生物化学核酸生物化学幻灯片
126页1、第二章,核酸的化学,本章主要内容 核苷酸 DNA RNA 核酸的性质,认识核酸在生命科学上的重要性 弄清碱基、核苷、核苷酸和核酸分子结构上的关系 掌握核酸的化学本质及DNA和RNA在组分、结构和功能上的差异 认识核酸的结构与其性质与功能之间的关系。,学习要求,1869年 F.Miescher首先从伤员绷带的脓细胞中分离得到称为“核素”的核酸 1944年 O.N.Avery通过转化实验证实DNA是主要的遗传物质 1953年 J. D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA双螺旋结构模型 1958年 Crick提出遗传信息传递的中心法则 1970年,建立DNA重组技术 1980年后,分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展,提出并完成HGP.,核酸化学的发展过程,一、概述 概念,核酸(nucleic acid)是由碱基(嘌呤和嘧啶)、戊糖和磷酸组成的高分子物质,是生物体的基本组成。 种类: DNA (脱氧核糖核酸) RNA(核糖核酸),“四核苷酸假说”:核酸由四种核苷酸组成的单体构成的,缺乏结构方面的多样性,不大可能有重要的生理功能。 1944年,Avery等人的肺炎双球菌转化实验
2、证实核酸是生命遗传的基础物质。 1952年,Hershey和Chase的T2噬菌体侵染实验彻底证明遗传物质是核酸,而不是蛋白质。,1928年,英国 S型肺炎球菌:有荚膜,菌落表面光滑 R型肺炎球菌:没有荚膜,菌落表面粗糙,著名的肺炎球菌实验,结果说明?,结果说明:加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或遗传物质,可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌 这种生物分子或遗传物质是什么呢?,著名的肺炎球菌实验,纽约洛克非勒研究所 Avery 从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、脂类分离出来,分别加入到无害的R型肺炎球菌中, 结果发现,惟独只有核酸可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌。 1944年 结论:DNA是生命的遗传物质,噬菌体侵染实验,分布:,DNA:主要在细胞核中,是染色体的主 要成分。此外在线粒体、叶绿体. RNA:主要在细胞质中,此外在线粒体、细胞核核仁;,二、核酸的组成成分,核酸是一种线形多聚核苷酸(polynucleotide), 其基本结构单位是核苷酸(nucleotide)。,核苷酸的基 本结构,(一)核酸中的戊糖,D-核糖(D-
3、ribose) D-脱氧核糖 (D-deoxyribose) 核酸据此分类: 脱氧核糖DNA; 核糖RNA; 核酸中的戊糖均为 -D-型,核苷酸,从两类核酸的水解产物可看到它们组成的差别?,(二)碱基,核酸中的碱基分两类: 1、嘧啶碱(pyrimidine):是嘧啶的衍生物。,嘧啶,1,2,3,4,5,6,H,胞嘧啶 Cytosine,(C),尿嘧啶 uracil,(U),H,H,胸腺嘧啶 thymine,(T),2、嘌呤碱(purine):由嘌呤衍生而来。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,嘌呤,腺嘌呤 adenine,(A),鸟嘌呤 guanine,(G),3、稀有碱基:,一些修饰碱基,因含量甚少而称之。 大多为甲基化碱基,多在tRNA中。,(三)核苷: (nucleoside),核苷:戊糖与碱基缩合而成,并以糖苷键相连接。 糖苷键: 二者的连接是C-N键,称N-糖苷键。,腺 苷,尿苷,OH,假尿苷(),核苷的表示:,核苷:A、G、 C 、U 脱氧核苷:dA,dG,dC,dT 修饰核苷: 如5-甲基脱氧胞嘧啶:m5dC。,脱氧核糖核酸和核糖核酸异同的对比,(四)核苷酸(nucle
4、otide,nt),1、种类: 1)按酯化位点:可在核糖的2- , 3-, 5-; 2)按核糖类型: 核苷酸、 脱氧核苷酸,核苷中戊糖的羟基被磷酸酯化,即为核苷酸。,2、结构:,3、表示:,与一个磷酸结合MP:(d)AMP、(d)GMP、(d)CMP、(d)TMP、UMP 与二个磷酸结合DP:如:ADP 与三个磷酸结合TP: 如:ATP,核苷酸,4、特殊核苷酸:,环核苷酸: 核糖3-, 5- 成环。 cAMP、 cGMP 功能: 第二信使,激素、一些药物、神经递质通过其发挥生理作用。,核苷酸,核苷酸衍生物,环化磷酸化,cAMP,cGMP,核苷酸衍生物,5- IMP 5- 肌苷酸 (5- 次黄嘌呤核苷酸) 5- GMP,(五)核苷酸的连接方式,1、 3-, 5磷酸二酯键将核苷酸连接成核酸大分子。,一、核苷酸,2、核酸的一级结构:,多核苷酸链中各核苷酸残基的排列顺序。,3,5,1,P,P,P,OH,A,T,G,pGpTpAOH,pG-T-A,pGTA,1)一级结构表示方法如上:,2)读向:,碱基序列从左到右表示5 3,由3-, 5磷酸二酯键连接。 若两链反向平行,则需注明每条链的走向。如:
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