第三章生物化学核酸方案.ppt

第三章 核酸Nuclear Acid ——生物遗传的物质基础与信息载体 引 言：核酸概述 核酸的发现： 1868年，瑞士青年科学家 F.Miescher 1944年,Oswald Avery,Colin Macleod和Maclyn McCarty发现，一种有夹膜、表面光滑、具致病性的肺炎球菌中提取的核酸DNA(deoxyribonucleic acid,脱氧核糖核酸)，可使另一种无夹膜，表面粗糙、不具致病性的肺炎球菌的遗传性状发生改变，转变为有夹膜，具有致病性的肺炎球菌，且转化率与DNA纯度呈正相关，若将DNA预先用DNA酶降解，转化就不发生。该项实验彻底纠正了蛋白质携带遗传信息这一错误认识，确立了核酸是遗传物质的重要地位； 核酸与蛋白质一样，是一切生物有机体不可缺少的组成部分。 核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，它不仅对于生命的延续，生物物种遗传特性的保持，生长发育，细胞分化等起着重要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等也密切相关。 因此，核酸的研究是现代生物化学、分子生物学和医学的重要基础之一。 克隆羊-dolly 第一节 核酸的种类、分布与功能 一、核酸的种类与分布 （一）核酸的种类（ RNA、DNA、） 核糖核酸（ribonucleic acid-RNA）:转移RNA(transfer RNA-tRNA) 、信使RNA(messenger RNA-mRNA)、核糖体RNA（ribosomal RNA-rRNA） 小分子细胞核RNA（snRNA）、染色质RNA（chRNA）、反义RNA（antisense RNA）、双链RNA（dsRNA）、细胞质小RNA（scRNA）、具有催化活性的RNA（ribozyme）、各种病毒RNA 功能 ：三者共同参与遗传信息的表达。 脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid- DNA） 功能：遗传信息的载体，负责遗传信息的贮存和发布。 二、核酸的生物学功能（一）DNA是主要的遗传物质 转化作用： 感受态的微生物或离体培养的细胞获得外源DNA并产生新的形状特征。 （一）DNA是主要的遗传物质 第二节：核酸的化学组成 二 核酸的分子组成 核酸（DNA和RNA）是一种线性多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。 核苷酸本身由核苷和磷酸组成, 而核苷则由戊糖和碱基形成 所以， 核酸 1．核苷酸 腺嘌呤 鸟嘌呤 嘌呤 Adenine guanine 1．核苷酸 尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶 uracil cytosine thymine DNA的碱基组成：A G C T RNA的碱基组成：A G C U 1．核苷酸 核酸中除了5类基本的碱基外，还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基。 1．核苷酸 碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶环均呈平面或接近于平面的结构。 碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式—烯醇式或胺式—亚胺式互变异构。 胺式亚胺式互变异构 酮式烯醇式互变异构 1．核苷酸 组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的戊糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的戊糖则为β-D-核糖。 1．核苷酸 核苷由戊糖和碱基缩合而成，嘌呤的N9或嘧啶的N1与戊糖C-1’-OH以C-N糖苷键相连接。 1．核苷酸 核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的核苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。 2．核苷酸的衍生物 ATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。它的结构如下： (2) GTP (鸟嘌呤核糖核苷三磷酸) （3）环化核苷酸cAMP 和 cGMP cAMP(3’,5’- 环腺嘌呤核苷一磷酸)和 cGMP( 3’,5’-环鸟嘌呤核苷一磷酸)的主要功能是作为细胞之间传递信息的信使。 cAMP 和 cGMP 的环状磷酯键是一个高能键。在 pH 7.4 条件下, cAMP 和 cGMP 的水解能约为43.9 kj /mol，比 ATP 水解能高得多。 （4）辅酶核苷酸 NAD+ NADP+ FMN FAD CoA 3．核苷酸的生物学作用 （1）参