第四章 核酸化学概论

6、核苷酸的结构与命名
核苷中戊糖上的羟基被磷酸酯化，形成核苷酸， 核苷和磷酸以磷酸酯键连接。 核糖核苷酸：2'－核糖核苷酸、3'－核糖核苷酸、 5′－核糖核苷酸。 脱氧核糖核苷酸：3'－脱氧核糖核苷酸、5'－脱氧 核糖核苷酸。 一般生物体内游离存在的多是5'—核糖核苷酸
5‘位置
7、稀有核苷酸
核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基 的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。 tRNA中含有较多稀有碱基。
1985年 Mullis发明PCR技术
PCR(Polymerase chain reaction)-聚合酶链式反应
1986年H Dulbecco在Science杂志上提出“人类基 因组计划（HGP-human genome project）” 1990年美国出资30亿启动人类基因组计划(HGP) 中国担任1％的测序任务 1994年 中国人类基因组计划启动 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架
4、DNA和RNA组成的差别
胸腺嘧啶只存在于DNA中，但是tRNA中也存在少量；尿嘧啶只存在于 RNA中。植物DNA中有相当量的5-甲基胞嘧啶，一些大肠杆菌噬菌体 DNA中，5-甲基胞嘧啶代替了胞嘧啶。 嘌呤碱的衍生物如茶叶碱、可可碱、咖啡碱、植物激素
5、核苷 nucleoside
1）核苷的组成 糖与碱基之间的C-N键，称为N-糖苷键(β-糖苷键)。
• ATP 也是一种很好的磷酰化 剂。磷酰化反应的底物可以是 普通的有机分子，也可以是酶。 磷酰化的底物分子具有较高的 能量（活化分子），是许多生 物化学反应的激活步骤。
ATP的性质
神经和肌肉活动的直接供能物质是ATP，但是 ATP在细胞中的含量是很低的，只能维持肌肉剧烈
活动一秒的消耗，但是其中磷酸肌酸的含量很高， 是ATP的几倍，而且可以优先供给ADP合成ATP之 用，在肌肉紧张活动时，磷酸肌酸可以使得ATP稳 定在较高的水平。
C2脱去一个氧 D-2-脱氧核糖，1、3、5－OH
2、碱基类型
腺嘌呤A
ห้องสมุดไป่ตู้
鸟嘌呤G
嘌呤碱基 嘧啶碱基
胞嘧啶C
尿嘧啶u
胸腺嘧啶T
胺 式 亚 胺 式 互 变 异 构
酮 式 烯 醇 式 互 变 异 构
3、碱基的结构特征
嘌呤碱和嘧 啶碱分子中 都含有共轭 双键体系， 在紫外区有 吸 收 （ 260 nm 左 右 ） 。
8、核苷酸的其他形式
多磷酸核苷酸（NDP、NTP) 环化核苷酸（cAMP、cGMP等） 辅酶或辅基（NAD、NADP、FAD、CoA 等，均含有AMP） 活性代谢物（UDPG、CDP-胆碱）
• ATP 分子的最显著特点是含 有两个高能磷酸键。ATP水解 时, 可以释放出大量自由能。
• ATP 是生物体内最重要的能 量转换中间体。ATP 水解释 放出来的能量用于推动生物体 内各种需能的生化反应。
3、表示方法：结构式、线条式、文字缩写
5‘--------------------------------------3’
戊糖 磷酸基团
碱基
5’----------------3’
竖线式
磷酸二酯健
文字式
字母式
4、DNA的一级结构：四种脱氧核糖核苷酸通过3－5磷 酸二酯键成的直线或环形多聚体。
5、RNA的一级结构：四种核糖核苷酸通过3－5磷酸二 酯键连接成的无分支的线形多聚核糖核苷酸。
cAMP和cGMP
• cAMP(3’,5’- 环 化 腺苷酸)和 cGMP(3’,5’- 环 化 鸟苷酸)的主要功能 是作为细胞的第二 信使。
• cAMP 和 cGMP 的 环状磷酯键是一个 高 能 键 。 在 pH7.4, cAMP 和 cGMP 的 水 解 能 约 为 43.9 KJ/mol，比ATP水 解能高得多。
第四章 核酸化学
第一节 概述
核酸(nucleic acid)定义 ：以核苷酸为基 本组成单位的生物大分子，携带和传递 遗传信息。
分类：DNA（脱氧核糖核酸) 和RNA(核糖 核酸)
一、核酸的发现和研究工作进展
1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 。 • 1889年，R Altmann 提出“核酸”。
磷酸酯健
磷酸酯健
第三节 核酸的分子结构
一、一级结构（primary structure）
➢定义：一级结构是指核酸分子中核苷酸的排列 顺序及连接方式。核苷酸的排列顺序代表了遗传 信息。
1、核苷酸的连接方式： 3, 5磷酸二酯键 2、核酸的基本结构形式：多核苷酸链 信息量：4n 末端： 5 端、 3端 多核苷酸链的方向： 5ˊ端→3ˊ端(由左至右)
一、元素组成 ➢主要元素组成： C、H、O、N、P(9~11%) ➢与蛋白质比较，核酸一般不含S，而P的含量较 为稳定，占9-11%。 二、基本构成单位：核苷酸(nucleotide)
核苷酸由戊糖、磷酸和含氮碱基三部分构成
1、戊糖类型
戊糖是呋喃环状结构，五元环结构
D-核糖 ，1、2、3、5－OH
NH2
OH
NH2
OH
N
N
N
N
N
N
NN HOCH2 O
HH
9
H2N N N
1
HO N
HO N
HOCH2 O
HOCH2 O
HOCH2 O
H H1
H H1
HH
H
H
H
HH
H
H
H
OH OH
OH OH
OH OH
OH OH
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷
胞嘧啶核苷
尿嘧啶核苷
2）核苷的分类 核糖核苷：AR（腺嘌呤核苷）, GR, UR, CR 脱氧核苷：dAR（腺嘌呤脱氧核苷）, dGR, dTR, dCR
二、核酸的分类及分布、功能
脱氧核糖核酸
(DNA)
90%以上分布于细胞核，其余分布于 核外如线粒体，叶绿体，质粒等。
携带遗传信息，决定细胞和个 体的基因型(genotype)。
核糖核酸
（RNA)
分布于细胞核、细胞液。
参与细胞内DNA遗传信息的传递， 某些病毒RNA也可作为遗传信息的 载体。
第二节 核酸的分子组成
• 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 • 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 • 1958年Crick提出中心法则 ：DNA-RNA-Pr • 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