生物化学与原理核酸

1、会计学1生物化学与原理核酸生物化学与原理核酸1.1 核酸的种类、分布和化学组成核 酸(nucleic acid) 是多个核苷酸(nucleotide)的线性多聚体，携带和传递遗传信息。肺炎双球菌转化实验S型：平滑型、有毒性、有荚膜（多糖）保护自身，抵抗宿主的免疫系统，进而使宿主死亡R型： 粗糙型、无毒性、无荚膜 肺炎双球菌Grifths experiment(1928) 有毒性的平滑（右） 无毒性的粗糙型（左）S型R型S型R型Avery的离体实验注入宿主的细菌类型注入宿主的细菌类型细菌特征细菌特征宿主感染后反宿主感染后反应应R R（粗糙型）（粗糙型）无荚膜无荚膜存活存活S S（平滑型）（平滑型

2、）有荚膜有荚膜死亡死亡热致死热致死S S存活存活热致死热致死S + S + 活的活的R R死亡死亡热致死热致死S S中的中的DNA + DNA + 活的活的R R死亡死亡实验分五种不同的处理方式，如下表所示： 实验表明：高温杀死的S型球菌中有一种物质或称转化因子进入R球菌中，使其转变成S型球菌。Oswald Theodore Avery ( 1877 - 1955 ) Avery等人于1944年在离体条件下完成了Grifths发现的转化过程，证明遗传的物质基础是DNA而不是蛋白质。一、核酸的种类和分布 (deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid,

3、 RNA)脱氧核糖核酸 核糖核酸携带遗传信息参与细胞内DNA遗传信息的表达（蛋白质的合成）。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。真核生物：细胞核、叶绿体、线粒体原核生物：细胞质细菌：质粒DNA细胞质（主要）、细胞核（核仁）信使RNA（messenger RNA，mRNA)：约占细胞总RNA的5 在蛋白质合成中起着模板作用核糖体RNA（ribosoal RNA，rRNA）：约占细胞总RNA的80 与蛋白质结合构成核糖体，是合成蛋白质的场所 转移RNA（transfer RNA，tRNA）：约占细胞总RNA的1015 在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用RNA叶绿体、线粒体中也有各自与细胞质不

4、同的mRNA、tRNA和rRNA.二、核酸的化学组成核酸核苷酸(碱基戊糖磷酸)磷酸核苷(碱基戊糖)核糖或脱氧核糖(戊糖)嘌呤或嘧啶(碱基)糖苷键磷酸酯键1、戊糖 为了与碱基分子中的原子编号相区别，戊糖的碳原子编号都要加上“”，如1，5，2等均表示核糖上的某个原子。核糖脱氧核糖D-2-脱氧核糖D-核糖-D-核糖的呋喃糖形式-D-2-脱氧核糖的呋喃糖形式2、碱 基 p137嘌呤(purine) 嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤稀有碱基(修饰碱基)甲基化碱基嘧啶环嘌呤环嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤(adenine, A) 6-氨

5、基嘌呤NNHNHNNH2O鸟嘌呤(guanine, G) 2-氨基-6-氧基嘌呤NNH132456嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶(uracil, U) 2,4-二氧基嘧啶NHNHOO胸腺嘧啶(thymine, T)2,4-二氧基-5-甲基嘧啶NHNHOOCH3核苷：A, G, U, C脱氧核苷：dA, dG, dT, dC3、 核苷(ribonucleoside)核糖（脱氧核糖）的苷羟基与碱基的亚氨基脱水缩合形成糖苷键(C-N键) 。嘧啶核苷： C1-N1嘌呤核苷： C1-N991 11 4、 核苷酸(ribonucleotide)和稀有核苷酸

6、核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。 核糖核苷的糖环上有3个自由羟基，可以酯化分别生成2-，3-和5-三种核苷酸。5-核苷酸3-核苷酸2-核苷酸3-脱氧核苷酸 脱氧核糖核苷的糖环上只有2个自由羟基，只能生成3-和5-脱氧核苷酸。生物体内游离存在的是5-核苷酸，构成核酸大分子的也是5-核苷酸。5-脱氧核苷酸表：构成核酸的核苷酸 DNARNA腺嘌呤(adenine,A)腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP）腺嘌呤核苷酸(AMP)鸟嘌呤(guanine,G)鸟嘌呤脱氧核苷酸(dGMP)鸟嘌呤核苷酸(GMP)胞嘧啶(cytosine,C)胞嘧啶脱氧核苷酸(dCMP)胞嘧啶核苷酸(CMP

7、)胸腺嘧啶(thymine,T)胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP)尿嘧啶(uracil,U)尿嘧啶核苷酸(UMP)说明：mono-: 单一, deoxy-: 脱氧腺嘌呤核苷鸟嘌呤核苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷5-腺嘌呤核苷酸5-鸟嘌呤核苷酸5-胞嘧啶核苷酸5-尿嘧啶核苷酸核苷和核苷酸核酸中的稀有核苷酸常以其核苷的形式表示，常见的甲基化修饰基团 以“m”（methy）表示；修饰基团在碱基上的写在碱基符号左方，修饰基团在核糖上的写在碱基符号右方；修饰基团数写在其右下角，修饰位置写在右上角。例如Am62表示腺苷碱基6位有两个甲基，即N6,N6-二甲基腺苷Gm2,2,73表示鸟苷的2位有2个甲基，第7位有一个甲

8、基，共三个甲基 表示假尿嘧啶核苷(Pseudo-Uridin)DHU 表示二氢尿嘧啶核苷 (Dihydro-Uridin ) 稀有核苷酸5、细胞内的游离核苷酸及其衍生物 p140多磷酸核苷酸 核苷酸在5-磷酸上进一步磷酸化形成的多磷酸化合物为多磷酸核苷酸。 ADP、ATP：带有高能酸酐键，常参与细胞代谢能量转换 GTP、CTP、UTP：在某些生化反应中也具有传递能量的作用 UDP、ADP、GDP：是多糖合成中葡萄糖基的载体 CDP：参与甘油的生物磷脂合成表：常见的多磷酸核苷酸核苷二磷酸(NMP)三磷酸核苷(NTP)腺嘌呤(adenine,A)腺苷二磷酸(ADP)三磷酸腺苷(ATP)鸟嘌呤(gu

9、anine,G)鸟苷二磷酸(GDP)三磷酸鸟苷(GTP)胞嘧啶(cytosine,C)胞苷二磷酸(CDP)三磷酸胞苷(CTP)胸腺嘧啶(thymine,T) 胸苷二磷酸(TDP)三磷酸胸苷(TTP)尿嘧啶(uracil,U)尿苷二磷酸(UDP)三磷酸尿苷(UTP)说明：di-: 二的, tri-: 三的多 磷 酸 核 苷 酸 的 相 互 转 换多 磷 酸 核 苷 酸 的 相 互 转 换环化核苷酸 cAMP、cGMP：是细胞功能的调节分子和信号分子(称之“第二信使”)第一信使：激素本身是第一信使。激素是多细胞生物在细胞间传递信息的一种化学信使。第二信使：将细胞外信息传递到细胞内的物质，在生物体内具有广泛的调节作用。环化核苷酸 cAMP、cGMP：是细胞功能的调节分子和信号分子(称之“第二信使”)腺苷酸环化酶辅酶类核苷酸 一些核苷酸或其衍生物还是重要的辅酶或者辅基的组成成分。 如：NAD+、NADP+、CoASH、FMN、FAD等肺炎双球菌转化实验S型：平滑型、有毒性、有荚膜（多糖）保护自身，抵抗宿主的免疫系统，进而使宿主死亡R型： 粗糙型、无毒性、无荚膜 肺炎双球菌Grifths experiment(1928) 有毒性的平滑（右） 无毒性的粗糙型（左）R型二、核酸的化学组成核酸核苷酸(碱基戊糖磷酸)磷酸核苷(碱基