核酸的分子结构与核苷酸代谢

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1、第十章核酸的分子结构与核苷酸代谢StructureandFunctionofNucleicAcidandMetabolismofNucleotides二十世纪是二十一世纪是物理学生命科学的世纪的世纪生命是生命=核酸+蛋白质二十一世纪是核酸、蛋白质的世纪？核酸(nucleicacid)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。从高等动植物到最简单的病毒，都含有核酸。概述一、核酸的发现和研究工作进展1868年FridrichMiescher从脓细胞中提取“核素”1889年Altmann提取得到不含蛋白质的核酸1944年Avery等人证实DNA是遗传物质1953年

2、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、核酸的分类及分布DNA为双链分子，其中大多数是链状结构大分子，也有少部分呈环状结构。真核细胞中90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体、叶绿体、等。主要分布于细胞质，少量在胞核。(deoxyribonucleicacid

3、,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脱氧核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。参与细胞内DNA遗传信息的传递与表达。分子量要比DNA小得多。RNA为单链分子。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。根据核酸的化学组成把核酸分为两大类：RNA又可根据分子大小和生物学功能不同，分为：信使核糖核酸（messengerRNA，mRNA）转运核糖核酸（TransferRNA，tRNA）核糖体核糖核酸（RibosomalRNA，rRNA）rRNAtRNAmRNA比例80～82％15～16％3～5％沉降系数原核5S、16S、23S；真核5

4、S、18S、28S、5.8S4S6～25S代谢稳定性稳定稳定不稳定存在形式与多种蛋白质形成核糖核蛋白体，位于粗面内质网上或以单体形式存在与氨基酸结合或以游离状态存在与核糖体结合或单独存在存在部位细胞浆细胞浆细胞浆生理功能蛋白质合成的场所在蛋白质合成过程中运输活化的氨基酸蛋白质合成的模板三、核酸的生物学功能（一）DNA是主要的遗传物质1944，O.Avery肺炎双球菌转化实验1952，A.DHershey和M.Chase噬菌体感染实验（二）RNA功能的多样性1、参与蛋白质的合成2、RNA的转录后加工与修饰3、参与基因表达的调控4、生物催化作用1944年，Avery等发现从S型

5、肺炎球菌中提取的DNA与R型肺炎球菌混合后，能使某些R型菌转化为S型菌，且转化率与DNA纯度呈正相关，若将DNA预先用DNA酶降解，转化就不发生。结论是：S型菌的DNA将其遗传特性传给了R型菌，DNA是遗传物质。从此核酸是遗传物质的重要地位被确立，人们把对遗传物质的注意力从蛋白质移到了核酸上。后来发现，除少数病毒的遗传物质是RNA外，大多数生物的遗传物质是DNA。第一节核酸的化学组成及其结构TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid核酸（nucleicacid)核苷酸(nucleotide)磷酸(phosphor

6、icacid)核苷(nucleoside)戊糖(pentose)碱基(base)一、核酸的化学组成核酸的基本构成碱基戊糖核苷核酸核苷酸磷酸NucleicacidNucleotideNucleoside脱氧核糖核糖BaseRiboseDeoxyribose嘧啶碱嘌呤碱胸腺嘧啶尿嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶PurinebasesthyminecytosineuracilPyrimidinebasesadenineguanine1.元素组成C、H、O、N、P（9~10%）、S（个别核酸）2.分子组成——碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱——戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖——磷酸(p

7、hosphate)嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)1）碱基嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶DNA中的碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶RNA中的碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶此外自然界还存在一些重要的碱基和稀有碱基如：次黄嘌呤（Hypoxanthine，H)、黄嘌呤（Xanthine，X）。稀有碱基：有些核酸中某些碱基的氢可被其他化学基团如甲基、羟甲