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第五章 核酸的化学 第一节 核酸的组成与结构 核酸 含有 磷酸基团 的重要生物大分子。 凡具生命的地方有核酸的存在 一、 核酸的生物功能 组成： 核糖核酸（ 存在于细胞质 >细胞核 核 脱氧核糖核酸（ 主要分布于细胞核中 蛋白形式 存在 （一）核酸是遗传变异的物质基础 遗传与变异是最重要、最本质的生命现象 遗传 保证物种的相对稳定性 变异 才使得物种进化和生物发展有可能。 基因：含有合成一个功能性生物分子所需信息的一个特定的 所以，核酸是遗传变异的物质基础。 （二）核酸与生物遗传信息的传递 遗传信息储存在 物性状则通过蛋白质的生物功能表现出来。蛋白质结构由 （三）核酸与医学 疾病研究；疾病治疗； 分子生物学技术在医学应用 二、核酸的基本结构单位单核苷酸 核酸 由 单核苷酸 组成的 多核苷酸（ 核酸 核苷酸 磷酸 核苷 碱基（嘌呤、嘧啶） 戊糖 碱基 （ 嘌呤 （ 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 嘧啶 （ 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T 仅存于 嘧啶 U 仅存于 均存在 （一）核苷和核苷酸 酮基或氨基位于杂环上 易形成异构体 ( 稀有碱基 1（或 G)，次黄嘌呤（ I），二氢尿嘧啶，假尿嘧啶等 假尿嘧啶 次黄嘌呤（ I） 均为 D脱氧核糖； D核糖 （少数 戊糖和碱基缩合而成的糖苷 接方式 ： 戊糖的 嘧啶的 嘌呤的 （均为 糖苷键） （ 核苷）碱基核糖 腺嘌呤核苷 A; 鸟嘌呤核苷 G； 尿嘧啶核苷 U (假尿嘧啶，核糖与环 （ 脱氧核苷）碱基脱氧核糖 核苷中的 戊糖羟基磷酸化 二）环化核苷酸 3,53,5称 ,53,5称 参与信号传导，为第二信使 （三）辅酶类核苷酸 （ 辅酶 辅酶 I（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸） 辅酶 酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 ） 黄素磷酸磷酸 嘌呤 （ 腺嘌呤 氨基乙硫醇 酸 泛酸 磷酸 磷酸 泛酸为水溶性维生素； 氨基乙硫醇中 三、核酸的分子结构 （一） 多核苷酸链中碱基的 数目及排列顺序 连接键： 3,5连接方式： 一个核苷酸的脱氧核糖 磷酸基 与相邻的核苷酸的脱氧核糖 键 。 多核苷酸书写： 5磷酸在左， 3羟基在右 或 向：从左到右，表示碱基序列从 5到 3。 不同的 人类 分子大）、组蛋白、非组蛋白、 真核细胞染色体特点 ： （ 1）重复顺序：其 重复的程度分：高度重复序列（ 106 中度重复序列（ 102 单拷贝（往往为一个 （ 2）间隔序列与插入序列（内含子与外显子） 外显子 码序列之间存在一些非编码区内含子 （ 3）回文结构：真核细胞 碱基排列在两条 轴转 180° 两部分可完全相同）的结构 原核生物 （ 1）基因重叠：即在同一 叠在一起的基因编码组序不同，而翻译出不同蛋白质 。 病毒中典型 基因的终止密码 （ 2） 包含多个顺反子（表达多个功能相关的蛋白质） （ 3）结构基因是连续的（即：无内含子存在） （ 1） 双螺旋结构）（ 1953） 要点 ： 1） 向平行（一条 3到 5；另一条 5到 3）。为双螺旋结构，右手螺旋。螺旋形成一大沟一小沟。 2）磷酸基与脱氧核糖在外侧，彼此以磷酸二酯键连接，形成 侧为碱基 ;糖环平面与碱基平面相互垂直； 3）双螺旋直径为 2隔 0对核苷酸 /圈螺旋，高度为 4）两条链碱基间以氢键连接， A:T（两个氢键）， C:G（三个氢键）碱基互补。 5）双螺旋表面由大小沟，对 互补碱基间的 氢键 ； 碱基堆积力（最重要）： 由于杂环碱基间的 电子之间相互作用所引起。 磷酸基负电荷与介质正电荷之间形成 离子键。 天然 在不同湿度、盐浓度中， 线衍射数据不一样。 型。 天然 型。 5端 3端 5端 3端 双螺旋，左旋。主链中磷原子连接线呈锯齿状，好似旋直径 距 12对碱基 /螺旋，整个分子比较细长，无大小沟。 为人工合成的 现认为 Z 能与基因表达调控等有关。 （ 2）左手螺旋 1979) 在双螺旋基础上进一步盘绕扭曲构成。 超螺旋为其中一种形式，环状 可压缩成很小体积。（大肠杆菌 真核细胞中 双链 白质串珠状核小体螺旋筒染色体纤维染色体单体 23对染色单体 （胞核） （ 200一条染色体上有很多基因 真核生物一个染色体由两条染色单体配对存在； 体细胞二倍体细胞中每一个基因是成对存在的，每一对基因分别为来自双亲的染色体同一位置（ 即等位基因（ 一个群体中，每个基因座上有两个以上等位基因 复等位基因 当一个生物体带有一对完全相同的等位基因时，该生物体就该基因而言是纯合的（纯种）； 如果一对等位基因不相同，则该生物体是杂合的（杂种）。 等位基因之间存在相互作用，当一个等位基因决定生物性状的作用强于另一等位基因并使生物只表现出其自身的性状时，就出现显隐性关系，作用强的是显性，作用被掩盖不表现的为隐性。 完全显性： 显性完全掩盖隐性 不完全显性： 两者相互作用而出现介于两者的中间性状。 生物体基因组由整套染色体组成 基因组 基因组学 研究生物体基因和基因组的结构组成，稳定性及功能的学科 包括 结构基因组学 和 功能基因组学 细胞核和胞液 线粒体 功能 核蛋白体 mt 蛋白体组成成分 信使 mt 白质合成模板 转运 mt 运氨基酸 不均一核 熟 核内小 参与 转运 核仁小 胞质小 蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分 动物细胞内主要的 （二） （ 1） 核蛋白体 NA 0%，代谢稳定，分子量最大的 在于核蛋白体中。 核蛋白体为蛋白质合成场所，由大小亚基组成，亚基含有各种 （ 3） 信使 含量少，占 35%，代谢不稳定，为合成蛋白质的模板。 （ 2） 转运 最小的一类 几十个碱基组成。占总 5% 其它类型 非 括： 核内小 核仁小 质小 化小 核酶） 小片段干扰 对这类小分子 构和功能研究、不同时空状态下表达谱变化已经之间的关系的研究。 补充 （ 4）小的干涉 微小 1） 21 22个单核苷酸长度的双链 工合成，体内经 小分子 有效的定向抑制靶基因的表达。 2） 含 19 25单核苷酸的单链 在于真核生物中，不编码蛋白质； 其通过与靶 （ 1） 含有稀有碱基 （ 2）多核苷酸链：由几十个至数千个 （ 3） 部双链（发夹结构） 以 （ 4）稳定性差，亦被碱水解 （ 1）
