生物化学第五章核酸.ppt

在真核生物细胞中，DNA主要集中在细胞核内。98%以上的DNA与碱性蛋白质(或其它蛋白质)结合成复合物，称为核蛋白体（核小体），形成染色体。此外线粒体、中绿体也有少量DNA。RNA分布于各种细胞器中。rRNA约占全部RNA的80%左右，是构成核糖体的骨架；tRNA占全部RNA的15%，存在于细胞质中，tRNA的分子量较小，它在蛋白质的生物合成中具有转运氨基酸的作用，此外它还翻译的起始、DNA的反转录合成及其它度谢调节中也起重要作用；mRNA在细胞质中与核糖体结合，是合成蛋白质的模板，每一种多肽链都由一种特定的mRNA负责编码，但在代谢上很不稳定所以细胞内mRNA的种类很多，而每一种mRNA的数量却很少。核酸是一种多聚核苷酸，它的基本结构单位是核苷。采用不同降解方法，可将核酸降解成核苷酸。核苷酸还可以进一步分解成核苷和磷酸。核苷的进一步分解生成碱基和戊糖。所以，核酸是由核苷酸组成的，而核苷酸又由碱基、戊糖与磷酸组成。核酸中常见的嘌呤有两类：腺嘌呤及鸟嘌呤。嘌呤碱是由母体化合物嘌呤衍生而来的。嘧啶碱是母体化合物嘧啶的衍生物。核酸中常见的嘧啶碱有三类：胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶。其中胞嘧啶这个碱基为DNA与RNA两类核所共有，胸腺嘧啶只含于DNA中，而尿嘧啶只含于RNA中。核酸中还有一些含量甚少的碱基（一般不超过总含量的5%，但在tRNA中可高达10%），统称为稀有碱基。稀有碱基的种类极多，大多数都是甲基化碱基。碱基的甲基化过程发生于核酸大分子生物合成以后，它对核酸的生物学功能具有极其重要的意义。其缩写符号的表示方法如下：甲基以小写的m写在碱基符号的左边；在m的右上角的阿拉伯数字表示甲基在碱基上的取代位置；在m的右下角的阿拉伯数字表示甲基取代的数量。如果只有一个甲基，则该数字可省略不写。请注意：嘌呤环与嘧啶上各原子的编号不同。注意：脱氧核糖的第二位C原子上连接的是H，而不是OH。戊糖有D-型和L-型之分。由于C1是手性碳，又有α-和β-两种构型。核酸中的戊糖均为β-D-型。核苷是一种糖苷，由戊糖与碱基缩合而成，糖与碱基之间以糖苷键连接。根据核苷中所含戊糖的不同，将核苷分成两大类：核糖核苷和脱氧核糖核苷。对核苷命名时，必须先冠以碱基的名称。糖的第一位碳原子（C1）与嘧啶碱的第一位氮原子（N1）相连、或与嘌呤碱的第九位氮原子（N9）相连。注意：①tRNA中含有少量假尿嘧啶核苷（用符号ψ表示）。它的结构很特殊，它的核糖不是与尿嘧啶的N1相连，而是与嘧啶环的C5相连。②在核苷与核苷酸中，为避免发生混乱，戊糖上各C原子的编号均加上“`”，如1`、2`、3`、4`和5`。核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，就形成核苷酸。因此，核苷酸是核苷的磷酸酯。根据核苷酸组成中的戊糖的不同，将核苷酸分为两大类：核糖核苷酸及脱氧核糖核苷酸。核糖核苷的糖环上有三个自由羟基，能形成三种不同的核苷酸：2`-、3`-及5`-核苷酸。脱氧核苷的糖环上糖环上只有二个自由羟基，所以只能形成两种核苷酸：3`-、5`-脱氧核糖核苷酸。生物本内游离存在的多是5`-核苷酸。如前所述，生物体内游离存在的多是5`-核苷酸。这是常见的核苷酸及其缩写符号。ATP是细胞内及其重要的多磷酸核苷酸。它含有两个高能磷酸键，高能磷酸键水解时释放出的能量为7.3Kcal/mol，而普通磷酸酯键为2Kcal/mol。ATP在细胞能量代谢中起极重要的作用。3`，5`-环化腺苷酸是很重要的环化核苷酸，普遍存在于动、植物和微生物细胞中，含量极小，但具有极重要的生理功能，具有放大激素信号的作用。其符号缩写为cAMP。3`，5`-环化鸟苷酸具有缩小激素信号的作用。cAMP与cGMP被称为第二信使。核酸的一级结构指组成核酸的各核苷酸之间连键的性质，以及核苷酸排列的顺序。核酸是由数量极其庞大的四种核苷酸以3`，5`-磷酸二酯键彼此连接起来的直线形分子。多核苷酸有两个端：①3`-末端：核苷酸戊糖的3`-OH不与其它核苷酸相连的一端②5`-末端：核苷酸戊糖的5`-Pi不与其它核苷酸相连的一端由于核酸的分子很大，因此常用缩写出来表示。线条式缩写：①竖线表示戊糖的碳链，A、C、T、G（或U）写在竖线的上端，表示不同的碱基②P代表磷酸，由P引出的斜线，一端与C3`相连，另一端与C5`相连。文字式缩写：①P在碱基之左侧表示P在C5`上，反之，P在碱基之右侧，表示P与C3`相连。②有时多核苷酸中磷酸二酯键上的P也被省略，但一般左侧表示5`-磷酸端，而右侧表示3`-OH端。目前公认的DNA双螺旋结构模型的建立，主要有两方面的根据：一是对各种DNA碱基组成的定量分析；二是对DNA纤维进行X光衍射结构分析。早在1938年Astbury就对纤维状DNA进行X光衍射分析。但是