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第 二 章核苷酸和核酸 Nucleotide and Nucleic Acid 本章重点及难点 重点：掌握核酸构件分子的结构特点、代号； 掌握DNA二级结构特点、稳定力、三级结构 特点及有关概念； 掌握RNA二级结构特点、类型； 掌握核酸的重要理化性质。 难点：构件分子的结构特点，DNA二级结构要点及三级结构有关概念，tRNA二级结构特点、真核生物mRNA二级结构特点，核酸理化性质中涉及的概念及应用。 第一节 引 言 核 酸(nucleic acid) 是以核苷酸为基本组成单位的生物大 分子，携带和传递遗传信息。 是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递。 是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。 一、核酸的发现和研究工作进展 1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 1994年 中国人类基因组计划启动 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架 二、如何证明核酸是遗传物质的载体？ １９４４年O.T.Avery的细菌转化实验是获得DNA携带遗传信息的第一个证明； １９５２年Alfred D.和Hershey等人建立的T2噬菌体捣碎的实验，这是第二个证据，证明噬菌体复制的物质是DNA而不是蛋白质外壳； 1953年 Watson和Crick的DNA双螺旋模型的发现，更进一步揭示了DNA作为遗传物质储存和信息传递的化学机制； 核酶的发现，一些核酸本身具有酶催化的活性。 98％核中（染色体中） 真核 线粒体（mDNA） 核外 叶绿体（ctDNA） DNA 拟核 原核 核外：质粒（plasmid） 病毒：DNA病毒 三、核酸的种类和分布 核酸分为两大类： 脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid （DNA） 核糖核酸 Ribonucleic Acid（RNA） RNA主要存在于细胞质中 tRNA rRNA mRNA 其它 RNA病毒：SARS 四、分子生物学的中心法则 第二节 核酸的基本化学组成 核酸的化学组成 1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%） 一、核苷酸的结构 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。 1. 戊糖 嘌呤(purine) 2. 碱基 嘧啶(pyrimidine) 核苷：AR, GR, UR, CR 脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR 核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 多 聚 核 苷 酸 多聚核苷酸的结构特征 主链是相间出现的磷酸戊糖残基通过共价键连接； 各种碱基排在主链外侧； 磷酸二酯键在主链中取向相同从5’ 3’； 线性结构有3’和5’末端，即在3’位置上缺乏核苷酸残基，5’末端即在5’位置上缺乏核苷酸残基。3’端有游离的羟基，5’端有游离的磷酸基。 书写方法 5? pApCpTpGpCpT-OH 3? 5? A C T G C T 3? 5′-磷酸端（常用5’-P表示），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′； 戊糖用垂直竖线表示，五个C从上到下依次为1′→5′。 5. 体内重要的游离核苷酸及其衍生物 含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP 环化核苷酸: cAMP，cGMP 课后思考？ 体内核苷酸只有5’的吗？脱氧核苷酸呢？ 环化核苷酸如何形成的？ 二、核酸的一级结构 定义 核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。 碱基的性质影响核酸结构 大部分键具