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引 言:核酸概述. 核酸的发现: 1868年, 瑞士青年科学家 F.Miescher. 从外科绷带上脓细胞的 细胞核中分离得到一种 含磷较高的酸性物质, 称之为核素( nuclein). 核素实质是一种核糖核蛋白. 二、核酸的种类和分布. (一)核糖核酸( RNA) 核糖核酸 ( ribonucleic acid- RNA ): 转移 RNA(transfer RNA- tRNA ) 、 信使 RNA(messenger RNA- mRNA )、 核糖体 RNA(ribosomal RNA- rRNA ) 功能 :三者共同参与遗传信息的表达。.
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引 言:核酸概述 核酸的发现: 1868年,瑞士青年科学家 F.Miescher 从外科绷带上脓细胞的 细胞核中分离得到一种 含磷较高的酸性物质, 称之为核素(nuclein) 核素实质是一种核糖核蛋白
二、核酸的种类和分布 (一)核糖核酸(RNA) 核糖核酸(ribonucleic acid-RNA):转移RNA(transfer RNA-tRNA) 、信使RNA(messenger RNA-mRNA)、核糖体RNA(ribosomal RNA-rRNA) 功能 :三者共同参与遗传信息的表达。
高等真核生物rRNA:小亚基含18S rRNA,大亚基含5S rRNA、 5.8S rRNA、 28S rRNA。 低等真核生物rRNA:小亚基含17S rRNA,大亚基含5S rRNA、 5.8S rRNA、 26S rRNA。 原核生物rRNA:小亚基含16S rRNA。大亚基含5S rRNA、 23S rRNA。 真核生物和原核生物mRNA的区别: 20世纪80年代以来,又发现了很多小RNA(small RNA,sRNA)——这些RNA分子大小在300个核苷酸左右或更小,具有新的特殊的生理功能。 核内小RNA(snRNA)、核仁小RNA(snoRNA)、反义RNA(antisense RNA)、双链RNA(dsRNA)、细胞质小RNA(scRNA)、具有催化活性的RNA(ribozyme)、各种病毒RNA
(二)脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid- DNA) 功能:遗传信息的载体,负责遗传信息的贮存和发布。 质粒DNA 真核生物
三、核酸的生物学功能 (一)DNA是主要的遗传物质 S代表有夹膜、菌落光滑型;R代表无夹膜、菌落粗糙型。 1944年,O.T.Avery(美) 肺炎链球菌的转化实验,首次 证明DNA是细菌遗传性状的转化因子。
转化作用: • 感受态的微生物或离体培养的细胞获得外源DNA并产生新的形状特征。
(一)DNA是主要的遗传物质 1952年,美国冷泉港 Hershey-Chase 噬菌体浸染细菌的实验。
第二节:核酸的化学组成 核酸的元素组成 基本元素:C H O N P 核酸的元素组成有两个特点: 1. 一般不含S。 2. P含量较多,并且恒定(9%-10%)。 因此,实验室中用定磷法进行核酸的定量分析。(DNA9.9% 、RNA9.5%)
核酸的分子组成 • 核酸(DNA和RNA)是一种线性多聚核苷酸,它的基本结构单元是核苷酸。 • 核苷酸本身由核苷和磷酸组成, • 而核苷则由戊糖和碱基形成 所以, 核酸 核苷酸 核苷 磷 酸 戊糖 碱基
4 3 N 5 2 6 N 1 一、核苷酸 (一)碱基 尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶 uracil cytosine thymine 嘧啶 —CH3 H U C T
6 7 5 N 1 N 2 4 8 N N 3 9 一、核苷酸 (一)碱基 腺嘌呤鸟嘌呤 嘌呤 Adenine guanine AG
DNA的碱基组成:A G C T RNA的碱基组成:A G C U (tRNA中含有少量的T)
NH2 N O N —CH3 O N N N N 一、核苷酸 组成核酸的稀有碱基 • 核酸中除了5类基本的碱基外,还有一些含量甚少的碱基,称为稀有碱基。稀有碱基大多是甲基化碱基,tRNA中含量丰富。 hm5C m5C I DHU
一、核苷酸 碱基的结构特征 • 碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶环均呈平面或接近于平面的结构。 • 碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式—烯醇式或胺式—亚胺式互变异构。
酮式烯醇式互变异构 已公认:氢原子在碱基上有固定的位置
一、核苷酸 (二)核苷 • 组成核酸的戊糖 有两种。DNA所含的戊糖为β-D-2-脱氧核糖;RNA所含的戊糖则为β-D-核糖。核苷和核苷酸分子中的核糖均为β型。
NH2 O 1 9 N U HOCH2 HOCH2 O O N N O H H H H N H H H H N OH H N OH O H dA (二)核苷 nucleoside 1.核苷酸 • 核苷由戊糖和碱基缩合而成,嘌呤的N9或嘧啶的N1与戊糖C-1’-OH以C-N糖苷键相连接。均为β-糖苷键。
它的结构很特殊,核糖不是与尿嘧啶的第一位氮(N1),而是与第5位碳(C5)相连接。它的结构很特殊,核糖不是与尿嘧啶的第一位氮(N1),而是与第5位碳(C5)相连接。 假尿苷 胸腺嘧啶核糖核苷 存在于tRNA和rRNA 存在于tRNA
一、核苷酸 (三)核苷酸nucleotide • 核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的核苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。
核苷酸的衍生物 (1) ATP (腺嘌呤核糖核苷三磷酸) • ATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。它的结构如下:
(3)环化核苷酸cAMP 和 cGMP • cAMP(3’,5’- 环腺嘌呤核苷一磷酸)和 cGMP( 3’,5’-环鸟嘌呤核苷一磷酸)的主要功能是作为细胞之间传递信息的信使。 • cAMP 和 cGMP 的环状磷酯键是一个高能键。在 pH 7.4 条件下, cAMP 和 cGMP 的水解能约为43.9 kj /mol,比 ATP 水解能高得多。
(4)辅酶核苷酸 NAD+ NADP+ FMN FAD CoA
核苷酸的生物学作用 (1)参与DNA、RNA的合成、蛋白质的合成、糖与磷脂的合成。 (2)在能量转化中起重要作用,ATP是生物体内能量的通用货币。 (3)是构成多种辅酶的成分:NAD、NADP、FAD、FMN和CoA。 (4)参与细胞中的代谢与调节(cAMP、cGMP)。
二、核酸的共价结构 • 核酸——指多聚核苷酸,是通过核苷酸的5’-磷酸基与另一分子核苷酸的C3’-OH形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。核酸的共价结构也就是核酸的一级结构,指核酸中核苷酸的序列。 • 由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA链; • 由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链。
NH2 NH2 CH2 O CH2 O O N N N N H H H H H H H H O—P—O— N N OH H O H N N OH -O—P=O O
(一)核酸中核苷酸的连接方式 • 在多聚核苷酸中,两个核苷酸之间形成的磷酸二酯键通常称为3′—5′磷酸二酯键。 • 多聚核苷酸链一端的C5′带有一个自由磷酸基,称为5′-磷酸端(常用5 ′-P表示);另一端C3’带有自由的羟基,称为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′。