核酸和核苷酸..ppt

核酸生物化学 主讲人：黄熙泰 实验室：新生物楼214 第一章 核酸（Nucleic Acids）和核苷酸（nucleotides） 一.核酸和核苷酸 1.核酸的发现 1868 Frederick Miescher (1844-1895) 2.核酸的组成 核酸 （DNA或RNA） 核酸酶水解 核苷酸 酸水解或酶解 碱基 核糖 磷酸 3.碱基（base） 4.核苷（nucleosides） 核糖，脱氧核糖与碱基的缩合产物为核苷。 5.核苷酸（nucleotides） 6.稀有碱基（修饰性碱基） 二.磷酸二酯键与核酸链（多核苷酸） 1.核苷酸通过磷酸二酯键连接成“寡核苷酸”,“多核苷酸”。少于50个核苷酸残基的核苷酸聚合物称为寡核苷酸，多于50个核苷酸残基称为多核苷酸。天然核酸为多核苷酸（polynucleotide）。 2.核酸链的简化表示法 如无特别注明一条核酸链左边为5‘末端，右边为3’末端。 三.核苷酸残基中各基团的性质影响核酸的特性 a.磷酸基团的pK＝1，使核酸呈酸性（在细胞中以“盐”的形式存在）； b.呋喃核糖（或脱氧核糖）的构象影响核酸链的空间结构；RNA的2‘－羟基使RNA比DNA具有更活泼的化学性质； c.碱基 碱基分子环上的多个π键组成共轭双键系统，使碱基具有平面结构和“芳香性”；碱基在核酸链内形成碱基堆积（范德华 力，偶极作用力和疏水力等）参与维系核酸高级结构； 碱基之间能形成多个氢键（形成碱基配对）是核酸生物活性和结构维系的关键； 碱基对紫外光的吸收是核酸检测和研究的重要依据（见图）； 碱基的同分异构现象是引起基因突变的重要原因，内酰胺结构（lactam）是pH＝7时碱基的主要存在形式； 以尿嘧啶为例 pH＝7时，lactam：lactim＝104-105：1 碱基的互变异构是造成复制误差的主要原因之一（见图）； 碱基对紫外光的吸收造成核酸对紫外光的吸收。 O.D. （A） 230 260 280 λ （nm） A＝O.D.=kCl(l=1cm),当C为克分子浓度时，规定吸收系数k为ε ，即A＝εC 对核酸而言，用ε（p）表示某核酸溶液在260nm平均克分子核苷酸残基的吸收系数 Molar absorption coefficient(1/M.cm) 一般地说 RNA ε（p）的约 8000－10000； DNA ε（p）的约 6000－8000； 举例：假定一核糖核苷酸残基的平均分子量为320，测得某一核酸样品的O.D.（260nm）＝1，则此RNA样品的溶液的浓度： C＝A/ ε（p）＝1/8000＝0.000125 M C＝0.000125× 320＝0.04 g/L ＝0.04mg/ml ＝40μg/ml 核酸的制备 技术关键：用去污剂脱蛋白，使DNA 免受核酸酶降解。 定量测定核酸的三种方法： a.“定磷”；b. “定糖”；c.紫外吸收法 四.核酸结构 1.核酸结构可分成三级 核酸的一级结构：核酸的共价连系结构，即核酸链上的核苷酸顺序（sequence） 人类基因组计划（Human Genome Project） 核酸的二级结构：由核酸分子内次级键所形成的任何有规律的稳定结构。 核酸的三级结构：DNA的拓扑结构。染色体的不同层次的折叠。 2.导致DNA双螺旋结构建立的一些基础 a.证明DNA储存遗传信息；转化因子的发现；噬菌体T2感染大肠杆菌的同位素示踪实验（见图）； b.DNA碱基组成的Chargaff规则； c.DNA纤维的X光衍射分析（见图）； 3.DNA双螺旋结构的Watson-Crick模型（见图） （1）双链右手螺旋围绕一共同的轴（螺旋轴）缠绕； （2）亲水的糖－磷酸连接成的主链（backbone）位于螺旋的外侧，而面对水的环境介质，疏水的碱基堆积于双螺旋的内部，碱基平面近乎垂直于螺旋轴； （3）两链之间的碱基形成A＝T，G C 配对，即形成碱基对，这种配对正好填满两链之间的距离。A