生物化学简明教程第四版04核酸.ppt

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133核酸核酸主要内容：

主要内容：

主要介绍碱基、主要介绍碱基、核苷、核苷酸和核核苷、核苷酸和核酸的结构、性质和酸的结构、性质和功能，核酸的分离、功能，核酸的分离、提纯、鉴定等。

提纯、鉴定等。

2核酸的概述核酸的概述核酸英文名核酸英文名nucleicacid（NA）1868年瑞士年瑞士F.Miescher（米歇尔）发现了核酸。

（米歇尔）发现了核酸。

3作业456789类别类别nucleicacidribonucleicacid,RNAdeoxyribonucleicacid,DNA10DNA（deoxyribonucleicacid）：

）：

大部分在大部分在核核中中RNA（ribonucleicacid）：

）：

核核,质质均有分布均有分布三种三种RNA：

tRNA,mRNA,rRNA（15%（5%）（）（80%）分布分布119898核中（染色体中）核中（染色体中）真核真核线粒体（线粒体（mDNAmDNA）核外核外叶绿体（叶绿体（ctDNActDNA）DNADNA拟核拟核原核原核核外：

质粒（质体）核外：

质粒（质体）病毒：

病毒：

DNADNA病毒病毒12核蛋白核蛋白磷酸磷酸核苷核苷碱基碱基戊糖戊糖蛋白质蛋白质核酸是由几十个甚至几千万个核酸是由几十个甚至几千万个核苷酸核苷酸聚合聚合而成的而成的具有一定空间结构具有一定空间结构的大分子化合物。

的大分子化合物。

核酸核酸核苷酸核苷酸3.13.1核酸的组成成分核酸的组成成分133.1.1碱基（碱基（base）：

又称含氮碱）：

又称含氮碱

（1）嘧啶碱（）嘧啶碱（pyrimidine,Py）1415

（2）嘌呤碱（）嘌呤碱（purine,Pu）其它嘌呤（核酸的代谢产物）：

其它嘌呤（核酸的代谢产物）：

黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸等黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸等163.1.23.1.2戊糖（戊糖（pentosepentose）（11）结构）结构-D-核糖核糖-D-2-脱氧核糖脱氧核糖-D-2-O-甲基核糖甲基核糖173.1.33.1.3核苷核苷核苷：

含核苷：

含NN苷，苷，-苷苷18核苷中戊糖与碱基的连接方式：

核苷中戊糖与碱基的连接方式：

腺嘌呤核苷（adenosine）胞嘧啶脱氧核苷（deoxycytidne）2022/11/719核苷核苷核糖核苷（核苷）：

核糖核苷（核苷）：

AA、GG、CC、UU脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：

脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：

dAdA、dGdG、dCdC、dTdT2022/11/720修饰核苷或稀有核苷修饰核苷或稀有核苷2022/11/721修饰核苷包括三种情况修饰核苷包括三种情况:

（1）由）由修饰碱基修饰碱基和糖组成的核苷和糖组成的核苷

（2）由非修饰碱基和）由非修饰碱基和2-O-甲基核糖甲基核糖组成的核苷组成的核苷（3）由碱基与糖）由碱基与糖连接方式特殊连接方式特殊的核苷的核苷2022/11/722

（1）

（2）2022/11/723（）2022/11/724修饰核苷的简写符号修饰核苷的简写符号少数修饰核苷用单字符号如少数修饰核苷用单字符号如D、I；但大多数；但大多数修饰核苷是将碱基取代基、取代位置和取代数目写在修饰核苷是将碱基取代基、取代位置和取代数目写在核苷单字符号的左边，用小写英文字母代表取代基。

核苷单字符号的左边，用小写英文字母代表取代基。

2022/11/725取代基用下列小写英文字母表示取代基用下列小写英文字母表示:

甲基甲基m乙酰基乙酰基ac氨基氨基n甲硫基甲硫基ms羟基羟基o或或h硫基硫基s异戊烯基异戊烯基i羧基羧基c2022/11/726例：

例：

2022/11/727注意：

注意：

例例:

2-O-甲基腺苷甲基腺苷Am含修饰核糖的核苷即含修饰核糖的核苷即2-O-甲基核苷的表示方法，甲基核苷的表示方法，在核苷符号的右下方注上一个小写在核苷符号的右下方注上一个小写m。

2022/11/7282，3，5一核糖核苷酸一核糖核苷酸（2-AMP）（3-AMP）（5-AMP）3.1.4核苷酸核苷酸

（1）核苷酸的结构和功能）核苷酸的结构和功能2022/11/7292022/11/7302022/11/7313，5一脱氧核糖核苷酸一脱氧核糖核苷酸Deoxyadenosine3-monphosphate（3-dAMP）Deoxyadenosine5-monphosphate（5-dAMP）2022/11/7322022/11/7332022/11/734核苷酸的重要衍生物核苷酸的重要衍生物ATP类的高能磷酸化合物类的高能磷酸化合物AMPADPATP2022/11/7352022/11/736核苷酸是许多酶的辅因子的结构成分核苷酸是许多酶的辅因子的结构成分NADNAD、NADPNADP、CoACoA、FADFAD2022/11/737环状核苷酸环状核苷酸2022/11/738细胞内细胞内:

ATPcAMP+PPi磷酸二酯酶磷酸二酯酶5-AMP腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶（AC）2022/11/739核苷多磷酸类核苷多磷酸类2022/11/740

（2）核苷酸性质核苷酸性质核苷酸紫外吸收性质核苷酸紫外吸收性质41核苷酸两性解离性质核苷酸两性解离性质4243OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHOCMPpKa2=4.5-OCH2HHOHHOHHONNONH2POOOCMPpKa3=6.4-pI=CMPpKa1+pKa22=0.8+4.52=2.65pI=CMPpKa1+pKa22=0.8+4.52=2.65pI=CMPpKa1+pKa22=0.8+4.52=2.65OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHOCMPpKa1=0.80H+-OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHOCMPpKa1=0.80H+-OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHHOCMP+H+（4核苷酸的两性解离和等电点核苷酸的两性解离和等电点2022/11/7442022/11/745463.2核酸的一级结构核酸的一级结构1核酸分子中核苷酸的连接方式核酸分子中核苷酸的连接方式3,5磷酸二酯键磷酸二酯键47RNA5-5-磷酸端（常用磷酸端（常用55-P-P表示）；表示）；3-3-羟基端（常用羟基端（常用33-OH-OH表示）表示）方向性方向性:

注明它的方向是注明它的方向是5353或是或是3535。

多聚核苷酸的表示方式多聚核苷酸的表示方式DNARNA5pdApdCpdGpdTOH35pApCpGpUOH5pACGTGCGT35pACGUAUGU3d（pACGTGCGT）pACGUAUGUT553U553OHOHOHOH493.3DNA的二级结构的二级结构3.3.1提出提出DNA双螺旋结构模型的根据双螺旋结构模型的根据

（1）x-光衍射分析光衍射分析50

（2）DNA碱基组成的定量分析碱基组成的定量分析DNA碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异性。

碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异性。

A=T；G=C；A+G=T+C20世纪世纪40年代年代chargaff规则规则51（3）DNA的滴定曲线的滴定曲线523.3.2DNA双螺旋结构模型的要点双螺旋结构模型的要点1953年年Watson和和Crick提出了提出了DNA双螺旋结构。

双螺旋结构。

DNADNA双螺旋结构的形成双螺旋结构的形成53535353磷酸磷酸核糖核糖碱基碱基2022/11/75455DNA双螺旋模型主要特征双螺旋模型主要特征1.1.两两条条反反向向平平行行的的多多聚聚核核苷苷酸酸链链沿沿同同一一中中心心轴轴右右旋旋相互盘绕而形成相互盘绕而形成。

2.2.磷磷酸酸和和脱脱氧氧核核糖糖单单位位作作为为不不变变的的骨骨架架组组成成位位于于外外侧侧，糖糖环环平平面面与与中中轴轴平平行行，作作为为可可变变成成分分的的碱碱基基位位于于内内侧侧，碱碱基基平平面面与与中中轴轴垂垂直直链链间间碱碱基基按按AATT，GGCC配配对对（碱碱基基配配对对原原则则，ChargaffChargaff定定律律），形成碱基堆积力。

形成碱基堆积力。

3.3.螺螺旋旋直直径径2nm2nm，相相邻邻碱碱基基平平面面垂垂直直距距离离0.34nm,0.34nm,两两核核苷苷酸酸夹夹角角为为3636，每每一一圈圈1010个个核核苷苷酸酸，螺螺距距为为3.4nm3.4nm。

56DNA双螺旋模型主要特征双螺旋模型主要特征4.DNA4.DNA分子表面形成大沟和小沟。

分子表面形成大沟和小沟。

5.5.大大多多数数天天然然DNADNA属属双双链链DNADNA（dsDNAdsDNA），某某些些病病毒毒为为单链单链DNA（ssDNA）DNA（ssDNA）。

6.6.双双链链DNADNA分分子子主主链链上上的的化化学学键键受受碱碱基基配配对对等等因因素素影影响响旋旋转转受受到到限限制制，使使DNADNA分分子子比比较较刚刚硬硬，呈呈比比较较伸展的结构。

伸展的结构。

1.1.氢键氢键DNA的双螺旋结构稳定因素的双螺旋结构稳定因素2.2.碱基堆集力碱基堆集力（base-stackingforces）3.3.磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和中和4.4.碱基处于疏水环境中碱基处于疏水环境中58DNADNA双螺旋结构的意义双螺旋结构的意义该该模模型型揭揭示示了了脱脱氧氧核核糖糖核核酸酸作作为为遗遗传传物物质质的的稳稳定定性性特特征征，最最有有价价值值的的是是确确认认了了碱碱基基配配对对原原则则，这这是是脱脱氧氧核核糖糖核核酸酸复复制制、转转录录和和反反转转录录的的分分子子基基础础，亦亦是是遗遗传传信信息息传传递递和和表表达达的的分分子子基基础础。

该该模模型型的的提提出出是是2020世世纪纪生生命命科科学学的的重重大大突突破破之之一一，它它奠奠定定了了生生物物化化学学和和分分子子生生物物学学乃乃至至整整个个生生命命科科学学飞飞速速发发展展的的基石。

基石。

593.3.3DNA二级结构的其他类型二级结构的其他类型WatsonCrickDNA双螺旋结构（双螺旋结构（B-DNA）当当DNA钠盐纤维钠盐纤维相对湿度相对湿度和和盐的种类盐的种类改变时，改变时，DNA的构象发生改变。

的构象发生改变。

不同不同DNA纤维的空间结构纤维的空间结构类型类型结晶状态结晶状态ANa盐，相对湿度盐，相对湿度75%时结晶时结晶BNa盐，相对湿度盐，相对湿度92%时结晶时结晶C锂盐，相对湿度锂盐，相对湿度66%时结晶时结晶60Z-DNA1979年美国年美国ARich等人发现了左旋等人发现了左旋DNA（左手（左手DNA双螺旋结构）双螺旋结构）晶体晶体X-光衍射分析光衍射分析d（CpGpCpGpCpGp）61三种三种DNA双螺旋构象比较双螺旋构象比较ABZ外型外型粗短粗短适中适中细长细长螺旋方向螺旋方向右手右手右手右手左手左手螺旋直径螺旋直径2.3nm2.0nm1.8nm2.3nm2.0nm1.8nm碱基直升碱基直升0.26nm0.34nm0.38nm0.26nm0.34nm0.38nm每圈碱基数每圈碱基数111012111012螺距螺距2.8nm3.4nm4.5nm碱基倾角碱基倾角20201177大沟大沟很窄很深很窄很深很宽较深很宽较深平坦平坦小沟小沟很宽、浅很宽、浅窄、深窄、深较窄很深较窄很深63Z-DNA的生物功能：

的生物功能：

与基因表达、基因调控有关。

与基因表达、基因调控有关。

2022/11/764二重对称结构（回文结构也称反向重复）二重对称结构（回文结构也称反向重复）2022/11/7652022/11/766镜像重复与三螺旋镜像重复与三螺旋DNA2022/11/767683.4DNA