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1、第14章核酸的結(jié)構(gòu)NucleicAcid核酸(DNA和RNA)是線性多聚核苷酸,基本結(jié)構(gòu)單元是核苷酸DNA與RNA結(jié)構(gòu)相似,組成成份上略有不同核酸的組成核酸核苷酸磷酸核苷戊糖堿基水解核酸代表戊糖,對(duì)DNA而言為脫氧核糖,對(duì)RNA而言為核糖;代表堿基代表磷酸基核苷酸一、核苷酸(nucleotide)(一)堿基嘌呤堿:腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤嘧啶堿:胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶稀有堿基:嘌呤環(huán)嘧啶環(huán)(1)嘌呤堿(2)嘧啶堿(uracil)(cytosine)(thymine)RNADNA尿嘧啶U胸腺嘧啶T胞嘧啶C鳥(niǎo)嘌呤G腺嘌呤A胺式亞胺式互變異構(gòu)酮式烯醇式互變異
2、構(gòu)(3)稀有堿基嘌呤——次黃嘌呤、1-甲基次黃嘌呤、N2、N2-二甲基鳥(niǎo)嘌呤。嘧啶——5-甲基胞嘧啶、5-羥甲基胞嘧啶、二氫尿嘧啶、4-巰尿嘧啶都是基本堿基的化學(xué)修飾型(二)核苷:核糖+堿基DNA含β-D-2-脫氧核糖RNA含β-D-核糖核苷nucleoside糖與堿基之間的C-N鍵:C-N糖苷鍵,且都是β糖苷鍵。C1——N1(嘧啶)C1——N9(嘌呤)堿基與糖環(huán)平面垂直。核苷nucleoside核苷nucleoside稀有核苷:1、2’-0-甲基-核糖-核苷2、稀有堿基DHU3、連接方式ψ(假尿嘧啶核苷)假尿苷,pseudouridine,ψ(
3、三)核苷酸磷酸堿基戊糖H2OH2O堿基磷酸戊糖核苷鍵酯鍵核苷酸堿基連接(核苷鍵)酯鍵(對(duì)DNA為H)1`2`3`4`5`核苷酸:AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸:dAMP,dGMP,dTMP,dCMP三、八種核苷酸(ribonucleotide)核苷(脫氧核苷)和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸(脫氧核苷酸)。M/單,D/二,T/三;P-磷酸RNA的名稱為單/二/三苷酸,DNA在單/二/三前加脫氧兩字。如AMP稱腺苷一磷酸(或腺苷酸)dAMP稱為脫氧腺苷一磷酸(脫氧腺苷酸)稀有核苷酸與上類似(四)核苷酸的衍生物生物體內(nèi)分布最廣和最重要的一種核
4、苷酸衍生物。(1)ATP(腺嘌呤核糖核苷三磷酸)ATP的性質(zhì)是重要的能量轉(zhuǎn)換中間體ATP含兩個(gè)高能磷酸鍵:水解時(shí)可釋放大量自由能,推動(dòng)體內(nèi)各種需能反應(yīng)。ATP也是磷?;瘎毫柞;牡孜锞咻^高能量(活化分子),是許多生物化學(xué)反應(yīng)的激活步驟。(2)GTP(鳥(niǎo)嘌呤核糖核苷三磷酸)生物體內(nèi)游離存在,也是一種高能化合物具有類似ATP的結(jié)構(gòu)主要是作為蛋白質(zhì)合成中磷酰基供體在許多情況下,ATP和GTP可以相互轉(zhuǎn)換(3)cAMP和cGMPcAMP3’,5’環(huán)腺嘌呤核苷一磷酸cGMP3’,5’-環(huán)鳥(niǎo)嘌呤核苷一磷酸——細(xì)胞間信使cAMP和cGMP的環(huán)狀磷酯鍵是一個(gè)高
5、能鍵:pH7.4時(shí)水解能約為43.9kJ/mol,比ATP水解能高得多。二、核酸的共價(jià)結(jié)構(gòu)DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)是指DNA上的核苷酸排列順序。(核苷酸相當(dāng)于氨基酸、單糖的角色)(一)DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)脫H2O脂鍵相連3`,5`-磷酸二酯鍵首尾3`5`HHHHHHH(1)核苷酸間以3′-5′磷酸二酯鍵相連(2)一端稱為5′-磷酸端(5’-P表示)一端稱為3′-羥基端(3’-OH表示)(3)多聚核苷酸鏈具有方向性,表示時(shí),需注明方向:5′→3′或是3′→5′一、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)定義核酸分子中核苷酸的連接方式以及核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同,
6、所以也稱為堿基序列。主鏈:戊糖-磷酸骨架位于外側(cè)側(cè)鏈:堿基對(duì)位于內(nèi)側(cè)方向:5’3’5′端3′端CGADNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)寫(xiě)形式戊糖3`-OH5`-磷酸PA核苷酸5`3`首端末端PPPPPPAGCTGCOHpApCpTpG-pA-C-T-G核苷酸順序又稱堿基順序(二)RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)核糖核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵相連形成的長(zhǎng)鏈研究最多:tRNA、rRNA及一些小分子RNA。1、tRNA分子特點(diǎn):約由73-93個(gè)核苷酸組成分子中含有較多的修飾成分(10-20%)3‘-末端都具有-CCA-OH的結(jié)構(gòu)5’-末端磷酸化,常為G(pC)RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)tRNA的功
7、能:結(jié)合活化氨基酸(3′-CCA-OH),搬運(yùn)氨基酸到核糖體;識(shí)別mRNA密碼子。參與蛋白質(zhì)的翻譯。①5′末端帽子結(jié)構(gòu):m7GpppN②3′末端有多聚腺苷酸尾巴結(jié)構(gòu)(polyA)③單順?lè)醋樱ㄒ粭lmRNA鏈上有一個(gè)編碼區(qū))2、mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):(1)真核細(xì)胞mRNA5′帽子密碼子3′polyAm7Gppp-AUGGUG……………UAAAAAA…AA5′端非翻譯區(qū)編碼區(qū)3′非翻譯區(qū)真核生物mRNA的共價(jià)結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu):識(shí)別翻譯起始polyA:維持mRNA的穩(wěn)定性功能原核生物mRNA為多順?lè)醋?,無(wú)修飾堿基。多順?lè)醋觤RNA(polycist
8、ronicmRNA):一條mRNA鏈上有多個(gè)編碼區(qū)(2)原核細(xì)胞mRNAmRNA的功能★蛋白質(zhì)合成的模板。*rRNA的種類(根據(jù)沉降系數(shù)