生物化学之核酸的结构与功能专家讲座.pptx

第四章核酸结构与功效核酸研究历史：1868年，瑞士外科医生FridrichMiescher从脓细胞核中分离到核酸样物质。1944年，OswaldAvery经过肺炎双球菌转化试验证实了DNA是遗传物质基础。核酸分为DNA和RNA。DNA存在于细胞核和线粒体内，RNA存在于细胞质和细胞核内。生物化学之核酸的结构与功能专家讲座第一节核酸化学组成碱基+戊糖核苷+磷酸核苷酸poly聚合核酸(核苷酸之间经过3,5-磷酸二脂键连接)按戊糖不一样，可分：1、脱氧核糖核酸（DNA）：分布于细胞核中，为染色体主要成份。D-2-脱氧核糖；磷酸；碱基（腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶）2、核糖核酸：（RNA）：分布于细胞质和核仁中。D-核糖；磷酸；碱基（腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶）戊糖核酸主要性1、DNA是遗传物质，是遗传信息载体：DNA→RNA→多肽中氨基酸组成和次序（中心法则）2、DNA以本身半保留复制方式把遗传信息一代一代传递下去；3、核酸研究在医学、农学等生命科学中发挥主要作用；4、基因工程进行DNA重组，将创造出自然界原来没有新品种。第二节核苷酸结构另外还有：5-甲基胞嘧啶，5-羟甲基胞嘧啶，5,6-双氢尿嘧啶，假尿嘧啶。2、嘌呤碱：在嘌呤2位或6位碳原子上H被氨基或酮基取代另外还有：N6-甲基腺嘌呤，7-甲基鸟嘌呤等（p.479，表13-2）。7-甲基鸟嘌呤在DNA和RNA中都有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。胸腺嘧啶（T）只出现在DNA分子中，尿嘧啶（U）则只出现于RNA分子中。二、核苷由核糖和碱基之间以糖苷键（C-N糖苷键）缩合而成。连接方式是嘌呤环上N-9或嘧啶环上N-1与糖C-1’以糖苷键相连。β-构型（1位羟基在环上面）。核糖核苷：腺嘌呤核苷、鸟嘌呤核苷、胞嘧啶核苷、尿嘧啶核苷（p.480，表13-3）脱氧核糖核苷：腺嘌呤脱氧核苷、鸟嘌呤脱氧核苷、胞嘧啶脱氧核苷、胸腺嘧啶脱氧核苷（假尿嘧啶核苷：核糖与尿嘧啶第5位碳原子形成C-C糖苷键）胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）三、核苷酸核苷中戊糖羟基（主要是5位上）被磷酸酯化，形成核苷酸（p.481，表3-4）。核糖核苷酸：腺嘌呤核苷酸（AMP）、鸟嘌呤核苷酸（GMP）、胞嘧啶核苷酸（CMP）、尿嘧啶核苷酸（UMP）脱氧核糖核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸（dAMP）、鸟嘌呤脱氧核苷酸（dGMP）、胞嘧啶脱氧核苷酸（dCMP）、胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dTMP）核糖核苷酸在2、3、5位上都有一个自由羟基，能各自被磷酸酯化；脱氧核糖核苷酸在2位上没有羟基，故只有3、5能被磷酸酯化。四、多磷酸核苷酸核苷与一个磷酸产生磷酸酯化核苷酸，称为核苷单磷酸（NMP）；核苷单磷酸深入磷酸化，形成核苷二磷酸（NDP）和核苷三磷酸（NTP）。磷酸之间焦磷酸键含有很高能量，称为高能键（~），是生物体内能量利用和贮存主要物质（1卡/每克分子高能键）。核苷二磷酸：ADP、GDP、CDP、UDP核苷三磷酸：ATP、GTP、CTP、UTP脱氧核苷二磷酸：dADP、dGDP、dCDP、dTDP脱氧核苷三磷酸：dATP、dGTP、dCTP、dTTP核苷酸=核苷+磷酸生物化学之核酸的结构与功能专家讲座五、环化核苷酸类（3,5’-环状腺苷酸，cAMP）由腺苷酸上磷酸与核糖3’，5’碳原子形成双脂环化而成，其中3’位磷酸酯键为高能键：由腺苷酸环化酶催化ATP脱去一分子焦磷酸而环化成cAMP；它又可被专一性磷酸二酯酶水解成5’-AMP。六、核苷酸性质1、紫外吸收：嘌呤碱和嘧啶碱含有共轭双键，所以使得碱基、核苷和核苷酸在240~290nm紫外波段有强烈吸收峰，最大吸收值在260nm附近。2、互变异构作用：凡含有酮基嘧啶或嘌呤碱，在溶液中可发生酮式和烯醇式互变异构现象：在生物细胞内普通是以酮式存在（这对核酸中氢键结构形成十分主要）。生物化学之核酸的结构与功能专家讲座第三节核酸一级结构5’末端磷酸基团生物化学之核酸的结构与功能专家讲座生物化学之核酸的结构与功能专家讲座第四节DNA结构与功效生物化学之核酸的结构与功能专家讲座DNA二级结构(双螺旋)二、DNA双螺旋结构关键点生物化学之核酸的结构与功能专家讲座氢键：两条核苷酸链依靠彼此碱基之间氢键相连而结合在一起：A与T相配对，形成两个氢键：A（N6）--T（O4）A（N1）--T（N3）G与C相配对，形成三个氢键：G（N2）--C（O2）G（N1）--C（N3）G（O6）--C（N4）上述碱基之间配对标准，称之为碱基互补。生物化学之核酸的结构与功能专家讲座2、Dickerson十二聚体（人工合成）补充：（1）两个核苷酸之间夹角并非都是36，可由28至42不等，实际平均每一螺周含10.4个碱基对；（2）组成碱基正确两个核苷酸分布并非在同一平面上，而是碱基对沿长轴旋转一定角度，从而