生物化學(xué)與原理核酸

1、會(huì)計(jì)學(xué)1生物化學(xué)與原理核酸生物化學(xué)與原理核酸1.1 核酸的種類、分布和化學(xué)組成核 酸(nucleic acid) 是多個(gè)核苷酸(nucleotide)的線性多聚體，攜帶和傳遞遺傳信息。肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)S型：平滑型、有毒性、有莢膜（多糖）保護(hù)自身，抵抗宿主的免疫系統(tǒng)，進(jìn)而使宿主死亡R型： 粗糙型、無毒性、無莢膜 肺炎雙球菌Grifths experiment(1928) 有毒性的平滑（右） 無毒性的粗糙型（左）S型R型S型R型Avery的離體實(shí)驗(yàn)注入宿主的細(xì)菌類型注入宿主的細(xì)菌類型細(xì)菌特征細(xì)菌特征宿主感染后反宿主感染后反應(yīng)應(yīng)R R（粗糙型）（粗糙型）無莢膜無莢膜存活存活S S（平滑型）（平滑型

2、）有莢膜有莢膜死亡死亡熱致死熱致死S S存活存活熱致死熱致死S + S + 活的活的R R死亡死亡熱致死熱致死S S中的中的DNA + DNA + 活的活的R R死亡死亡實(shí)驗(yàn)分五種不同的處理方式，如下表所示： 實(shí)驗(yàn)表明：高溫殺死的S型球菌中有一種物質(zhì)或稱轉(zhuǎn)化因子進(jìn)入R球菌中，使其轉(zhuǎn)變成S型球菌。Oswald Theodore Avery ( 1877 - 1955 ) Avery等人于1944年在離體條件下完成了Grifths發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化過程，證明遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA而不是蛋白質(zhì)。一、核酸的種類和分布 (deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid,

3、 RNA)脫氧核糖核酸 核糖核酸攜帶遺傳信息參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達(dá)（蛋白質(zhì)的合成）。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。真核生物：細(xì)胞核、葉綠體、線粒體原核生物：細(xì)胞質(zhì)細(xì)菌：質(zhì)粒DNA細(xì)胞質(zhì)（主要）、細(xì)胞核（核仁）信使RNA（messenger RNA，mRNA)：約占細(xì)胞總RNA的5 在蛋白質(zhì)合成中起著模板作用核糖體RNA（ribosoal RNA，rRNA）：約占細(xì)胞總RNA的80 與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體，是合成蛋白質(zhì)的場所 轉(zhuǎn)移RNA（transfer RNA，tRNA）：約占細(xì)胞總RNA的1015 在蛋白質(zhì)合成時(shí)起著攜帶活化氨基酸的作用RNA葉綠體、線粒體中也有各自與細(xì)胞質(zhì)不

4、同的mRNA、tRNA和rRNA.二、核酸的化學(xué)組成核酸核苷酸(堿基戊糖磷酸)磷酸核苷(堿基戊糖)核糖或脫氧核糖(戊糖)嘌呤或嘧啶(堿基)糖苷鍵磷酸酯鍵1、戊糖 為了與堿基分子中的原子編號(hào)相區(qū)別，戊糖的碳原子編號(hào)都要加上“”，如1，5，2等均表示核糖上的某個(gè)原子。核糖脫氧核糖D-2-脫氧核糖D-核糖-D-核糖的呋喃糖形式-D-2-脫氧核糖的呋喃糖形式2、堿 基 p137嘌呤(purine) 嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤稀有堿基(修飾堿基)甲基化堿基嘧啶環(huán)嘌呤環(huán)嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤(adenine, A) 6-氨

5、基嘌呤NNHNHNNH2O鳥嘌呤(guanine, G) 2-氨基-6-氧基嘌呤NNH132456嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶(uracil, U) 2,4-二氧基嘧啶NHNHOO胸腺嘧啶(thymine, T)2,4-二氧基-5-甲基嘧啶NHNHOOCH3核苷：A, G, U, C脫氧核苷：dA, dG, dT, dC3、 核苷(ribonucleoside)核糖（脫氧核糖）的苷羥基與堿基的亞氨基脫水縮合形成糖苷鍵(C-N鍵) 。嘧啶核苷： C1-N1嘌呤核苷： C1-N991 11 4、 核苷酸(ribonucleotide)和稀有核苷酸

6、核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。 核糖核苷的糖環(huán)上有3個(gè)自由羥基，可以酯化分別生成2-，3-和5-三種核苷酸。5-核苷酸3-核苷酸2-核苷酸3-脫氧核苷酸 脫氧核糖核苷的糖環(huán)上只有2個(gè)自由羥基，只能生成3-和5-脫氧核苷酸。生物體內(nèi)游離存在的是5-核苷酸，構(gòu)成核酸大分子的也是5-核苷酸。5-脫氧核苷酸表：構(gòu)成核酸的核苷酸 DNARNA腺嘌呤(adenine,A)腺嘌呤脫氧核苷酸(dAMP）腺嘌呤核苷酸(AMP)鳥嘌呤(guanine,G)鳥嘌呤脫氧核苷酸(dGMP)鳥嘌呤核苷酸(GMP)胞嘧啶(cytosine,C)胞嘧啶脫氧核苷酸(dCMP)胞嘧啶核苷酸(CMP

7、)胸腺嘧啶(thymine,T)胸腺嘧啶脫氧核苷酸(dTMP)尿嘧啶(uracil,U)尿嘧啶核苷酸(UMP)說明：mono-: 單一, deoxy-: 脫氧腺嘌呤核苷鳥嘌呤核苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷5-腺嘌呤核苷酸5-鳥嘌呤核苷酸5-胞嘧啶核苷酸5-尿嘧啶核苷酸核苷和核苷酸核酸中的稀有核苷酸常以其核苷的形式表示，常見的甲基化修飾基團(tuán) 以“m”（methy）表示；修飾基團(tuán)在堿基上的寫在堿基符號(hào)左方，修飾基團(tuán)在核糖上的寫在堿基符號(hào)右方；修飾基團(tuán)數(shù)寫在其右下角，修飾位置寫在右上角。例如Am62表示腺苷堿基6位有兩個(gè)甲基，即N6,N6-二甲基腺苷Gm2,2,73表示鳥苷的2位有2個(gè)甲基，第7位有一個(gè)甲

8、基，共三個(gè)甲基 表示假尿嘧啶核苷(Pseudo-Uridin)DHU 表示二氫尿嘧啶核苷 (Dihydro-Uridin ) 稀有核苷酸5、細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物 p140多磷酸核苷酸 核苷酸在5-磷酸上進(jìn)一步磷酸化形成的多磷酸化合物為多磷酸核苷酸。 ADP、ATP：帶有高能酸酐鍵，常參與細(xì)胞代謝能量轉(zhuǎn)換 GTP、CTP、UTP：在某些生化反應(yīng)中也具有傳遞能量的作用 UDP、ADP、GDP：是多糖合成中葡萄糖基的載體 CDP：參與甘油的生物磷脂合成表：常見的多磷酸核苷酸核苷二磷酸(NMP)三磷酸核苷(NTP)腺嘌呤(adenine,A)腺苷二磷酸(ADP)三磷酸腺苷(ATP)鳥嘌呤(gu

9、anine,G)鳥苷二磷酸(GDP)三磷酸鳥苷(GTP)胞嘧啶(cytosine,C)胞苷二磷酸(CDP)三磷酸胞苷(CTP)胸腺嘧啶(thymine,T) 胸苷二磷酸(TDP)三磷酸胸苷(TTP)尿嘧啶(uracil,U)尿苷二磷酸(UDP)三磷酸尿苷(UTP)說明：di-: 二的, tri-: 三的多 磷 酸 核 苷 酸 的 相 互 轉(zhuǎn) 換多 磷 酸 核 苷 酸 的 相 互 轉(zhuǎn) 換環(huán)化核苷酸 cAMP、cGMP：是細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)分子和信號(hào)分子(稱之“第二信使”)第一信使：激素本身是第一信使。激素是多細(xì)胞生物在細(xì)胞間傳遞信息的一種化學(xué)信使。第二信使：將細(xì)胞外信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)，在生物體內(nèi)具有廣泛的調(diào)節(jié)作用。環(huán)化核苷酸 cAMP、cGMP：是細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)分子和信號(hào)分子(稱之“第二信使”)腺苷酸環(huán)化酶輔酶類核苷酸 一些核苷酸或其衍生物還是重要的輔酶或者輔基的組成成分。 如：NAD+、NADP+、CoASH、FMN、FAD等肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)S型：平滑型、有毒性、有莢膜（多糖）保護(hù)自身，抵抗宿主的免疫系統(tǒng)，進(jìn)而使宿主死亡R型： 粗糙型、無毒性、無莢膜 肺炎雙球菌Grifths experiment(1928) 有毒性的平滑（右） 無毒性的粗糙型（左）R型二、核酸的化學(xué)組成核酸核苷酸(堿基戊糖磷酸)磷酸核苷(堿基