第04章核苷酸和核酸(药学系)

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1、第四章核苷酸和核酸NucleotidesandNucleicAcids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”1944年Avery等人证实DNA是遗传物质1953年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

2、布90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleicacid,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遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。三、核酸的组成磷酸戊糖核苷酸核酸核苷碱基磷酸戊糖碱基RNA有D－核糖腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶(ribose)(A)(G)(C)(U)DNA有D-2-脱氧核糖腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶(deoxyribose)(A)(G)(C)(T)第一节碱基、核苷和核苷酸核

3、酸的结构单元－核苷酸一、碱基、核苷和核苷酸（一）碱基①嘧啶碱(pyrimidinebases)②嘌呤碱(purinebases)③修饰碱基(modificationbases)或稀有碱基(rarebase)腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶稀有碱基5-甲基胞苷N6-甲基腺苷N2-甲基鸟苷5-羟甲基胞苷肌苷假尿苷7-甲基鸟苷4-硫代尿苷（二）戊糖醛型呋喃型戊糖（构成RNA）1´2´3´4´5´核糖(ribose)（构成DNA）脱氧核糖(deoxyribose)（三）核苷（nucleoside)1.由碱基和戊糖缩合而成，通过糖苷键(N－糖苷键)连接。（核糖C1的半缩醛羟基与N9-H或

4、N1-H脱水缩合）①核糖核苷（ribonuclesideorriboside)②脱氧核糖核苷（deoxyribonuclesideordeoxyriboside)简称脱氧核苷（deoxynucleside）（四）核苷酸(nucleotide）1.由核苷的戊糖羟基与磷酸缩合而成(被磷酸酯化)。2.通常磷酸是连接在核糖的5′位，但RNA在碱解下，可得到2′，3′核苷酸，DNA只有5′，3′两种。1.核苷(ribonucleoside)的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键(glycosidicbond)连接形成核苷（脱氧核苷）。1´1返回核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核

5、苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP2.核苷酸(ribonucleotide)的结构与命名核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。腺苷5′-单磷酸酯腺苷2′,3′-环单磷酸酯二、核苷酸的生物学功能1.作为核酸的单体。2.细胞中的携化学能(carrychemicalenergy)核苷酸(1)ATP有两个高能磷酸键,可水解释放能量（30kJ/mol)。还是很好的磷酰化剂，是许多生化反应的激活步骤。(2)GTP也是高能化合物，磷酰基供体。核苷5'-单磷酸、5'-二磷酸和5'-三磷酸3．核苷酸是许多酶的辅因子的结构成分例：腺嘌呤核苷是辅酶A、辅酶NAD、

6、NADP、FAD等的成分。4.一些核苷酸是细胞通讯的媒介(1)cAMP，cGMP－第二信使(2)ppGpp:抑制rRNA和tRNA分子的合成第二节　磷酸二酯键与多核苷酸磷酸二酯键(phosphodiesterlinkage)（1）DNA和RNA是由核苷酸通过3′,5′-磷酸二酯键连接起来的。（2）多核苷酸具有极性，并有独特的5′、3′末端。寡核苷酸(oligonucleotide)：≤50核苷酸残基多核苷酸(polynucleotide):＞50核苷酸残基5´端3´端核苷酸的连接核苷酸之间以3′，5′－磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。CGAAGP5PTPGPCPTPOH

7、3书写方法5pApCpTpGpCpT-OH35ACTGCT3第三节　碱基的性质和核酸结构一、碱基的性质游离碱基的同分异构形式：内酰胺内酰亚胺双内酰亚胺碱基环上有共扼双键紫外吸收：最大吸收波长260nm。具有疏水性：碱基堆积力(basestacking)综合了范德华氏力和偶极作用两种作用力，这种堆积降低了碱基与水的接触稳定核酸的三维结构。Watson-Crick碱基对：1953年，JamesWatson和FrancisCrick确定A与T，G与C之间形成氢键。第四节DNA结构一、