核酸的结构与功能及核苷酸代谢

关于核酸的结构与功能及核苷酸代谢第1页，课件共91页，创作于2023年2月2DNA染色体脱氧核糖核酸核酸

RNA细胞核/质核糖核酸DNA:储存细胞所有的遗传信息RNA：在遗传信息的表达及蛋白质合成中起作用(某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体)。DeoxyribonucleicacidRibonucleicacidNucleicacid第2页，课件共91页，创作于2023年2月3第一节核酸的化学组成组成元素：C、H、O、N、P基本单位（构件分子）：核苷酸磷酸酯键磷酸酯键第3页，课件共91页，创作于2023年2月4

碱基+核糖+磷酸嘧啶或嘌呤核糖或脱氧核糖核苷nucleoside

核苷酸

nucleotide组成核酸的基本构件分子：核苷酸第4页，课件共91页，创作于2023年2月5一、碱基：含氮的杂环化合物，有嘧啶和

嘌呤的衍生物组成嘌呤：第5页，课件共91页，创作于2023年2月6腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）第6页，课件共91页，创作于2023年2月7嘧啶：胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）（C）（U）（T）CH3第7页，课件共91页，创作于2023年2月8二、戊糖构型：β-D-核糖、

β-D-脱氧核糖OHOHHOCH2HOCH2第8页，课件共91页，创作于2023年2月9三、核苷含氮碱（嘌呤或嘧啶）+核糖（脱氧核糖）核苷H糖苷键（N-C）第9页，课件共91页，创作于2023年2月10四、核苷酸（核苷+磷酸）核苷中戊糖5’碳原子上的羟基与磷酸通过磷酸酯键相连形成种类：核糖核苷酸

脱氧核糖核苷酸

磷酸酯键磷酸酯键第10页，课件共91页，创作于2023年2月11根据连接的磷酸数目分为：NMP、dNMP、NDP、dNDP、NTP、dNTP第11页，课件共91页，创作于2023年2月12核苷酸作用：

1.合成核酸的主要原料

2.在物质代谢中起着供能（ATP、活性载体（UDPG、CDP-胆碱）

3.构成辅酶（NAD+、FAD）

4.作为激素第二信使参与体内信号传递（cAMP、cGMP）第12页，课件共91页，创作于2023年2月1313信息分子-cAMP能量ATP活性葡萄糖供体维生素B2、B3体内活性形式第13页，课件共91页，创作于2023年2月14五、核酸中核苷酸的连接方式连接键：3’-5’磷酸二酯键

一个核苷酸的3’-OH与另一个核苷酸的5’-磷酸脱水缩合形成多聚核苷酸链。具有方向性5’到3’H3’,5’磷酸二酯键

3’5’第14页，课件共91页，创作于2023年2月15ACP5PTPGPCPTPOH3书写方法5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3线条式字母式第15页，课件共91页，创作于2023年2月16思考题：什么叫做核酸、核苷酸、核苷？参与核酸组成的常用碱基是那些？参与核酸组成的糖有几种？体内有几种核酸？核酸中连接核苷酸的的共价键是什么？第16页，课件共91页，创作于2023年2月17DNA分子的一极结构

多核苷酸链中的脱氧核糖核苷酸（碱基）

的排列顺序参与碱基：

A、T、C、G第二节DNA的结构与功能排列顺序？dAMP、dTMP、dCMP、dGMP

第17页，课件共91页，创作于2023年2月18二、.DNA的二级结构：双螺旋结构模型（doublehelixstructure)揭示了生物界遗传性状得以遗传的分子奥秘由许多脱氧单核苷酸组成的双螺旋大分子第18页，课件共91页，创作于2023年2月19双螺旋结构特点：（1）由两条长度相同、反向平行的互补多脱氧核苷酸长链为骨架。右旋方式饶一个共同的中轴旋绕，直径2nm。（2）疏水的碱基平面在螺旋的内侧，垂直于螺旋纵轴。亲水的糖、磷酸骨架在螺旋外侧，与碱基平面互相垂直。每个螺旋有10个碱基，两个碱基之间的距离为0.34nm。第19页，课件共91页，创作于2023年2月20（3）螺旋的表面有大沟(majorgroove)、小沟

(minorgroove)。是蛋白质与DNA互相作用部位。（4）两条反向平行链以碱基配对而固定在一起。A=T、G=C，两者之间以氢键相连第20页，课件共91页，创作于2023年2月21纵向：碱基堆积力（上、下碱基平面的疏水基团形成的力）横向：碱基对之间的氢键（5）维持双螺旋结构稳定的两种力第21页，课件共91页，创作于2023年2月225’5’3’3’第22页，课件共91页，创作于2023年2月23第23页，课件共91页，创作于2023年2月24三、DNA的超级结构

在双螺旋的基础上进一步盘曲所形成的超螺旋结构。正超螺旋(positivesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同负超螺旋(negativesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反第24页，课件共91页，创作于2023年2月25真核生物DNA的高级结构

----DNA与蛋白质形成复合物

真核生物基因组DNA比较大，通常与蛋白质结合，进行折叠压缩染色体结构。

DNA缠绕在组蛋白上，折叠成核小体（染色质的基本组成单位）第25页，课件共91页，创作于2023年2月26

几个核小体组成染色质纤维，染色质纤维进一步盘曲，折叠形成染色单体。第26页，课件共91页，创作于2023年2月27四、DNA的功能：

生物遗传信息的携带者，基因复制和基因表达（转录和翻译）的模板

是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。第27页，课件共91页，创作于2023年2月28

五、基因与基因组

能编码有功能的蛋白质多肽链或合成RNA所必需的DNA序列，是核酸分子的功能单位。（gene)基因-----DNA分子中的特定区段第28页，课件共91页，创作于2023年2月29基因组（genome)-----一个生物体的全部基因序列（储存了一个物种所有的遗传信息。各种生物基因组的大小、结构、基因的种类和数量都是不同的。第29页，课件共91页，创作于2023年2月30RNA的一级结构

------RNA分子中碱基组成和排列顺序分子量小于DNA，数量多，种类多，分子大小不一，结构不同碱基种类：A、G、C、U、少量的稀有碱基。第三节RNA的结构与功能AMP、GMP、CMP、UMP第30页，课件共91页，创作于2023年2月31分类（参与蛋白质合成中作用不同）

tRNA（transferRNA)

转运氨基酸和识别密码子

mRNA(messengerRNA)

在蛋白质翻译中提供遗传密码

rRNA(ribosomalRNA)

提供蛋白质合成场所第31页，课件共91页，创作于2023年2月32种类多，分子大小不一，含量少，约占3%结构：真核生物与原核生物结构差异很大一、信使RNA（mRNA）第32页，课件共91页，创作于2023年2月33mRNA的功能：

传递DNA的遗传信息，作为蛋白质合成模板，指导蛋白质生物合成。分子中相邻的三个核苷酸编成一组，作为密码子，决定编码某种氨基酸第33页，课件共91页，创作于2023年2月34二、tRNA的结构结构特点：※

体内将近有上百种tRNA，大部分核苷酸数都在60-90

之间※含有稀有碱基，约占10％～20％，转录后修饰的※所有的tRNA3’末端都是-CCA----氨基酸臂※二级结构是三叶草型，局部的双螺旋组成的发夹结构功能区：氨基酸臂、反密码环※三级结构是倒L型，两端是功能区第34页，课件共91页，创作于2023年2月35三叶草形局部的双螺旋+非互补区形成的环状结构

四个螺旋区、四个环

氨基酸臂：结合氨基酸

Tψ-C环：结合核蛋白体。含T、ψ

额外环：数目变异大。作为tRNA分类标志

反密码环：其中三个核苷酸组成反密码子与

mRNA上的密码子形成氢键

DHU环：环中含有DHU（二氢尿嘧啶核苷酸）第35页，课件共91页，创作于2023年2月36倒L型

在二极结构上的一个折叠，形成两端，一端为氨基酸臂，另一端为反密码环碱基堆积力是稳定构型的主要因素第36页，课件共91页，创作于2023年2月37tRNA的功能：

通过反密码环识别mRNA的密码子，然后作为载体转运相应的氨基酸，参与蛋白质的生物合成第37页，课件共91页，创作于2023年2月38结构特点：※单链与局部双螺旋的复杂空间结构三、核糖体RNA细胞内含量最多的RNA，80%以上第38页，课件共91页，创作于2023年2月39※组成核糖体：rRNA+多种核蛋白体

装配形成大、小亚基第39页，课件共91页，创作于2023年2月40第40页，课件共91页，创作于2023年2月41rRNA的功能：

与蛋白质组成核糖体，装配蛋白质，是蛋白质合成场所

第41页，课件共91页，创作于2023年2月42第42页，课件共91页，创作于2023年2月43DNA和RNA的异同点DNA的一级结构多核苷酸链中的脱氧核糖核苷酸（碱基）的排列顺序参与碱基A、G、C、T方向5’----3’连接键3’-5’磷酸二酯键分子大功能:携带遗传信息部位:细胞核和线粒体RNA的一级结构多核苷酸链中的核糖核苷酸（碱基）的排列顺序参与碱基A、G、C、U、有少量的稀有碱基方向5’----3’连接键3’-5’磷酸二酯键分子量小于DNA，数量多，种类多，分子大小不一，结构不同功能:信息的复制与表达部位:核、质、线粒体第43页，课件共91页，创作于2023年2月44思考题：DNA双螺旋结构特点。三种RNA分子及功能从一级结构、参与碱基、连接键、分子大小、方向、存在的部位及功能等方面比较一下DNA和RNA第44页，课件共91页，创作于2023年2月45第四节核酸的理化性质一、核酸的一般性质※含有较多的磷酸，呈现酸性※分子很大，溶液中黏度很高，RNA分子小于

DNA，黏度小于DNA第45页，课件共91页，创作于2023年2月46二、核酸的紫外吸收

核酸中的碱基内的共轭双键，在260nm波长的紫外有较强的吸收，可用于核苷酸、核酸进行定性、定量分析第46页，课件共91页，创作于2023年2月47三、核酸的变性、复性和杂交变性：

在一定理化因素作用下，核酸双螺旋等空间结构中碱基之间的氢键断裂，双螺旋结构解开变成单链的现象。

理化因素：加热、化学试剂（酸、碱、有机溶剂）第47页，课件共91页，创作于2023年2月48DNA变性的本质是双链间氢键的断裂第48页，课件共91页，创作于2023年2月49复性（退火）：

DNA变性是可逆的，当变性条件缓慢去除后，解开的双链经过碱基配对又重新聚合形成双螺旋结构的过程。热变性后的复性-----退火低色效应：伴随着复性，其核酸的紫外吸收降低的现象第49页，课件共91页，创作于2023年2月50第50页，课件共91页，创作于2023年2月51杂交：

具有互补序列的不同来源的两条单链核酸分子，按碱基配对原则结合在一起。杂交分子：DNA-DNA、DNA-RNA、RNA-RNA第51页，课件共91页，创作于2023年2月52第52页，课件共91页，创作于2023年2月53病人DNA样本带标记的含有疾病核苷酸特异序列斑点杂交第53页，课件共91页，创作于2023年2月54思考题什么为DNA变性，产生的原因何谓DNA复性何谓核酸杂交第54页，课件共91页，创作于2023年2月55RNA和DNA彻底水解后的产物是核糖相同,部分碱基不同碱基相同,核糖不同部分碱基不同,核糖不同碱基不同,核糖相同以上都不是思考题第55页，课件共91页，创作于2023年2月56核酸中核苷酸之间的连接方式是

2',3’磷酸二酯键

3',5'磷酸二酯键

2',5’-磷酸二酯键糖苷键 氢键 第56页，课件共91页，创作于2023年2月57下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNA中?

腺嘌呤胞嘧啶 鸟嘌呤尿嘧啶 胸腺嘧啶

第57页，课件共91页，创作于2023年2月58核苷酸的代谢一、嘌呤核苷酸的代谢二、嘧啶核苷酸的代谢第58页，课件共91页，创作于2023年2月59核苷酸是核酸的基本组成单位核苷酸碱基磷酸戊糖核苷脱氧核糖核糖嘌呤（A、G)嘧啶(C、U、T)核酸：是有核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸组成的大分子化合物脱氧脱氧脱氧第59页，课件共91页，创作于2023年2月60第一节嘌呤核苷酸代谢嘌呤（核酸中参与的碱基是嘌呤）核苷酸的合成代谢从头合成:

利用体内一些简单原料（氨基酸、1C单位、CO2、磷酸核糖等）经过一系列酶促反应合成嘌呤。是多数细胞合成核苷酸的主要途径。第60页，课件共91页，创作于2023年2月61补救合成：

利用体内现成的嘌呤，通过比较简单反应过程来合成嘌呤核苷酸的过程。主要在脑、骨髓组织中。第61页，课件共91页，创作于2023年2月62嘌呤核苷酸的结构第62页，课件共91页，创作于2023年2月63从头合成部位：体内大多数细胞(脑、骨髓除外）关键酶：PRPP合成酶、酰胺转移酶第63页，课件共91页，创作于2023年2月64合成的特点：在磷酸核糖基础上由小分子物质或基团逐渐合成嘌呤环部分，首先是IMP（次黄嘌呤核苷酸）,然后再进一步转变成GMP（鸟嘌呤核苷酸、AMP（腺嘌呤核苷酸）。中间产物：IMP先有糖的骨架，后有嘌呤环第64页，课件共91页，创作于2023年2月65IMP合成过程第65页，课件共91页，创作于2023年2月663）GMP、AMP生成第66页，课件共91页，创作于2023年2月6767AMP+H2OIMP+NH3GMP腺苷酸脱氨酶嘌呤核苷酸之间的转换鸟苷酸还原酶第67页，课件共91页，创作于2023年2月68ATP、GTP生成由AMP、GMP在激酶的作用下，以ATP为磷酸供体，经过两步磷酸化生成激酶激酶AMPADPATPGMPGDPGTP激酶激酶ATPATPATPATPADPADPADPADP第68页，课件共91页，创作于2023年2月69补救合成部位：脑、骨髓（从头合成酶系缺乏）酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶----APRT次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶----

HGPRT

第69页，课件共91页，创作于2023年2月70特点：

合成简单,消耗ATP少，节省原料（来自与aa）在骨髓、脑组织等中无从头合成酶系，只能以补救合成为主要途径。第70页，课件共91页，创作于2023年2月71腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP第71页，课件共91页，创作于2023年2月72嘌呤核苷酸合成的抗代谢物

6-巯基嘌呤（6-mercaptopurine,6MP）结构与IMP相似，在体内转变成6-MP核苷酸，反馈抑制合成中的几个关键酶（PRPP合成酶、酰胺转移酶），干扰或阻断AMP、GMP合成。起到抗肿瘤生长的作用。第72页，课件共91页，创作于2023年2月73腺嘌呤核苷酸IMP次黄嘌呤核苷

腺苷

腺苷酸脱氨酶ADA核苷酸酶磷酸（+）核苷酸酶+磷酸腺苷酸脱氨酶嘌呤核苷磷酸化酶，PNP+1-磷酸核糖黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶5-磷酸核糖磷酸戊糖途径PRPP黄嘌呤次黄嘌呤尿酸嘌呤核苷酸的分解代谢类似食物核苷酸的消化第73页，课件共91页，创作于2023年2月74尿酸----

是嘌呤核苷酸分解代谢的终产物，正常人尿中排出尿酸量为0.25-0.70g,如嘌呤分解过多或肾排受阻,可使血中尿酸含量增高.痛风----

尿酸的结晶沉积在关节、软组织、软骨或肾脏,导致关节疼痛,临床上称为痛风。第74页，课件共91页，创作于2023年2月75

治疗原则

减少尿酸的生成增加尿酸的排出第75页，课件共91页，创作于2023年2月76第二节嘧啶核苷酸代谢从头合成：原料：天冬氨酸、氨基甲酰磷酸（谷氨酰胺和CO2）、PRPP关键酶：氨基甲酰磷酸酶II（CPS-II）第76页，课件共91页，创作于2023年2月77

嘧啶核苷酸的结构第77页，课件共91页，创作于2023年2月78特点：先合成嘧啶环，再与PRPP结合，生成乳清酸核苷酸，脱羧生成UMP（尿嘧啶核苷酸），然后在三磷酸水平转变成CMP(胞嘧啶核苷酸)。第78页，课件共91页，创作于2023年2月79酸哺乳动物中，由多功能酶催化合成过程第79页，课件共91页，创作于2023年2月80CTP是在三磷酸水平生成遗传性乳轻酸尿：基因缺失------酶缺陷------乳清酸堆积------乳清酸尿、临床症状第80页，课件共91页，创作于2023年2月81补救合成酶:磷酸核糖转移酶（主要）、嘧啶核苷激酶过程

嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶+PRPPUMP+PPi

尿苷激酶尿嘧啶核苷+ATPUMP+ADP第81页，课件共91页，创作于2023年2月82脱氧核苷酸合成代谢

脱氧核苷酸是由二磷酸核苷还原而成，以氢原子取代其核糖分子中的C2上的羟基酶

核糖核苷酸还原酶

反应NDP+NAPH+H+dNDP+NADP++H2ORR第82页，课件共91页，创作于202