生物化学与原理1核酸-1

1 核酸的结构与功能1.1 核酸的种类、分布和化学组成1.2 DNA的结构1.3 RNA的结构1.4 核酸的性质1.1 核酸的种类、分布和化学组成核 酸 (nucleic acid) 是多个核苷酸 (nucleotide)的线性多聚体，携带和传递遗传信息。肺炎双球菌转化实验S型：平滑型、有毒性、有荚膜（多糖） 保护自身，抵抗宿主的免疫系统，进而使宿主死亡R型： 粗糙型、无毒性、无荚膜肺炎双球菌Grifths experiment(1928) 有毒性的平滑（右） 无毒性的粗糙型（左）S型R型S型R型Avery的离体实验注入宿主的细菌类型 细菌特征 宿主感染后反 应R（粗糙型） 无荚膜 存活S（平滑型） 有荚膜 死亡热致死 S 存活热致死 S + 活的 R 死亡热致死 S中的 DNA + 活的 R 死亡实验分五种不同的处理方式，如下表所示： 实验表明：高温杀死的 S型球菌中有一种物质或称转化因子进入 R球菌中，使其转变成 S型球菌。Oswald Theodore Avery( 1877 - 1955 )Avery等人于 1944年在离体条件下完成了 Grifths发现的转化过程 ，证明遗传的物质基础是 DNA而不是蛋白质。一 、核酸的 种 类 和 分布 (deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脱氧核糖核酸核糖核酸携带遗传信息参与细胞内 DNA遗传信息的表达（蛋白质的合成）。某些病毒 RNA也可作为遗传信息的载体。真核生物：细胞核、叶绿体、线粒体原核生物：细胞质细菌：质粒 DNA细胞质 （主要） 、细胞核（核仁）信使 RNA（ messenger RNA， mRNA)： 约占细胞总 RNA的 5在蛋白质合成中起着模板作用核糖体 RNA（ ribosoal RNA， rRNA）： 约占细胞总 RNA的 80与蛋白质结合构成核糖体，是合成蛋白质的场所 转移 RNA（ transfer RNA， tRNA）： 约占细胞总 RNA的 10 15在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用RNA叶绿体、线粒体中也有各自与细胞质不同的 mRNA、 tRNA和rRNA.二、核酸的化学组成核酸核苷酸 (碱基戊糖磷酸 )磷酸 核苷 (碱基戊糖 )核糖或脱氧核糖 (戊糖 ) 嘌呤或嘧啶 (碱基 )糖苷键磷酸酯键1、戊糖为了与碱基分子中的原子编号相区别，戊糖的碳原子编号都要加上 “ ” ，如 1， 5， 2等均表示核糖上的某个原子 。核糖 脱氧核糖D-2-脱氧核糖D-核糖 -D-核糖的呋喃糖形式 -D-2-脱氧核糖的呋喃糖形式2、碱 基 p137嘌呤 (purine) 嘧啶 (pyrimidine)胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤稀有碱基 (修饰碱基 ) 甲基化碱基嘧啶环 嘌呤环嘌呤 (purine) 腺嘌呤 (adenine, A)6-氨基嘌呤鸟嘌呤 (guanine, G)2-氨基 -6-氧基嘌呤嘧啶 (pyrimidine)胞嘧啶 (cytosine, C)尿嘧啶 (uracil, U)2,4-二氧基嘧啶胸腺嘧啶 (thymine, T)2,4-二氧基 -5-甲基嘧啶核苷： A, G, U, C脱氧核苷： dA, dG, dT, dC3、 核苷 (ribonucleoside)核糖（脱氧核糖）的苷羟基与碱基的亚氨基脱水缩合形成 糖苷键 (C-N键 ) 。嘧啶核苷：C1-N1嘌呤核苷：C1-N991 11 4、 核苷酸 (ribonucleotide)和稀有核苷酸核苷 （ 脱氧核苷）和磷酸以 磷酸酯键 连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。 核糖核苷 的糖环上有 3个自由羟基，可以酯化分别生成 2-， 3-和 5-三种核苷酸。5-核苷酸 3-核苷酸 2-核苷酸3-脱氧核苷酸脱氧核糖核苷 的糖环上只有 2个自由羟基，只能生成 3-和 5-脱氧核苷酸 。生物体内游离存在的是 5-核苷酸 ，构成核酸大分子的也是 5-核苷酸。5-脱氧核苷酸表：构成核酸的核苷酸 DNA RNA腺嘌呤 (adenine,A) 腺嘌呤脱氧核苷酸 (dAMP） 腺嘌呤核苷酸 (AMP)鸟嘌呤 (guanine,G) 鸟嘌呤脱氧核苷酸 (dGMP) 鸟嘌呤核苷酸 (GMP)胞嘧啶 (cytosine,C) 胞嘧啶脱氧核苷酸 (dCMP) 胞嘧啶核苷酸 (CMP)胸腺嘧啶 (thymine,T) 胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP)尿嘧啶 (uracil,U) 尿嘧啶核苷酸 (UMP)说明： mono-: 单一 , deoxy-: 脱氧Nucleosides and Nucleotides腺嘌呤核苷鸟嘌呤核苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷5-腺嘌呤核苷酸5-鸟嘌呤核苷酸5-胞嘧啶核苷酸5-尿嘧啶核苷酸核苷和核苷酸 核酸中的稀有核苷酸常以其核苷的形式表示，常见的甲基化修饰基团 以 “ m” （ methy） 表示； 修饰基团在碱基上的写在碱基符号左方，修饰基团在核糖上的写在碱基符号右方； 修饰基团数写在其右下角，修饰位置写在右上角。例如 表示腺苷碱基 6位有