核酸优秀课件

第十八章 核酸

一、核酸的概念和分类核酸是一类具有重要生理功能的大分子化合物，存在于所有的生物体内，由于最初发现于细胞核而且具有酸性而得名。任何有机体包括细菌和病毒等，都无例外的含有核酸。核酸是核蛋白的辅基，也是蛋白质合成及生物遗传的物质基础。根据组成和功用，核酸分为两大类，含有核糖者称为核糖核酸，简称RNA，参与蛋白质合成；含有脱氧核糖者称为脱氧核糖核酸，简称为DNA，是生物遗传的物质基础。二、核酸的化学组成核酸水解首先得到核苷酸，核苷酸进一步水解生成核苷和磷酸，核苷再水解最后生成含氮碱基和戊糖。说明核酸是由磷酸、碱基和戊糖按一定方式组成的。DNA和RNA都是由此三大部分组成，但是，每一部分中的物质不完全相同。DNA水解得到的戊糖是D-2-脱氧核糖，RNA却是D-核糖，DNA中含有的碱基是两种嘌呤碱和胞嘧啶、胸腺嘧啶，RNA的碱基中没有胸腺嘧啶，而有尿嘧啶。（一）碱基核酸中的碱基包括两类，即嘌呤碱和嘧啶碱，他们都是嘌呤和嘧啶的衍生物。嘌呤碱包括两种，分别是腺嘌呤和鸟嘌呤。嘧啶碱有三种，分别是胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶。

腺嘌呤（A）

鸟嘌呤（G）

尿嘧啶（U）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）（三）磷酸DNA和RNA中都含有磷酸，它们以磷酸二酯键的形式与戊糖的5-位羟基和3-位羟基结合。三、组成核酸的基本结构单位--核苷酸核酸的初级水解产物是核苷酸，因此，核苷酸是组成核酸的基本结构单位，故核酸又称为多核苷酸，而核苷酸对应的称为单核苷酸，它是由核苷与一分子磷酸形成的。（一）核苷核苷由戊糖与碱基通过苷键结合。实验表明，当戊糖与碱基结合时，是通过β-苷羟基与嘧啶碱的N1位上的氢或嘌呤碱N9位上的氢缩水成键的。缩水后所形成的C-N-C键称为氮苷键，所形成的化合物称为核苷。核酸中的核苷共有8种，分别是腺嘌呤核苷（腺苷）、鸟嘌呤核苷（鸟苷）、胞嘧啶核苷（胞苷）、尿嘧啶核苷（尿苷）、腺嘌呤脱氧核苷（脱氧腺苷）、鸟嘌呤脱氧核苷（脱氧鸟苷）、胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）、胸腺嘧啶脱氧核苷（脱氧胸苷）等。

鸟嘌呤核苷（鸟苷）鸟嘌呤脱氧核苷（脱氧鸟苷）

胞嘧啶核苷（胞苷）胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）

尿嘧啶核苷（尿苷）胸腺嘧啶脱氧核苷（脱氧胸苷）

腺嘌呤核苷-5’-磷酸（腺苷酸）胞嘧啶脱氧核苷-5’-磷酸（脱氧胞苷酸）

尿嘧啶核苷-5’-磷酸（尿苷酸）胸腺嘧啶脱氧核苷-5’-磷酸（脱氧胸苷酸）上述的核苷酸分子中，都只有一个磷酸，故称为一磷酸核苷。但是，核苷酸的磷酸基可进一步磷酸化生成二磷酸核苷、三磷酸核苷，如5'-腺苷酸（AMP)进一步磷酸化而生成二磷酸腺苷(ADP)、三磷酸腺苷(ATP)。这些核苷酸的衍生物以游离状态存在于细胞中，具有重要的生理功能。如ADP和ATP中磷酸与磷酸之间的键有很高的能量，称为高能磷酸键，用“~”表示，其键能为33.44KJ/mol,是生物体能量利用和储存的主要形式。腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）近年来的研究还发现，生物细胞中普遍存在一种环状核苷酸，其中以3’,5’-环磷酸腺苷（3’,5’-环腺苷酸，cAMP）研究最多，它是由腺苷酸中的磷酸与和核糖糖的3’,5’位羟基形成二酯环化而成。研究发现，其3’-的磷酸酯键是高能键，水解后可释放49.74KJ/mol的能量。除此之外，它还是生物体内的基本调节物质，是一种具有激素作用的媒介物。许多激素的作用就是通过cAMP实现的，因此，常称cAMP为第二信使。四、核酸的结构（一）核酸的一级结构核酸链中核苷酸的连接方式和排列顺序称为核酸的一级结构。在DNA和RNA中，核苷酸分子之间彼此以磷酸二酯键的形式连接，如果一个核苷酸分子的5’位羟基与磷酸连接，则其相邻的核苷酸分子则以3’位羟基与此磷酸连接，如果一个核苷酸分子的3’位羟基与磷酸连接，则其相邻的核苷酸分子则以5’位羟基与此磷酸连接，即核酸分子中核苷酸彼此以3’,5’-磷酸二酯键的形式相互连接.核酸的一级结构也即是指以3',5'-磷酸二酯键相连的多核苷酸链中核苷酸的排列顺序。

RNA片断结构

DNA片断结构其中，RNA是以核糖的3',5'位羟基与磷酸形成二酯键，DNA是以2'-脱氧核糖的3',5'位羟基与磷酸形成二酯键。RNA和DNA的结构示意图如下，其中，A、G、C、U、T分别表示碱基，竖线代表戊糖，3',5'分别代表戊糖中的3'位和5'位羟基，P代表磷酸二酯键，当P其位于戊糖的左侧时，表示与戊糖的5'位羟基相连，位于右侧时，表示与戊糖的3'位羟基相连。在一条核苷酸链中，如果3'位羟基是游离的，则称为3'末端，如果5'位羟基是游离的，则称为5'末端RNA片断结构（3）碱基之间形成氢键时有一定的规律，一条链上的腺嘌呤一定和另一条链上的胸腺嘧啶形成氢键（A-T配对），一条链上的鸟嘌呤只能和另一条链上的胞嘧啶形成氢键（G-C配对）,这个规律称为碱基配对规律或碱基互补规律。根据碱基互补规律，当一条链上的碱基顺序被确定后，即可推知另一条链中的碱基顺序。碱基互补规律是DNA复制和生物遗传的关键。DNA中的碱基配对规律(碱基互补规律)2.RNA的二级结构关于RNA的二级结构，目前了解的比较清楚的是分子量较小的转移核