第二章 核酸的化学

1、 nIn 1869, Friedrich Miescher分离出核素； nIn 1889，Altman命名了核酸； nIn 1944, Avery, MacLeod和 McCarty发现 DNA是 重要的遗传物质； nIn 1953, Watson and Crick提出DNA双螺旋结构。 In 1944, Avery, MacLeod, and McCarty found that DNA prepared from a virulent strain of pneumococcus could transform a nonvirulent strain of this organism

2、into a virulent one. Virulent bacteria Mouse dies Nonvirulent bacteria Mouse lives Avery OT, MacLeod CM, McCarty M (1944) J. Exp. Med. 79:137. Nonvirulent bacteria DNA carried a genetic message from one type of cells could be assimilated and expressed by another type of cells. Conclusion: 核酸是由几十个甚至几

3、千万个核酸是由几十个甚至几千万个聚合聚合 而成的而成的的大分子化合物。的大分子化合物。 核蛋白 磷酸 核苷 碱基 戊糖 蛋白质 核酸核苷酸 戊糖（pentose）的结构 O HOH2C H OH H OH OH HH O HOH2C H OH H H OH HH O HOH2C H OH H OCH3 OH HH -D-核糖 -D-2-脱氧核糖 -D-2-O-甲基核糖 嘌呤 腺嘌呤A 鸟嘌呤G 1 6 7 8 9 嘧啶 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 尿嘧啶U 1 6 C N N O O H H C N N OH HO uracil 酮式 uracil 烯醇式 核苷中戊糖与碱基的连接方式核苷中戊糖与碱基

4、的连接方式 O HOH2C H HH H OH OH N N N N NH2 9 1 腺嘌呤核苷 （adenosine） 胞嘧啶脱氧核苷 （deoxycytidne） O HOH2C H HH H OH H N 1 N O NH2 1 () O C H 2 H H O H H O H H H O (p s e u d o u rid in e ) H NN H O O 5 1 假 尿 嘧 啶 核 苷 核核 苷苷 核糖核苷（核苷）：核糖核苷（核苷）：A、G、C、U 脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：脱氧核糖核苷（脱氧核苷）： dA、dG、dC、dT N N N N N HCH3 dR N6-Methyl

5、-dA HN N H O 5,6-dihydrouridine O R H H H (D or hU) O CH2 H H OH H OCH3 H HO 2-O-甲基腺苷 Ade (Am) N N CH3 NH2 5-Methyl-dC O dR 修饰核苷的简写符号 少数修饰核苷用单字符号如D、I； 但大多数修饰核苷是将碱基取代基、取代位 置和取代数目写在核苷单字符号的左边，用 小写英文字母代表取代基。 m N 2 2 取代位置 核苷 取代基的数目 取代基 取代基用下列小写英文字母表示取代基用下列小写英文字母表示 甲基甲基m 乙酰基乙酰基ac 氨基氨基n 甲硫基甲硫基ms 羟基羟基o或或h 硫

6、基硫基s 异戊烯基异戊烯基i 羧基羧基c dADP ATP类的高能磷酸化合物类的高能磷酸化合物 AMP ADP ATP 第二信使 环化腺苷酸 cAMP DNARNA Rosalind Franklin的的 X射线衍射图谱射线衍射图谱 根据根据DNA的的X射线衍射模式，射线衍射模式，Franklin 推测：推测： DNA的的X射线图谱表明其具有双螺旋结构；射线图谱表明其具有双螺旋结构； DNA纤维有两个周期，主周期为纤维有两个周期，主周期为 3.4 A，次周，次周 期为期为34 A； DNA双螺旋的直径为双螺旋的直径为 20 A。 (A: Angstrom) Erwin Chargaff 从不同

7、生物当中测定了DNA的 碱基组成 DNA中的碱基组成 Chargaff 发现 a. 不同生物中的DNA中四种脱氧核苷酸的数量 不同，这一发现推翻了四核苷酸假说，并证明 了可能存在许多种不同的DNA。 b. A与T，G与C的比值为1或接近1，这一比值 称为Chargaff比率（或法则），这些规则表明碱 基存在配对的情况。 堆积的 碱基对 DNA replication suggested by Watson and Crick Old New 表2-2螺旋DNA的类型 DNA 双链线状双链线状 双链环状双链环状 单链线状：动物病毒单链线状：动物病毒MVM 单链环状：噬菌体单链环状：噬菌体X174

8、 真核细胞染色体真核细胞染色体DNA 噬菌体噬菌体T2，T5，T7，P22 E-Coli染色体染色体DNA 线粒体线粒体DNA 叶绿体叶绿体DNA 多瘤病毒多瘤病毒DNA，病毒，病毒SV40DNA 噬菌体噬菌体和和X174的复制型的复制型 结构紧密，粘度较低，浮力密度大，沉降 速度快。正超螺旋和负超螺旋。 核小体模型 染色质纤维 中心法则 the central dogma X174的基因组的基因组 主体主体DNA 卫星卫星DNA 鸡卵清蛋白基因的结构 典型的RNA结构 表2-4核糖体和所含的rRNA 最大吸收峰在260nm附近 首先根据首先根据A260/A280的比值判断核酸样品的纯度的比值判断核酸样品的纯度 （若样品中含有杂蛋白或苯酚，则A260/A280比值明显 降低） 纯的核酸样品可根据260nm的光吸收值算出其含量 若260nm光吸收值为1相当于50g/ml双螺旋DNA 或相当于40g/ml单链DNA或RNA 或相当于20g/ml寡核苷酸。 密度梯度离心 高于高于Tm值值5 复性复性 也称退火也称退火 （annealing） 缓缓慢慢冷冷却却 迅迅速速冷