第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能

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1、第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)核酸的概念和化學(xué)組成一、核酸的發(fā)現(xiàn)及研究進(jìn)展1、最早1868年，瑞士科學(xué)家Miescher從繃帶膿細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)含磷2.5%的化合物，稱為核素。2、1881年，Altmann從小牛胸腺、酵母中得到，它不含Pro，命名為核酸。3、1914年，把小牛胸腺中得到的核酸稱胸腺核酸（動(dòng)物核酸），把從酵母中分離得到的核酸稱酵母核酸(植物核酸)。又根據(jù)戊糖分為脫氧核糖核酸——DNA和核糖核酸——RNA4、1944年，Avery研究肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，證明DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論。最初是1928年，Gniffith以肺炎球菌作為轉(zhuǎn)化

2、的材料。肺炎球菌光滑型（S型）：菌落光滑、有莢膜、有毒性。粗糙型（R型）：菌落粗糙、無(wú)莢膜、無(wú)毒性。活體轉(zhuǎn)化，四組實(shí)驗(yàn)：①活S型菌—→Rat—→die②活R型菌—→Rat—→live③加熱殺死的S型菌—→Rat—→live④加熱殺死的S型菌—→Rat—→die活R型菌說(shuō)明R型菌可以轉(zhuǎn)化為活S型菌，加熱殺死的S型菌中有一種物質(zhì)可使活R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌。1944年美國(guó)科學(xué)家Avery做了大量實(shí)驗(yàn)確定這種物質(zhì)是DNA（轉(zhuǎn)化因子）。5、1953年，沃森和克里克提出DNA的雙螺旋模型結(jié)構(gòu)，不但闡明了DNA結(jié)構(gòu)，而且對(duì)DNA的復(fù)制、遺傳物質(zhì)的傳遞、

3、都作了重要的說(shuō)明。6、20世紀(jì)70年代，DNA重組技術(shù)應(yīng)用——基因工程誕生。7、2000~2002年人類基因組計(jì)劃完成。二、核酸的概念和重要性核酸是由核苷酸組成的具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的大分子物質(zhì)，包括DNA和RNA。DNA主要分布在細(xì)胞核中；RNA分布在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，主要有三種信使RNA（mRNA）、核蛋白體（rRNA）、轉(zhuǎn)運(yùn)（tRNA）。真核生物中還有HnRNA和SnRNA，HnRNA是mRNA的前體，SnRNA參與RNA的修飾加工等。DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。（一）核酸是遺傳物質(zhì)細(xì)胞核內(nèi)DNA含量恒定，不受外界環(huán)境的影響。生物遺傳特征

4、的延續(xù)和生物進(jìn)化都由基因所決定的。基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。（二）核酸參與蛋白質(zhì)的生物合成mRNA是蛋白質(zhì)合成材料，rRNA是核糖體的成分。三、核酸在醫(yī)藥上的應(yīng)用1、RNA：來(lái)源與微生物發(fā)酵，動(dòng)物內(nèi)臟，可用于改善精神遲緩，記憶衰退，刺激造血，促進(jìn)白細(xì)胞再生，治療初級(jí)癌癥。2、DNA：來(lái)源于微生物發(fā)酵，可用于改善疲勞，提高抗癌療效。3、免疫核糖核酸（iRNA）：來(lái)源于免疫的動(dòng)物內(nèi)臟，用于腫瘤的免疫治療。4、多聚核苷酸（polyC，polyI）：來(lái)源于微生物發(fā)酵和化學(xué)合成，作為干擾素的誘導(dǎo)劑。5、核苷-磷酸（IMP、CMP、UMP）：

5、來(lái)源于微生物發(fā)酵。IMP：治療肝炎、腎炎、白血球升高等癥CMP；治療肝炎、腎炎、白血球、血小板升高四、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位——單核苷酸（一）核苷酸的概念核酸水解生成核苷酸，核苷酸進(jìn)一步水解生成核苷和磷酸，核苷再水解生成堿基和戊糖。核苷酸：由堿基、戊糖和磷酸組成和化合物，是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位。核酸分子中的堿基有兩類：嘌呤堿和嘧啶堿，嘌呤堿主要有腺嘌呤A、鳥嘌呤G；嘧啶堿主要有胞嘧啶C、尿嘧啶U和胸腺嘧啶T，稱為基本堿基。有些核酸分子中還有1-甲基腺嘌呤、次黃嘌呤、N6-甲基腺嘌呤等，它們?cè)诤怂岱肿又胁⒉欢嘁?jiàn)，稱為稀有堿基。核酸分子中的戊糖有

6、兩種：D-核糖、D-脫氧核糖，結(jié)構(gòu)式如下：DNA和RNA分子的化學(xué)組成為RNADNA堿基AGCUAGCT戊糖RdR磷酸磷酸磷酸（二）核苷酸的分子結(jié)構(gòu)1、核苷核苷：由堿基和戊糖縮合形成的化合物。堿基與核糖縮合形成核糖核苷，堿基與脫氧核糖核苷縮合形成脫氧核糖核苷，如腺嘌呤與核糖縮合生成腺嘌呤核苷，簡(jiǎn)稱腺苷，其它核苷可依此命名，它們的分子結(jié)構(gòu)如下：（投影膜）在核苷分子中，嘌呤堿基的N9與戊糖的C1連接，連接鍵為N-C鍵，一般稱為N-糖苷鍵，并且戊糖環(huán)的C1-OH為β構(gòu)型，所以堿基與戊糖的連接為β-糖苷鍵。為了與堿基相區(qū)別，將核苷分子中戊糖上原

7、子的定位加“‘”表示。2、核苷酸核苷分子中戊糖環(huán)上的羥基磷酸酯化，形成核苷酸，也可稱磷酸核苷。根據(jù)核苷酸分子中戊糖的不同，核苷酸可分為核糖核苷酸和脫氧核糖苷酸兩類。核糖有3個(gè)游離羥基（2，3，5）因此可形成三種核苷酸；脫氧核糖只有兩個(gè)游離羥基（3，5）。自然界中存在的游離核苷酸多為5‘-核苷酸（代號(hào)可略）。如5‘-腺嘌呤核苷酸，簡(jiǎn)稱腺苷酸。，其它核苷酸的命名依次類推。（投影膜）五、核苷酸的衍生物（一）多磷酸核苷酸凡含有一個(gè)磷酸基的核苷酸稱為一磷酸核苷。其中5‘-一磷酸核苷的磷酸基可進(jìn)一步磷酸化，生成5‘-二磷酸核苷和5‘-三磷酸核苷。以

8、腺苷酸為例，結(jié)構(gòu)式如下：（投影）常用的核苷酸及其簡(jiǎn)化符號(hào)見(jiàn)投影：常用的核苷酸及簡(jiǎn)化符號(hào)見(jiàn)表2-2一磷酸二磷酸三磷酸腺苷AMPADPATP鳥苷GMPGDPGTP胞苷CMPCDPCTP尿苷UMPUDPUTP脫氧