第十二章核酸結(jié)構(gòu)、功能與核苷酸代謝(中醫(yī))

1、 核酸的結(jié)構(gòu)、功能核酸的結(jié)構(gòu)、功能 與核苷酸代謝與核苷酸代謝第第 十二十二 章章核核 酸酸(nucleic acid) 是以核苷酸為基本組成單位的生物大是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。分子，攜帶和傳遞遺傳信息。核酸的分類及分布核酸的分類及分布 90%90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于以上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。分布于胞液、胞核、分布于胞液、胞核、線粒體線粒體。(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳

2、信息，決定細(xì)胞和個(gè)攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型體的基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表遺傳信息的表達(dá)。某些病毒達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺也可作為遺傳信息的載體。傳信息的載體。第一節(jié)第一節(jié)核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成 1. 元素組成元素組成C、H、O、N、P（910%）2. 分子組成分子組成 堿基堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿：嘌呤堿，嘧啶堿 戊糖戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖：核糖，脫氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine

3、, A)NNHNHNNH2O鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, G)一一.堿堿 基基NNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3二二. .戊戊 糖糖（構(gòu)成（構(gòu)成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（構(gòu)成（構(gòu)成DNA）OHOCH2OHOH脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribose)核苷：核苷：AR, GR, UR, CR脫氧核苷：脫氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR三三.核苷核苷(ribonu

4、cleoside)堿基和核糖（脫氧核糖）通過堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖糖苷鍵苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。連接形成核苷（脫氧核苷）。OHOCH2OHOHNNNH2O1 1POOOHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 四四. 核苷酸核苷酸(ribonucleotide)的結(jié)構(gòu)與命名的結(jié)構(gòu)與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。 體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物

5、體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物 含核苷酸的生物活性物質(zhì)：含核苷酸的生物活性物質(zhì)： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有等都含有 AMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPl 環(huán)化核苷酸環(huán)化核苷酸: : cAMP，cGMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+NAD+5 端端3 端端五五. .核苷酸的連接核苷酸的連接 核苷酸之間以核苷酸之間以磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵連接形連接形成多核苷酸鏈，即成多

6、核苷酸鏈，即核酸。核酸。CGA第二節(jié)第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能一、一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)定義定義核酸中核苷酸的排核酸中核苷酸的排列順序。列順序。由于核苷酸間的差由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所異主要是堿基不同，所以也稱為以也稱為堿基序列堿基序列。55端端3端端CGAA G P5 P T PG PC PT P OH 3 書寫方法書寫方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 二、二、 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) （Watson, Crick, 1953）uDNADNA分子由兩條分子

7、由兩條相互平行但相互平行但走向相反走向相反的脫氧多核苷酸鏈的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以組成，兩鏈以- -脫氧核糖脫氧核糖- -磷磷酸酸- -為骨架，以為骨架，以右手螺旋右手螺旋方方式繞同一公共軸盤。螺旋直式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為徑為2 2nm，形成大溝，形成大溝(major g ro o v e ) 及 小 溝及 小 溝 ( m i n o r groove)相間。相間。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) （Watson, Crick, 1953）u堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成氫鍵配氫鍵配對(duì)對(duì)（互補(bǔ)配對(duì)形式：（互補(bǔ)配對(duì)形式：A

8、=T; G C） 。u相鄰堿基平面距離相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10對(duì)堿基。對(duì)堿基。堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) （Watson, Crick, 1953）u氫鍵氫鍵維持雙鏈維持雙鏈橫向穩(wěn)定橫向穩(wěn)定性性，堿基堆積力堿基堆積力維持雙維持雙鏈鏈縱向穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性。三、三、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝中的組裝（一）（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋鏈再盤繞即形成超

9、螺旋結(jié)構(gòu)。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同雙螺旋方同相同 負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋(negative supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反雙螺旋方向相反 （二）原核生物（二）原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu)（三）（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物染色體由真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是其基本單位是 核小體核小體(nucleosome)。核小體的組成核小體的組成DNA：約約200bp 組蛋白：組蛋白：H1H2A，H2BH3H4急性急性ITPITP骨髓

10、象骨髓象四、四、DNA的功能的功能DNA的基本功能是以的基本功能是以基因基因的形式荷載遺的形式荷載遺傳信息，是基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生傳信息，是基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的信命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)。息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指是指DNA分子中的分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。因的功能。 第三節(jié)第三節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能Structure and Function of RNARNA的種類、分布、功能的種類、分布、功能核蛋白體核蛋白體RNA信

11、使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小核仁小RNA核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一

12、RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小核仁小RNA一一 、信使、信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能hnRNA 內(nèi)含子內(nèi)含子( (intron) )mRNA * mRN

13、A成熟過程成熟過程 外顯外顯子子( (exon) )* * mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加上末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)一個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C 2也也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。2. 大多數(shù)真核大多數(shù)真核mRNA的的3 末端有一個(gè)多聚腺苷酸末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。尾。帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位mRNA的穩(wěn)定性維系的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控翻譯起始的調(diào)控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能尾

14、的功能* mRNA的功能的功能 把把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。DNAmRNA蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯原核細(xì)胞原核細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核DNA內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子外顯子轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)錄后剪接轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)mRNAhnRNA翻譯翻譯蛋白蛋白真核細(xì)胞真核細(xì)胞 * tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 含含 1020% 稀有堿基，如稀有堿基，如 DHU 3 末端為末端為 CCA-OH 5 末端大多數(shù)為末端大多數(shù)為G 具有具有

15、T C 二、轉(zhuǎn)運(yùn)二、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,N二甲基鳥嘌呤二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶巰尿嘧啶 稀有堿基稀有堿基 * tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草形三葉草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU環(huán)環(huán) 反密碼環(huán)反密碼環(huán) 額外環(huán)額外環(huán) TC環(huán)環(huán)氨基酸氨基酸臂臂額外環(huán)額外環(huán)* tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 倒倒L形形* tRNA的功能的功能活化、搬運(yùn)氨基活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。白質(zhì)的翻譯。* rRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

16、三、核蛋白體三、核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能* rRNA的功能的功能參與組成核蛋白參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場所。合成的場所。* rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物真核生物5S rRNA28S rRNA5.8S rRNA18S rRNA原核生物原核生物5S rRNA23S rRNA16S rRNA核蛋白體的組成核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)21

17、種種占總重量的占總重量的40%33種種占總重量的占總重量的50%大亞基大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)31種種占總重量的占總重量的30%49種種占總重量的占總重量的35%四四 、其他小分子、其他小分子RNA除了上述三種除了上述三種RNA外，細(xì)胞的不同部位外，細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為非非mRNA小小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。 snmR

18、NAssnmRNAs的種類的種類核內(nèi)小核內(nèi)小RNARNA核仁小核仁小RNARNA胞質(zhì)小胞質(zhì)小RNARNA催化性小催化性小RNARNA小片段干涉小片段干涉 RNARNA snmRNAs的功能的功能參與參與hnRNA和和rRNA的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)。RNARNA組學(xué)研究細(xì)胞中組學(xué)研究細(xì)胞中snmRNAs的種類、的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下同一細(xì)胞在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。的表達(dá)具有時(shí)間和空間特異性。 RNARNA組學(xué)組學(xué) 核核 酶酶u 催化性催化性DNA (DNAz

19、yme)u 催化性催化性RNA (ribozyme)補(bǔ)充的章節(jié)補(bǔ)充的章節(jié) 核核 酸酸 酶酶 Nuclease核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶是指所有可以水解核酸的酶依據(jù)底物不同分類依據(jù)底物不同分類DNA酶酶(deoxyribonuclease, DNase)：專一降解專一降解DNA。RNA酶酶 (ribonuclease, RNase)：專一降解專一降解RNA。依據(jù)切割部位不同依據(jù)切割部位不同核酸內(nèi)切酶：核酸內(nèi)切酶：分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特異性限制性核酸內(nèi)切酶。異性限制性核酸內(nèi)切酶。核酸外切酶：核酸外切酶：5 3 或或3 5 核酸外切酶。核酸外切酶。u參與參與D

20、NA的合成與修復(fù)及的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過程接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過程 u負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時(shí)也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸同時(shí)也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸 u在消化液中降解食物中的核酸以利吸收在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 u體外重組體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶技術(shù)中的重要工具酶 生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解 核酸酶的功能核酸酶的功能 核核 酸酸 的的 理理 化化 性性 質(zhì)質(zhì)第第 四四 節(jié)節(jié)1. DNA或或RNA的定量的

21、定量A260=1.0相當(dāng)于相當(dāng)于50 g/ml雙鏈雙鏈DNA40g/ml單鏈單鏈DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.判斷核酸樣品的純度判斷核酸樣品的純度DNA純品純品: A260/A280 = 1.8RNA純品純品: A260/A280 = 2.0一、核酸的一般理化性質(zhì)一、核酸的一般理化性質(zhì)二、核酸的紫外吸收二、核酸的紫外吸收三、三、DNA的變性的變性(denaturation)定義定義：在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開雙鏈解開成兩條單鏈的過程。成兩條單鏈的過程。方法：方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、 酰胺以

22、及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。酰胺以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：變性后其它理化性質(zhì)變化：A260增高增高粘度下降粘度下降比旋度下降比旋度下降浮力密度升高浮力密度升高酸堿滴定曲線改變酸堿滴定曲線改變生物活性喪失生物活性喪失DNADNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂例：變性引起紫外吸收值的改變例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜的紫外吸收光譜增色效應(yīng)：增色效應(yīng)：DNA變性時(shí)其溶液變性時(shí)其溶液A260增高的現(xiàn)象。增高的現(xiàn)象。熱變性熱變性解鏈曲線：解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱如果在連續(xù)加熱DNADNA的過程中以的過程中以溫度對(duì)溫度對(duì)A260A

23、260（absorbanceabsorbance，A A，A260A260代表溶液在代表溶液在260nm260nm處的吸光率）值作圖，所得的曲線稱為解處的吸光率）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線鏈曲線。 Tm：變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，變性是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達(dá)到最大值的在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達(dá)到最大值的50%時(shí)的溫度稱為時(shí)的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解的解鏈溫度，又稱融解溫度溫度(melting temperature, Tm)。其大小與。其大小與G+C含量成正比。含量成正比。三、三、DNA的復(fù)性與分子雜交的復(fù)性與分子雜交 DNA復(fù)性復(fù)

24、性(renaturation)的定義的定義在適當(dāng)條件下，變性在適當(dāng)條件下，變性DNADNA的兩條互補(bǔ)鏈可的兩條互補(bǔ)鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性復(fù)性。減色效應(yīng)減色效應(yīng)DNA復(fù)性時(shí)，其溶液復(fù)性時(shí)，其溶液A260降低。降低。熱變性的熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為這一過程稱為退火退火(annealing) 。在在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的同種類的DNA單鏈分子或單鏈分子或RNA分子放在同一分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著

25、一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成成雜化雙鏈雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與與DNA之間形成，也可以在之間形成，也可以在DNA和和RNA分子間或者分子間或者RNA與與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。分子雜交。核酸分子雜交核酸分子雜交(hybridization) DNA-DNA雜交雙鏈分子雜交雙鏈分子變性變性 復(fù)性復(fù)性 不同來源的不同來源的DNA分子分子核酸分子雜交的應(yīng)用

26、核酸分子雜交的應(yīng)用研究研究DNA分子中某一種基因的位置分子中某一種基因的位置定兩種核酸分子間的序列相似性定兩種核酸分子間的序列相似性檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ) 第第 十十 章章核核 苷苷 酸酸 代代 謝謝l核酸的消化與吸收核酸的消化與吸收概概 述述食物核蛋白食物核蛋白蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核酸（核酸（RNA及及DNA）胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、腸核苷酸酶胰、腸核苷酸酶堿基堿基戊糖戊糖核苷酶核苷酶核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用l作為核酸合成的原料作為核酸合成的原料l體內(nèi)能量的利用形式體內(nèi)能

27、量的利用形式l參與代謝和生理調(diào)節(jié)參與代謝和生理調(diào)節(jié)l組成輔酶組成輔酶l活化中間代謝物活化中間代謝物尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP一、嘌呤核苷酸的合成代謝一、嘌呤核苷酸的合成代謝l從頭合成途徑從頭合成途徑( (de novo synthesis pathway) )l補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑( (salvage synthesis pathway) ) l嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)GMPAMP嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一

28、系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的途徑。苷酸的途徑。 肝肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是其次是小腸小腸和和胸腺胸腺，而，而腦、骨髓腦、骨髓則無法進(jìn)行此則無法進(jìn)行此合成途徑。合成途徑。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成（一）嘌呤核苷酸的從頭合成定義定義合成部位合成部位嘌呤堿合成的元素來源嘌呤堿合成的元素來源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲?；柞；ㄒ惶紗挝唬ㄒ惶紗挝唬└拾彼岣拾彼峒柞；柞；ㄒ惶紗挝唬ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０饭劝滨０罚０坊０坊┻^程過程1. IMP的合成的合成2. AMP和和GMP的生成的生成R-5-P

29、（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下天冬氨酸的逐步參與下IMP AMP GMPH2N-1-R-5 -P（5 -磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶酰胺轉(zhuǎn)移酶1. IMP的合成過程的合成過程 磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶 GAR合成酶合成酶 轉(zhuǎn)甲?；皋D(zhuǎn)甲?；?FGAM合成酶合成酶 AIR合合成成酶酶IMP生成總反應(yīng)過程生成總反應(yīng)過程腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脫氫酶

30、脫氫酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶2、AMP和和GMP的生成的生成AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。的。 IMP的合成需的合成需5個(gè)個(gè)ATP，6個(gè)高能磷酸鍵。個(gè)高能磷酸鍵。 AMP或或GMP的合成又需的合成又需1個(gè)個(gè)ATP。 嘌呤核苷酸從頭合成嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)特點(diǎn) 利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為簡單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過

31、程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑定義定義腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黃嘌呤次黃嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鳥嘌呤鳥嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi合成過程合成過程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成的生理意義l補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗。些氨基酸的消耗。l體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。能進(jìn)行

32、補(bǔ)救合成。dNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP二磷酸脫氧核苷二磷酸脫氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸還原酶，核糖核苷酸還原酶，Mg2+還原型硫氧化還原型硫氧化還原蛋白還原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化還原蛋白化還原蛋白SS硫氧化還原蛋白還原酶硫氧化還原蛋白還原酶（FAD）脫氧核苷酸的生成脫氧核苷酸的生成（三）（三） 嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物 嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物。氨基酸或葉酸等的類似物。嘌呤類似物嘌呤類似物氨基酸類似物氨基酸類似物葉酸類

33、似物葉酸類似物6- 6-巰基嘌呤巰基嘌呤6- 6-巰基鳥嘌呤巰基鳥嘌呤8- 8-氮雜鳥嘌呤等氮雜鳥嘌呤等氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等次黃嘌呤次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤巰基嘌呤(6-MP)6-巰基嘌呤巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（GAR）=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（FGAM）5-氨基異咪唑氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黃嘌呤次黃嘌呤（H）PRPP

34、PPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）GMP=PRPPPPi鳥嘌呤鳥嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸MTXMTXl從頭合成途徑從頭合成途徑l補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑二、嘧啶核苷酸的合成代謝二、嘧啶核苷酸的合成代謝l嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)（一）嘧啶核苷酸的從頭合成（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反

35、應(yīng)，合成嘧啶質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。核苷酸的途徑。 定義定義合成部位合成部位嘧啶合成的元素來源嘧啶合成的元素來源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸合成過程合成過程1. 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺 + + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸CPS-ICPS-II肝細(xì)胞線粒體中肝細(xì)胞線粒體中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有細(xì)胞）胞液（所有細(xì)胞）谷氨酰胺谷氨酰胺無無分布分布氮源氮源變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成CPS-I

36、CPS-II肝細(xì)胞線粒體中肝細(xì)胞線粒體中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有細(xì)胞）胞液（所有細(xì)胞）谷氨酰胺谷氨酰胺無無分布分布氮源氮源變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的區(qū)別的區(qū)別2. 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi3. dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2還原酶還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷

37、一磷酸脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP從頭合成的調(diào)節(jié)從頭合成的調(diào)節(jié)- -ATP + CO2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP + 5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-（二）（二） 嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶嘧啶 + + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶類似物嘧啶類似物胸腺嘧啶胸腺