基础生物化学-核酸化学联系.doc

第一章 核酸化学 或 第一节 核酸导言 一、 核酸的发现 1868年，瑞士的科学家F.Miescher从外科绷带上的脓细胞的核中分离出一种富含磷元素的酸性化合物，称为“核素”(nuclein)。1889年，Altman等人从酵母和动物的细胞核中制得了不含蛋白质的核酸，首次使用“核酸”（nucleic acid）一词。 二、 核酸是遗传与变异的物质基础 1944年O.t.Avery等人通过细菌转化实验（肺炎双球菌转化实验）证明核酸是 遗传物质。 PPT部分如下： S球菌：有毒肺炎球菌，光滑、有夹膜。 R型球菌：无毒肺炎球菌，粗糙、无夹膜。 二、 核酸的种类及分布 核酸是生物体内的高分子化合物，包括DNA和RNA两大类。 1.脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA) 分布：原核生物：核质区、质粒。 真核生物：95%在细胞核、5%在线粒体和叶绿体。 功能：携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。 2.核糖核酸（ribonucleic acid, RNA） 分布：原核生物： 细胞质 真核生物： 75%在细胞质15%在线粒体和叶绿体10%在细胞核 RNA种类： mRNA （信使RNA , messenger RNA）：约占总RNA的5％，蛋白质合成模板。 rRNA（核糖体RNA，ribosoal RNA）：约占总RNA的80％，核蛋白体组分。 原核生物核糖体中有三类rRNA：5S、16S、23S 真核生物核糖体中有四类rRNA：5S、5.8S、18S、28S tRNA（转移RNA，transfer RNA）：约占总RNA的10％～15％，转运氨基酸。 hnRNA（核内不均一RNA）:成熟mRNA的前体。 snRNA(核内小RNA)：参与hnRNA的剪接、转运。 snoRNA（核仁小RNA）：rRNA的加工、修饰。 scRNA（胞浆小RNA）：蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分。 第二节 核酸组成成分 一.元素组成 主要元素有C、H、O、N、P 与蛋白质比较，核酸一般不含S，而P的含量较为稳定，占9-11%。核酸定量测定的经典方法-定磷法。 二.核酸的基本结构单元 嘌呤（A、G） 碱基（A、T、C、G、U） 核苷 嘧啶（C、T、U） 核酸 核苷酸 戊糖（核糖、脱氧核糖） 磷酸 PPT附图： 1．戊糖 DNA中戊糖为脱氧核糖，RNA中戊糖为核糖，结构式如下： 核糖 脱氧核糖 它们均以呋喃糖态存在，如下图： 2.碱基 核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物，它们分别属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。 嘌呤碱(purine)：鸟嘌呤(guanine,G)和腺嘌呤(adenine,A)； 嘧啶碱(pyrimidine)：胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U)和胸腺嘧啶(thymine,T)。 DNA中的4种碱基：G、A、C、T。 RNA中的4种碱基：G、A、C、U。 PPT附图： 3.核苷 戊糖第1位碳原子上的羟基与嘌呤的第9位氮原子或与嘧啶的第1位氮原子形成的N-C糖苷键。糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键。 PPT附图： 有些核酸中还含有修饰碱基(modified component)，(或稀有碱基，unusual com ponent)，这些碱基大多是在上述嘌呤或嘧啶碱的不同部位甲基化(methylation)或进行其它的化学修饰而形成的衍生物。一般这些碱基在核酸中的含量稀少，在各种类型核酸中的分布也不均一。如：假尿苷（?），二氢尿嘧啶（DHU），Am，m26A。 PPT附图：图片1 4.核苷酸 核苷上的戊糖羟基被磷酸酯化，形成核苷酸。化学结构如下： RNA中的核苷酸： 腺苷酸AMP、鸟苷酸GMP、胞苷酸CMP、尿苷酸UMP。 DNA中的核苷酸： 脱氧腺苷酸dAMP、脱氧鸟苷酸dGMP、脱氧胞苷酸dCMP、脱氧胸苷酸dTMP。 细胞内还有一些以游离形式存在的核苷酸及其衍生物。它们具有重要的生物学功能。比较重要的有： 多磷酸核苷（NDP、NTP)，环化核苷酸（cAMP、cGMP等），辅酶或辅基（NAD、NADP、FAD、CoA等，均含有AMP），活性代谢物（UDPG、CDP-胆碱）。 举例附图： ATP(