2011奥赛辅导生物化学10生化

生物化学包四中马惠文核酸一．核酸的基本单位——核苷酸碱基磷酸戊糖（一）戊糖：存在于DNA中存在于RNA中核苷核苷酸嘌呤：双环分子（二）碱基：1.碱基的种类：常见两种：腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）6位C上H被－NH2取代2位C上H被－NH2取代6位C上H被酮基取代嘧啶：单环分子常见三种：胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）嘧啶2位C上H被酮基取代4位C上H被—NH2取代2,4位C上H被酮基取代2,4位C上H被酮基取代5位C上H被－CH3取代胞嘧啶C尿嘧啶U3胸腺嘧啶T（5—甲基尿嘧啶）嘌呤相同，嘧啶不完全相同2.DNA和RNA的碱基：DNA：一般含A、G、T、CRNA：一般含A、G、U、C3.修饰（稀有）碱基：tRNA中修饰碱基较多,有些tRNA中的修饰碱基可达碱基总量的10％或更多。

在一些核酸中还存在少量的其它碱基,这些碱基多为4种碱基的衍生物。由于含量少，故又称稀有碱基。如：次黄嘌呤、二氢尿嘧啶、4－硫尿嘧啶、5－甲基尿嘧啶（胸腺嘧啶）（三）核苷：

核苷是核糖或脱氧核糖与嘌呤或嘧啶生成的糖苷。

为使戊糖的标号和碱基的标号区别，戊糖标号改为1′2′3′……

通常糖的第1个碳原子（C1′）与嘌呤的第9个氮原子(N9)或嘧啶的第1个氮原子(N1)相连。腺苷(A)脱氧胸苷(dT;T)

在tRNA中，存在少量5－核糖尿嘧啶，是核糖的C1′和尿嘧啶的C5相连,是一种碳苷。故也称假尿苷。假尿苷（Ψ）

核苷酸是核苷中的糖的一个－OH和磷酸脱水合成的磷酸酯。（四）核苷酸的构成及种类：1.构成：

核糖核苷的核糖上有3个自由的－OH，可磷酸化生成2′、3′或5′核苷酸。

脱氧核糖核苷的脱氧核糖上只有2个自由的－OH，可磷酸化生成3′、5′脱氧核苷酸。生物体中游离的核苷酸多为5′－核苷酸，故常省略为AMP、dCMP等。2.表示：①核苷酸可用英文字母表示。如：5′－AMP（5′－腺苷酸）

3′－GMP（3′－鸟苷酸）如：5′－dTMP（5′－胸腺嘧啶脱氧苷酸）

3′－dCMP（3′－胞嘧啶脱氧苷酸）如前面加小写d为脱氧的意思B代表碱基，直线代表戊糖，P表示磷酸。2′－核苷酸3′－核苷酸5′－核苷酸②用简式表示：B5′PB2′PB3′P～～①ATP的构成：（五）细胞中自由存在的其他核苷酸的种类及作用：１.含高能磷酸基的ATP类化合物：AMP(5′－AMP)＋piADP(腺苷二磷酸)ADP＋piATP(腺苷三磷酸)AMPADPATP或AMP＋ppi(焦磷酸)ATP(腺苷三磷酸)ATP水解可得到ADP＋pi或AMP＋ppi②水解：UTP参加糖的转化和合成。

CTP参加磷脂的合成。

GTP参加蛋白质和嘌呤的合成。③其他核苷三磷酸及作用：

其他单核苷酸可以和腺苷酸一样磷酸化，生成相应的二磷酸或三磷酸化合物。

各种核苷三磷酸：ATP、CTP、GTP、UTP是RNA合成的直接原料。

各种脱氧核苷三磷酸：dATP、dCTP、dGTP、dTTP是DNA合成的直接原料。ATP－ADP循环是生物体系中能量交换的基本形式。④ATP和其他核苷三磷酸的关系：

其他核苷三磷酸都是通过ATP的磷酸基转移转化来的，所以，ATP在生物体能量代谢中起着最关键的作用。ATP是大多数生物细胞中能量的直接供体3′，5′－环状腺苷酸（cAMP）2.环状核苷酸：cAMP是生物体内的基本调节物质。它传递细胞外的信息，是一些激素发挥作用的媒介物，被称为这些激素的第二信使。当激素与膜上受体结合后，活化了腺苷酸环化酶，使细胞内的cAMP含量增加。由cAMP去激活特异性的蛋白激酶，由激酶进一步起作用。

ATPcAMP＋ppi5′－AMPcAMP浓度升高cAMP浓度降低正常细胞中靠下述反应维持cAMP的一定浓度：腺苷酸环化酶（细胞膜上）Mg2＋磷酸二酯酶（细胞内）＋H2O＋Mg2＋cGMP和cAMP相互拮抗，它们共同调节细胞生长和发育。黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）3.腺苷酸是一些辅酶的结构成分：如：烟（尼克）酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶INAD＋）烟（尼克）酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶IINADP＋）维生素PP又称核黄素维生素B2维生素与辅酶名称别名辅酶主要生理功能和机制来源缺乏病维生素B11.硫胺素2.抗脚气病维生素

TPP1.参与α－酮酸氧化脱羧作用2.抑制胆碱酯酶活性，保护神经正常传导酵母、谷类种子的外皮和胚芽脚气病（多发性神经炎）维生素B2核黄素FMNFAD

氢载体小麦、青菜、黄豆、蛋黄、肝等口角炎、舌炎、唇炎等

泛酸偏多酸HSCoA

酰基载体动植物细胞中均有未发现缺乏病维生素PP1.尼克酸和尼克酰胺2.抗癞皮病维生素NADNADP

氢载体肉类、谷物、花生等，人类可自色氨酸转变一部分

癞皮病名称别名辅酶主要生理功能和机制来源缺乏病维生素B6

吡哆醇吡哆醛吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺参与氨基酸转氨、脱羧和消旋作用酵母、蛋黄、肝、谷类等，肠道细菌可合成未发现典型缺乏病

生物素维生素H羧化酶的辅酶，参与体内CO2的固定动植物细胞中均有，肠道细菌可合成未发现典型缺乏病

叶酸THFA

一碳基团载体青菜、肝、酵母等

恶性贫血维生素B12

钴胺素5’－脱氧腺苷钴胺素1.参与某些变位反应2.甲基的转移肝、肉、鱼等肠道细菌可合成

恶性贫血维生素C1.抗坏血酸2.抗坏血病维生素1.氧化还原作用2.作为脯氨酸羧化酶的辅酶，促进细胞间质的形成新鲜水果、蔬菜、特别是番茄、柑桔、鲜枣等

坏血病名称别名辅酶主要生理功能和机制来源缺乏病

硫辛酸1.酰基载体2.氢载体肝、酵母等未发现缺乏病维生素A1.视黄醇2.抗干眼病维生素1.合成视紫红质2.维持上皮组织的完整结构3.促进生长发育肝、蛋黄、鱼肝油、胡萝卜、青菜、玉米等1.夜盲症2.上皮组织角质化3.生长发育受阻

维生素D抗佝偻病维生素促进骨骼正常发育鱼肝油、肝、蛋黄、奶等佝偻病、软骨病维生素E生育酚1.维持生殖机能2.抗氧化作用麦胚油及其他植物油未发现典型缺乏病维生素K凝血维生素1.促进合成凝血酶原2.与肝脏合成凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ等有关肝、蔬菜等肠道细菌可合成成人一般不易缺乏，偶见于新生儿及胆管阻塞患者，表现于凝血时间延长（六）核苷酸的连接方式：DNA和RNA都是没有分支的多核苷酸长链。

核酸分子是核苷酸单体通过3′,5′－磷酸二酯键连接而成。连接时磷酸给出H，相邻核苷酸的戊糖给出OH，脱水缩合。3′CH2OPOHOHO碱基OOH3′CH2OPOHOHO碱基OOH3′CH2OPOHOHO碱基OOH脱水缩合3′CH2OPOHOHO碱基O3′CH2OPOOHO碱基O3′CH2OPOOHO碱基OOH3′CH2OPOHOHO碱基O3′CH2OPOOHO碱基O3′CH2OPOOHO碱基OOH3′,5′磷酸二酯键5′末端:戊糖C5′上有一个游离的磷酸基戊糖C3′上有一个游离的－OH3′末端:多核苷酸链两端的核苷酸为末端核苷酸5′末端磷酸基与核苷相连的键称为磷酸单酯键。但在写DNA双链时，由于两条链反向平行，因此每条链的末端须标明5′或3′。书写：通常将5′端写在左面，3′端写在右面。如：pApCpGpUOH或pA•C•G•UOH二.DNA的结构：(一)DNA的一级结构：

就是核苷酸残基沿多核苷酸链排列的顺序。由于戊糖和磷酸在主链上的不断重复，也可用碱基序列表示核酸的一级结构。1953年，Watson和Crick提出(二)DNA的二级结构：

用层析法分析，得DNA中碱基数目是A＝T，C＝G

后来又证明，A和T间形成两个氢键，C和G之间形成三个氢键。1.双螺旋结构模型的主要依据：①X射线衍射数据：

发现不同来源的DNA具有相似的X射线衍射图谱——DNA有共同的分子模型。

数据说明，DNA含两条具有螺旋结构的长链，且长轴上有0.34nm和3.4nm两个重要的周期性变化。②碱基的定量分析：(Watson和Crick是根据B－DNA提出的模型。)２.双螺旋结构模型的要点：DNA据不同的构型：B－DNA，右旋，正常生理状态下的常见形式A－DNA，右旋，脱水状态下的常见形式Z－DNA，左旋。①DNA由两条反向平行的多脱氧核苷酸链构成。②糖——磷酸构成主链螺旋表面有一条大沟和一条小沟沿一螺旋轴右手螺旋③两条链的碱基均在主链内侧，形成碱基对，称侧链。④碱基对的构成遵循碱基互补配对原则。

A对T；G对C嘌呤对嘧啶保证了螺旋直径的相同，直径2nm碱基构象研究又说明：

A,T能形成两个氢键

G,C能形成三个氢键⑥大多数天然DNA属双链。某些病毒:φ×174、

M13的DNA

是单链分子。⑤相邻碱基平面间的距离0.34nm，该距离使碱基平面间的π电子云有一定程度的相互交盖，形成碱基堆积力。双螺旋转一周共10对碱基，高度3.4nm。A．肽键B．一磷酸一脱氧核糖一磷酸一C．氢键D．一脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖一

(09年联赛)33.在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T的连接是通过哪种方式?A．2C：1TB．1G：1TC．3G：2TD．3G：3T：2CE．5T：4G：3C：1A(09年联赛)

31.将两段寡聚脱氧核苷酸片段5’—ACCACGTAACGGA—3’和5’一GTTAC一3’与DNA聚合酶一起加到含有dATP、dGTP、dCTP和dTTP的反应混合物之中，预测反应的终产物被参入的各碱基的比例是(10年联赛)16．下列哪一个是DNA和RNA二者的主要区别?(1分)A．酯键B．核糖C．碱基D．磷酸基

双链DNA多数是线性分子。但有些病毒、细菌的质粒、真核生物的线粒体和叶绿体，及某些细菌的拟核DNA为双链环状DNA(dcDNA)。它们可进一步扭曲成超螺旋，使DNA分子压缩在一个较小的体积内。(三)DNA的三级结构：

天然RNA分子大多数为一条单链，其许多区域自身发生回折，使可以配对的一些碱基相遇，而由A与U，G与C之间的氢键连接起来，构成如DNA那样的双螺旋；不能配对的碱基则形成环状突起。三.RNA的结构及功能：

除mRNA、rRNA和tRNA外，

真核生物结构基因转录的mRNA前体hnRNA；

还有许多小分子RNA:

如：核内小RNA（snRNA），主要存在于真核生物细胞核中，均与蛋白质连在一起，在hnRNA和rRNA的加工中起重要作用。

反义RNA（asRNA）等,存在于原核生物和真核生物中,主要抑制mRNA的翻译。种类：(一)tRNA：1.含量：约占细胞RNA总量的15％2.特点：分子量较小，2.5×104左右,由70～90个核苷酸组成。碱基组成中有许多稀有碱基。3.功能：将氨基酸转运到核糖体－mRNA复合物相应的位置上，用于合成蛋白质。每种氨基酸都有一种或几种tRNA。4.tRNA的二级结构：如：酵母丙氨酸－tRNA三叶草叶型①碱基对构成的双螺旋区称臂，不能配对的部分称环,tRNA一般由四环四臂组成。三叶草型结构的主要特征：②5′端1～7位与近3′端的67～72位形成7对反向平行双链称氨基酸臂。3′端有共同的CCA－OH结构，其－OH可与该tRNA所能携带的氨基酸形成共价键。④D(二氢尿嘧啶)臂和D环③反密码子臂和反密码子环，环是由7个核苷酸构成，环中部为反密码子，由3个碱基组成。X－射线衍射分析得知，tRNA三级结构为倒L字母形。5.tRNA的三级结构：

约占细胞总RNA的3％～5％，代谢活跃,寿命较短。因mRNA的核苷酸序列决定相应蛋白质的氨基酸序列，故分子长度差异很大。真核生物mRNA的前体在细胞核内合成，包括内含子和外显子的整个基因均被转录，形成分子大小极不均一的hnRNA。hnRNA被加工为成熟的mRNA，进入细胞质指导蛋白质的合成。（二）rRNA：

核糖体由约40％的蛋白质和60％的rRNA组成，rRNA占细胞RNA总量的80％。（三）mRNA：

原核生物中，一个mRNA分子可以为一条、两条或更多条多肽链编码，为一条多肽链编码的mRNA称作“单顺反子”(一个基因的复本)，为两条或更多条多肽链编码的mRNA称作“多顺反子”（几个基因的复本）。

真核生物的mRNA为单顺反子，其5’端有一个“帽子”结构，3’端有一个“尾巴”，帽子和尾巴都是不翻译区。A．mRNA分子中含有遗传密码B．原核生物没有hnRNA和snRNAC．rRNA可以组成合成蛋白质的场所D．tRNA并不是最小的一种RNA(09年联赛)

104．下列有关RNA的叙述，哪些项是正确的?A．密码子有种属特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质

B．一种氨基酸可以有一组以上密码子

C．密码子阅读有方向性，从3’端起始，5’端终止

D．密码子第三位碱基在决定掺入的氨基酸特异性方面重要性较小(09年联赛)

105．下列有关氨基酸密码子的描述，哪些项是正确的?1.碱基间的氢键2.碱基堆积力3.带负电的磷酸基有静电斥力，但环境中有正离子，可消除静电斥力，也可稳定结构。四．核酸结构稳定性：（DNA双螺旋和RNA螺旋区）RNA在室温下能被稀碱水解成核苷酸，DNA对碱较稳定。常用此性质测定RNA的碱基组成或除去溶液中的RNA杂质。五．核酸的性质：（一）一般理化性质：DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末，都微溶于水，不溶于一般有机溶剂。常用乙醇从溶液中沉淀核酸。

核酸和核苷酸既有磷酸基，又有碱基，所以都是两性电解质。因磷酸酸性强，通常表现为酸性。（二）核酸的紫外吸收性质：

因嘌呤和嘧啶均具有共轭双键，使碱基、核苷、核苷酸、核酸在240－290nm的紫外光区有一个强烈的吸收峰值，最大吸收值为260nm。而蛋白质在这一光区仅有很弱的吸收。

利用这一性质，实验室常用紫外分光光度计测定核酸制品的纯度。

如样品中含蛋白质或苯酚杂质时，A260／A280明显下降。纯度制定方法：

是根据260nm和280nm处的吸收值比值来确定纯度的。即：A260／A280纯DNA：A260／A280＝1.8纯RNA：A260／A280＝2.0注:变性主要指二级结构的破坏，不涉及一级结构。（三）核酸的变性和复性：1.变性的概念：

指双螺旋区氢键断裂，空间结构破坏，形成单链无规则线团状态的过程。

高温、酸、碱及某些变性剂(如尿素等)。2.引起变性的原因：环状DNA比线形DNA更稳定3.影响变性的DNA结构：G－C对的含量：

因G、C之间形成３个氢键，故Tm高，所以G－C对多的DNA较稳定。

热变性：DNA的Tm为82～95℃

加热DNA稀盐溶液，在一个很窄的温度范围内，DNA突然变性。熔点温度(解链温度)：DNA螺旋结构失去一半时的温度用Tm表示

RNA变性与DNA相似，但程度不及DNA变性，因为RNA只有部分螺旋区。4.变性后的特点：①增色效益：

由于氢键被破坏，碱基堆积力被破坏，故260nm的紫外吸收值明显增加。②黏度下降，浮力密度升高。③失去部分或全部生物活性。260nm紫外光吸收值明显减小。5.核酸的复性：概念：

变性核酸的互补链在适当的条件下重新缔合成双螺旋的过程。复性后的特点：

许多理、化性质又得到恢复，生物活性也得到部分恢复。复性时需缓慢冷却，故又称退火。减色效益：(07年联赛)1.下列各项与核酸相关的结构从大到小的正确排列顺序是

A.基因、染色体、核苷酸、密码子B.染色体、基因、密码子、核苷酸

C.核苷酸、染色体、基因、密码子D.染色体、核苷酸、基因、密码子2.tRNA中，假尿嘧啶与核糖以

A.C-N相连B.C-C相连C.N-N相连D.C-O相连3.下列有关DNA和mRNA的描述中正确的是

A.mRNA易被水解，DNA则较稳定

B.DNA可以配对形成双链结构，而mRNA则不能