生命与化学-2

(3)、核酸蛋白质是生物体用以表达各项功能的具体工具，而核酸是生物用来制造蛋白质的模型。没有核酸，就没有蛋白质。因此，核酸是最根本的生命的物质基础。它是生物体的遗传物质核酸（ RNA， DNA）核苷酸磷 酸 核 苷戊糖（核糖或 脱氧核糖 ） 碱基（ A， T， C， GA， G， C， U）核酸由核苷酸经过脱水而得，即核苷酸是核酸的单体。RNA: R 为 OH碱 基 为 C、 A、 G和 UDNA: R 为 H碱 基 为 C、 A、 G和 TOHPOOC H 2OH RHO O碱 基戊糖磷酸核苷酸分子结构式核酸单链戊糖磷酸核酸 DNA RNA核苷酸（基本单元）腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸胞嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸碱基 腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（ T）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）戊糖 D-2-脱氧核糖 D-核糖酸 磷酸 磷酸腺嘌呤（ A） 鸟嘌呤（ G）胞嘧啶（ C） 胸腺嘧啶（ T） 尿嘧啶（ U） 碱基1957 （拖德）Sir Alexander R. Todd (Great Britain, *2.7.1907) Great Britain, Cambridge University, “for his work on nucleotides and nucleotide co-enzymes“. 弄清了核酸的化学结构式 -一级结构1980 The Prize was divided, one half being awarded to: Paul Berg (USA, *30.6.1926) USA, Stanford University, Stanford, CA, “for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-DNA“; and the other half jointly to:Walter Gilbert (USA, *21.3.1932) USA, Biological Laboratories, Cambridge, MA, andFrederick Sanger (Great Britain, 13.8.1918) USA, Great Britain, MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, “for their contributions concerning the determination of base sequences in nucleic acids“. 单链DNA双链结合磷酸 糖链在外，碱基在里，一条链上的碱基与另一条链上的碱基以 H bond的形式相互结合。 其中又有什么规律呢？碱基互补配对原则DNA双链之间存在着根据其碱基性质严格的两两配对的关系：即一条链上的的碱基 A(腺嘌呤 )与另一链上的 T(胸腺嘧啶 )之间通过两个氢键配对，同时 C(胞嘧啶 )与 G(鸟嘌呤 )之间通过三个氢键配对，且只能是 A-T、 C-G配对。1953年 4月 25日美国化学家 J. Waston和 F. H. C. Crick在自然杂志上发表文章，宣布发现了 DNA。 根据 X-射线结构分析数据提出了 DNA双螺旋结构模型。 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962Francis Harry Compton Crick(1916-)United Kingdom Institute of Molecular Biology Cambridge, United Kingdom James Dewey Watson(1928-)USA Harvard University Cambridge, MA, USA “for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids.” 右手螺旋直径为 20埃两条核苷酸夹角为 36度沿中心轴每旋转一周有 10个核苷酸螺距为 34埃碱基平面与中心轴垂直双螺旋结构同时也是DNA的二级结构 !大肠杆菌染色体 DNA的长度为 1.4mm， 由4106个碱基对组成。人的 DNA分子长度为 0.99m， 由 2.9109(约 30亿 )个碱基对组成 。若把组成每一个人体的约 31014个细胞中的DNA长总加起来，其长度可自地球到太阳来回一百次以上。RNA的二级结构RNA的 二 级结 构 不象 DNA分子那 样 呈极有 规 律的双螺旋状 态 。在分子内 链 有 许 多自身回折区域， 这 些区域存在双螺旋 结 构，并符合碱基配 对规 律。与DNA不同的是在 RNA中与腺 嘌 呤（ A） 配 对 的是尿 嘧啶 （ U）。 在碱基不能配 对 的区域 则 形成突起的 环 （突 环 ）。 DNA的复制DNA在 复制 时，首先是组成双螺旋的二条链先拆分成两条单链，以 DNA单链为 模板 ，按照碱基互补原则合成出一条互补的新链，这样新形成的两个子代DNA分子就与原来 DNA分子的碱基顺序完全一样。 DNA的半保留复制在此过程中，每个子代双链 DNA分子中都有一条来自母代 DNA， 另一条则是新合成的。这种复制方式称做 半保留复制 。由于碱基的严格互补原则，这种 DNA半保留复制过程极为可靠， 发生错误的可能性 仅为一万亿分之一，这就保证了生物种的稳定性和延续性。 生命的 “中心法则 ” 基因的表达（gene expression） 与调控：从 DNA到蛋白质 转录（ transcription） 遗传信息自 DNA转录给 RNA 翻译（ translation) 从 RNA到蛋白质的过程 DNA的核苷酸序列是遗传信息的储存者，它能够通过自我复制得以保存，通过转录生成 mRNA，进而翻译成蛋白质的过程来控制生命现象，这就是生命科学中的中心法则。 有些 RNA病毒可以由 RNA转录出 DNA， 称为逆转录 苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止信号终止信号半胱氨酸半胱氨酸终止信号色氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷酰胺谷酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸和甲酰甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸濒氨酸纸氨酸级氨酸缭氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸U C A G中间的碱基5磷酸末端的碱基3-0H基末端的碱基UCAGUCAGUCAGUCAGUCAG信使 RNA上每 3个核苷酸翻译成蛋白质链上的一个氨基酸，把这 3个核苷酸称为 遗传密码 ，也称三联体密码或密码子。一共有 64种遗传密码 。 1989 The Prize was awarded jointly to: Sidney Altman (Canada, *8.5.1939) USA, Yale University, New Haven, CT, andThomas Robert Cech (USA, *8.12.1947) USA, University of Colorado, Boulder, CO, “for their discovery of catalytic properties of RNA“. 基因与染色体基因 (gene)的本质 DNA（ RNA） 1090年丹麦遗传学家 W. Johansen将孟德尔的遗传因子更名为基因。 基因 就是有遗传效应的 DNA片段 。 一个基因通常有 1000-5000个碱基对 . 一个 DNA分子可以含有多达上万个基因。 人有 46条染色体，大约含有 3