生物化学-第二章核酸

第二章核酸

化学NucleicAcid什么是核酸？1868年，瑞士科学家米歇尔最早从外科绷带脓细胞中分离到核酸，并发现其含磷量超过当时发现的任何一种有机物，且含有较强的酸性

——得名核酸。其后核酸的组成和结构被研究清楚生物功能也初步澄清。核酸的主要功能是什么呢？作为遗传物质1928年英国细菌学家Griffith的肺炎双球菌转化实验1952年Hershey和Chase的噬菌体感染实验烟草花叶病毒的感染和重建实验核酸被证明是遗传物质的经典实验S肺炎双球菌转化实验RS噬菌体侵染细菌实验C、H、O、N、PC、H、O、N、S（标记32p）（标记35s

）进入细胞的是DNA，蛋白质外壳留在细胞外。电子显微镜下的大肠杆菌和噬菌体烟草花叶病毒（TMV）感染和重建实验被病毒感染的烟草叶片RNA蛋白质实验证明：烟草花叶病毒（TMV）的遗传物质是RNA(TMV）蛋白质RNA分离分离重组重组感染新的病毒核酸特别是DNA的主要作用染色体是DNA的载体①DNA可通过复制遗传给下一代(1)DNA是主要的生物遗传物质人体23对染色体,分别来自于父母，②DNA的组成差异决定了细胞中所有蛋白质、RNA的结构特征子代利用遗传下来的DNA可以制造与父代相同的RNA、蛋白质，故种瓜得瓜、种豆得豆。③多细胞的DNA控制了细胞分化、个体形成乃至个体的生老病死。任何一个多细胞生物的体细胞都含有完全相同的DNA。提问：为什么人体各组织器官的细胞形状各异、功能不同？答案：不同细胞不同部分DNA发挥了作用（即表达）,其余DNA休眠。Clone—克隆，人工操作下的细胞无性繁殖过程。当给予合适的条件时，体细胞有可能变化为一个完整的个体——体细胞克隆技术；白绵羊的体细胞核黑

绵羊的去核卵细胞细胞质植入山羊子宫？多莉（1997.7.23）核酸分为两大类：脱氧核糖核酸（DNA）

DeoxyribonucleicAcid核糖核酸（RNA）

RibonucleicAcid核酸的种类与分布第一节核酸的组成成分核酸的化学组成核酸（DNA和RNA）是线性多聚核苷酸，基本结构单元是核苷酸DNA与RNA结构相似，组成成份上略有不同核苷酸本身由核苷和磷酸组成核苷则由戊糖和碱基形成核酸的化学组成核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基水解磷酸戊糖碱基一、核糖与脱氧核糖二、碱基嘌呤碱：腺嘌呤、鸟嘌呤嘧啶碱：胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶稀有碱基

嘌呤环

嘧啶环嘧啶碱(uracil)(cytosine)(thymine)嘌呤碱NNH碱基具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶环呈平面或接近于平面结构RNADNA尿嘧啶U胸腺嘧啶T胞嘧啶C鸟嘌呤G腺嘌呤A

三、核苷C’1

–N9(嘌呤碱)C’1

–N1(嘧啶碱)NNNN核苷nucleoside糖与碱基之间的C-N键：C-N糖苷键。磷酸碱基戊糖四、核苷酸H2OH2O碱基磷酸戊糖核苷键酯键HO核苷酸碱基连接（核苷键）酯键（对DNA为H）1`2`3`4`5`核糖可形成2’、3’、5’-核苷酸脱氧核糖可形成3’、5’-核苷酸一般来说核苷酸就是指5’-核苷酸八种单核苷酸M/单，D/二，T/三；P-磷酸DNA在单/二/三前加脱氧两字

如AMP称腺苷一磷酸(或腺苷酸）

dAMP称为脱氧腺苷一磷酸（脱氧腺苷酸）嘌呤——次黄嘌呤、1-甲基次黄嘌呤、

N2、N2-二甲基鸟嘌呤。嘧啶——5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、二氢尿嘧啶、4-巯尿嘧啶

基本碱基的化学修饰型五、修饰成分稀有碱基鸟嘌呤次黄嘌呤1-甲基次黄嘌呤六、游离核苷酸及其衍生物1、多磷酸核苷酸2、环化核苷酸3、辅酶类核苷酸生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。（1）ATP(腺嘌呤核糖核苷三磷酸)ATP的性质是重要的能量转换中间体ATP含两个高能磷酸键：水解时可释放大量自由能一、RNA的类别及分布主要存在于细胞质中（90%）负责遗传信息的翻译和表达分子量比DNA小得多RNA的类别

rRNAtRNAmRNA第二节RNA的结构1、rRNA(核糖体RNA)约占全部RNA的80%是核糖核蛋白体的主要组成部分功能与蛋白质生物合成相关ribosoalRNA（一）细胞质RNArRNA结构特点2、tRNA(转移RNA)约占总RNA的10-15%携带活化的AA，将其转运到核糖体tRNA分子大小相似，一般为73-78个核苷酸transferRNA3、mRNA(信使RNA)蛋白质合成的模板约占总RNA的5%不同细胞中mRNA链长和分子量差异很大其功能是将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成基地–

核糖核蛋白体。messengerRNA（二）细胞核RNA真核细胞的细胞核中含有：前体RNAvs成熟RNA不均一核RNA（hnRNA）小分子RNA（snRNA）（三）线粒体RNA和叶绿体RNA（四）病毒RNA病毒类病毒（viroids）侵染性致病因子不含蛋白质的游离RNA分子SmallestparticleabletoreplicateMadeofashort,singlestrandofRNAwithnocapsidCausediseaseinplants二、RNA的一级结构RNA通常是单链线形分子可自身回折形成局部双螺旋（二级结构）进而折叠（三级结构）多数形成核蛋白复合物（四级结构）如核糖体、拼接体、编辑体等核糖核苷酸通过磷酸二酯键相连形成的长链

——RNA的一级结构（1）核苷酸间以3′-5′磷酸二酯键相连（2）一端称为5′-磷酸端（5’-P表示）一端称为3′-羟基端（3’-OH表示）（3）多聚核苷酸链具有方向性，表示时，需注明方向：5′→3′或是3′→5′DNA/RNA一级结构的简写形式戊糖3`-OH5`-磷酸PA核苷酸5`3`首端末端PPPPPP

AGCTGCOHpApCpTpG-pA-C-T-G核苷酸顺序又称碱基顺序五、RNA一级结构的特点1、tRNA分子特点约由70－90个核苷酸组成分子中含有较多的修饰成分3’-末端都具有CpCpA-OH的结构5’-末端磷酸化，常为pG（pC）

2、rRNA分子特点（在蛋白质合成中讲）3、mRNA分子特点真核细胞mRNA①3’-末端有一段长达200个核苷酸左右的

聚腺苷酸(polyA)：

“尾结构”是转录后经polyA聚合酶作用而添加原核生物mRNA一般无polyA某些病毒mRNA有3’-polyApolyA可能有多方面功能：与mRNA从细胞核到细胞质的转移有关；与mRNA的半寿期有关，新合成的mRNA,polyA链较长②5’-末端有一个甲基化的鸟苷酸：“帽结构

”帽子结构与mRNA的稳定性与蛋白合成的正确起始有关m7G5’ppp5’Nm三、RNA的二级结构特点RNA是单链分子，因此，在RNA分子中，并不遵守碱基种类的数量比例关系，即分子中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。RNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋的部分，则形成突环。这种结构可以形象地称为“发夹型”结构。RNA中的碱基配对原则

A-U

G-CA-U

G-C双螺旋区发夹结构二级结构：含短的不完全螺旋区的多核苷酸链；（一）tRNA的二级结