第2章 核酸的结构与功能

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1、第二章核酸的结构和功能StructureandFunctionofNucleicAcid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。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

2、)。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。核酸研究的发展简史核酸的分类及分布存在于细胞核和线粒体分布于细胞核、细胞质、线粒体(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脱氧核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，并通过复制传递给下一代。是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体第一节核酸的化学组成以及一级结构TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid核酸(DNA和RNA)核苷酸核苷和脱氧核苷磷酸

3、戊糖碱基嘌呤嘧啶核糖脱氧核糖核酸组成DNA的组成单位是脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide）RNA的组成单位是核糖核苷酸（ribonucleotide）。核酸酶分子组成碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖磷酸(phosphate)一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位元素组成C、H、O、N、P(10%)16六月20218碱基是含氮的杂环化合物。为嘌呤与嘧啶的衍生物碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)仅存在于RNA中仅存在于DNA中碱基(base)存在于DNA和RNA中嘌呤(purine

4、，Pu)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)碱基的互变异构体互变异构体的存在为碱基之间形成氢键提供了结构基础D-核糖（构成RNA）α1´2´3´4´5´β-D-核糖(ribose)（构成DNA）β-D-2′脱氧核糖(deoxyribose)嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1通过糖苷键相连形成核苷。核苷(ribonucleoside)NNNH2OOHOHOHOCH211糖苷键OHOOHHHHCH2OHH1'2'糖苷键脱氧核苷(d

5、eoxyribonucleoside)嘌呤N-9或嘧啶N-1与脱氧核糖C-1通过糖苷键相连形成脱氧核苷。NNNH2OHOHOHOCH211糖苷键OHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷键天然条件下，由于空间位阻效应，核糖与碱基处在反式构象上。核苷或脱氧核苷与磷酸通过磷酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。核苷酸(ribonucleotide)糖苷键磷酯键ATPADPAMP多磷酸核苷酸NMP，NDP，NTPFormationofADPandATPbythesuccessiveadditionofpho

6、sphategroupsviaphosphoricanhydridelinkages.NotetheremovalofequivalentsofH2Ointhesedehydrationsynthesisreactions.RNA中的核糖核苷酸DNA中的脱氧核糖核苷酸多磷酸核苷酸构成RNA的碱基、核苷以及核苷酸碱基核苷核苷酸A腺苷adenosine腺苷一磷酸adenosinemonophosphate,AMPG鸟苷guanosine鸟苷一磷酸guanosinemonophosphate,GMPC胞苷cytidine胞苷一磷酸cytidinemonophosphate,

7、CMPU尿苷uridine尿苷一磷酸uridinemonophosphate,UMP构成DNA的碱基、核苷、核苷酸碱基脱氧核苷脱氧核苷酸A脱氧腺苷deoxyadenosine脱氧腺苷一磷酸deoxyadenosinemonophosphate,dAMPG脱氧鸟苷deoxyguanosine脱氧鸟苷一磷酸deoxyguanosinemonophosphate,dGMPC脱氧胞苷deoxycytidine脱氧胞苷一磷酸deoxycytidinemonophosphate,dCMPT脱氧胸苷deoxythymidine或thymidine脱氧胸苷一磷酸de