第二章 核酸的化學(xué)

1、 nIn 1869, Friedrich Miescher分離出核素； nIn 1889，Altman命名了核酸； nIn 1944, Avery, MacLeod和 McCarty發(fā)現(xiàn) DNA是 重要的遺傳物質(zhì)； nIn 1953, Watson and Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。 In 1944, Avery, MacLeod, and McCarty found that DNA prepared from a virulent strain of pneumococcus could transform a nonvirulent strain of this organism

2、into a virulent one. Virulent bacteria Mouse dies Nonvirulent bacteria Mouse lives Avery OT, MacLeod CM, McCarty M (1944) J. Exp. Med. 79:137. Nonvirulent bacteria DNA carried a genetic message from one type of cells could be assimilated and expressed by another type of cells. Conclusion: 核酸是由幾十個甚至幾

3、千萬個核酸是由幾十個甚至幾千萬個聚合聚合 而成的而成的的大分子化合物。的大分子化合物。 核蛋白 磷酸 核苷 堿基 戊糖 蛋白質(zhì) 核酸核苷酸 戊糖（pentose）的結(jié)構(gòu) O HOH2C H OH H OH OH HH O HOH2C H OH H H OH HH O HOH2C H OH H OCH3 OH HH -D-核糖 -D-2-脫氧核糖 -D-2-O-甲基核糖 嘌呤 腺嘌呤A 鳥嘌呤G 1 6 7 8 9 嘧啶 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 尿嘧啶U 1 6 C N N O O H H C N N OH HO uracil 酮式 uracil 烯醇式 核苷中戊糖與堿基的連接方式核苷中戊糖與堿基

4、的連接方式 O HOH2C H HH H OH OH N N N N NH2 9 1 腺嘌呤核苷 （adenosine） 胞嘧啶脫氧核苷 （deoxycytidne） O HOH2C H HH H OH H N 1 N O NH2 1 () O C H 2 H H O H H O H H H O (p s e u d o u rid in e ) H NN H O O 5 1 假 尿 嘧 啶 核 苷 核核 苷苷 核糖核苷（核苷）：核糖核苷（核苷）：A、G、C、U 脫氧核糖核苷（脫氧核苷）：脫氧核糖核苷（脫氧核苷）： dA、dG、dC、dT N N N N N HCH3 dR N6-Methyl

5、-dA HN N H O 5,6-dihydrouridine O R H H H (D or hU) O CH2 H H OH H OCH3 H HO 2-O-甲基腺苷 Ade (Am) N N CH3 NH2 5-Methyl-dC O dR 修飾核苷的簡寫符號 少數(shù)修飾核苷用單字符號如D、I； 但大多數(shù)修飾核苷是將堿基取代基、取代位 置和取代數(shù)目寫在核苷單字符號的左邊，用 小寫英文字母代表取代基。 m N 2 2 取代位置 核苷 取代基的數(shù)目 取代基 取代基用下列小寫英文字母表示取代基用下列小寫英文字母表示 甲基甲基m 乙酰基乙?；鵤c 氨基氨基n 甲硫基甲硫基ms 羥基羥基o或或h 硫

6、基硫基s 異戊烯基異戊烯基i 羧基羧基c dADP ATP類的高能磷酸化合物類的高能磷酸化合物 AMP ADP ATP 第二信使 環(huán)化腺苷酸 cAMP DNARNA Rosalind Franklin的的 X射線衍射圖譜射線衍射圖譜 根據(jù)根據(jù)DNA的的X射線衍射模式，射線衍射模式，F(xiàn)ranklin 推測：推測： DNA的的X射線圖譜表明其具有雙螺旋結(jié)構(gòu)；射線圖譜表明其具有雙螺旋結(jié)構(gòu)； DNA纖維有兩個周期，主周期為纖維有兩個周期，主周期為 3.4 A，次周，次周 期為期為34 A； DNA雙螺旋的直徑為雙螺旋的直徑為 20 A。 (A: Angstrom) Erwin Chargaff 從不同

7、生物當中測定了DNA的 堿基組成 DNA中的堿基組成 Chargaff 發(fā)現(xiàn) a. 不同生物中的DNA中四種脫氧核苷酸的數(shù)量 不同，這一發(fā)現(xiàn)推翻了四核苷酸假說，并證明 了可能存在許多種不同的DNA。 b. A與T，G與C的比值為1或接近1，這一比值 稱為Chargaff比率（或法則），這些規(guī)則表明堿 基存在配對的情況。 堆積的 堿基對 DNA replication suggested by Watson and Crick Old New 表2-2螺旋DNA的類型 DNA 雙鏈線狀雙鏈線狀 雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀 單鏈線狀：動物病毒單鏈線狀：動物病毒MVM 單鏈環(huán)狀：噬菌體單鏈環(huán)狀：噬菌體X174

8、 真核細胞染色體真核細胞染色體DNA 噬菌體噬菌體T2，T5，T7，P22 E-Coli染色體染色體DNA 線粒體線粒體DNA 葉綠體葉綠體DNA 多瘤病毒多瘤病毒DNA，病毒，病毒SV40DNA 噬菌體噬菌體和和X174的復(fù)制型的復(fù)制型 結(jié)構(gòu)緊密，粘度較低，浮力密度大，沉降 速度快。正超螺旋和負超螺旋。 核小體模型 染色質(zhì)纖維 中心法則 the central dogma X174的基因組的基因組 主體主體DNA 衛(wèi)星衛(wèi)星DNA 雞卵清蛋白基因的結(jié)構(gòu) 典型的RNA結(jié)構(gòu) 表2-4核糖體和所含的rRNA 最大吸收峰在260nm附近 首先根據(jù)首先根據(jù)A260/A280的比值判斷核酸樣品的純度的比值判斷核酸樣品的純度 （若樣品中含有雜蛋白或苯酚，則A260/A280比值明顯 降低） 純的核酸樣品可根據(jù)260nm的光吸收值算出其含量 若260nm光吸收值為1相當于50g/ml雙螺旋DNA 或相當于40g/ml單鏈DNA或RNA 或相當于20g/ml寡核苷酸。 密度梯度離心 高于高于Tm值值5 復(fù)性復(fù)性 也稱退火也稱退火 （annealing） 緩緩慢慢冷冷卻卻 迅迅速速冷