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1、第四章核酸的化學(xué)核酸的概念和重要性核酸的組成成分DNA的結(jié)構(gòu)DNA和基因組RNA的結(jié)構(gòu)和功能核酸的性質(zhì)核酸的序列測定核酸的生物學(xué)功能和實踐意義一、核酸的概念和重要性1869年Miescher從細(xì)胞核中分離出核素（nuclein）。1889年Altman制備了核酸（nucleicacid）。1930~40年，Kossel&Levene等確定核酸的的組分：核酸脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）“四核苷酸假說”：核酸由四種核苷酸組成的單體構(gòu)成的，缺乏結(jié)構(gòu)方面的多樣性。20世紀(jì)4
2、0年代末，Avery的“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化”實驗證明DNA是有機體的遺傳物質(zhì)：DNA無莢膜，不致病溫育有莢膜，致病傳代傳代有莢膜，致病有莢膜，致病有莢膜，致病除少數(shù)病毒（RNA病毒）以RNA作為遺傳物質(zhì)外，多數(shù)有機體的遺傳物質(zhì)是DNA。不同有機體遺傳物質(zhì)（信息分子）的結(jié)構(gòu)差別，使得其所含蛋白質(zhì)（表現(xiàn)分子）的種類和數(shù)量有所差別，有機體表現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝類型。RNA的主要作用是從DNA轉(zhuǎn)錄遺傳信息，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。二、核酸的組成成分核酸nucleicacid核苷酸nucleotide核苷nucleoside磷酸phosphate嘌呤堿purine
3、base或嘧啶堿pyrimidinebase（堿基base）核糖ribose或脫氧核糖deoxyribose（戊糖amylsugar）（一）核糖和脫氧核糖OHOH2COHOHOH12OHOH2COHOH12β-D-2-核糖β-D-2-脫氧核糖O核糖+H+糠醛甲基間苯二酚FeCl3綠色產(chǎn)物Δ脫氧核糖+H+Δω-羥基-γ-酮戊醛二苯胺藍(lán)色產(chǎn)物RNA和DNA定性、定量測定（二）嘌呤堿和嘧啶堿NNNNHHHHNNNNHHHH123456789嘌呤NH2腺嘌呤adenine（A）NNNNHHHHOH2N鳥嘌呤guanine（G）NNHHHH嘧啶123456NN
4、HHHHNH2OH胞嘧啶Cytosine（C）NNHHHHOOHH尿嘧啶uracil（U）NNHHHHOOHHCH3胸腺嘧啶thymine（T）NNOOHHH酮式HNNOOHHH酮式HHH烯醇式（三）核苷OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNNHHHH9腺嘌呤胸苷OHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖OHOH2COHOH1′2′3′4′5′核糖NNOOHHH尿嘧啶H1尿苷NCOONHHH51OH假尿苷（ψ）（四）核苷酸O-O‖胸苷-5′-磷酸AMPOADPATPOOHOH2COHOHOH1′2′3′4′5′核糖NNNNHHH
5、H9腺嘌呤胸苷PPO-—-O‖~PO--—O‖~O—各種核苷三磷酸和脫氧核苷三磷酸是體內(nèi)合成RNA和DNA合成的直接原料。在體內(nèi)能量代謝中的作用：ATP——能量“貨幣”UTP——參加糖的互相轉(zhuǎn)化與合成CTP——參加磷脂的合成GTP——參加蛋白質(zhì)和嘌呤的合成第二信使——cAMPOHO-OO—CH2TO=P—O-3′5′OHOHO-OO—CH2GO=P—O-3′5′OHOO—CH2OHOHAO=P—OO-3′5′3′5′1′PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTA三、DNA的結(jié)構(gòu)（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)因為DNA的脫氧核苷酸只在它們所攜帶的堿基
6、上有區(qū)別，所以脫氧核苷酸的序列常被認(rèn)為是堿基序列（basesequence)。通常堿基序列由DNA鏈的5′→3′方向?qū)?。DNA中有4種類型的核苷酸，有n個核苷酸組成的DNA鏈中可能有的不同序列總數(shù)為4n。（二）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1953年，Watson和Crick提出。1.雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)（1）Wilkins和Franklin發(fā)現(xiàn)不同來源的DNA纖維具有相似的X射線衍射圖譜。（2）Chargaff發(fā)現(xiàn)DNA中A與T、C與G的數(shù)目相等。后Pauling和Corey發(fā)現(xiàn)A與T生成2個氫鍵、C與G生成3個氫鍵。（3）電位滴定證明，嘌呤與嘧啶的可解離基團
7、由氫鍵連接。2.雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點（1）兩條多核苷酸鏈反向平行。（2）堿基內(nèi)側(cè)，A與T、G與C配對，分別形成3和2個氫鍵。（3）雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有10個bp，螺距3.4nm，直徑2nm。3.雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素（1）氫鍵（太弱）；（2）堿基堆積力（basestackingforce，由芳香族堿基π電子間的相互作用引起的，能形成疏水核心，是穩(wěn)定DNA最重要的因素；（3）離子鍵（減少雙鏈間的靜電斥力）。4.DNA雙螺旋的構(gòu)象類型B-DNA：92%相對濕度，接近細(xì)胞內(nèi)的DNA構(gòu)象，與Watson和Crick提出的模型相似。A-DNA：75%相對濕度，與溶液中
8、DNA-RNA雜交分子的構(gòu)象相似，推測轉(zhuǎn)錄時發(fā)生B→A。其堿基平面傾斜20°，螺距與每一轉(zhuǎn)堿基對數(shù)目都有變化
