生物化学-核酸化学

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1、核酸化学上海理工大学医疗器械与食品学院核酸与蛋白质是最重要的生物大分子。核酸有两类：脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA）和核糖核酸（ribonucleicacid,RNA）。核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。第一节核酸概述一、核酸的研究发现史1868年，F.Miescher从细胞核中分离得到一种富含磷的酸性物质，即现在被称为脱氧核糖核蛋白的物质。1889年，Altman等从酵母和动物的细胞核中制备了不含蛋白质的核酸，首次使用“核酸”一词命名。1944年，Avery的肺炎双球菌转化实验：orand可分离揭示了核酸的生物学功能

2、；98％细胞核内（染色体中）真核细胞线粒体核外叶绿体DNA拟核原核细胞核外：质粒（plasmid）病毒：DNA病毒二、核酸的种类和分布核酸按其所含糖的不同分为两大类：脱氧核糖核酸DeoxyribonucleicAcid（DNA）核糖核酸RibonucleicAcid（RNA）RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中；转移RNA（transferRNA,tRNA）占细胞总RNA的10～15％;核糖体RNA（ribosomeRNA,rRNA）占细胞总RNA的80％;信使RNA（messengerRNA,mRNA）占细胞总RNA的5％;其它具特殊功能的RNA;RNA病毒;植物病毒基因组大多

3、是RNA三、核酸的生物学功能DNA是主要的遗传物质，是遗传信息的载体、负责遗传信息的储存与发布，并通过复制将遗传信息传给子代。RNA功能的多样性：1、参与蛋白质的生物合成2、RNA的转录后加工与修饰3、参与基因表达与细胞功能的调节4、生物催化作用5、遗传信息的加工与进化第二节核酸的结构元素组成：CHONP核酸（nucleicacid)核苷酸(nucleotide)磷酸(phosphoricacid)核苷(nucleoside)戊糖(pentose)碱基(base)核酸由核苷酸组成，核苷酸又由碱基、戊糖与磷酸组成；组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则

4、为β-D-核糖。一、戊糖RiboseDeoxyribose二、碱基1.嘌呤碱123456978腺嘌呤AdenineA鸟嘌呤guanineG嘌呤两类核酸中的嘌呤碱基完全相同；2.嘧啶碱123456尿嘧啶uracilU胞嘧啶cytosineC胸腺嘧啶thymineT嘧啶胞嘧啶为两类核酸所共有，胸腺嘧啶只存在于DNA中，尿嘧啶只存在于RNA中；核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。三、核苷（nucleoside）核苷：戊糖+碱基糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键，核酸分子中为β－糖苷键。1’2’3’4’5’(OH)1’2’3’4’5’(OH)

5、为与碱基分子中的原子标号相区别，糖的碳原子编号加上’。假尿嘧啶核苷（ψ）二氢尿嘧啶核苷等；5OHAdenosineGuanosineCytidineUridine常见核苷：稀有核苷：四、核苷酸（nucleotide）核苷酸：核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化核苷+磷酸戊糖+碱基+磷酸HHHHHHHHH五、核苷酸衍生物1.继续磷酸化AMPADPATP2.环化磷酸化3‘，5’-环腺苷酸（cAMP）3‘，5’-环鸟苷酸（cGMP）3.肌苷酸及鸟苷酸(强力味精)4.辅酶NAD、NADP、FMNIMPGMP六、多聚核苷酸（核酸）多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C3’-OH与另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成

6、3’,5’-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。5’5’3’3’5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羟基端（常用3’-OH表示）多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸链时，必须注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。多聚核苷酸的表示方式DNARNA5′PdAPdCPdGPdTOH3′5′PAPCPGPUOH′或5′ACGTGCGT3′5′ACGUAUGU3′ACGTGCGTACGUAUGUT5’3’OHU5’3’OHOHOHOHOH第三节DNA的结构一、DNA的一级结构脱氧核苷酸的排列顺序；可用碱基排列顺序表示连接键：磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架碱基形成侧链多核苷酸链的方向性；D

7、NA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。二、DNA的二级结构DNA的双螺旋模型1953年，J.Watson和F.Crick在前人研究工作的基础上，提出了著名的DNA双螺旋结构模型。DNA双螺旋结构模型要点2.0nm小沟大沟1、由两条方向相反的DNA单链沿同一中心轴，平行盘绕形成的右手螺旋，螺旋表面有大沟和小沟之分；；2、碱基位于螺旋内侧，碱基平面与纵轴垂