江南大学801生物化学课件总结3核酸化学Word格式文档下载.docx

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提出了分离胸腺核酸的方法。

④Levene和Jacobs：

鉴定出核酸中的D-核糖（1909）和2-脱氧-D核糖。

⑤Avery：

1944年研究了肺炎球菌转化实验，揭示了核酸的生物功能。

二、DNA双螺旋模型的建立

1、早期分子生物学研究的三大学派

⑴结构学派：

以英国物理学家Astbury和Bernal为代表，认为用X射线和结晶学技术研究生物大分子的结构，是

解决生物学问题的根本途径。

提出“分子生物学”，研究生物分子的三维结构、研究它们的起源和

功能问题是当代分子生物学的主旨。

⑵信息学派：

以物理学家Delbrü

ck与微生物学家Luria为代表，认为生物学研究的真正问题应该是信息传递问题，

包括信息如何被编码、如何保持其稳定性、偶然的变异如何产生。

⑶生化遗传学派：

包括一批用生物化学方法从事遗传学研究的科学家，试图阐明基因是如何行使功能而控制特定

性状的。

2、DNA双螺旋结构模型的提出

①时间：

1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型。

②主要依据：

⑴已知的核酸化学结构知识。

⑵Chargaff发现的碱基的组成规律。

⑶Wilkins和Franklin得到的DNAX射线衍射分析结果。

⑷Astbury对DNAX射线衍射图的研究。

⑸Pauling提出的蛋白质α螺旋结构。

3、双螺旋结构模型的意义

①说明了基因的结构、信息和功能三者之间的关系。

②三个学派得到统一，推动了分子生物学研究的迅猛发展：

操纵子学说提出、核酸序列测定。

§

注：

1958年，Crick提出“中心法则”。

三、生物技术的兴起及人类基因组计划

※DNA重组技术（分子生物学的第二次革命）

①DNA切割技术：

DNA限制性内切酶

②分子克隆：

工具酶（限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、逆转录酶）

③快速测序：

酶法测序、化学测序技术

※基因工程/遗传工程：

利用DNA重组技术，对基因进行分子施工，改造基因，从而改变生物体的性状特征。

※在DNA重组技术的带动下发展出生物技术、生物工程。

※人类基因组计划：

随后进入后基因组时代，产生了功能基因组学、蛋白质组学、转录组学等学科。

四、核酸的类别、分布和功能

1、核酸的类别与分布

⑴脱氧核糖核酸DNA

①原核生物：

集中在核区。

含有染色体DNA和质粒DNA，为环状双链DNA。

②真核生物：

分布在细胞核（组成染色质）,线粒体,叶绿体中。

含有染色体DNA、线粒体DNA和叶绿体DNA，

染色体DNA是线形双链DNA，线粒体DNA和叶绿体DNA是环状双链DNA。

③病毒：

只含有DNA或RNA，被外壳蛋白包裹。

⑵核糖核酸RNA

①tRNA占80%以上；

rRNA占15％左右；

mRNA占5%左右。

②病毒RNA

③其他RNA

2、核酸的生物学功能

①DNA是主要的遗传物质

②RNA参与蛋白质的生物合成

3、应用

①在食品方面：

强力助鲜剂，如肌苷酸和鸟苷酸。

②在医药方面：

ATP、CoA、基因疫苗、基因治疗等。

③工业生产：

催化剂。

第二节核酸的化学组成

※定义：

核酸是由C、H、O、N、P组成的一类重要的生物大分子。

一、碱基

1、正常碱基

嘌啉碱基

Purines

腺嘌啉A（DNA/RNA）：

Adenine=6-aminopurine；

鸟嘌啉G（DNA/RNA）：

Guanine=2-amino-6-oxypurine；

次黄嘌啉I：

Hypoxanthine=6-oxypurine

黄嘌啉X：

Xanthine=2,6-dioxypurine

嘧啶碱基

Pyrimidines

胞嘧啶C（DNA/RNA）：

Cytosine=2-oxy-4-aminopyrimidine

胸腺嘧啶T（DNA）：

Thymine=2,4-dioxy-5-methylpyrimidine

尿嘧啶U（RNA）：

Uracil=2,4-dioxypyrimidine

乳清酸Oroticacid=2,4-dioxy-6-carboxypyrimidine

※总结：

DNA中的嘌呤碱基：

adenine，guanine；

DNA中的嘧啶碱基：

cytosine，thymine

RNA中的嘌呤碱基：

RNA中的嘧啶碱基：

cytosine，uracil

tRNA中的嘧啶碱基：

cytosine，thymine，uracil

2、稀有碱基

DNA

尿嘧啶、5-羟甲基尿嘧啶、5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、N6-甲基腺嘌呤

RNA

⑴6-二氢尿嘧啶、4-硫尿嘧啶、5-甲氧基尿嘧啶

⑵胸腺嘧啶

⑶N4-乙酰基胞嘧啶、2-硫胞嘧啶

⑷1-甲基腺嘌呤、N6,N6-二甲基腺嘌呤、N6-异戊烯基腺嘌呤

⑸1-甲基鸟嘌呤、N1,N2,N7-三甲基鸟嘌呤

⑹次黄嘌呤、1-甲基次黄嘌呤

二、糖及核苷

⑴生成：

核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。

⑵特点：

在大多数情况下，核苷由核糖或脱氧核糖的C1'

β-羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合，

故生成的化学键称为β,N-糖苷键。

⑶举例：

DNA：

脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胞苷和脱氧胸苷

RNA：

腺苷、鸟苷、胞苷和尿苷

三、核苷酸

⑴生成：

核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。

⑵磷酸的位置：

磷酸可以分别在核糖的2’,3’和5’位；

脱氧核糖的3’和5’位。

※由于与磷酸基缩合的位置不同而分别生成2’-核苷酸、3’-核苷酸和5’-核苷酸。

最常见的为5’-核苷酸

（5’常被省略）。

也能形成3’,5’-环核苷酸。

※5’-核苷酸又可按其在5’位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。

脱氧腺苷酸、脱氧鸟苷酸、脱氧胞苷酸和脱氧胸苷酸

腺苷酸、鸟苷酸、胞苷酸和尿苷酸

五、核苷酸的功能

1、生命活动的能量来源

①ATPisthemostcommonlyusedsource.

②GTPisusedinproteinsynthesisaswellasafewotherreactions.

③UTPisthesourceofenergyforactivatingglucoseandgalactose.

④CTPisanenergysourceinlipidmetabolism.

2、参与信号传导

①cAMP,cGMP作为第二信使

②ATP为蛋白质磷酸化提供能量和磷酸离子

3、参与酶或蛋白质生物活性的调节

①是辅酶的组成成分：

AMPispartofthestructureofsomeofthecoenzymeslikeNADandCoenzymeA.

②蛋白质的修饰（ADP或AMP化）

六、核酸的共价结构—3’,5’-磷酸二酯键

①磷酸以3’,5’-磷酸二酯键方式连接核苷酸。

※核酸的酸碱滴定曲线显示，在核酸分子中的磷酸基只有一级解离，说明另外两个羟基参与形成磷酸二酯键。

※牛脾磷酸二酯酶可以逐个水解核酸形成3’-核苷酸，说明有5’-磷酸二酯键的形成。

※蛇毒磷酸二酯酶可以逐个水解核酸形成5’-核苷酸，说明有3’-磷酸二酯键的形成。

②多核苷酸由戊糖、磷酸和碱基组成。

⑴多核苷酸的主链：

磷酸核糖链←亲水性，带负电

⑵多核苷酸的侧链：

碱基←疏水性

⑶多核苷酸：

具有3’和5’末端

⑷多核苷酸的表示方法：

一般是从5＇→3＇末端

第三节 

DNA的分子结构

一、DNA的一级结构

①定义：

DNA的一级结构是指核酸分子中核苷酸的排列顺序（碱基顺序）以及核苷酸之间的连接方式。

②DNA主要由4种脱氧核糖核苷酸组成

腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸。

③DNA以3’,5’-磷酸二酯键方式连接

④DNA呈线形或环状多聚体

⑤DNA分子量大——DNA的分子量最大的可超过108bp

※人的为3.2×

109bp（3.2Gb），常染色质占2.95Gb，真正用于编码蛋白质的仅占1.1%到1.4%，有31000个

编码蛋白质的基因；

酵母编码蛋白质的基因为6000个；

果蝇编码蛋白质的基因为13000个；

蠕虫编码蛋白

质的基因为18000个；

植物编码蛋白质的基因约为26000个。

二、DNA的二级结构

※定义：

DNA的二级结构是指由部分或全部核苷酸残基形成的有规律的稳定结构。

1、DNA碱基组成的Chargaff定则：

⑴A=T；

⑵G=C；

⑶含氨基的碱基总数等于含酮基的碱基总数A+C=G+T；

⑷嘌呤总数等于嘧啶总数A+G=T+C

2、Franklin/Wilkins的DNA晶体X-射线衍射图：

DNA为双链分子的螺旋结构

3．Watson-Crick的DNA双螺旋结构模型

⑴DNA分子是由两条反向平行链绕同一轴形成的右手双螺旋结构;

⑵磷酸与脱氧核糖通过3’,5’-磷酸二酯键相间形成的共价主链位于螺旋外侧,碱基位于内侧，碱基平面与中心轴

垂直，糖环平面与中心轴平行；

⑶双螺旋的直径为2nm，每个螺旋圈含有10个核苷酸对，螺距为3.4nm，碱基对之间的距离为0.34nm；

⑷两条链的碱基通过氢键相互配对：

A＝T，G≡C，使两条链具有互补性；

⑸碱基对的方向性和排列不对称性使螺旋表面形成大沟和小沟;

⑹DNA双螺旋结构通过两种力维系：

互补碱基对之间的氢键及碱基的疏水堆积作用。

4、DNA右手双螺旋结构的不同构象

⑴B-DNA：

在92%相对湿度下进行X-射线衍射图谱测定而得到的DNA结构取B构象，称为B-DNA。

后来发现B-DNA是DNA在细胞内最常见也是最稳定的构象。

⑵A-DNA：

实际上DNA的结构是动态的，在相对湿度为75%时测出的DNA分子是A构象（A-DNA），这一构象

不仅出现于脱水DNA中，还出现在RNA分子的双螺旋区域和DNA-RNA杂交分子中，因此在DNA

转录时，可能发生B→A型的转变。

⑶C-DNA：

将相对湿度进一步降到66%，就出现C型DNA（C-DNA），这一构象仅在实验室中观察到，在生物体

中还未发现。

⑷共同特点：

这些研究表明DNA分子结构在不同条件下可以有所不同，但它们均为右手双螺旋，且螺旋的表面

都有一大沟和一小沟。

5、左旋双螺旋D