第一節(jié)核酸概念和化學(xué)組成

NucleicAcid第三章核酸的化學(xué)

第一節(jié)核酸的概念和化學(xué)組成

核酸（nucleicacid）是含有磷酸基團(tuán)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(xué)家F.Miescher從外科繃帶上膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離出的一種有機(jī)物質(zhì)，并且有很強(qiáng)酸性，稱之為核酸。以后陸續(xù)證明，任何有機(jī)體，包括病毒，細(xì)菌動(dòng)植物等，都含有核酸。核酸具有非常重要的生物學(xué)意義，不僅與正常生命活動(dòng)密切相關(guān)，也與生命的異常活動(dòng)息息相關(guān)。所以書上也說核酸的研究是現(xiàn)代生物化學(xué)，分子生物學(xué)，醫(yī)藥學(xué)等發(fā)展的重要領(lǐng)域。一、核酸的概念

1.核酸在細(xì)胞內(nèi)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(xì)胞核

RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)，少量分布于細(xì)胞核

功能

DNA遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，貯存生物信息

RNA參與蛋白質(zhì)的生物合成

分類

DNA①分子結(jié)構(gòu)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(zhì)粒、真核細(xì)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(zhì)合成的模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)：transferRNA,在蛋白質(zhì)合成中運(yùn)輸氨基酸核糖體RNA(rRNA):ribosomalRNA,存在于蛋白質(zhì)合成場所核糖體中

細(xì)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(zhì)基礎(chǔ)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(zhì)基礎(chǔ)。（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(zhì)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(dǎo)致蛋白質(zhì)的改變，生物學(xué)功能也隨之發(fā)生變化?？拱共《舅幬锏淖饔檬且种撇≡春怂崤c蛋白質(zhì)合成，從而抑制了癌細(xì)胞與病毒的進(jìn)一步增殖，因此抗癌抗病毒藥物的作用機(jī)制與新藥合成研究都與核酸化學(xué)關(guān)系密切（第九章核酸代謝中詳談）。（四）、核酸變化與腫瘤關(guān)系：

5-氟尿嘧啶-消化道腫瘤，6-巰基嘌呤-白血病。補(bǔ)充：《鮮為人知的貧鈾彈》二、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位----單核苷酸

(mononucleotide)

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

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(xué)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(gòu)成核酸的基本結(jié)構(gòu)單位。RNA和DNA的基本結(jié)構(gòu)單位：RNA的基本結(jié)構(gòu)單位DNA的基本結(jié)構(gòu)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(yīng)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(diào)節(jié)細(xì)胞生理生化過程而控制生物的生長、分化和細(xì)胞對激素的效應(yīng)。

cAMP