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1、第三章 核酸,Nucleic Acid,核酸的组成成分DNA的结构RNA的结构核酸的理化性质,主要内容,生命体中两种关键大分子,DNA,蛋白质,1869年 Fridrich Miescher从脓细胞的细胞核中分离得到一种酸性物质，即现在被称为核酸的物质。1944年 Avery等人通过细菌的转化实验证实DNA是遗传物质。1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构。现已证明，除少数病毒外（RNA为遗传物质），多数生物体遗传物质都是DNA。,核酸的发现及研究简史,第一节 核酸的组成成分,一、核酸的分类与组成,(一) 分类：核酸分为两大类,1、脱氧核糖核酸：Deoxyribonucle
2、ic acid, DNA,2、核糖核酸：Ribonucleic acid, RNA,RNA主要在细胞质内，核内很少（10%）,DNA主要存在于细胞核内，约占98%,RNA主要分为以下几种类型：,1、rRNA (ribosome RNA )，核糖体RNA，细胞中最主要的RNA，占细胞中总RNA的80%左右。,2、tRNA (transfer RNA)，转移RNA，是细胞中最小的一种RNA分子，占细胞总RNA的15%左右。是结构研究最清楚的一类RNA。在蛋白质的生物合成中，tRNA起携带氨基酸的作用。,另外，在细胞质里还存在胞质RNA (scRNA).,上述RNA存在于细胞质，另外在细胞核里面还存
3、在一些RNA，如核不均一RNA（hnRNA）、核内小RNA（snRNA）、核仁小RNA、反义RNA（asRNA）等。,3、mRNA (messenger RNA)，信使RNA，占细胞总RNA的5%左右，含量最少，代谢活跃。mRNA在蛋白质的生物合成中起模板作用。它将DNA的遗传信息传递给蛋白质。,核酸,(DNA和RNA),核苷酸,核苷,磷酸,戊糖,碱基,嘌呤,嘧啶,核糖,脱氧核糖,（二）核酸的组成,C、H、O、N、P,核酸的基本组成单位核苷酸,核酸的元素组成,核,苷,酸, 戊糖(ribose), 碱基(base), 磷酸(phosphate),核酸的化学组成和一级结构,1、戊糖,-D-核糖,-
4、D-2-脱氧核糖,O,构成RNA,构成DNA,这种差别影响到二级结构和稳定性,2、碱 基（base),腺嘌呤 (adenine, A) 鸟嘌呤 (guanine, G) 胞嘧啶 (cytosine, C)胸腺嘧啶(thymine,T) 尿嘧啶 (uracil,U),嘌呤(purine),嘧啶(pyrimidine),碱基(base)是含氮的杂环化合物。,存在于DNA和RNA中,仅存在于RNA中,仅存在于DNA中,嘌呤(purine，Pu),腺嘌呤(adenine, A) （6-氨基嘌呤）,鸟嘌呤(guanine, G) （2-氨基- 6-氧嘌呤）,嘧啶(pyrimidine，Py),胞嘧啶(c
5、ytosine, C) （2-氧- 4-氨基嘧啶）,尿嘧啶(uracil, U)（2,4-二氧嘧啶）,胸腺嘧啶(thymine, T)（5-甲基尿嘧啶）,碱基的性质,碱基几乎不溶于水，这与其芳香族的杂环结构有关。互变异构酸碱解离强烈的紫外吸收，其最大吸收值在260nm。,氨基式-亚氨基式互变异构,酮式-烯醇式互变异构,碱基的性质,互变异构,嘧啶碱基和嘌呤碱基最重要的功能基团是环上的氮和羰基，以及环外的氨基。 氨基和羰基之间的氢键是核酸分子中碱基之间相互作用的一种重要方式。,稀有碱基,大多出现在tRNA中 次黄嘌呤 ( I )二氢尿嘧啶 ( D )假尿嘧啶 ( )5-甲基胞嘧啶( m5C )1-
6、甲基腺嘌呤( m1A ) N6- N6甲基腺嘌呤 ( m6A ),2,核苷：是一种糖苷。由戊糖与碱基缩合而成，并以糖苷键相连接。糖苷键：糖与碱基之间的连接是C-N键，称C-N糖苷键。,3、核苷,核糖、脱氧核糖中的碳原子标号加 “ ”。,C-N糖苷键：嘌呤N-9或嘧啶N-1与戊糖的C-1通过-N-糖苷键共价相连形成核苷(ribonucleoside)。,核 苷,由于核糖存在2-OH，导致RNA的磷酸二酯键对碱异常敏感。,核苷用单字符号(A G C U)表示脱氧核苷用(dA dG dC dT)表示书写的原则为：取代基团用英文小写字母表示，其符号写在核苷单字符号的左下角，取代基团的位置写在该符号的右
7、上角，数字写在右下角。 例：N2-二甲基鸟苷 5-甲基脱氧胞苷,核苷的表示法,假尿苷（）次黄嘌呤核苷（肌苷）（I）黄嘌呤核苷 （X）二氢尿嘧啶核苷 （D）,稀有核苷（修饰核苷）,(),稀有核苷（修饰核苷）,7-甲基鸟苷（m7G）,假尿嘧啶核苷：核糖与尿嘧啶的第五位碳（C5）结合，在tRNA和rRNA中存在。,假尿苷 ,5、核苷酸(ribonucleotide),核苷酸是核苷的磷酸酯。核苷中戊糖的自由羟基与磷酸通过酯键结合构成核苷酸,1）按酯化位点： 可在核糖的2- , 3-, 5-自由羟基进行酯化，而脱氧核糖没有2- 羟基，只有3-, 5-两个自由羟基，只能形成3-, 5-两种类型磷酸酯2）按
8、核糖类型： 核糖：核苷酸 脱氧核糖：脱氧核苷酸,1、种类：,(5-AMP),2、结构：,(2-AMP),(3-AMP),(5-AMP),(3- dAMP),(5- dAMP),3、核苷酸的英文表示法,英文缩写AMP, GMP, dAMP , dGMP表示核苷酸的方法为：在核苷左侧加p表示5-磷酸酯；右侧加p表示3-磷酸酯，如pA：5-腺苷酸，Cp：3-胞苷酸；若为2-磷酸酯则应注明，如2-鸟苷酸表示为Gp2。核苷多磷酸：核苷酸进一步磷酸化可得核苷二磷酸、三磷酸。如ADP、ATP等。 环化核苷酸：cNMP，3, 5-环化核苷酸,ATP (腺苷三磷酸）,ATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸
9、衍生物。它的结构如下：,环化核苷酸：核糖3-, 5- 成环，如cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第二信使。,cAMP,核苷酸衍生物,核苷酸及其衍生物的生理功能,核苷酸是构成核酸的组成成分。其衍生物是某些辅酶NAD+ 、NADP、 FAD CoASH的组成成分，参加细白胞内的氧化还原反应和酰基转移反应。ATP、ADP是转运能量和暂时贮存能量的载体。ATP、ADP、AMP在细胞中的能何水平对生物的代谢起着极重要的调节作用。,核苷酸及其衍生物的生理功能,核苷酸及衍生物参与细胞内一些重要的生物合成反应，CTP参与磷脂合成，UTP参与糖的相互转化，GTP参与蛋白质和嘌呤合成。ATP是高能分子，为主动运输提供能量。 cAMP和cGMP 与激素调节、基因表达、细胞生殖与分化等方面有密切关系。多磷酸核苷酸对代谢也有重要的调节作用。某些核苷酸在医疗中也有重要作用， ATP用于心力衰竭急救， cATP用于心肌死。,
