第四章 核酸.pptVIP

第 三 章 核 酸? 核酸与蛋白质一样,是一切生物机体不可 缺少的组成部分。核酸是生命遗传信息的携带者和传递者, 它不仅对于生命的延续,生物物种遗传特 性的保持,生长发育,细胞分化等起着重 要的作用,而且与生物变异,如肿瘤、遗 传病、代谢病等也密切相关。因此,核酸是现代生物化学、分子生物学 和医学的重要基础之一。第一节 核酸的分类和组成 一、核酸的分类 一、核酸分为两大类 脱氧核糖核酸(DNA)Deoxyribonucleic Acid核糖核酸(RNA)Ribonucleic Acid。脱氧核糖核酸 核糖核酸 (DNA) (RNA)DNA分子含有生RNA主要是负责DNA 物物种的所有遗 遗传信息的翻译和 传信息,分子量 表达,分子量要比 一般都很大。 DNA小得多。RNA为 单链分子。DNA为双链分子, 其中大多数是链根据RNA的功能, 状结构大分子, 可 以 分 为 mRNA 、 也有少部分呈环 tRNA和rRNA三种。 状结构。二 核酸的组成 核酸核酸(DNA和RNA) 是一种线性多聚核 苷酸,它的基本结 核苷酸 构单元是核苷酸。核苷酸本身由核苷 和磷酸组成, 核苷 磷酸而核苷则由戊糖和 碱基形成DNA与RNA结构相似, 碱基 但在组成成份上略 戊糖 有不同。 DNA和RNA的基本化学组成 DNA RNA 化学组成 嘌呤碱腺嘌呤(A) 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤 G 鸟嘌呤 G 碱基胞嘧啶 C 胞嘧啶 C嘧啶碱 胸腺嘧啶 T 尿嘧啶 U 戊糖 D-2-脱氧核糖 D-核糖 酸 磷酸 磷酸1.核酸的结构单元-核苷酸 (1)组成核酸的碱基腺嘌呤 鸟嘌呤(1)组成核酸的碱基尿嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶碱基的结构特征碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶环均呈平面 或接近于平面的结构。碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式--烯醇式或胺式-- 亚胺式互变异构。核苷酸的紫外吸收能力 嘌呤碱和嘧 啶碱分子中 都含有共轭 双键体系, 在紫外区有 吸 收 (260 nm左右)。(2)戊糖组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2- 脱氧核糖;RNA所含的糖则为β-D-核糖。(3)核苷 nucleoside糖与碱基之间的C-N键,称为C-N糖苷键。(4)核苷酸nucleotide核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的核 苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。2.核苷酸的衍生物 (1) ATP 腺嘌呤核糖核苷三磷酸 (1) ATP 腺嘌呤核糖核苷三磷酸ATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生 物。它的结构如下:ATP的水解ATP 分子的 最显著特 点是含有 两个高能 磷酸键。 ATP水解 时, 可以 释放出大 量自由能。 2GTP 鸟嘌呤核糖核苷三磷酸GTP是生物体内游离 存在的另一种重要 的核苷酸衍生物。 它具有ATP 类似的 结构, 也是一种高 能化合物。GTP主要是作为蛋白 质合成中磷酰基供 体。在许多情况下, ATP 和 GTP 可以相 互转换。 (3)cAMP 和 cGMPcAMP3’,5’- 环腺嘌呤核苷一磷酸和 cGMP 3’,5’-环鸟嘌呤 核苷一磷酸的主要功能是作为细胞之间传递信息的信使。cAMP 和 cGMP 的环状磷酯键是一个高能键。在 pH 7.4 条件 下, cAMP 和 cGMP 的水解能约为43.9 kj /mol,比 ATP 水 解能高得多。3.多聚核苷酸多聚核苷酸是 通过核苷酸的 5’-磷酸基与另 一分子核苷酸 的C ’-OH形成磷 3 酸二酯键相连 而成的链状聚 合物。由脱氧核糖核 苷酸聚合而成 的称为DNA链;由核糖核苷酸 聚合而成的则 称为RNA链。多聚核苷酸的特点在多聚核苷酸中,两个核苷酸之间形成的磷酸 二酯键通常称为5′?3′磷酸二酯键。多聚核苷酸链一端的C ′带有一个自由磷酸基, 5 称为5′-磷酸端(常用5’-P表示);另一端C ’带 3 有自由的羟基,称为3′-羟基端(常用3’-OH表 示)。多聚核苷酸链具有方向性,当表示一个多聚核 苷酸链时,必须注明它的方向是5′→3′或是 3′→5′。? 在多聚核苷酸(DNA或RNA)链 方向性 中,由于构成核苷酸单元的戊 糖和磷酸基是相同的,体现核 苷酸差别的实际上只是它所带 的碱基,所以多聚核苷酸链结 构也可表示为: 在讨论有关核酸 问题时,一般只 关心其中碱基的 种类和顺序,所 以上式可以进一 步简化第二节 核酸的结构多聚核苷酸是由四种不同的核苷酸单元按特定的 顺序组合而成的线性结构聚合物,因此,它具有 一定的核苷酸顺序,即碱基顺序。核酸的碱基顺序是核酸的一级结构。DNA的碱基 顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界 物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变 万化的不同排列组合之中。而mRNA信