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第二章 核酸的化学 本章主要内容核苷酸DNARNA核酸的性质 认识核酸在生命科学上的重要性 弄清碱基、核苷、核苷酸和核酸分子结构上的关系 掌握核酸的化学本质及DNA和RNA在组分、结构和功能上的差异 认识核酸的结构与其性质与功能之间的关系。 1869年 F.Miescher首先从伤员绷带的脓细胞中分离得到称为“核素”的核酸 1944年 O.N.Avery通过转化实验证实DNA是主要的遗传物质 1953年 J. D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA双螺旋结构模型 1958年 Crick提出遗传信息传递的中心法则 1970年,建立DNA重组技术 1980年后,分子生物学、分子遗传学等学科突飞猛进发展，提出并完成HGP. 一、概述概念 核酸(nucleic acid)是由碱基（嘌呤和嘧啶）、戊糖和磷酸组成的高分子物质，是生物体的基本组成。 种类： DNA （脱氧核糖核酸） RNA（核糖核酸） “四核苷酸假说”：核酸由四种核苷酸组成的单体构成的，缺乏结构方面的多样性,不大可能有重要的生理功能。 1944年，Avery等人的肺炎双球菌转化实验证实核酸是生命遗传的基础物质。 1952年，Hershey和Chase的T2噬菌体侵染实验彻底证明遗传物质是核酸，而不是蛋白质。 1928年，英国 S型肺炎球菌：有荚膜，菌落表面光滑 R型肺炎球菌：没有荚膜，菌落表面粗糙 结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌 这种生物分子或遗传物质是什么呢？ 噬菌体侵染实验 分布： DNA：主要在细胞核中，是染色体的主 要成分。此外在线粒体、叶绿体. RNA：主要在细胞质中，此外在线粒体、细胞核——核仁； 二、核酸的组成成分 核酸是一种线形多聚核苷酸(polynucleotide), 其基本结构单位是核苷酸(nucleotide)。 核苷酸的基本结构 （一）核酸中的戊糖 D-核糖（D-ribose） D-脱氧核糖 （D-deoxyribose） 核酸据此分类： 脱氧核糖——DNA； 核糖——RNA； 核酸中的戊糖均为 β-D-型 从两类核酸的水解产物可看到它们组成的差别? （二）碱基 核酸中的碱基分两类： 1、嘧啶碱(pyrimidine)：是嘧啶的衍生物。 2、嘌呤碱(purine)：由嘌呤衍生而来。 3、稀有碱基： 一些修饰碱基，因含量甚少而称之。 大多为甲基化碱基，多在tRNA中。 （三）核苷：(nucleoside) 核苷：戊糖与碱基缩合而成，并以糖苷键相连接。 糖苷键： 二者的连接是C-N键，称N-糖苷键。 核苷的表示： 核苷：A、G、 C 、U 脱氧核苷：dA,dG,dC,dT 修饰核苷： 如5-甲基脱氧胞嘧啶：m5dC。 脱氧核糖核酸和核糖核酸异同的对比 （四）核苷酸(nucleotide，nt) 1、种类： 1）按酯化位点：可在核糖的2’- , 3’-, 5’-； 2）按核糖类型： 核苷酸、 脱氧核苷酸 2、结构： 3、表示： 与一个磷酸结合——MP：(d)AMP、(d)GMP、(d)CMP、(d)TMP、UMP 与二个磷酸结合——DP：如：ADP 与三个磷酸结合——TP： 如：ATP 4、特殊核苷酸： 环核苷酸： 核糖3’-, 5’- 成环。 cAMP、 cGMP 功能： 第二信使，激素、一些药物、神经递质通过其发挥生理作用。 核苷酸衍生物 核苷酸衍生物 5’- IMP 5’- 肌苷酸 (5’- 次黄嘌呤核苷酸) 5’- GMP （五）核苷酸的连接方式 1、 3’-, 5’磷酸二酯键将核苷酸连接成核酸大分子。 2、核酸的一级结构： 多核苷酸链中各核苷酸残基的排列顺序。 2）读向： 碱基序列从左到右表示5’ ——3’，由3’-, 5’磷酸二酯键连接。 若两链反向平行，则需注明每条链的走向。如： 5’A-T-G-C-C-T-G-A 3’ 3’ T-A-C-G-G-A-C-T 5’ 三、DNA （一）DNA 的一级结构： 由数量庞大的4种脱氧核苷酸通过3’-, 5’磷酸二酯键连接成的直线形或环形多聚体。 （二）DNA的双螺旋二级结构 1、双螺旋结构模型建立的依据： 1） chargaff对DNA碱基组成的定量分析,提出碱基配对原则：A=T， G≡C 2）根据对DNA纤维和晶体的x-衍射分