第三章-核酸(1)核酸的組成及分類..ppt

1、第三章 核酸,Nucleic Acid,核酸的組成成分 DNA的結(jié)構(gòu) RNA的結(jié)構(gòu) 核酸的理化性質(zhì),主要內(nèi)容,生命體中兩種關(guān)鍵大分子,DNA,蛋白質(zhì),1869年 Fridrich Miescher從膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離得到一種酸性物質(zhì)，即現(xiàn)在被稱為核酸的物質(zhì)。 1944年 Avery等人通過細(xì)菌的轉(zhuǎn)化實驗證實DNA是遺傳物質(zhì)。 1953年 Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)已證明，除少數(shù)病毒外（RNA為遺傳物質(zhì)），多數(shù)生物體遺傳物質(zhì)都是DNA。,核酸的發(fā)現(xiàn)及研究簡史,第一節(jié) 核酸的組成成分,一、核酸的分類與組成,(一) 分類：核酸分為兩大類,1、脫氧核糖核酸：Deoxyrib

2、onucleic acid, DNA,2、核糖核酸：Ribonucleic acid, RNA,RNA主要在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，核內(nèi)很少（10%）,DNA主要存在于細(xì)胞核內(nèi)，約占98%,RNA主要分為以下幾種類型：,1、rRNA (ribosome RNA )，核糖體RNA，細(xì)胞中最主要的RNA，占細(xì)胞中總RNA的80%左右。,2、tRNA (transfer RNA)，轉(zhuǎn)移RNA，是細(xì)胞中最小的一種RNA分子，占細(xì)胞總RNA的15%左右。是結(jié)構(gòu)研究最清楚的一類RNA。在蛋白質(zhì)的生物合成中，tRNA起攜帶氨基酸的作用。,另外，在細(xì)胞質(zhì)里還存在胞質(zhì)RNA (scRNA).,上述RNA存在于細(xì)胞質(zhì)，另外在細(xì)

3、胞核里面還存在一些RNA，如核不均一RNA（hnRNA）、核內(nèi)小RNA（snRNA）、核仁小RNA、反義RNA（asRNA）等。,3、mRNA (messenger RNA)，信使RNA，占細(xì)胞總RNA的5%左右，含量最少，代謝活躍。mRNA在蛋白質(zhì)的生物合成中起模板作用。它將DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)。,核酸,(DNA和RNA),核苷酸,核苷,磷酸,戊糖,堿基,嘌呤,嘧啶,核糖,脫氧核糖,（二）核酸的組成,C、H、O、N、P,核酸的基本組成單位核苷酸,核酸的元素組成,核,苷,酸, 戊糖(ribose), 堿基(base), 磷酸(phosphate),核酸的化學(xué)組成和一級結(jié)構(gòu),1、戊糖,-

4、D-核糖,-D-2-脫氧核糖,O,構(gòu)成RNA,構(gòu)成DNA,這種差別影響到二級結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性,2、堿 基（base),腺嘌呤 (adenine, A) 鳥嘌呤 (guanine, G) 胞嘧啶 (cytosine, C) 胸腺嘧啶(thymine,T) 尿嘧啶 (uracil,U),嘌呤(purine),嘧啶(pyrimidine),堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物。,存在于DNA和RNA中,僅存在于RNA中,僅存在于DNA中,嘌呤(purine，Pu),腺嘌呤(adenine, A) （6-氨基嘌呤）,鳥嘌呤(guanine, G) （2-氨基- 6-氧嘌呤）,嘧啶(pyrimidine，Py

5、),胞嘧啶(cytosine, C) （2-氧- 4-氨基嘧啶）,尿嘧啶(uracil, U) （2,4-二氧嘧啶）,胸腺嘧啶(thymine, T) （5-甲基尿嘧啶）,堿基的性質(zhì),堿基幾乎不溶于水，這與其芳香族的雜環(huán)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 互變異構(gòu) 酸堿解離 強(qiáng)烈的紫外吸收，其最大吸收值在260nm。,氨基式-亞氨基式互變異構(gòu),酮式-烯醇式互變異構(gòu),堿基的性質(zhì),互變異構(gòu),嘧啶堿基和嘌呤堿基最重要的功能基團(tuán)是環(huán)上的氮和羰基，以及環(huán)外的氨基。 氨基和羰基之間的氫鍵是核酸分子中堿基之間相互作用的一種重要方式。,稀有堿基,大多出現(xiàn)在tRNA中 次黃嘌呤 ( I ) 二氫尿嘧啶 ( D ) 假尿嘧啶 ( ) 5

6、-甲基胞嘧啶( m5C ) 1-甲基腺嘌呤( m1A ) N6- N6甲基腺嘌呤 ( m6A ),2,核苷：是一種糖苷。由戊糖與堿基縮合而成，并以糖苷鍵相連接。 糖苷鍵：糖與堿基之間的連接是C-N鍵，稱C-N糖苷鍵。,3、核苷,核糖、脫氧核糖中的碳原子標(biāo)號加 “ ”。,C-N糖苷鍵：嘌呤N-9或嘧啶N-1與戊糖的C-1通過-N-糖苷鍵共價相連形成核苷(ribonucleoside)。,核 苷,由于核糖存在2-OH，導(dǎo)致RNA的磷酸二酯鍵對堿異常敏感。,核苷用單字符號(A G C U)表示 脫氧核苷用(dA dG dC dT)表示 書寫的原則為：取代基團(tuán)用英文小寫字母表示，其符號寫在核苷單字符號

7、的左下角，取代基團(tuán)的位置寫在該符號的右上角，數(shù)字寫在右下角。 例：N2-二甲基鳥苷 5-甲基脫氧胞苷,核苷的表示法,假尿苷（） 次黃嘌呤核苷（肌苷）（I） 黃嘌呤核苷 （X） 二氫尿嘧啶核苷 （D）,稀有核苷（修飾核苷）,(),稀有核苷（修飾核苷）,7-甲基鳥苷（m7G）,假尿嘧啶核苷：核糖與尿嘧啶的第五位碳（C5）結(jié)合，在tRNA和rRNA中存在。,假尿苷 ,5、核苷酸(ribonucleotide),核苷酸是核苷的磷酸酯。核苷中戊糖的自由羥基與磷酸通過酯鍵結(jié)合構(gòu)成核苷酸,1）按酯化位點(diǎn)： 可在核糖的2- , 3-, 5-自由羥基進(jìn)行酯化，而脫氧核糖沒有2- 羥基，只有3-, 5-兩個自由羥

8、基，只能形成3-, 5-兩種類型磷酸酯 2）按核糖類型： 核糖：核苷酸 脫氧核糖：脫氧核苷酸,1、種類：,(5-AMP),2、結(jié)構(gòu)：,(2-AMP),(3-AMP),(5-AMP),(3- dAMP),(5- dAMP),3、核苷酸的英文表示法,英文縮寫AMP, GMP, dAMP , dGMP 表示核苷酸的方法為：在核苷左側(cè)加p表示5-磷酸酯；右側(cè)加p表示3-磷酸酯，如pA：5-腺苷酸，Cp：3-胞苷酸；若為2-磷酸酯則應(yīng)注明，如2-鳥苷酸表示為Gp2。 核苷多磷酸：核苷酸進(jìn)一步磷酸化可得核苷二磷酸、三磷酸。如ADP、ATP等。 環(huán)化核苷酸：cNMP，3, 5-環(huán)化核苷酸,ATP (腺苷三磷酸）,ATP是生物體內(nèi)分布最廣和最重要的一種核苷酸衍生物。它的結(jié)構(gòu)如下：,環(huán)化核苷酸：核糖3-, 5- 成環(huán)，如cAMP、cGMP，是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的第二信使。,cAMP,核苷酸衍生物,核苷酸及其衍生物的生理功能,核苷酸是構(gòu)成核酸的組成成分。 其衍生物是某些輔酶NAD+ 、NADP、 FAD CoASH的組成成分，參加細(xì)白胞內(nèi)的氧化還原反應(yīng)和?；D(zhuǎn)移反應(yīng)。 ATP、ADP是轉(zhuǎn)運(yùn)能量和暫時貯存能量的載體。 ATP、ADP、AMP在細(xì)胞中的能何水平對生物的代謝起著極重要的調(diào)節(jié)作用。,核苷酸及其衍生物的生理功能,核苷酸及衍生物參與細(xì)胞內(nèi)一些重要的生物合成反應(yīng)，CTP參與磷脂合成，UTP參與