河北农大生物化学第一章核酸化学讲解.ppt

第一章 核酸 nucleic acid（NA） 核酸是由几十个甚至几千万个核苷酸聚合而成的具有一定空间结构的大分子化合物。  核酸最早是1869年由瑞士的青年科学家米歇尔（F.Miesscher）发现的。 RNA的分布：90%存在于细胞质，少量存在于细胞核内。 mRNA含量最少，约5%； rRNA含量可达80%； tRNA约占15-20%，相对分子量最小；另外还有一些其他的RNA，例如核内小RNA（snRNA）， 生物学功能： DNA是主要的遗传物质 （肺炎双球菌 转化实验 、噬菌体T2侵染实验）； RNA 指导蛋白质的生物合成。 组成：核苷酸， 核酸是由上百甚至几千万个核苷酸聚合成的长链，又称多聚核苷酸。 用不同方法可使核酸降解为低聚多核苷酸、核苷酸以及磷酸、碱基和戊糖。如图： 核酸的水解产物： 在强酸作用下（如12mol/L）过氯酸在100℃ 1小时，或6mol/L HCI在120 ℃ 2小时可将DNA和RNA完全水解，得到磷酸、戊糖和碱基三种成分； 当核酸用稀碱、稀酸或某些酶进行不完全水解时，可得到低聚多核苷酸和核苷酸。 核酸水解产物的化学结构 碱基：为一类含氮的杂环化合物，具弱碱性 嘧啶：胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T） 嘌呤：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G） DNA中包括C、 T、A、G；RNA中包括C、 U、A、G 戊糖： 核糖 脱氧核糖 磷酸 嘌呤碱基 嘧啶碱基 戊糖 核苷：由碱基和戊糖缩合而成，戊糖C1′与嘧啶N1或嘌呤N9相连接。（为了区别糖与碱基的碳，在糖的碳上加撇）由于糖和碱基之间是C-N连接，因此这种键称N-糖苷键 核苷酸：核苷与磷酸生成的核苷磷酸酯称为核苷酸（是由核苷中的糖的某一羟基与磷酸脱水缩合而成的核苷磷酸酯） 根据磷酸在戊糖上连接的位置不同，脱氧核糖核苷酸有3′-脱氧核苷酸和5′-脱氧核苷酸、核糖核苷酸有2′-核苷酸、3′-核苷酸和5′-核苷酸。生物体内存在的核苷酸，多是5′-核苷酸.，RNA可以得到2′-核苷酸和3′-核苷酸的混合物。 常见（脱氧）核苷酸的结构和命名 核苷酸的生物学功能 作为核酸的单体 ?细胞中的携能物质（如ATP、GTP、CTP、GTP） ?酶的辅助因子的结构成分（如NAD） ?细胞通讯的媒介（如cAMP、cGMP） 几种稀有核苷酸也称修饰核苷 细胞内的其它游离核苷酸及其衍生物（3类） 含高能磷酸基ATP类化合物 5′-腺苷酸进一步磷酸化，可以形成腺苷二磷酸和腺苷三磷酸，分别用ADP和ATP表示。ADP是由AMP上接上一分子磷酸而成，ATP是由AMP上接上一分子焦磷酸而成。 它们的结构式如图： ADP、ATP结构式如下 腺苷酸及其多磷酸化合物 环状核苷酸 是由磷酸与核苷酸3′、5′碳原子酯化形成的，常见 3′，5′-环腺苷酸（cAMP）和 3′，5′-环鸟苷酸（cGMP）。 如图： cAMP、cGMP结构式如下图 其它如多磷酸核苷类物质、一些核苷酸还是辅酶或辅基的组成成分（辅酶Ⅰ，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸） 核苷酸的性质 核酸的分子结构 核酸是生物高分子聚合物，它的基本单位是核苷酸。核酸分子之中核苷酸的排列顺序和及其空间结构都与功能有关。目前将其结构按层次分为一级结构、二级结构和高级结构 下面分别介绍DNA、RNA的分子结构 第二节 DNA的分子结构 核酸分子中的共价键 DNA 一级结构 DNA碱基组成的Chargaff规则 DNA的二级结构 DNA的三级结构 DNA与蛋白质复合物的结构 一、DNA的一级结构 DNA的一级结构：一级结构是指核酸分子中脱氧核苷酸的排列顺序和核苷酸分子间的连接方式。 DNA分子中单脱氧核苷酸之间的连接键: 3′，5′-磷酸二酯 DNA分子的方向性 通过3′，5′-磷酸二酯键连接起来的多聚脱氧核苷酸链是有方向的，一端为3′端，一端为5′ 一级结构的走向的规定为5′→3′。 寡核苷酸的表示法 结构式 线条式 文字式 如下图所示： 寡核苷酸的表示法 二、DNA的二级结构 DNA的双螺旋结构(Watson-Crick模型) DNA双螺旋结构特征及意义 DNA双螺旋的多态性 DNA的三股螺旋（tripkex） DNA的碱基组成（Chargaff定则） 所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔数相等，即A=T；鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔数相等，即G=C。因此，嘌呤的总含量与嘧啶的总含量相等，即A+G=C+T。 DNA的碱基组成具有种的特异性，即不同生物种的DNA具有自己独特的碱基组成。但DNA的碱基组成没有组织和器官的特异性。环境、营养，生长都不影响其组成。 所有DNA中A=T、