第6章核酸化学解剖.pdf

? 一、核酸的发现与发展 ? 1869 Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一种含磷酸 的 有 机 物 ， 当 时 称 为 核 素 （ nuclein ） , 后 称 为 核 酸 （nucleic acid）；此后几十年内，弄清了核酸的组成及 在细胞中的分布。 ? 1944 Avery 等 成 功 进 行 肺 炎 球 菌 转 化 试 验 ； 1952 年 Hershey等的实验表明32P-DNA可进入噬菌体内，证明DNA是 遗传物质。 ? 1953 Watson和Crick建立了DNA结构的双螺旋模型，说明 了基因的结构、信息和功能三者间的关系，推动了分子生 物学的迅猛发展。 ? 1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则。 ? 二、核酸的分类、分布和功能 核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子。 脱氧核糖核酸：主要的遗传物质 核糖核酸：与遗传信息在子代的表达有关 （一）脱氧核糖核酸（DNA） 遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质。在真核细 胞中，DNA主要集中在细胞核内，呈线形；线粒体和叶绿 体中均有各自的DNA。原核细胞没有明显的细胞核结构， DNA存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染 色体，每个染色体含一个双链环状DNA。 （二）核糖核酸（RNA） 核糖核酸的三种类型：tRNA、rRNA、mRNA。 ? 顺反子：mRNA上对应于DNA上一个完整基因的一段核 苷酸序列。 ? 原核生物的mRNA结构简单，由于功能相近的基因组成 操纵子作为一个转录单位，产生多顺反子mRNA；真核 生物mRNA结构复杂，有5’-帽子，3’-poly(A)尾巴，以 及非翻译区调控序列，但功能相关的基因不形成操纵子， 不产生多顺反子mRNA。 （三）核酸的功能 1.DNA是主要的的遗传物质 ?基因的三个基本属性： a) 可通过复制将遗传信息传递给子代； b) 经转录对表型有一定的效应； c) 可突变形成各种等位基因。 2.RNA参与蛋白质的生物合成 RNA的5类功能： a) 控制蛋白质的合成； b) 参与RNA转录后的加工与修饰； c) 基因表达与细胞功能的调节； d) 生物催化功能； e) 遗传信息加工。 第二节 核酸的结构 ? 一、核酸的化学组成 戊糖：D-脱氧核糖、D-核糖 核苷 核酸 水解 核苷酸 碱基 磷酸 （一）戊糖 核酸中的戊糖：D-核糖，D-2-脱氧核糖 （二）碱基 核酸中的碱基分两类：嘧啶碱和嘌呤碱 嘧啶碱基 嘧啶和嘌呤 嘌呤碱基 （三）核苷 类型：核糖核苷、脱氧核糖核苷 ? 核苷是一种糖苷，由戊糖和碱基组成。糖与碱基之间以 糖苷键相连接。糖的第一位碳原子与嘧啶碱的第一位氮 原子或嘌呤碱的第九位氮原子相连。碱基与戊糖之间的 键称为N-糖苷键。 （四）核苷酸 核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，就形成核苷酸。 （五）稀有组分 ? （一）DNA的一级结构 DNA的一级结构：指脱氧核糖核苷酸的组成及排列顺序，即 碱基序列。 核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键连接成长链， 磷酸与糖交替排列成DNA骨架。 链的一端有自由的5’-磷酸基称为5’端， 另一端有自由3 ’-羟基称为3 ’端。 真核生物的基因都是不连续的，即一个完整的基因被一个或更 多个插入片段间隔，这些片段在转录后的加工过程被切除，所 以不编码任何蛋白质。这些不编码的的序列称为内含子，编码 蛋白质的序列称为外显子。 ? （二）RNA的一级结构 顺反子：指mRNA分子中对应于DNA上一个完整基因的一段 核苷酸序列。 ?原核生物相关蛋白质的编码序列通常组成操纵子作为转录 单位一同被转录，产生多顺反子mRNA。 ?真核生物的mRNA都是单顺反子。 ? （一）DNA的碱基组成Chargaff规则 Chargaff 规律 1950年 所有生物的DNA中，A=T，G=C，A+C=G+T，且A+G=C+T。 ? （二）DNAC的ha二rga级ff规结则构暗示A 与T，G与C相互配对 的可能性。 碱基之间A只能与T配对，形成两个氢键；G与C配对形成三个氢键。 所以G-C之间的结合较为稳定。 ? （三）DNA的三级结构 RNA是单链线状分子，可形成局部的双螺旋结构。 ? （一）tRNA的高级结构 ? （二）rRNA的高级结构 ? 一、一般理化性质 （一）溶解性 （二）核酸的水解 1.酸水解 对酸的敏感性：糖苷键＞磷酸酯键 嘌呤糖苷键＞嘧啶糖苷键 脱嘌呤： pH1.6，37℃，对水透析 pH2.8，100℃，1h 脱嘧啶： 98-100%甲酸，175℃，2h 三氟乙酸，155℃，60min（DNA）或 80min（RNA） 2.碱水解 ?由于RNA的核糖上有2′-OH， 容易在建作用下形成磷酸三酯， 磷酸三酯极不稳定，随即水解 产生核苷2′，3′-环磷酸酯。环磷 酸酯继续水解产生