核酸与辅酶医学知识讲座专家讲座.pptx

第十八章第十八章 核酸与辅酶核酸与辅酶 1.核酸分类核酸分类 2.核苷和核苷酸核苷和核苷酸 3.核酸结构核酸结构 4.核酸性质核酸性质10/23/20241第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第1页 核酸（核酸（nucleic acid）由瑞士生物学家）由瑞士生物学家 Miescher 1869 年首先从脓细胞核中分离得到，当初被称为核质年首先从脓细胞核中分离得到，当初被称为核质(nuclein)，20年后，更名为核酸（年后，更名为核酸（nucleic acid）。）。1944年年Oswald Avery 证实脱氧核糖核酸（证实脱氧核糖核酸（DNA）是）是遗传物质基础遗传物质基础,1953年年 Watson 和和 Crick 提出提出DNA 双螺旋双螺旋结构，揭开了遗传奥秘。结构，揭开了遗传奥秘。核酸是控制生物遗传和支配蛋白质合成模型。没有核酸是控制生物遗传和支配蛋白质合成模型。没有核酸，就没有蛋白质。所以，核酸是生命最根本物质基核酸，就没有蛋白质。所以，核酸是生命最根本物质基础。对核酸研究是当代科学研究领域最吸引人课题。础。对核酸研究是当代科学研究领域最吸引人课题。10/23/20242第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第2页第一节第一节 核酸分类核酸分类 1.核酸分类核酸分类 2.RNA分类分类 10/23/20243第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第3页 一、核酸分类一、核酸分类 （一）依据分子中所含戊糖种类分类（一）依据分子中所含戊糖种类分类 1.RNA：核糖核酸：核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)，约，约90%RNA在细胞质中，在细胞质中，10%RNA在细胞核中；在细胞核中；2.DNA：脱氧核糖核酸：脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)。DNA主要存在于细胞核和线粒体中，是生物遗传主要存在于细胞核和线粒体中，是生物遗传主要物质基础，负担体内遗传信息贮存和公布。主要物质基础，负担体内遗传信息贮存和公布。10/23/20244第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第4页 （二）依据（二）依据RNA在蛋白质合成过程中所起作用分类在蛋白质合成过程中所起作用分类 1.核蛋白体核蛋白体RNA(dbosomal RNA，rRNA)，又称核，又称核糖体糖体RNA，它是蛋白质合成时多肽链，它是蛋白质合成时多肽链“装配机装配机”。参加。参加蛋白质合成各种成份最终必须在核蛋白体上将氨基酸按蛋白质合成各种成份最终必须在核蛋白体上将氨基酸按特定次序合成多肽链。特定次序合成多肽链。2.信使信使RNA(messengerRNA，mRNA)，它是合成蛋，它是合成蛋白质模板，在蛋白质合成时，控制氨基酸排列次序。白质模板，在蛋白质合成时，控制氨基酸排列次序。10/23/20245第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第5页 3.转运转运RNA(transferRNA，tRNA)。在蛋白质合成。在蛋白质合成过程中，过程中，tRNA是搬运氨基酸工具。氨基酸由各自特异是搬运氨基酸工具。氨基酸由各自特异tRNA“搬运搬运”到核蛋白体，才能到核蛋白体，才能“组装组装”成多肽链。成多肽链。10/23/20246第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第6页第二节第二节 核苷和核苷酸核苷和核苷酸 1.核酸化学组成核酸化学组成 2.核苷核苷 3.核苷酸核苷酸10/23/20247第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第7页 一、核酸化学组成 核酸分子中所含主要元素有核酸分子中所含主要元素有C、H、O、N、P等。其等。其中含磷量为中含磷量为910，因为各种核酸分子中含磷量比较，因为各种核酸分子中含磷量比较靠近恒定，故惯用含磷量来测定组织中核酸含量。靠近恒定，故惯用含磷量来测定组织中核酸含量。核酸也称多核苷酸核酸也称多核苷酸(polynucleotide)，是由数，是由数10个个以至千万计单核苷酸以至千万计单核苷酸(mucleotide)组成。核酸完全水解组成。核酸完全水解能够得到磷酸、嘌呤碱和嘧啶碱（简称碱基）、核糖和能够得到磷酸、嘌呤碱和嘧啶碱（简称碱基）、核糖和脱氧核糖。脱氧核糖。10/23/20248第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第8页 磷酸磷酸 核酸核酸核苷酸核苷酸 戊糖（核糖或脱氧核糖）戊糖（核糖或脱氧核糖）核苷核苷 有机碱（嘌呤碱和嘧啶碱）有机碱（嘌呤碱和嘧啶碱）10/23/20249第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第9页 DNA和和RNA中所含嘌呤碱相同，都含有腺嘌呤和鸟中所含嘌呤碱相同，都含有腺嘌呤和鸟嘌呤。而所含嘧啶碱不一样，二者都含有胞嘧啶。嘌呤。而所含嘧啶碱不一样，二者都含有胞嘧啶。核酸水解后主要最终产物核酸水解后主要最终产物水解产物类别水解产物类别RNADNA酸酸磷酸磷酸磷酸磷酸戊糖戊糖D-核糖核糖D-2-脱氧核糖脱氧核糖嘌呤碱嘌呤碱腺嘌呤腺嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤腺嘌呤腺嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤嘧啶碱嘧啶碱胞嘧啶胞嘧啶 尿嘧啶尿嘧啶胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶10/23/202410第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第10页 RNA中含有尿嘧啶而无胸腺嘧啶。中含有尿嘧啶而无胸腺嘧啶。DNA中含有胸腺嘧啶而无尿嘧啶。中含有胸腺嘧啶而无尿嘧啶。10/23/202411第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第11页 两类碱基结构及缩写符号以下两类碱基结构及缩写符号以下两类碱基结构及缩写符号以下两类碱基结构及缩写符号以下 ：10/23/202412第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第12页10/23/202413第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第13页 两类碱基可发生酮式两类碱基可发生酮式-烯醇式互变，如：烯醇式互变，如：10/23/202414第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第14页 在生理条件下或者酸性和中性介质中，它们以酮式在生理条件下或者酸性和中性介质中，它们以酮式为主。为主。【问题【问题18-1】试写出尿嘧啶酮式】试写出尿嘧啶酮式-烯醇式互变异构体。烯醇式互变异构体。10/23/202415第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第15页 核酸中戊糖有两类，即核酸中戊糖有两类，即-D-核糖和核糖和-D-2-脱氧核糖，脱氧核糖，D-核糖存在于核糖存在于RNA中，而中，而2-D-脱氧核糖存在于脱氧核糖存在于DNA中。中。它们结构及编号以下：它们结构及编号以下：10/23/202416第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第16页 二、核苷 核苷（核苷（nucleoside）是由核糖）是由核糖C1上上-半缩醛羟基与嘌半缩醛羟基与嘌呤碱呤碱 9 位或嘧啶碱位或嘧啶碱 1 位氮原子上氢脱水缩合而成氮苷。位氮原子上氢脱水缩合而成氮苷。10/23/202417第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第17页 在在DNA中常见中常见4种脱氧核糖核苷结构式及名称以下：种脱氧核糖核苷结构式及名称以下：10/23/202418第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第18页10/23/202419第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第19页 RNA中常见中常见4种核苷结构式及名称以下：种核苷结构式及名称以下：10/23/202420第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第20页10/23/202421第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第21页 在核苷结构式中，戊糖上在核苷结构式中，戊糖上C原子编号总是以带撇数字原子编号总是以带撇数字表示，以区分于碱基上原子编号。表示，以区分于碱基上原子编号。核苷命名时，假如是核糖，词尾用核苷命名时，假如是核糖，词尾用“苷苷”字，前面加字，前面加上碱基名称即可。如胞嘧啶脱氧核苷，简称为脱氧胞苷。上碱基名称即可。如胞嘧啶脱氧核苷，简称为脱氧胞苷。氮苷与氧苷一样对碱稳定，但氮苷只有在强酸性溶液氮苷与氧苷一样对碱稳定，但氮苷只有在强酸性溶液中才能发生水解，生成对应碱基和戊糖。中才能发生水解，生成对应碱基和戊糖。10/23/202422第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第22页 三、核苷酸三、核苷酸 核苷酸核苷酸(nucleotide)是核苷分子中核糖或脱氧核糖是核苷分子中核糖或脱氧核糖3或或5位羟基与磷酸所生成酯。生物体内大多数为位羟基与磷酸所生成酯。生物体内大多数为5核苷酸。核苷酸。组成组成RNA核苷酸有腺苷酸、鸟苷酸、胞苷酸和尿苷酸，核苷酸有腺苷酸、鸟苷酸、胞苷酸和尿苷酸组成组成DNA核苷酸有脱氧腺苷酸、脱氧鸟苷酸、脱氧胞苷核苷酸有脱氧腺苷酸、脱氧鸟苷酸、脱氧胞苷酸和脱氧胸苷酸。酸和脱氧胸苷酸。10/23/202423第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第23页 腺苷酸和脱氧胞苷酸结构以下：腺苷酸和脱氧胞苷酸结构以下：10/23/202424第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第24页 核苷酸命名包含糖基和碱基名称酮式要标出磷酸连在核苷酸命名包含糖基和碱基名称酮式要标出磷酸连在戊糖上位置。比如：腺苷酸又叫腺苷戊糖上位置。比如：腺苷酸又叫腺苷-5-磷酸或腺苷一磷磷酸或腺苷一磷酸（酸（AMP）。假如糖基为脱氧核糖，则要在核苷酸前加）。假如糖基为脱氧核糖，则要在核苷酸前加“脱氧脱氧”二字。比如：脱氧胞苷酸又叫脱氧胞苷二字。比如：脱氧胞苷酸又叫脱氧胞苷-5-磷酸磷酸或脱氧胞苷一磷酸（或脱氧胞苷一磷酸（dCMP）。）。【问题【问题18-2】试写出胞苷酸和脱氧鸟苷酸结构式。】试写出胞苷酸和脱氧鸟苷酸结构式。10/23/202425第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第25页第三节第三节核酸结构和理化性质核酸结构和理化性质 1.核酸一级结构核酸一级结构 2.DNA双螺旋结构双螺旋结构 3.核酸理化性质核酸理化性质10/23/202426第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第26页 一、核酸一级结构一、核酸一级结构 核酸分子中各种核苷酸排列次序即为核酸一级结构，核酸分子中各种核苷酸排列次序即为核酸一级结构，又称为核苷酸序列。因为核苷酸间差异主要是碱基不一样，又称为核苷酸序列。因为核苷酸间差异主要是碱基不一样，又称为碱基序列。在核酸分子中，各核苷酸间是经过又称为碱基序列。在核酸分子中，各核苷酸间是经过3、5-磷酸二酯键来连接。即一个核苷酸磷酸二酯键来连接。即一个核苷酸3-羟基与另一个核羟基与另一个核苷酸苷酸5-磷酸基形成磷脂键，这么一直延续下去，形成没磷酸基形成磷脂键，这么一直延续下去，形成没有支链核酸大分子。有支链核酸大分子。DNA和和RNA部分多核苷酸链结构可用简式表示以下：部分多核苷酸链结构可用简式表示以下：10/23/202427第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第27页 10/23/202428第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第28页 为了简化繁琐结构式，惯用为了简化繁琐结构式，惯用P表示磷酸，用竖线表示表示磷酸，用竖线表示戊糖基，表示碱基对应英文字母置于竖线之上戊糖基，表示碱基对应英文字母置于竖线之上;用斜线表用斜线表示磷酸和糖基形成酯键。以上示磷酸和糖基形成酯键。以上RNA、DNA部分部分结构部分部分结构可表示以下：可表示以下：10/23/202429第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第29页 还能够用更简单字符表示，如上面还能够用更简单字符表示，如上面RNA和和DNA片段片段可表示为：可表示为：RNA:5pApCpGpU-OH 3或或5ACGU 3DNA:5pApCpGpT-OH 3或或5ACGT 3 依据核酸书写规则，依据核酸书写规则，DNA和和RNA书写应从书写应从5端到端到3端。端。10/23/202430第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第30页 二、二、DNA双螺旋双螺旋(double helix)结构结构 DNA分子由两条核苷酸链组分子由两条核苷酸链组成。它们沿着一个共同轴心以反平成。它们沿着一个共同轴心以反平行走向盘旋成右手双螺旋结构。亲行走向盘旋成右手双螺旋结构。亲水脱氧戊糖基水脱氧戊糖基(S)和磷酸基和磷酸基(P)位于位于双螺旋外侧，而碱基朝向内侧。一双螺旋外侧，而碱基朝向内侧。一条链碱基与另一条链碱基经过氢键条链碱基与另一条链碱基经过氢键结合成对。碱基正确平面与螺旋结结合成对。碱基正确平面与螺旋结构中心轴垂直。构中心轴垂直。双螺旋外部形成一个大沟双螺旋外部形成一个大沟(major groove)和一个小沟和一个小沟(minor groove),这些沟对这些沟对DNA和蛋白质相和蛋白质相互识别非常主要。互识别非常主要。大沟大沟大沟大沟小沟小沟小沟小沟10/23/202431第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第31页 Doxorubicin binding to DNADoxorubicin binding to DNA10/23/202432第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第32页10/23/202433第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第33页 （一）物理性质（一）物理性质 DNA为白色纤维状固体为白色纤维状固体,RNA为白色粉末。均微溶于为白色粉末。均微溶于水水,易溶于稀碱溶液易溶于稀碱溶液,其钠盐在水中溶解度较大。均不溶其钠盐在水中溶解度较大。均不溶于乙醇、乙醚、氯仿等普通有机溶剂于乙醇、乙醚、氯仿等普通有机溶剂,而易溶于而易溶于2-甲氧基甲氧基乙醇中。核酸在乙醇中。核酸在 260nm 有较强吸收（嘌呤、嘧啶有较强吸收嘌呤、嘧啶K带）带）,惯用于核酸、核苷酸、核苷及碱基定量分析。惯用于核酸、核苷酸、核苷及碱基定量分析。核酸溶液粘度比较大，核酸溶液粘度比较大，DNA 粘度比粘度比 RNA更大，这是更大，这是DNA分子不对称性引发。分子不对称性引发。三、核酸理化性质三、核酸理化性质10/23/202434第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第34页 （二）酸碱性（二）酸碱性 核酸分子中既含有磷酸基核酸分子中既含有磷酸基,又含嘌呤和嘧啶碱又含嘌呤和嘧啶碱,故是故是两性化合物，但酸性大于碱性。能与金属离子成盐两性化合物，但酸性大于碱性。能与金属离子成盐,又能又能与一些碱性化合物生成复合物。如与染料结合从溶液中析与一些碱性化合物生成复合物。如与染料结合从溶液中析出沉淀。出沉淀。核酸在不一样核酸在不一样pH值溶液中带有不一样电荷值溶液中带有不一样电荷,故可象蛋故可象蛋白质一样白质一样,在电场中发生电泳。迁移方向和速率与分子电在电场中发生电泳。迁移方向和速率与分子电荷量、分子大小和分子形状相关。荷量、分子大小和分子形状相关。10/23/202435第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第35页 （三）变性和复性（三）变性和复性 核酸在加热、酸、碱或乙醇、丙酮、尿素、酰胺等核酸在加热、酸、碱或乙醇、丙酮、尿素、酰胺等理化原因作用下，分子由稳定双螺旋结构松解为无规则线理化原因作用下，分子由稳定双螺旋结构松解为无规则线团结构现象，称为团结构现象，称为核酸变性核酸变性。变性不破坏核酸一级结构，。变性不破坏核酸一级结构，只是破坏碱基间氢键和堆积力。只是破坏碱基间氢键和堆积力。DNA 变性是可逆。在适当条件下，变性变性是可逆。在适当条件下，变性 DNA 两条互两条互补链全部或部分恢复到双螺旋结构现象，称为补链全部或部分恢复到双螺旋结构现象，称为复性复性(renaturation)。10/23/202436第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第36页作作 业业P262263：18-4、18-7、18-910/23/202437第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第37页第一节第一节 核酸分类和化学组成核酸分类和化学组成一、核酸分类一、核酸分类 10/23/202438核酸与辅酶医学知识讲座第38页二、核酸化学组成二、核酸化学组成 l核酸分子中所含主要元素：核酸分子中所含主要元素：C、H、O、N、P 等 其中含磷量为其中含磷量为其中含磷量为其中含磷量为9 91010。惯用。惯用。惯用。惯用含磷量测定组织中核酸含量含磷量测定组织中核酸含量含磷量测定组织中核酸含量含磷量测定组织中核酸含量 l核酸基本组成单位是核酸基本组成单位是核苷酸核苷酸 10/23/202439核酸与辅酶医学知识讲座第39页核酸水解后主要最终产物核酸水解后主要最终产物上页上页下页下页首页首页10/23/202440核酸与辅酶医学知识讲座第40页l 两类戊糖两类戊糖结构及编号结构及编号RNA中中 D-核糖核糖和和DNA中中 D-2-脱氧核糖脱氧核糖:上页上页下页下页首页首页10/23/202441核酸与辅酶医学知识讲座第41页l 两类碱基两类碱基结构及缩写符号结构及缩写符号:腺嘌呤腺嘌呤(A Adenine)鸟嘌呤鸟嘌呤(GGuanine)胞嘧啶胞嘧啶(C Cytosine)尿嘧啶尿嘧啶(U Uracil,in RNA)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T Thymine,in DNA)上页上页下页下页首页首页Purine 10/23/202442核酸与辅酶医学知识讲座第42页两类碱基均可发生酮式两类碱基均可发生酮式-烯醇式互变烯醇式互变:生理条件下或酸性、中性介质中均以生理条件下或酸性、中性介质中均以生理条件下或酸性、中性介质中均以生理条件下或酸性、中性介质中均以酮式酮式酮式酮式为主。为主。为主。为主。10/23/202443核酸与辅酶医学知识讲座第43页课堂练习课堂练习：写出尿嘧啶和胸腺嘧啶酮式写出尿嘧啶和胸腺嘧啶酮式写出尿嘧啶和胸腺嘧啶酮式写出尿嘧啶和胸腺嘧啶酮式-烯醇式互变异构体烯醇式互变异构体烯醇式互变异构体烯醇式互变异构体.10/23/202444核酸与辅酶医学知识讲座第44页第二节第二节 核苷和核苷酸核苷和核苷酸 核苷是由核苷是由D-呋喃核糖呋喃核糖C1C1上上-苷羟基与苷羟基与 嘌呤碱嘌呤碱 9 位位 或或 嘧啶碱嘧啶碱 1 位位 N N 上氢缩水而成上氢缩水而成氮苷氮苷。一、核一、核 苷苷(nucleoside)在核苷结构式中在核苷结构式中在核苷结构式中在核苷结构式中,戊糖上戊糖上戊糖上戊糖上C C 原子编号总是以带撇原子编号总是以带撇原子编号总是以带撇原子编号总是以带撇数字表示数字表示数字表示数字表示,以区分于碱基上原子编号。以区分于碱基上原子编号。以区分于碱基上原子编号。以区分于碱基上原子编号。10/23/202445核酸与辅酶医学知识讲座第45页 脱氧核苷是由脱氧核苷是由D-2-脱氧核糖脱氧核糖C1C1上上-苷苷羟基与羟基与 嘌呤碱嘌呤碱 9 位位 或或 嘧啶碱嘧啶碱 1 位位 N N 上氢上氢脱水缩合而成脱水缩合而成氮苷氮苷。10/23/202446核酸与辅酶医学知识讲座第46页DNA中常见四种脱氧核苷：中常见四种脱氧核苷：胸腺嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷(脱氧胸苷脱氧胸苷脱氧胸苷脱氧胸苷)Thymidine Thymidine腺嘌呤脱氧核苷腺嘌呤脱氧核苷腺嘌呤脱氧核苷腺嘌呤脱氧核苷(脱氧腺苷脱氧腺苷脱氧腺苷脱氧腺苷)DeoxyadenosineDeoxyadenosine鸟嘌呤脱氧核苷鸟嘌呤脱氧核苷鸟嘌呤脱氧核苷鸟嘌呤脱氧核苷(脱氧鸟苷脱氧鸟苷脱氧鸟苷脱氧鸟苷)DeoxyguanosineDeoxyguanosine胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷(脱氧胞苷脱氧胞苷脱氧胞苷脱氧胞苷)DeoxycytidineDeoxycytidine上页上页下页下页首页首页10/23/202447核酸与辅酶医学知识讲座第47页RNA中常见四种核苷：中常见四种核苷：AdenosineAdenosine腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷(腺苷腺苷腺苷腺苷)鸟嘌呤核苷鸟嘌呤核苷鸟嘌呤核苷鸟嘌呤核苷(鸟苷鸟苷鸟苷鸟苷)GuanosineGuanosine胞嘧啶核苷胞嘧啶核苷(胞苷胞苷)Cytidine Cytidine 尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷(尿苷尿苷尿苷尿苷)Uridine10/23/202448核酸与辅酶医学知识讲座第48页l核苷命名核苷命名 若若为为核核糖糖:“碱碱基基名名”“核核苷苷”如如腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷，简称，简称腺苷腺苷。若为若为脱氧核糖脱氧核糖:“碱碱基基名名”脱脱氧氧核核苷苷”如如胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷,简称简称脱氧胞苷脱氧胞苷。腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷(腺苷腺苷腺苷腺苷)胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷(脱氧胞苷脱氧胞苷脱氧胞苷脱氧胞苷)10/23/202449核酸与辅酶医学知识讲座第49页 氮苷与氧苷一样对碱稳定，但在强酸性氮苷与氧苷一样对碱稳定，但在强酸性溶液中可水解，生成对应杂环碱和戊糖。溶液中可水解，生成对应杂环碱和戊糖。问题问题：写出写出写出写出脱氧胸苷水解反应式脱氧胸苷水解反应式脱氧胸苷水解反应式脱氧胸苷水解反应式.10/23/202450核酸与辅酶医学知识讲座第50页二、二、核苷酸核苷酸（nucleotide）核苷分子中核糖或脱核苷分子中核糖或脱氧核糖氧核糖3或或5位羟基与磷酸位羟基与磷酸形成酯。生物体内大多数形成酯。生物体内大多数为为5-核苷酸核苷酸。10/23/202451核酸与辅酶医学知识讲座第51页腺苷腺苷-5-磷酸磷酸(腺苷酸腺苷酸腺苷酸腺苷酸)(adenosine-5-phosphate,Adenylic acidAdenylic acid)核苷酸命名：核苷酸命名：要包含糖基和碱基名称要包含糖基和碱基名称,同时要标出磷酸连在戊糖上位置。同时要标出磷酸连在戊糖上位置。或：或：腺苷一磷酸腺苷一磷酸(adenosine monophosphate AMP）10/23/202452核酸与辅酶医学知识讲座第52页脱氧腺苷脱氧腺苷-3-磷酸磷酸(deoxyadenosine-3-phosphate)若糖基为脱氧核糖若糖基为脱氧核糖,则要在核苷酸前加则要在核苷酸前加“脱氧脱氧”二字。二字。10/23/202453核酸与辅酶医学知识讲座第53页10/23/202454第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第54页10/23/202455第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第55页10/23/202456第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第56页10/23/202457第十八章第十八章 核酸核酸核酸与辅酶医学知识讲座第57页课堂练习课堂练习：命名以下化合物命名以下化合物命名以下化合物命名以下化合物.脱氧胞苷脱氧胞苷-5-磷酸磷酸(deoxycytidine-5-phosphate)(脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸 deoxycytidylic acid)上页上页下页下页首页首页10/23/202458核酸与辅酶医学知识讲座第58页第三节第三节 核酸结构核酸结构一、核酸一级结构一、核酸一级结构 核酸分子中各种核苷酸排列次序即为核酸一核酸分子中各种核苷酸排列次序即为核酸一级结构级结构，又称为，又称为核苷酸序列核苷酸序列。因为核苷酸间差异。因为核苷酸间差异主要是碱基不一样，又称为主要是碱基不一样，又称为碱基序列碱基序列。上页上页下页下页首页首页10/23/202459核酸与辅酶医学知识讲座第59页 在核酸分子中，在核酸分子中，各核苷酸间各核苷酸间经过经过3、5-磷酸二酯键连接磷酸二酯键连接。即一个核苷酸即一个核苷酸3-羟羟基与另一个核苷酸基与另一个核苷酸5-磷酸基形成磷酯磷酸基形成磷酯键，这么一直延续键，这么一直延续下去，形成没有支下去，形成没有支链核酸大分子。链核酸大分子。C CA A G G DNADNA部分多核苷酸链结构部分多核苷酸链结构部分多核苷酸链结构部分多核苷酸链结构 上页上页下页下页首页首页10/23/202460核酸与辅酶医学知识讲座第60页 简化式简化式：P P 表示磷酸、竖线表示磷酸、竖线表示戊糖基表示戊糖基,碱基碱基(英文首字母英文首字母)置于竖线之上置于竖线之上,斜线表示磷酯键。斜线表示磷酯键。或：或：5pApCpGpT-OH 3 或：或：5ACGT 3C CA A G G T T DNA DNA和和和和RNARNA书写规则书写规则书写规则书写规则:从从从从 5 5 端到端到端到端到 3 3 端端端端上页上页下页下页首页首页10/23/202461核酸与辅酶医学知识讲座第61页课堂练习课堂练习：命名以下命名以下命名以下命名以下RNARNA片段片段片段片段.上页上页下页下页首页首页10/23/202462核酸与辅酶医学知识讲座第62页二、二、DNA双螺旋双螺旋(double helix)结构结构 DNA分子由两条核苷酸链组成。分子由两条核苷酸链组成。它们沿着一个共同轴心以反平行它们沿着一个共同轴心以反平行走向盘旋成右手双螺旋结构。走向盘旋成右手双螺旋结构。亲水脱氧戊糖基亲水脱氧戊糖基(S)和磷酸和磷酸基基(P)位于双螺旋外侧，而碱位于双螺旋外侧，而碱基朝向内侧。一条链碱基与另基朝向内侧。一条链碱基与另一条链碱基经过氢键结合成对。一条链碱基经过氢键结合成对。碱基正确平面与螺旋结构中心碱基正确平面与螺旋结构中心轴垂直。轴垂直。双螺旋外部形成一个大沟双螺旋外部形成一个大沟(major groove)和一个小沟和一个小沟(minor groove),这些沟对这些沟对DNA和和蛋白质相互识别非常主要。蛋白质相互识别非常主要。大沟大沟大沟大沟小沟小沟小沟小沟上页上页下页下页首页首页10/23/202463核酸与辅酶医学知识讲座第63页A T G C 上页上页下页下页首页首页10/23/202464核酸与辅酶医学知识讲座第64页模型模型模型模型:DNA:DNA中碱基配对中碱基配对中碱基配对中碱基配对上页上页下页下页首页首页10/23/202465核酸与辅酶医学知识讲座第65页 在双螺旋结构中，双螺旋直在双螺旋结构中，双螺旋直径为径为pm(2nm)，相邻两个碱基，相邻两个碱基对平面间距离为对平面间距离为340pm(0.34nm)，每，每10对碱基组成一对碱基组成一个螺旋周期，所以双螺旋螺距个螺旋周期，所以双螺旋螺距为为3400pm(3.4nm)。碱基间疏。碱基间疏水作用可造成碱基堆积，这种水作用可造成碱基堆积，这种堆积力维系着双螺旋纵向稳定堆积力维系着双螺旋纵向稳定,而维系双螺旋横向稳定原因是而维系双螺旋横向稳定原因是碱基对间氢键。碱基对间氢键。上页上页下页下页首页首页10/23/202466核酸与辅酶医学知识讲座第66页 由碱基互补规律可知由碱基互补规律可知当当DNA分子中分子中一条多核苷酸链碱基序列确定后一条多核苷酸链碱基序列确定后,即可即可推知另一条互补多核苷酸链碱基序列。推知另一条互补多核苷酸链碱基序列。这就决定了这就决定了DNA在控制遗传信息从母在控制遗传信息从母代传到子代高度保真性。在生物领域代传到子代高度保真性。在生物领域内内,形形色色遗传信息都由形形色色遗传信息都由DNA中中A、T、G、C四个碱基次序决定。能合成四个碱基次序决定。能合成有功效蛋白质多肽链或有功效蛋白质多肽链或RNA所必需所必需DNA中核苷酸序列称为中核苷酸序列称为基因基因基因基因(gene)。DNA 右手双螺旋结构模型是右手双螺旋结构模型是 DNA分子在水溶液和生理条件下最稳定结分子在水溶液和生理条件下最稳定结构构,称为称为 B-DNAB-DNA。另外人们还发觉了。另外人们还发觉了Z-DNA Z-DNA 和和 A-DNAA-DNA。可见自然界。可见自然界DNA 存在形式不是单一。存在形式不是单一。上页上页下页下页首页首页10/23/202467核酸与辅酶医学知识讲座第67页*三、三、RNA二级结构介绍二级结构介绍 天天然然RNA多多以以单单链链形形式式存存在在，但但在在单单链链许许多多区区域域可可发发生生本本身身回回折折，在在回回折折区区内内碱碱基基相相互互配配对对(A-UA-U、G-CG-C)，配配正正确确多多核核苷苷酸酸链链(约约占占4070)形形成成双双螺螺旋旋结结构构，不不能能配配正正确确碱碱基基则则形形成成突环突环(loop)。上页上页下页下页首页首页10/23/202468核酸与辅酶医学知识讲座第68页第四节第四节 核酸理化性质核酸理化性质一、一、物理性质物理性质l DNA为白色纤维状固体为白色纤维状固体,RNA为白色粉末。均为白色粉末。均微溶于水微溶于水,易溶于稀碱溶液易溶于稀碱溶液,其钠盐在水中溶解度其钠盐在水中溶解度较大。均不溶于乙醇、乙醚、氯仿等普通有机溶较大。均不溶于乙醇、乙醚、氯仿等普通有机溶剂剂,而易溶于而易溶于2-甲氧基乙醇甲氧基乙醇中。核酸在中。核酸在 260nm 有有较强吸收较强吸收(嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶K带带),惯用于核酸、核苷酸、惯用于核酸、核苷酸、核苷及碱基定量分析。核苷及碱基定量分析。l 核酸溶液粘度比较大，核酸溶液粘度比较大，DNA 粘度比粘度比 RNA更大，更大，这是这是DNA分子不对称性引发。分子不对称性引发。上页上页下页下页首页首页10/23/202469核酸与辅酶医学知识讲座第69页二、酸碱性二、酸碱性l 核酸分子中既含有磷酸基核酸分子中既含有磷酸基,又含嘌呤和嘧又含嘌呤和嘧啶碱啶碱,故是两性化合物，但酸性大于碱性。能故是两性化合物，但酸性大于碱性。能与金属离子成盐与金属离子成盐,又能与一些碱性化合物生成又能与一些碱性化合物生成复合物。如与染料结合从溶液中析出沉淀。复合物。如与染料结合从溶液中析出沉淀。l 核酸在不一样核酸在不一样pH值溶液中带有不一样电值溶液中带有不一样电荷荷,故可象蛋白质一样故可象蛋白质一样,在电场中发生电泳。在电场中发生电泳。迁移方向和速率与分子电荷量、分子大小和迁移方向和速率与分子电荷量、分子大小和分子形状相关。分子形状相关。上页上页下页下页首页首页10/23/202470核酸与辅酶医学知识讲座第70页三、变性和复性三、变性和复性l 核酸在加热、酸、碱或乙醇、丙酮、尿素、核酸在加热、酸、碱或乙醇、丙酮、尿素、酰胺等理化原因作用下，分子由稳定双螺旋结酰胺等理化原因作用下，分子由稳定双螺旋结构松解为无规则线团结构现象，称为构松解为无规则线团结构现象称为核酸变性核酸变性核酸变性核酸变性。变性不破坏核酸一级结构，只是破坏碱基间氢变性不破坏核酸一级结构，只是破坏碱基间氢键和堆积力。键和堆积力。l DNA 变性是可逆。在适当条件下，变性变性是可逆。在适当条件下，变性 DNA 两条互补链全部或部分恢复到双螺旋结构两条互补链全部或部分恢复到双螺旋结构现象，称为现象，称为复性复性(renaturation)。上页上页下页下页首页首页10/23/202471核酸与辅酶医学知识讲座第71页 1.1.核酸分类和化学组成核酸分类和化学组成核酸分类和化学组成核酸分类和化学组成分类：分类：核糖核酸核糖核酸(RNA);脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(DNA)化学组成：化学组成：含含C,H,O,N,P 等等;结构单位结构单位:核苷酸核苷酸 2.2.核苷核苷核苷核苷 RNA：腺苷腺苷 鸟苷鸟苷 胞苷胞苷 尿苷尿苷DNA：脱氧腺苷脱氧腺苷 脱氧鸟苷脱氧鸟苷 脱氧胸苷脱氧胸苷 脱氧胞苷脱氧胞苷 3.核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸 RNA：腺苷酸腺苷酸 鸟苷酸鸟苷酸 胞苷酸胞苷酸 尿苷酸尿苷酸DNA：脱氧腺苷酸脱氧腺苷酸 脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸 脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸 脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸 4.4.核酸结构核酸结构核酸结构核酸结构 一级结构一级结构：碱基序列碱基序列DNA双螺旋结构：双螺旋结构：碱基互补规律碱基互补规律 A-T;G-C本本 章章 要要 点点10/23/202472核酸与辅酶医学知识讲座第72页作业作业P262：18-3、18-6、18-810/23/202473核酸与辅酶医学知识讲座第73页