【正文】 示核酸的一級結(jié)構(gòu)時，用 p表示磷酸基團，當(dāng)它放在核苷符號的左側(cè)時，表示磷酸與糖環(huán)的 539。, 539。 用 陽離子交換樹脂 分離上述四種核苷酸時，先在低pH(例如 )下使它們都帶上凈正電荷 (UMP除外 )，經(jīng)離子交換作用結(jié)合到樹脂上，然后用 pH或鹽離子濃度遞增的緩沖液進行洗脫?？梢钥闯?，當(dāng)pH處于第一磷酸基和堿基解離曲線的 交點 時，二者的解離度剛好相等。很多原核生物(如大腸桿菌 )、真核生物 (如酵母菌 )和哺乳動物都存在 A5?pppp539。cyclic adenosine monophosphate, cAMP)是一些激素發(fā)揮作用的媒介物，被稱為這些激素的第二信使。核苷三磷酸化合物在生物體的能量代謝中起著重要的作用，在所有生物系統(tǒng)化學(xué)能的轉(zhuǎn)化和利用中普遍起作用的是 ATP。核苷酸 (圖 29)，所以通常將核苷 539。核苷中的核糖有 3個自由的羥基，均可以被磷酸酯化，分別生成239。在 tRNA中有少量尿嘧啶的第 5位碳原子與核糖的 139。在一些核酸中還存在少量的其它修飾堿基，如次黃嘌呤、二氫尿嘧啶、 5甲基尿嘧啶 (胸腺嘧啶 )、 4硫尿嘧啶等。一側(cè)，稱 內(nèi)式 (endo)，若偏向另一側(cè)則稱之為 外式 (exo)。某些 RNA中含有少量的 D2O甲基核糖，即核糖的第 2個碳原子上的羥基已被甲基化， D核糖和 D2脫氧核糖的結(jié)構(gòu)式如圖 22所示。原核生物的染色體是由一個環(huán)狀DNA分子和少量蛋白質(zhì)構(gòu)成的，真核生物的染色體則是由DNA和約等量的蛋白質(zhì)構(gòu)成的。 The AveryMacLeodMcCarty experiment. When injected into mice, the encapsulated strain of pneumococcus is lethal, whereas the nonencapsulated strain, like the heatkilled encapsulated strain, is harmless. Earlier research by the bacteriologist Frederick Griffith had shown that adding heatkilled virulent bacteria (harmless to mice) to a live nonvirulent strain permanently transformed the latter into lethal, virulent, encapsulated bacteria. Avery and his colleagues extracted the DNA from heatkilled virulent pneumococci, removing the protein as pletely as possible, and added this DNA to nonvirulent bacteria. The DNA gained entrance into the nonvirulent bacteria, which were permanently transformed into a virulent strain. 但由于四核苷酸假說的影響，這一結(jié)果一度受到質(zhì)疑，理由是： （ 1）因認(rèn)為蛋白相對分子質(zhì)量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二十種氨基酸的排列組合將是個天文數(shù)字，可作為一種遺傳信息。 1910年 Kossel證明核酸的主要成分是核糖、磷酸和堿基， 1924年 Feulgen根據(jù)核酸所含核糖的結(jié)構(gòu)差別，將核酸分為 核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)和 脫氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA)。 第二章 核酸的結(jié)構(gòu)和功能 20世紀(jì) 50年代初，核酸是遺傳物質(zhì)得到公認(rèn)。 Miescher在 1892年曾推測核酸可能是遺傳物質(zhì)，但遺憾的是 1940年代之前，這一推論未能得到實驗的證實，也未得到學(xué)術(shù)界的重視。 1944年 Avery重做 1928年Griffith的細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗，從有致病能力的有莢膜細(xì)菌分離蛋白質(zhì)和 DNA，分別加到無莢膜細(xì)菌 (無致病能力 )的培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)有莢膜細(xì)菌的 DNA，可以使無莢膜細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有莢膜細(xì)菌，而蛋白質(zhì)沒有這種作用，說明 DNA是遺傳物質(zhì)。 the viral ghosts contained no radioactivity. The cells infected with 35Slabeled phage were found to have no radioactivity after blender treatment, but the viral ghosts contained 35S. Progeny virus particles (not shown) were produced in both batches of bacteria some time after the viral coats were removed, indicating that the geic message for their replication had been introduced by viral DNA, not by viral protein. 現(xiàn)已證明，除少數(shù)病毒以 RNA為遺傳物質(zhì)外， 多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是 DNA。 戊糖 RNA和 DNA兩類核酸是因所含的戊糖不同而分類的， RNA含 D核糖， DNA含 D2脫氧核糖 。核糖和脫氧核糖均為 βD型呋喃糖，通常糖環(huán)的 4個原子處于同一平面，另一個原子偏離平面，若突出的原子偏向 C539。稀有堿基是主要堿基經(jīng)過化學(xué)修飾生成的，因此也可稱作 修飾堿基 。碳原子通常與嘌呤堿的第 9氮原子或嘧啶堿的第 1氮原子相連。 核苷酸 核苷酸的結(jié)構(gòu)和功能 核苷酸 (nucleotide)是核苷的磷酸酯。 生物體內(nèi)的游離核苷酸多為 539。各種 核苷三磷酸 (ATP, GTP, CTP, UTP)是體內(nèi) RNA合成的直接原料，各種脫氧核苷三磷酸 (dATP, dGTP, dCTP, dTTP)是DNA合成的直接原料。, 539?？莶輻U菌在營養(yǎng)不利的情況下形成芽孢時，合成 ppApp， pppApp和 pppAppp，使細(xì)菌處于休眠狀態(tài)度過惡劣時期。 表 21 四種主要核苷酸可解離基團的 pK值 核苷酸 pK0 (堿基 N) pk1 (磷酸基 ) pK2 (磷酸基 ) 5′AMP (N1) 5′GMP (N1), (N7) 5′CMP (N3) 5′UMP (N3) 圖 213是 4種核苷酸的解離曲線。在 電泳 ，它們便以不同的速度向正極移動，其移動速度的順序是UMP GMP AMP CMP，因而可以將它們分開。磷酸二酯鍵 (339。,539。而 pApC↓pGpU則表示水解后 C的 339。1953年 Watson和 Crick提出 DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu) (DNA double helix, duplex)，是 20世紀(jì)自然科學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)之一，對生命科學(xué)的發(fā)展具有劃時代的意義。在 pH4～ 11之間，堿基的可解離基團不可滴定，一個合理的解釋是 DNA形成雙鏈， 有關(guān)基團參與了氫鍵的形成 。根據(jù)堿基構(gòu)象研究的結(jié)果， A與T配對形成 2個氫鍵， G與 C 配對形成 3個氫鍵 (圖 217)。相鄰堿基對平面間的距離為 ，該距離使堿基平面間的 π電子云可在一定程度上互相交蓋，形成 堿基堆積力 (base stacking force)。堿基對因而向兩條主鏈的一側(cè)突出， 堿基對上下堆積起來，窄角的一側(cè)形成 小溝(minor groove)，其寬度為 。按照 Watson和 Crick提出的 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，相鄰堿基平面之間會旋轉(zhuǎn) 36o的角度，但Dickerson等研究人工合成的 12bp DNA的空間結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)相鄰堿基平面之間的旋轉(zhuǎn)角度可在 28o～ 42o的之間變動。 ADNA的堿基平面因此而傾斜了 20176。說明在天然 DNA中確有 ZDNA ，且執(zhí)行著某種細(xì)胞功能。 （ 6）負(fù)超螺旋的存在。 C型 (66%,Li) 6176。 C+表示質(zhì)子化的 C，由于 DNA的三螺旋結(jié)構(gòu)中存在 C+，因此，也可被稱作 HDNA。 DNA的某些特殊序列還可形成 四鏈結(jié)構(gòu) (tetrasomy structure)，目前發(fā)現(xiàn)的四鏈結(jié)構(gòu)均是由串聯(lián)重復(fù)的鳥苷酸鏈構(gòu)成的。除端粒 DNA外，免疫球蛋白鉸鏈區(qū)所對應(yīng)的 DNA片段，成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤敏感基因、 tRNA基因和 SupF基因的一些特殊序列，均存在串聯(lián)重復(fù)的鳥苷酸鏈，有可能形成四鏈 DNA結(jié)構(gòu)。開環(huán) DNA在離心場中和凝膠電泳中的移動速度較線性 DNA慢。若在兩條鏈均不斷開的情況下解開負(fù)超螺旋，則雙螺旋的部分區(qū)域會形成單鏈區(qū)，在圖 227的例子中， L和 T均為 36， W為 0 ， 依然滿足 L = T + W的關(guān)系式，這種形式 稱解鏈環(huán)形 DNA。 DNA兩條鏈的關(guān)系很像兩股扭在一起的蠅子，用具一定彈性的兩股繩子 (如軟電線 )可演示圖 227所示的各種狀態(tài)。若將負(fù)超螺旋解開，則雙螺旋減少 2周。雙螺旋 DNA分子先盤繞組蛋白形成 核小體 (nucleosome)，或稱核粒，許多核小體由 DNA鏈連在一起構(gòu)成串珠狀結(jié)構(gòu)。因此，纏繞在組蛋白核心 DNA分子也是一種超螺旋結(jié)構(gòu)。 Model for levels of anization that could provide DNA paction in the chromosomes of eukaryotes. The levels take the form of coils upon coils. In cells, the higherorder structures (above the 30 nm fibers) are unlikely to be as uniform as depicted here. Compaction of DNA in a eukaryotic chromosome 染色體是在細(xì)胞有絲分裂時，遺傳物質(zhì)緊密包裝形成的特定結(jié)構(gòu)。 Typical righthanded stacking pattern of singlestranded RNA. The bases are shown in gray, the phosphate atoms in yellow, and the riboses and phosphate oxygens in green. Green is used to represent RNA strands in succeeding chapters, just as blue is used for DNA. Secondary structure of RNAs. (a) Bulge, internal loop, and hairpin loop. (b) The paired regions generally have an Aform righthanded helix, as shown for a hairpin.