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第 九 章核酸的结构和功能与核苷酸代谢 核酸的发现和研究工作进展 1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 1994年 中国人类基因组计划启动 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架 核酸 ? 核苷酸 ?? 磷酸 核苷 ? 戊糖 碱基 体内重要的游离核苷酸及其衍生物 含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 二、核酸的一级结构 定义 核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。 DNA的二级结构-双螺旋结构 DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义 DNA双螺旋结构模型要点 DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装 DNA的超螺旋结构 原核生物DNA的高级结构 DNA在真核生物细胞核内的组装 DNA的功能 DNA结构的多样性 B-DNA 右手双螺旋结构 生理盐水92%湿度 Z-DNA 左手双螺旋结构　 人工合成晶体结构 A-DNA 右手双螺旋结构 相对湿度75%以下 三、DNA的功能 tRNA的一级结构特点 含 10~20% 稀有碱基，如 DHU 3′末端为 — CCA-OH 5′末端大多数为G 具有 T?C 核酶的发现，对中心法则作了重要补充； 核酶的发现是对传统酶学的挑战； 利用核酶的结构设计合成人工核酶 。 一、核酸的一般理化性质 DNA是生物大分子。人的染色体DNA约为3×109碱基对。DNA溶液属于高分子溶液，具有很高的粘度。 二、核酸的紫外吸收 由于核酸的组成成分嘌呤碱及嘧啶碱具有强烈的紫外吸收，所以核酸有紫外吸收，最大吸收值在260nm处。 利用紫外吸收特性，可对核酸进行定量测定。 核酸的消化与吸收 核苷酸的生物功用 作为核酸合成的原料 体内能量的利用形式 参与代谢和生理调节 组成辅酶 活化中间代谢物 嘌呤核苷酸的结构 （一）嘌呤核苷酸的合成代谢 (2)AMP和GMP的生成 嘌呤核苷酸从头合成特点 ? 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 ? IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。 AMP或GMP的合成又需1个ATP。 2.嘌呤核苷酸的补救合成途径 补救合成的生理意义 补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。 体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。 嘧啶核苷酸的结构 1.嘧啶核苷酸的从头合成 从头合成的调节 2. 嘧啶核苷酸的补救合成 3.嘧啶核苷酸的抗代谢物 (二)嘧啶核苷酸的分解代谢 4. 脱氧核糖核苷酸的生成 在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基） dNDP + ATP 激酶 dNTP + ADP 二磷酸脱氧核苷 NDP dNDP 二磷酸核糖核苷 NADP+ NADPH + H+ 核糖核苷酸还原酶，Mg2+ 还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2 氧化型硫氧化还原蛋白 S S 硫氧化还原蛋白还原酶 （FAD） 脱氧核苷酸的生成 5. 嘌呤核苷酸的抗代谢物 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。 氨蝶呤 氨甲蝶呤等 氮杂丝氨酸等 6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤等 叶酸类似物 氨基酸类似物 嘌呤类似物 次黄嘌呤 (H) 6-巯基嘌呤 (6-MP) 6-巯基嘌呤的结构 甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR） PRPP 谷氨酰胺 （Gln） = PRA 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR） = = 甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM） 5-氨基异咪唑- 4-甲酰胺核苷酸 （AICAR） = 5-甲酰胺基咪唑- 4-甲酰胺核苷酸 （FAICAR） IMP 次黄嘌呤 （H） PRPP PPi = AMP = PRPP PPi = 腺嘌呤（A） GMP = = PRPP PPi 鸟嘌呤(G) 6-MP 6-MP 6-MP 6-MP 6-MP 6-MP 氮杂丝氨酸 氮杂丝氨酸 氮杂丝氨酸 MTX MTX (二)嘌呤核苷酸的分解代谢 核苷酸 核苷 核苷酸酶 Pi 核苷磷酸化酶 碱基 1-磷酸核糖 嘌呤碱的最终 代谢产物 AMP GMP H （次黄嘌呤） G