【正文】 目 錄 第 六 章 核苷酸與核酸 Nucleotides and Nucleic Acids 目 錄 核 酸 (nucleic acid) 是以 核苷酸 為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。 目 錄 ? 1868年 Fridrich Miescher 從膿細(xì)胞中提取核素。 ? 1944年 Avery等人證實(shí) DNA是遺傳物質(zhì)。 ? 1953年 Watson和 Crick發(fā)現(xiàn) DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 ? 1968年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼。 ? 1975年 Temin和 Baltimore發(fā) 現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。 ? 1981年 Gilbert和 Sanger建 立 DNA測序方法。 ? 1985年 Mullis發(fā)明 PCR技術(shù)。 ? 1990年 美國啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃 (HGP)。 ? 1994年 中國人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)。 ? 2022年 美英等國完成人類基因組計(jì)劃。 ? 核酸研究的發(fā)展簡史 目 錄 第一節(jié) 核酸概述 The Generality of Nucleic Acids 目 錄 一、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸 核酸 (DNA和 RNA) 核苷酸 核苷和脫氧核苷 磷酸 戊糖 堿基 嘌呤 嘧啶 核糖 脫氧核糖 目 錄 二、核苷酸由堿基、戊糖、磷酸組成 POOO HOHOCH2O HO HNNN H2O目 錄 （一）核酸中的堿基 嘌呤 (purine) NNN HN123456789NNN HNN H 2腺嘌呤 (adenine, A) NN HN HNN H2O鳥嘌呤 (guanine, G) 目 錄 NN H132456嘧啶 (pyrimidine) 胞嘧啶 (cytosine, C) NN HN H2O尿嘧啶 (uracil, U) N HN HOO胸腺嘧啶 (thymine, T) N HN HOOCH3目 錄 稀有堿基 (rare base)： 核酸中含量甚少的堿基 。 大多數(shù)都是甲基化堿基 。 tRNA中含有較多的稀有堿基 ， 可高達(dá) 10%。 DNA RNA 嘌呤 m7G 7甲基鳥嘌呤 N6,N62m6A N6,N6二甲基腺嘌呤 N6m6A N6甲基腺嘌呤 N6m6A N6甲基腺嘌呤 m7G 7甲基鳥嘌呤 嘧啶 m5 C 5甲基胞嘧啶 DHU 二氫尿嘧啶 hm5 C 5羥甲基胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 核酸中部分稀有堿基 目 錄 （二）核苷酸中的戊糖 （構(gòu)成 RNA） 1180。 2180。 3180。 4180。 5180。 O HOCH2OHO H O H核糖 (ribose) （構(gòu)成 DNA） O HOCH2OHO H脫氧核糖 (deoxyribose) H 目 錄 （三）核苷： AR, GR, UR, CR 嘌呤 N9或 嘧啶 N1與核糖 C1?通過 βN糖苷鍵 相連形成 核苷 (ribonucleoside)。 N N N N 9 N H 2 O O H O H H H H C H 2 O H H 1 39。 2 39。 糖苷鍵 目 錄 嘌呤 N9 或 嘧啶 N1與脫氧核糖 C1?通過 βN糖苷鍵 相連形成 脫氧核苷 (deoxyribonucleoside)。 N N N N 9 N H 2 O H O H H H H C H 2 O H H 1 39。 2 39。 糖苷鍵 脫氧核苷： dAR, dGR, dTR, dCR 目 錄 （四）核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP 脫氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP N N N N 9 N H 2 O O H O H H H H C H 2 H 1 39。2 39。 O P O H O O 糖苷鍵 酯鍵 目 錄 腺嘌呤核苷三磷酸 ATP 腺嘌呤脫氧核苷一磷酸 dAMP 目 錄 環(huán)式腺苷一磷酸 cAMP (環(huán)磷酸腺苷 ) 環(huán)式鳥苷一磷酸 cGMP (環(huán)磷酸鳥苷 ) 目 錄 鳥苷四磷酸 ppGpp 目 錄 核苷酸的功能 脫氧核苷酸： DNA的組成成分 ， 為數(shù)不多的參與代謝的調(diào)節(jié) 。 核糖核苷酸： RNA的組成成分 ， 還以多種方式參與細(xì)胞內(nèi)的生理和生化過程 。 目 錄 體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物 ? 含核苷酸的生物活性物質(zhì)： NAD+、 NADP+、 CoASH、 FAD 等都含有 AMP ? 多磷酸核苷酸： NMP， NDP， NTP ? 環(huán)化核苷酸 : cAMP， cGMP NOC H2OO HONNNN H2POO HcAMP NADP+ NAD+ 目 錄 三、核苷酸通過 3?,5?磷酸二酯鍵連接成多聚核苷酸（核酸） 3?, 5?磷酸二酯鍵是核酸的基本結(jié)構(gòu)鍵， 多聚核苷酸鏈方向性。 目 錄 5180。端 3180。端 C G A 3?, 5?磷酸二酯鍵 多聚核苷酸鏈方向性 目 錄 四、核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類 （一） RNA是單鏈 多聚核糖核酸 （二） DNA是單鏈或雙鏈 多聚脫氧核糖核酸 （三）組成 DNA和 RNA成分不同 （四）多聚核苷酸中 核苷酸的排列順序 是核苷酸的基本結(jié)構(gòu)（一級結(jié)構(gòu)） 目 錄 核酸的一級結(jié)構(gòu)： 核酸中 核苷酸的排列順序 核苷酸間的差異主要是堿基不同，也稱為堿基排列順序。即 堿基序列 。 5′ 端 3′端 C G A 目 錄 3?, 5?磷酸二酯鍵 目 錄 A G P 5? P T P G P C P T P OH 3? 書寫方法 5? pApCpTpGpCpTOH 3? 5? A C T G C T 3? 目 錄目 錄 核酸分子大小表示法 : 單鏈 DNA或 RNA: 堿基數(shù)目 , base, kilobase. 雙鏈 DNA或 RNA: 堿基對數(shù)目 , base pair (bp) kilobase pair (kb) 小的核酸片段 (50bp), 稱為寡核苷酸 (nt) 目 錄 第二節(jié) DNA的三維結(jié)構(gòu) The Three Dimensional Structure of DNA 目 錄 DNA的空間結(jié)構(gòu)又分為二級結(jié)構(gòu)(secondary structure)和高級結(jié)構(gòu) 。 DNA的空間結(jié)構(gòu) (spatial structure) 構(gòu)成 DNA的所有原子在三維空間具有確定的相對位置關(guān)系。 目 錄 一、 DNA的二級結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu) 目 錄 （一） Waston和 Crick提出 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 堿基組成分析 [A] = [T]、 [G] ? [C] 不同生物堿基組成不同 同生物、不同組織堿基組成相同 目 錄 模型理論基礎(chǔ)： hargaff 規(guī)則 獲得了高質(zhì)量的 DNA分子的 X射線衍射照片。 目 錄 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) （ Watson, Crick, 1953） 反向平行 、 右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)： 兩條 相互平行 、 走向相反的 脫氧核苷酸鏈組成 圍繞同一個(gè)螺旋軸形成 右手螺旋 雙 螺 旋 結(jié) 構(gòu) 的 直 徑 為， 螺距為 目 錄 目 錄 親水性的 脫氧核糖 磷酸為 骨架位于雙鏈的外側(cè) 。 疏水性的 堿基 位于雙鏈的內(nèi)側(cè) 。 目 錄 堿基垂直螺旋軸與對側(cè)堿基形成 氫鍵配對（ 互補(bǔ)配對形式： A=T。 G?C） 。 目 錄 2. DNA雙鏈之間形成了互補(bǔ)堿基對