶电泳中移 动速度快。
结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种 特殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺 炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌
这种生物分子或遗传物质是什么呢？
➢纽约洛克非勒研究所 Avery ➢从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多
糖、脂类分离出来，分别加入到无害的R型肺炎 球菌中， ➢结果发现，惟独只有核酸可以使无害的R型肺炎 球菌转化为有害的S型肺炎球菌。 ➢1944年 结论：DNA是生命的遗传物质
1）原核生物基因组：
基因在同一染色体上。 A、除调节序列和信号序列外，多为结构
基因； B、功能相关的基因常连在一起，并转录在
同一mRNA中；
C、基因有重叠； 同一核苷酸顺序中包含多种生物信息。
DNA
2）真核生物基因组：
一般基因分布在若干染色体上。 A、有重复序列； B、有断裂基因：即有内含子。
4）双螺旋的稳定性：
A、依靠碱基堆积力 B、氢键 C、离子键
3.DNA的二级结构类型
B型结构 两条链反向平行，右手螺旋 碱基在内（A＝T，G≡C）碱 基平面垂直于螺旋轴 戊糖在外，双螺旋每转一周 为10碱基对（bp）
A型结构 碱基平面倾斜20º，螺旋变粗 变短，螺距2～3nm。
Z型结构 左手螺旋，只有小沟
1）按酯化位点：可 在核糖的2’- , 3’-, 5’-；
2）按核糖类型： 核苷酸、 脱氧核苷酸
2、结构：
3、表示：
与一个磷酸结合——MP： (d)AMP、(d)GMP、 (d)CMP、(d)TMP、 UMP
与二个磷酸结合——DP： 如：ADP
与三个磷酸结合——TP： 如：ATP
核苷酸
NH2
DNA （脱氧核糖核酸） RNA（核糖核酸）
“四核苷酸假说”：核酸由四种核苷酸组 成的单体构成的，缺乏结构方面的多样 性,不大可能有重要的生理功能。
著名的肺炎球菌实验
➢ 1928年，英国 ➢ S型肺炎球菌：有
荚膜，菌落表面 光滑 ➢ R型肺炎球菌：没 有荚膜，菌落表 面粗糙
➢ 结果说明？
著名的肺炎球菌实验
分布：
DNA：主要在细胞核中，是染色体的主 要成分。此外在线粒体、叶绿体.
RNA：主要在细胞质中，此外在线粒体、细 胞核——核仁；
二、核酸的组成成分
核酸是一种线形多聚核苷酸(polynucleotide), 其基本结构单位是核苷酸(nucleotide)。
核酸
磷酸
核苷酸
核苷
戊糖 碱基
核 苷 酸 的 基
(nucleoside)
核苷：戊糖与碱基 缩合而成，并以糖 苷键相连接。
糖苷键： 二者的连接是C-N 键，称N-糖苷键。
H N
N
H
H N
9
N
H
腺嘌呤
HOH2C5′ O OH
4′
1′
3′ 2′
OH OH 核腺糖苷
O
HN
H
O
1H N
H
尿嘧啶
HOH2C5′ O OH
4′
1′
3′ 2′
OH OH 核尿苷糖
B-DNA与 A-DNA
几种DNA钠盐的特点 ：
B-DNA：生理状态下多为此种；92%相对湿度 A-DNA：右手螺旋；75%相对湿度；生理状态
下多见dsRNA、DNA-RNA
Z-DNA：人工合成、左手螺旋；嘧啶、嘌呤交 替；有m5dC ；与基因表达调控有关；
此外，还发现有C、D、E等型。
DNA分子间三股螺旋结构模型
OH OH O
5′
pG-T-A
pGTA
O=P—O—CH2O A
1）一级结构表示方法如上： O-
3′
OH OH
2）读向：
核苷酸
碱基序列从左到右表示5’ ——3’，由 3’-, 5’磷酸二酯键连接。
若两链反向平行，则需注明每条链的 走向。如：
5’A-T-G-C-C-T-G-A 3’
3’ T-A-C-G-G-A-C-T 5’
基因:基因是DNA片段的核苷酸序列，DNA分子中最小 的功能单位。
转录：DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中过程。 翻译:把以mRNA为模板合成蛋白质的过程。
结构基因:为RNA或蛋白质编码的基因.
调节基因:只有调节作用,并不能转录生成RNA的片段.
基因组:某生物体所含的全部基因称该生物体的。
DNA
（T）
2、嘌呤碱(purine)：由嘌呤衍生而来。
H
6
N1
5
H2 3 4 N
N
7
8H
9
N
H
嘌呤
NHH2 N
N
H
H N
N
H
腺嘌呤 adenine（A）
O H
N
N
H
H H2N N
N H
鸟嘌呤 guanine（G）
3、稀有碱基：
一些修饰碱基，因含量甚少而称之。 大多为甲基化碱基，多在tRNA中。
（三）核苷：
1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则 1970s 建立DNA重组技术 1980s后 分子生物学、分子遗传学等学科突
飞猛进发展，提出并完成HGP
上页 下页 章首
一、概述 概念
核酸(nucleic acid)是由碱基（嘌呤 和嘧啶）、戊糖和磷酸组成的高 分子物质，是生物体的基本组成。
种类：
DNA
2、核小体中的 扭曲方式
在真核细胞染色质中， DNA双螺旋分子盘绕 在组蛋白上形成核小体。 许多核小体由DNA 连成念珠状结构，再盘 绕压缩成高层次的结构— —— 染色体。
真核生物：DNA和蛋白质组装成染色体，染色体 的Байду номын сангаас本单位是核小体。
核小体由DNA和组蛋白构成。组 蛋白有H1，H2A，H2B，H3和H4。 H2A，H2B，H3和H4各两分子构成 核小体的核心，称为组蛋白八 聚体。DNA双螺旋分子缠绕在八 聚体上构成核小体的核心颗粒。 核小体的核心颗粒之间再由DNA 和组蛋白H1构成的连接区连接 起来形成串珠状结构。核小体 进一步旋转折叠形成棒状染色 体，将近1 m长的DNA分子容纳 于直径只有数微米的细胞核中。
（二）碱基
核酸中的碱基分两类： 1、嘧啶碱(pyrimidine)：是嘧啶的衍生物。
尿嘧啶
胸腺嘧啶
胞嘧啶
NH2 H
NH
HO
H N
H
胞嘧啶 Cytosine
（C）
H
4
N 5H
3
H2 1 6 H N 嘧啶
OH
HN H
H
H
ON
H
尿嘧啶 uracil （U）
OH
HN
HCH3
H
H
ON
H
胸腺嘧啶 thymine
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)AMP
ADP
ATP
4、特殊核苷酸：
环核苷酸： 核糖3’-, 5’- 成环。 cAMP、 cGMP
功能： 第二信使
第二信使：通常把激 素称为第一信使，激 素与靶位受体结合后， 生成某些物质，这些 物质是联系激素引起 生物学效应的重要物 质，称为第二信使。 例如：cAMP、cGMP 等。
内含子（intron)：DNA分子中不编码的序列。 外显子(exons)：DNA分子中可表达的序列。
内含子与 外显子
DNA
2、DNA是遗传信息的载体
半保留复制 保证了亲代 性状传到子 代，保证了 亲代与子代 的相似性。
DNA
3、DNA是变异的物质基础
变异是生物进化的基础。变异的发生： 1）DNA复制时出错； 2）理化因素等引起碱基变化或缺失，使