核酸優(yōu)秀課件

第十八章 核酸

一、核酸的概念和分類核酸是一類具有重要生理功能的大分子化合物，存在于所有的生物體內(nèi)，由于最初發(fā)現(xiàn)于細胞核而且具有酸性而得名。任何有機體包括細菌和病毒等，都無例外的含有核酸。核酸是核蛋白的輔基，也是蛋白質(zhì)合成及生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)組成和功用，核酸分為兩大類，含有核糖者稱為核糖核酸，簡稱RNA，參與蛋白質(zhì)合成；含有脫氧核糖者稱為脫氧核糖核酸，簡稱為DNA，是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。二、核酸的化學組成核酸水解首先得到核苷酸，核苷酸進一步水解生成核苷和磷酸，核苷再水解最后生成含氮堿基和戊糖。說明核酸是由磷酸、堿基和戊糖按一定方式組成的。DNA和RNA都是由此三大部分組成，但是，每一部分中的物質(zhì)不完全相同。DNA水解得到的戊糖是D-2-脫氧核糖，RNA卻是D-核糖，DNA中含有的堿基是兩種嘌呤堿和胞嘧啶、胸腺嘧啶，RNA的堿基中沒有胸腺嘧啶，而有尿嘧啶。（一）堿基核酸中的堿基包括兩類，即嘌呤堿和嘧啶堿，他們都是嘌呤和嘧啶的衍生物。嘌呤堿包括兩種，分別是腺嘌呤和鳥嘌呤。嘧啶堿有三種，分別是胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶。

腺嘌呤（A）

鳥嘌呤（G）

尿嘧啶（U）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）（三）磷酸DNA和RNA中都含有磷酸，它們以磷酸二酯鍵的形式與戊糖的5-位羥基和3-位羥基結(jié)合。三、組成核酸的基本結(jié)構(gòu)單位--核苷酸核酸的初級水解產(chǎn)物是核苷酸，因此，核苷酸是組成核酸的基本結(jié)構(gòu)單位，故核酸又稱為多核苷酸，而核苷酸對應的稱為單核苷酸，它是由核苷與一分子磷酸形成的。（一）核苷核苷由戊糖與堿基通過苷鍵結(jié)合。實驗表明，當戊糖與堿基結(jié)合時，是通過β-苷羥基與嘧啶堿的N1位上的氫或嘌呤堿N9位上的氫縮水成鍵的?？s水后所形成的C-N-C鍵稱為氮苷鍵，所形成的化合物稱為核苷。核酸中的核苷共有8種，分別是腺嘌呤核苷（腺苷）、鳥嘌呤核苷（鳥苷）、胞嘧啶核苷（胞苷）、尿嘧啶核苷（尿苷）、腺嘌呤脫氧核苷（脫氧腺苷）、鳥嘌呤脫氧核苷（脫氧鳥苷）、胞嘧啶脫氧核苷（脫氧胞苷）、胸腺嘧啶脫氧核苷（脫氧胸苷）等。

鳥嘌呤核苷（鳥苷）鳥嘌呤脫氧核苷（脫氧鳥苷）

胞嘧啶核苷（胞苷）胞嘧啶脫氧核苷（脫氧胞苷）

尿嘧啶核苷（尿苷）胸腺嘧啶脫氧核苷（脫氧胸苷）

腺嘌呤核苷-5’-磷酸（腺苷酸）胞嘧啶脫氧核苷-5’-磷酸（脫氧胞苷酸）

尿嘧啶核苷-5’-磷酸（尿苷酸）胸腺嘧啶脫氧核苷-5’-磷酸（脫氧胸苷酸）上述的核苷酸分子中，都只有一個磷酸，故稱為一磷酸核苷。但是，核苷酸的磷酸基可進一步磷酸化生成二磷酸核苷、三磷酸核苷，如5'-腺苷酸（AMP)進一步磷酸化而生成二磷酸腺苷(ADP)、三磷酸腺苷(ATP)。這些核苷酸的衍生物以游離狀態(tài)存在于細胞中，具有重要的生理功能。如ADP和ATP中磷酸與磷酸之間的鍵有很高的能量，稱為高能磷酸鍵，用“~”表示，其鍵能為33.44KJ/mol,是生物體能量利用和儲存的主要形式。腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）近年來的研究還發(fā)現(xiàn)，生物細胞中普遍存在一種環(huán)狀核苷酸，其中以3’,5’-環(huán)磷酸腺苷（3’,5’-環(huán)腺苷酸，cAMP）研究最多，它是由腺苷酸中的磷酸與和核糖糖的3’,5’位羥基形成二酯環(huán)化而成。研究發(fā)現(xiàn)，其3’-的磷酸酯鍵是高能鍵，水解后可釋放49.74KJ/mol的能量。除此之外，它還是生物體內(nèi)的基本調(diào)節(jié)物質(zhì)，是一種具有激素作用的媒介物。許多激素的作用就是通過cAMP實現(xiàn)的，因此，常稱cAMP為第二信使。四、核酸的結(jié)構(gòu)（一）核酸的一級結(jié)構(gòu)核酸鏈中核苷酸的連接方式和排列順序稱為核酸的一級結(jié)構(gòu)。在DNA和RNA中，核苷酸分子之間彼此以磷酸二酯鍵的形式連接，如果一個核苷酸分子的5’位羥基與磷酸連接，則其相鄰的核苷酸分子則以3’位羥基與此磷酸連接，如果一個核苷酸分子的3’位羥基與磷酸連接，則其相鄰的核苷酸分子則以5’位羥基與此磷酸連接，即核酸分子中核苷酸彼此以3’,5’-磷酸二酯鍵的形式相互連接.核酸的一級結(jié)構(gòu)也即是指以3',5'-磷酸二酯鍵相連的多核苷酸鏈中核苷酸的排列順序。

RNA片斷結(jié)構(gòu)

DNA片斷結(jié)構(gòu)其中，RNA是以核糖的3',5'位羥基與磷酸形成二酯鍵，DNA是以2'-脫氧核糖的3',5'位羥基與磷酸形成二酯鍵。RNA和DNA的結(jié)構(gòu)示意圖如下，其中，A、G、C、U、T分別表示堿基，豎線代表戊糖，3',5'分別代表戊糖中的3'位和5'位羥基，P代表磷酸二酯鍵，當P其位于戊糖的左側(cè)時，表示與戊糖的5'位羥基相連，位于右側(cè)時，表示與戊糖的3'位羥基相連。在一條核苷酸鏈中，如果3'位羥基是游離的，則稱為3'末端，如果5'位羥基是游離的，則稱為5'末端RNA片斷結(jié)構(gòu)（3）堿基之間形成氫鍵時有一定的規(guī)律，一條鏈上的腺嘌呤一定和另一條鏈上的胸腺嘧啶形成氫鍵（A-T配對），一條鏈上的鳥嘌呤只能和另一條鏈上的胞嘧啶形成氫鍵（G-C配對）,這個規(guī)律稱為堿基配對規(guī)律或堿基互補規(guī)律。根據(jù)堿基互補規(guī)律，當一條鏈上的堿基順序被確定后，即可推知另一條鏈中的堿基順序。堿基互補規(guī)律是DNA復制和生物遺傳的關(guān)鍵。DNA中的堿基配對規(guī)律(堿基互補規(guī)律)2.RNA的二級結(jié)構(gòu)關(guān)于RNA的二級結(jié)構(gòu)，目前了解的比較清楚的是分子量較小的轉(zhuǎn)移核