第一節(jié)核酸概念和化學組成

NucleicAcid第三章核酸的化學

第一節(jié)核酸的概念和化學組成

核酸（nucleicacid）是含有磷酸基團的重要的大分子。核酸的研究已經(jīng)有一百多年歷史，早在1868年，瑞士一位年青科學家F.Miescher從外科繃帶上膿細胞的細胞核中分離出的一種有機物質，并且有很強酸性，稱之為核酸。以后陸續(xù)證明，任何有機體，包括病毒，細菌動植物等，都含有核酸。核酸具有非常重要的生物學意義，不僅與正常生命活動密切相關，也與生命的異常活動息息相關。所以書上也說核酸的研究是現(xiàn)代生物化學，分子生物學，醫(yī)藥學等發(fā)展的重要領域。一、核酸的概念

1.核酸在細胞內以核蛋白的形式存在

nucleicacid+protein =nucleoprotein/nuclein 2.天然的核酸分為兩大類：

脫氧核糖核酸

DNA（deoxyribonucleicacid）

核糖核酸

RNA（ribonucleicacid）

分布

DNA細胞核

RNA主要分布在細胞質，少量分布于細胞核

功能

DNA遺傳的物質基礎，貯存生物信息

RNA參與蛋白質的生物合成

分類

DNA①分子結構雙鏈DNA和單鏈DNA

絕大多數(shù)生物的DNA分子均為雙鏈，只有少數(shù)病毒為單鏈。②分子形狀線型DNA和環(huán)狀DNA

絕大多數(shù)生物的DNA分子均為線型，少數(shù)病毒、質粒、真核細胞線粒體和葉綠體中的DNA為環(huán)狀。RNA

三種主要的RNA:信使RNA(mRNA)：messageRNA,蛋白質合成的模板轉運RNA(tRNA)：transferRNA,在蛋白質合成中運輸氨基酸核糖體RNA(rRNA):ribosomalRNA,存在于蛋白質合成場所核糖體中

細胞核中的RNA（真核生物）：核不均一RNA

(HnRNA):mRNA前體

核小RNA

(SnRNA):參與RNA的加工

（一）、核酸是遺傳變異的物質基礎基因特征是由DNA分子中特定核苷酸種類，數(shù)目，排列順序所決定，所以核酸是遺傳變異的物質基礎。（二）、核酸與生物遺傳信息的傳遞各種生命現(xiàn)象是通過各種蛋白質的生物功能表現(xiàn)出來。而遺傳信息是這樣傳遞的：DNA---RNA---Pr（三）、核酸與醫(yī)藥

DNA是遺傳信息載體，所以DNA分子的改變勢必導致蛋白質的改變，生物學功能也隨之發(fā)生變化?？拱?，抗病毒藥物的作用是抑制病源核酸與蛋白質合成，從而抑制了癌細胞與病毒的進一步增殖，因此抗癌抗病毒藥物的作用機制與新藥合成研究都與核酸化學關系密切（第九章核酸代謝中詳談）。（四）、核酸變化與腫瘤關系：

5-氟尿嘧啶-消化道腫瘤，6-巰基嘌呤-白血病。補充：《鮮為人知的貧鈾彈》二、核酸的基本結構單位----單核苷酸

(mononucleotide)

核酸是一種多核苷酸(polynucleotide),它的基本結構單位是單核苷酸(mono-nucleotide)。（一）、核苷酸的結構

1、堿基

(1)嘧啶堿(pyrimidine)

核酸中常見的嘧啶堿有三類：胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U)和胸腺嘧啶(thymine,T) (2)嘌呤堿(purine)

核酸中所含的嘌呤堿主要有腺嘌呤(adenine,A)和鳥嘌呤(guanine,G)

尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤CH3

(3)稀有堿基

除5種基本堿基外，還有一些含量少的堿基，稱為稀有堿基。一般這些堿基在核酸中的含量稀少，在各種類型核酸中的分布也不均一。 在DNA中最普通的稀有堿基是堿基的甲基化產(chǎn)物，在一些病毒中，一些堿基可能被羥基化或糖基化。 在RNA中特別是tRNA也存在著許多稀有堿基。

DNA中的修飾堿基主要見于噬菌體DNA，如5-甲基胞嘧啶(m5C)，5-羥甲基胞嘧啶(hm5C)；RNA中以tRNA含修飾堿基最多，如1-甲基腺嘌呤(m1A)，2，2一二甲基鳥嘌呤(m22G)和5，6-二氫尿嘧啶(DHU)等。2.戊糖DNA中戊糖的為β-D-2-脫氧核糖(deoxyribose)RNA中的戊糖的為β-D-核糖(ribose)某些RNA含有少量的β-D-2-OCH3核糖

β-D-2-脫氧核糖β-D-核糖β-D-2-OCH3核糖DNA和RNA的基本化學組成

DNARNA嘌呤堿A，GA，G嘧啶堿C，TC，U戊糖β-D-2-脫氧核糖β-D-核糖酸磷酸磷酸3、核苷堿基與戊糖縮合而成的糖苷稱為核苷(nucleoside)

堿基和戊糖之間是由戊糖的第一位碳原子(C1)和嘧啶堿的第一位氮原子(N1)或嘌呤堿的第九位氮原子(N9)相連接的。糖上的羥基和堿基上的氫原子縮合成水。 戊糖與堿基之間的連接鍵是N-C鍵，一般稱為N-糖苷鍵。核酸分子中的糖苷鍵均為β-糖苷鍵。 核苷中的堿基與糖環(huán)平面互相垂直。在核苷的編號中，糖的編號數(shù)字上加一撇，以便與堿基編號區(qū)別。

根據(jù)核苷中所含戊糖不同，將核苷分為核糖核苷和脫氧核糖核苷。

RNA中主要的核糖核苷有四種：腺嘌呤核苷(adenosine,A)、鳥嘌呤核苷(guanosine,G)、胞嘧啶核苷(cytidine,C)、尿嘧啶核苷(uridine,U)DNA中主要的脫氧核糖核苷也有四種：腺嘌呤脫氧核苷(deoxyadenosine,dA)鳥嘌呤脫氧核苷(deoxyguanosine,dG)胞嘧啶脫氧核苷(deoxycytidine,dC)胸腺嘧啶脫氧核苷(deoxythymidine,dT)4、核苷酸(nucleotide)

核苷中戊糖的羥基磷酸酯化，就形成核苷酸，核苷酸是核苷的磷酸酯。

核糖核苷酸有2’-核苷酸，3’-核苷酸，5’-核苷酸三種，脫氧核糖核苷酸有3’-脫氧核苷酸和5’-脫氧核苷酸兩種。下圖以腺嘌呤核苷酸為例說明：

自然界存在的游離核苷酸為5’-核苷酸，一般其代號可略去5’.單核苷酸是構成核酸的基本結構單位。RNA和DNA的基本結構單位：RNA的基本結構單位DNA的基本結構單位腺嘌呤核苷酸(adenosinemonophosphate,AMP)腺嘌呤脫氧核苷酸(deoxyadenosinemonophosphate,dAMP)鳥嘌呤核苷酸(guanosinemonophosphate,GMP)鳥嘌呤脫氧核苷酸(deoxyguanosinemonophosphate,dGMP)胞嘧啶核苷酸(cytidinemonophosphate,CMP)胞嘧啶脫氧核苷酸(deoxycytidinemonophosphate,dCMP)尿嘧啶核苷酸(uridinemonophosphate,UMP)胸腺嘧啶脫氧核苷酸(deoxythymidinemonophosphate,dTMP)核苷酸核苷堿基腺苷酸（AMP)adenosinemonophosphate腺苷adenosine腺嘌呤（A)adenine脫氧腺苷酸（dAMP)deoxydenosinemonophosphate脫氧腺苷deoxyadenosine

鳥苷酸（GMP)guanosinemonophosphate鳥苷guanosine鳥嘌呤（G)guanine脫氧鳥苷酸（dGMP)deoxyguanosinemonophosphate脫氧鳥苷deoxyguanosine

胞苷酸（CMP)cytidinemonophosphate胞苷cytidine胞嘧啶（C)cytosine脫氧胞苷酸（dCMP)deoxycytidinemonophosphate脫氧胞苷deoxycytidine

胸苷酸（TMP/dTMP)thymidinemonophate胸苷thymidine胸腺嘧啶（T）thymine尿苷酸（UMP)uridinemonophosphate尿苷uridine尿嘧啶（U）uracil核苷酸及相應的核苷、堿基名稱中英文對照表

5、5’-二磷酸核苷酸及5’-三磷酸核苷酸

。（二）.環(huán)化核苷酸

環(huán)化核苷酸具有重要的生理功能，它們參與調節(jié)細胞生理生化過程而控制生物的生長、分化和細胞對激素的效應。

cAMP