第二章-核酸化学-1

第二章

核酸的化学ChemistryofNucleicAcid核酸(Nucleicacid)是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。核酸概述

核酸的发现和研究进展1868年F.Miescher从脓细胞中提取“核素”1944年Avery等人证实DNA是遗传物质（肺炎球菌转化实验）DNA赋有特定的遗传特性1944年Avery等人肺炎球菌转化实验光滑型(S)菌株粗糙型(R)菌株年Chargaffetal-Chargaff法则1952年Hershy,Chase-噬菌体标记实验1953年Watson和Crick提出DNA的双螺旋结构1968年Nirenberg发现遗传密码1981年Gilbert和Sanger建立DNA测序方法1985年Mullis发明PCR技术2000年人类基因组计划基本框架完成2000年拟南芥基因组测序完成2002年水稻基因组测序完成…核酸概述第一节核酸的种类、分布和化学组成第二节核酸的结构第三节核酸的理化性质及应用一、核酸的种类、分布和含量种类:分类的依据是戊糖的差异

DeoxyriboNucleic

Acid（DNA）

RiboNucleicAcid（RNA）-----

第一节核酸的种类、分布和化学组成ribosomeRNA(rRNA)transferRNA(tRNA)messengerRNA(mRNA)种类及含量的差异?2.分布DNA

RNA

细胞核（%）98<10

细胞质（%）2>903.含量

DNA含量恒定

RNA含量（丰度）与细胞生长状态有关二、核酸的功能(一）DNA是主要的遗传物质1944年

Avery（美）肺炎链球菌的转化实验，首次证明DNA是细菌遗传性状的转化因子1952年美国冷泉港Hershey-Chase噬菌体浸染细菌的实验1953年Watson-Crick提出DNA的双螺旋结构

RNA

RNA病毒/

蛋白质朊病毒？还有其他的遗传物质？（二）RNA参与基因表达调控和蛋白质合成三种主要RNA的比较tRNArRNAmRNA总量10-15%80%~5%数量多少（3－4）最多功能运输AA，具有反密码子蛋白质合成场所蛋白质合成模板，具有密码子RNA功能新解非编码RNANon-codingRNAsiRNA

-mediatedsilencingviapost-transcriptionalandtranscriptionalgenesilencingmiRNA-mediatedslicingofmRNAandtranslationalrepression基因表达调控的重要因子，广泛参与生物的生长发育、免疫反应等，是转录后调控ManipulationofchalconesynthaseexpressiontomodifypigmentationWild-typepetuniaproducingpurpleanthocyaninpigmentsChalconesynthase(CHS)istheenzymeatthestartofthebiosyntheticpathwayforanthocyaninsAnthocyaninsChalconeSynthase(CHS)Expectation–senseRNAproductionwouldenhancepigmentation...SenseRNASenseconstruct:PROORFEndogenousgenemRNATransgenemRNAProteintranslatedmRNAmRNAExtraproteintranslated..andantisenseRNAproductionwouldblockpigmentationSenseRNAAntisenseRNASenseconstruct:PROORFEndogenousgenemRNATransgenemRNAProteintranslatedmRNAmRNAExtraproteintranslatedAntisenseconstruct:TransgeneSense-antisenseduplexformsandprohibitstranslationSurprisingly,bothantisenseandsensegeneconstructscaninhibitpigmentproductionPlantscarryingCHStransgeneCaMV35Spro:CHSCaMV35Spro:CHSSenseAntisenseORFTproteinmovementcontributestolong-distancesignalinginfloralinductionofArabidopsisCorbesieretal.,2007,Science,316:1030-1033由于FT特殊作用模式的发现，确认了它就是长期以来科学家们一直寻找的“成花素”，解决了困扰他们七十多年的难题，也使得FT基因成为植物中新的研究热点。PoplarFT2ShortenstheJuvenilePhaseandPromotesSeasonalFloweringHsuetal.,2006,PlantCell,8:1846-61FLOWERINGLOCUSTduplicationcoordinatesreproductiveandvegetativegrowthinperennialpoplarHsuetal.,2011,ProcNatlAcadSciUSA.108(26):10756-61

三、核酸的化学组成磷酸核苷（nucleoside)戊糖-ribose(R)deoxyribose(dR)

碱基

AGUCAGTC

核酸——多聚核苷酸（polynucleotides)n×核苷酸（nucleotide)（一）基本结构单位——核苷酸DNA、RNA组成异同

DNA

RNA基团磷酸磷酸戊糖脱氧核糖（dR)核糖（R）碱基嘌呤A、GA、G

嘧啶C、TC、U结构双链单链嘌呤(purine)鸟嘌呤(guanine,G)2-氨基-6-酮基嘌呤1.碱基9NNNHN12346587腺嘌呤(adenine,A)6-氨基嘌呤嘧啶(pyrimidine)NN654321尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶

uracilthyminecytosine—CH3UTC2,4-二酮基嘧啶2,4-二酮基-5-甲基嘧啶2-酮基-4-氨基嘧啶2.戊糖（构成RNA）1´2´3´4´5´核糖(ribose)（构成DNA）脱氧核糖(deoxyribose)区分两种核酸的标志！H3.核苷(ribonucleoside)的形成

碱基和核糖（或脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（或脱氧核苷）1´1胞嘧啶核苷1´9OH腺嘌呤脱氧核苷核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

4.核苷酸(ribonucleotide)和修饰核苷酸核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）

修饰核苷酸甲基化（两种写法的区别,m2Avs

Am）6CH3CH3m2A6N6,N6-二甲基腺苷CH32’-O-甲基腺苷Am二氢尿嘧啶核苷（DHU）HHHH

尿嘧啶核苷假尿苷（）尿嘧啶的C-5与核糖中的C-1通过β糖苷键连接形成的化合物1´1胞嘧啶核苷胞嘧啶的N-1和核糖中C-1通过β糖苷键连接形成核苷体内重要的游离核苷酸及其衍生物多磷酸核苷酸：核苷酸中以1个、2个或3个磷酸基团共价连接在核糖5’-羟基上，分别成为核苷一磷酸（NMP）、核苷二磷酸（NDP）和核苷三磷酸（NTP）

脱氧核糖：dNMP,dNDP,dNTP

环化核苷酸:cAMP，cGMP（第二信使）cAMPAMP细胞内信使，传递和放大激素信号

含核苷酸的生物