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生化与分子生物学技术原理 曹凯鸣 复旦大学生命科学学院 2006年11月 第一章 核酸的基本结构和性质 一.基本的化学组成 经不同程度水解可获得核酸各种组成部分 核苷酸 nucleotide Nt 核苷 nucleoside Ns 碱基 嘌呤 purine Pu 嘧啶 pyrimidine Py 碱基三字符号 Ade Cyt Gua Thy Ura Ns单字符号 (d) A C G T U Ns, Nt, oligoNts 中均为D-戊糖 碱基可异构化 异构平衡仅 H 原子位置变化 　UV,NMR分析 生理 pH 条件下, 5种碱基 99.99% 以氨基与酮式存在。 N-糖苷键 C1 与嘧啶 N1 连接 C1 与嘌呤 N9 连接 oligo 表示法 poly U 均聚物 poly (dA-dT) 交替排列 poly (dA·dT) 随机排列 poly A·2poly U 按1:2结合成复合物 (三链) 二. 糖环的折叠形式 构型(configuration)共价化合物中,各个原子在空间的相对排列关系。 构型的改变涉及到共价键破坏 核酸中核糖仅一种构型 ： β- D型 构象(conformation) 化合物内可以自由转动的单键上的原子或基团,绕单键旋转或随单键扭转,产生几种不同的空间排列形式。 构象的改变并不伴随共价键的破坏 核酸中的核糖有多种构象 核糖的五员环不处于一个平面，C1，，O，和 C4’ 三个原子在一个平面上，C2’ 或/和 C3’ 偏离此平面，使核糖产生不同的构象。 ? 内式构象(endo)偏离平面的方向和 C5’同向 ? 外式构象(exo) 偏离平面的方向和 C5’反向 1. 信封式 (Envelope, E ) 糖环的 C 2’或 C 3’ 1个原子偏离平面的折叠 C2’-endo ( 2E ) C3’-endo ( 3E ) C2’-exo ( E2 ) C3’-exo ( E3 ) 2. 扭转式 ( Twist, T ) 糖环的 C2’ 和 C3’ 两个原子都偏离糖平面,而且取方向相反的折叠。 两个原子偏离糖平面的程度可以相等或不等 C2’-endo-C3’-exo C2’-exo-C3’-endo ? 存在 溶液 : Nt , Ns C2’-endo ~ C3’-endo DNA : B-DNA C2’-endo A-DNA(RNA) C3’-endo Z-DNA 胞苷(C) C2’-endo ( 反式） 鸟苷(G) C3’-endo（顺式 ） 三. 核苷的顺反构象( syn-anti 构象) 核糖和碱基以N-糖苷键连接成核苷，核苷中碱基平面绕糖苷键旋转形成核苷的顺反构象。 扭转角决定核苷的构象 ? 存在 溶液: 顺反式可互换 结晶: 顺反式不可互换 四. 核酸的修饰成分及甲基化 1948年 小牛胸腺DNA分离 m5dC 特点: ? 原有成分的衍生物 ? 含量少(百分之几~万分之几) ? 主要化学键不变 1.修饰碱基 60余种 Ura Ade Gua Cyt Thy 25 17 12 6