核酸的結(jié)構(gòu)與功能及核苷酸代謝

1第一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DNA染色體脫氧核糖核酸核酸

RNA細胞核/質(zhì)核糖核酸DNA:儲存細胞所有的遺傳信息RNA：在遺傳信息的表達及蛋白質(zhì)合成中起作用(某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體)。DeoxyribonucleicacidRibonucleicacidNucleicacid2第二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)核酸的化學(xué)組成組成元素：C、H、O、N、P基本單位（構(gòu)件分子）：核苷酸磷酸酯鍵磷酸酯鍵3第三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

堿基+核糖

+磷酸嘧啶或嘌呤核糖或脫氧核糖

核苷nucleoside

核苷酸

nucleotide組成核酸的基本構(gòu)件分子：核苷酸4第四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日一、堿基：含氮的雜環(huán)化合物，有嘧啶和

嘌呤的衍生物組成嘌呤：5第五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）6第六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日嘧啶：胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）（C）（U）（T）CH37第七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日二、戊糖構(gòu)型：β-D-核糖、

β-D-脫氧核糖OHOHHOCH2HOCH28第八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日三、核苷含氮堿（嘌呤或嘧啶）+核糖（脫氧核糖）核苷H糖苷鍵（N-C）9第九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日四、核苷酸（核苷+磷酸）核苷中戊糖5’碳原子上的羥基與磷酸通過磷酸酯鍵相連形成種類：核糖核苷酸

脫氧核糖核苷酸

磷酸酯鍵磷酸酯鍵10第十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)連接的磷酸數(shù)目分為：NMP、dNMP、NDP、dNDP、NTP、dNTP11第十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日核苷酸作用：

1.合成核酸的主要原料

2.在物質(zhì)代謝中起著供能（ATP、活性載體（UDPG、CDP-膽堿）

3.構(gòu)成輔酶（NAD+、FAD）

4.作為激素第二信使參與體內(nèi)信號傳遞（cAMP、cGMP）12第十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日13信息分子-cAMP能量ATP活性葡萄糖供體維生素B2、B3體內(nèi)活性形式13第十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日五、核酸中核苷酸的連接方式連接鍵：3’-5’磷酸二酯鍵

一個核苷酸的3’-OH與另一個核苷酸的5’-磷酸脫水縮合形成多聚核苷酸鏈。具有方向性5’到3’H3’,5’磷酸二酯鍵

3’5’14第十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日ACP5PTPGPCPTPOH3書寫方法5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3線條式字母式15第十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日思考題：什么叫做核酸、核苷酸、核苷？參與核酸組成的常用堿基是那些？參與核酸組成的糖有幾種？體內(nèi)有幾種核酸？核酸中連接核苷酸的的共價鍵是什么？16第十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DNA分子的一極結(jié)構(gòu)

多核苷酸鏈中的脫氧核糖核苷酸（堿基）

的排列順序參與堿基：

A、T、C、G第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)與功能排列順序？dAMP、dTMP、dCMP、dGMP

17第十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日二、.DNA的二級結(jié)構(gòu)：雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（doublehelixstructure)揭示了生物界遺傳性狀得以遺傳的分子奧秘由許多脫氧單核苷酸組成的雙螺旋大分子18第十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日雙螺旋結(jié)構(gòu)特點：（1）由兩條長度相同、反向平行的互補多脫氧核苷酸長鏈為骨架。右旋方式饒一個共同的中軸旋繞，直徑2nm。（2）疏水的堿基平面在螺旋的內(nèi)側(cè)，垂直于螺旋縱軸。親水的糖、磷酸骨架在螺旋外側(cè)，與堿基平面互相垂直。每個螺旋有10個堿基，兩個堿基之間的距離為0.34nm。19第十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日（3）螺旋的表面有大溝(majorgroove)、小溝

(minorgroove)。是蛋白質(zhì)與DNA互相作用部位。（4）兩條反向平行鏈以堿基配對而固定在一起。A=T、G=C，兩者之間以氫鍵相連20第二十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日縱向：堿基堆積力（上、下堿基平面的疏水基團形成的力）橫向：堿基對之間的氫鍵（5）維持雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的兩種力21第二十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日5’5’3’3’22第二十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日23第二十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日三、DNA的超級結(jié)構(gòu)

在雙螺旋的基礎(chǔ)上進一步盤曲所形成的超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反24第二十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日真核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)

----DNA與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物

真核生物基因組DNA比較大，通常與蛋白質(zhì)結(jié)合，進行折疊壓縮染色體結(jié)構(gòu)。

DNA纏繞在組蛋白上，折疊成核小體（染色質(zhì)的基本組成單位）25第二十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

幾個核小體組成染色質(zhì)纖維，染色質(zhì)纖維進一步盤曲，折疊形成染色單體。26第二十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日四、DNA的功能：

生物遺傳信息的攜帶者，基因復(fù)制和基因表達（轉(zhuǎn)錄和翻譯）的模板

是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)。27第二十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

五、基因與基因組

能編碼有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或合成RNA所必需的DNA序列，是核酸分子的功能單位。（gene)基因-----DNA分子中的特定區(qū)段28第二十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日基因組（genome)-----一個生物體的全部基因序列（儲存了一個物種所有的遺傳信息。各種生物基因組的大小、結(jié)構(gòu)、基因的種類和數(shù)量都是不同的。29第二十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RNA的一級結(jié)構(gòu)

------RNA分子中堿基組成和排列順序分子量小于DNA，數(shù)量多，種類多，分子大小不一，結(jié)構(gòu)不同堿基種類：A、G、C、U、少量的稀有堿基。第三節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能AMP、GMP、CMP、UMP30第三十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日分類（參與蛋白質(zhì)合成中作用不同）

tRNA（transferRNA)

轉(zhuǎn)運氨基酸和識別密碼子

mRNA(messengerRNA)

在蛋白質(zhì)翻譯中提供遺傳密碼

rRNA(ribosomalRNA)

提供蛋白質(zhì)合成場所31第三十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日種類多，分子大小不一，含量少，約占3%結(jié)構(gòu)：真核生物與原核生物結(jié)構(gòu)差異很大一、信使RNA（mRNA）32第三十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日mRNA的功能：

傳遞DNA的遺傳信息，作為蛋白質(zhì)合成模板，指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成。分子中相鄰的三個核苷酸編成一組，作為密碼子，決定編碼某種氨基酸33第三十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日二、tRNA的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：※

體內(nèi)將近有上百種tRNA，大部分核苷酸數(shù)都在60-90

之間※含有稀有堿基，約占10％～20％，轉(zhuǎn)錄后修飾的※所有的tRNA3’末端都是-CCA----氨基酸臂※二級結(jié)構(gòu)是三葉草型，局部的雙螺旋組成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)功能區(qū)：氨基酸臂、反密碼環(huán)※三級結(jié)構(gòu)是倒L型，兩端是功能區(qū)34第三十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日三葉草形局部的雙螺旋+非互補區(qū)形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)

四個螺旋區(qū)、四個環(huán)

氨基酸臂：結(jié)合氨基酸

Tψ-C環(huán)：結(jié)合核蛋白體。含T、ψ

額外環(huán)：數(shù)目變異大。作為tRNA分類標志

反密碼環(huán)：其中三個核苷酸組成反密碼子與

mRNA上的密碼子形成氫鍵

DHU環(huán)：環(huán)中含有DHU（二氫尿嘧啶核苷酸）35第三十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日倒L型

在二極結(jié)構(gòu)上的一個折疊，形成兩端，一端為氨基酸臂，另一端為反密碼環(huán)堿基堆積力是穩(wěn)定構(gòu)型的主要因素36第三十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日tRNA的功能：

通過反密碼環(huán)識別mRNA的密碼子，然后作為載體轉(zhuǎn)運相應(yīng)的氨基酸，參與蛋白質(zhì)的生物合成37第三十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)特點：※單鏈與局部雙螺旋的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)三、核糖體RNA細胞內(nèi)含量最多的RNA，80%以上38第三十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日※組成核糖體：rRNA+多種核蛋白體

裝配形成大、小亞基39第三十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日40第四十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日rRNA的功能：

與蛋白質(zhì)組成核糖體，裝配蛋白質(zhì)，是蛋白質(zhì)合成場所

41第四十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日42第四十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DNA和RNA的異同點DNA的一級結(jié)構(gòu)多核苷酸鏈中的脫氧核糖核苷酸（堿基）的排列順序參與堿基A、G、C、T方向5’----3’連接鍵3’-5’磷酸二酯鍵分子大功能:攜帶遺傳信息部位:細胞核和線粒體RNA的一級結(jié)構(gòu)多核苷酸鏈中的核糖核苷酸（堿基）的排列順序參與堿基A、G、C、U、有少量的稀有堿基方向5’----3’連接鍵3’-5’磷酸二酯鍵分子量小于DNA，數(shù)量多，種類多，分子大小不一，結(jié)構(gòu)不同功能:信息的復(fù)制與表達部位:核、質(zhì)、線粒體43第四十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日思考題：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點。三種RNA分子及功能從一級結(jié)構(gòu)、參與堿基、連接鍵、分子大小、方向、存在的部位及功能等方面比較一下DNA和RNA44第四十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)一、核酸的一般性質(zhì)※含有較多的磷酸，呈現(xiàn)酸性※分子很大，溶液中黏度很高，RNA分子小于

DNA，黏度小于DNA45第四十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日二、核酸的紫外吸收

核酸中的堿基內(nèi)的共軛雙鍵，在260nm波長的紫外有較強的吸收，可用于核苷酸、核酸進行定性、定量分析46第四十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日三、核酸的變性、復(fù)性和雜交變性：

在一定理化因素作用下，核酸雙螺旋等空間結(jié)構(gòu)中堿基之間的氫鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開變成單鏈的現(xiàn)象。

理化因素：加熱、化學(xué)試劑（酸、堿、有機溶劑）47第四十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂48第四十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日復(fù)性（退火）：

DNA變性是可逆的，當(dāng)變性條件緩慢去除后，解開的雙鏈經(jīng)過堿基配對又重新聚合形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程。熱變性后的復(fù)性-----退火低色效應(yīng)：伴隨著復(fù)性，其核酸的紫外吸收降低的現(xiàn)象49第四十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日50第五十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日雜交：

具有互補序列的不同來源的兩條單鏈核酸分子，按堿基配對原則結(jié)合在一起。雜交分子：DNA-DNA、DNA-RNA、RNA-RNA51第五十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日52第五十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日病人DNA樣本帶標記的含有疾病核苷酸特異序列斑點雜交53第五十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日思考題什么為DNA變性，產(chǎn)生的原因何謂DNA復(fù)性何謂核酸雜交54第五十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RNA和DNA徹底水解后的產(chǎn)物是核糖相同,部分堿基不同堿基相同,核糖不同部分堿基不同,核糖不同堿基不同,核糖相同以上都不是思考題55第五十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日核酸中核苷酸之間的連接方式是

2',3’磷酸二酯鍵

3',5'磷酸二酯鍵

2',5’-磷酸二酯鍵糖苷鍵 氫鍵 56第五十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日下列哪種堿基只存在于RNA而不存在于DNA中?

腺嘌呤胞嘧啶 鳥嘌呤尿嘧啶 胸腺嘧啶

57第五十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日核苷酸的代謝一、嘌呤核苷酸的代謝二、嘧啶核苷酸的代謝58第五十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日核苷酸是核酸的基本組成單位核苷酸堿基磷酸戊糖核苷脫氧核糖核糖嘌呤（A、G)嘧啶(C、U、T)核酸：是有核糖核苷酸或脫氧核糖核苷酸組成的大分子化合物脫氧脫氧脫氧59第五十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)嘌呤核苷酸代謝嘌呤（核酸中參與的堿基是嘌呤）核苷酸的合成代謝從頭合成:

利用體內(nèi)一些簡單原料（氨基酸、1C單位、CO2、磷酸核糖等）經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)合成嘌呤。是多數(shù)細胞合成核苷酸的主要途徑。60第六十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日補救合成：

利用體內(nèi)現(xiàn)成的嘌呤，通過比較簡單反應(yīng)過程來合成嘌呤核苷酸的過程。主要在腦、骨髓組織中。61第六十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)62第六十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日從頭合成部位：體內(nèi)大多數(shù)細胞(腦、骨髓除外）關(guān)鍵酶：PRPP合成酶、酰胺轉(zhuǎn)移酶63第六十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日合成的特點：在磷酸核糖基礎(chǔ)上由小分子物質(zhì)或基團逐漸合成嘌呤環(huán)部分，首先是IMP（次黃嘌呤核苷酸）,然后再進一步轉(zhuǎn)變成GMP（鳥嘌呤核苷酸、AMP（腺嘌呤核苷酸）。中間產(chǎn)物：IMP先有糖的骨架，后有嘌呤環(huán)64第六十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日IMP合成過程65第六十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日3）GMP、AMP生成66第六十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日67AMP+H2OIMP+NH3GMP腺苷酸脫氨酶嘌呤核苷酸之間的轉(zhuǎn)換鳥苷酸還原酶67第六十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日ATP、GTP生成由AMP、GMP在激酶的作用下，以ATP為磷酸供體，經(jīng)過兩步磷酸化生成激酶激酶AMPADPATPGMPGDPGTP激酶激酶ATPATPATPATPADPADPADPADP68第六十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日補救合成部位：腦、骨髓（從頭合成酶系缺乏）酶：腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶----APRT次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶----

HGPRT

69第六十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日特點：

合成簡單,消耗ATP少，節(jié)省原料（來自與aa）在骨髓、腦組織等中無從頭合成酶系，只能以補救合成為主要途徑。70第七十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP71第七十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸合成的抗代謝物

6-巰基嘌呤（6-mercaptopurine,6MP）結(jié)構(gòu)與IMP相似，在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成6-MP核苷酸，反饋抑制合成中的幾個關(guān)鍵酶（PRPP合成酶、酰胺轉(zhuǎn)移酶），干擾或阻斷AMP、GMP合成。起到抗腫瘤生長的作用。72第七十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日腺嘌呤核苷酸IMP次黃嘌呤核苷

腺苷

腺苷酸脫氨酶ADA核苷酸酶磷酸（+）核苷酸酶+磷酸腺苷酸脫氨酶嘌呤核苷磷酸化酶，PNP+1-磷酸核糖黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶5-磷酸核糖磷酸戊糖途徑PRPP黃嘌呤次黃嘌呤尿酸嘌呤核苷酸的分解代謝類似食物核苷酸的消化73第七十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日尿酸----

是嘌呤核苷酸分解代謝的終產(chǎn)物，正常人尿中排出尿酸量為0.25-0.70g,如嘌呤分解過多或腎排受阻,可使血中尿酸含量增高.痛風(fēng)----

尿酸的結(jié)晶沉積在關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨或腎臟,導(dǎo)致關(guān)節(jié)疼痛,臨床上稱為痛風(fēng)。74第七十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

治療原則

減少尿酸的生成增加尿酸的排出75第七十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)嘧啶核苷酸代謝從頭合成：原料：天冬氨酸、氨基甲酰磷酸（谷氨酰胺和CO2）、PRPP關(guān)鍵酶：氨基甲酰磷酸酶II（CPS-II）76第七十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)77第七十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日特點：先合成嘧啶環(huán)，再與PRPP結(jié)合，生成乳清酸核苷酸，脫羧生成UMP（尿嘧啶核苷酸），然后在三磷酸水平轉(zhuǎn)變成CMP(胞嘧啶核苷酸)。78第七十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日酸哺乳動物中，由多功能酶催化合成過程79第七十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日CTP是在三磷酸水平生成遺傳性乳輕酸尿：基因缺失------酶缺陷------乳清酸堆積------乳清酸尿、臨床癥狀80第八十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日補救合成酶:磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（主要）、嘧啶核苷激酶過程

嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘧啶+PRPPUMP+PPi

尿苷激酶尿嘧啶核苷+ATP