第五章 核酸化学.doc

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1、第五章核酸化学第一节核酸的种类、分布与化学组成一、核酸的种类和分布1种类从1868年瑞士的年青科学家F.Miescher发现核酸起，经过不断的研究证明，核酸(nucleicacid)存在于任何有机体中，包括病毒、细菌、动植物等。核酸是生物高分子，它的基本构成单位是单核苷酸。核酸分脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，DNA)和核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）两大类。2分布DNA主要集中在细胞核内。线粒体、叶绿体也含有DNA。RNA主要分布在细胞质中。DNA是遗传物质，是遗传信息的载体。DNA的相对分子质量一般在106以上。DNA分布在染色体内，是染色体的

2、主要成分。原核生物无细胞核，染色体含有一条高度压缩的DNA。真核细胞含不止一条染色体，每个染色体只含一个DNA分子。各种病毒都是核蛋白，其核酸要么是DNA，要么是RNA，至今未发现两者都含有的病毒。特点：DNA的含量很稳定，在真核细胞中，DNA与染色体的数目多少有平行关系，体细胞（双倍体）DNA含量为生殖细胞（单倍体）DNA含量的两倍。DNA在代谢上也比较稳定，不受营养条件、年龄等因素的影响。二、核酸的化学组成核酸的基本构成单位是核苷酸（nucleotide）。核苷酸是由核苷和磷酸组成的。而核苷又是由碱基和戊糖组成的。核酸中的戊糖有两类：D-核糖（D-nbose）和D-2-脱氧核糖（D-2

3、-deoxyribose）。核酸的分类就是根据两种戊糖种类不同而分为RNA和DNA的。碱基在RNA中主要有四种：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶，DNA中也有四种碱基，与RNA不同的是胸腺嘧啶代替了尿嘧啶。表4-1两种核酸的基本化学组成核酸的成分DNARNA嘌呤碱(purinebases)腺嘌呤(adenine)鸟嘌呤(guanine)腺嘌呤鸟嘌呤嘧啶碱(pyrimidinebases)胞嘧啶(cytosine)胸腺嘧啶(thymine)胞嘧啶尿嘧啶(uracil)戊糖D-2-脱氧核糖D-核糖酸磷酸磷酸（一、）碱基核酸中的碱基分两类：嘧啶碱和嘌呤碱。嘧啶碱嘧啶碱是母体化合物嘧啶的衍生物。核酸

4、中常见的嘧啶有三类：胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶。植物DNA中有相当量的5′-甲基胞嘧啶。在一些大肠杆菌噬菌体中5′-羟甲基胞嘧啶代替了胞嘧啶。 嘌呤碱嘌呤碱是母体化合物嘌呤的衍生物。核酸中常见的嘌呤有两类：腺嘌呤和鸟嘌呤。稀有碱基除以上五类基本的碱基外，核酸中还有一些含量极少的碱基称为稀有碱基。稀有碱基种类十分多。大多数都是五类基本碱基衍生出的甲基化碱基。tRNA中含有较多的稀有碱基。（二、）核苷核苷由戊糖和碱基缩合而成，并以糖苷键相连接。糖环上的C1与嘧啶碱的N1和嘌呤碱的N9相连接。这种糖与碱基之间的连键是N—C键，称为N-糖苷键。 核苷中的D-核糖与D-2-脱氧核糖均为呋喃型环状结构。

5、糖环中C1是不对称碳原子，所以有α-及β-两种构型。但核酸分子中的糖苷键均为β-糖苷键。核苷的碱基与糖环平面互相垂直。核苷可分为核糖核苷和脱氧核糖核苷两大类。腺嘌呤核苷、胞嘧啶脱氧核苷的结构如下图（为区别碱基环中的标号，糖环中的碳原子标号用1′，2′，……表示）：（三、）核苷酸核苷酸是核苷的磷酸脂。核苷酸可分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸两大类。下面为两种核苷酸的结构式。 生物体内存在的游离核苷酸多是5′-核苷酸。用碱水解RNA时，可得到2′-核苷酸与3′-核苷酸的混合物。常见的核苷酸列于表4-2。三、细胞内的游离核苷酸及其衍生物在生物体内以游离形式存在的单核苷酸为核苷-5′-磷酸酯。有一些

6、单核苷酸的衍生物在生物体的能量代谢中起着重要作用。 腺苷一磷酸（AMP或腺苷酸）与1分子磷酸结合成腺苷二磷酸（ADP），腺苷二磷酸再与1分子磷酸结合成腺苷三磷酸（ATP）。表4-2常见的核苷酸碱基核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶腺嘌呤核苷酸(adenosinemonophosphate.)鸟嘌呤核苷酸(guanosinemonophosphate,GMP)胞嘧啶核苷酸(cytidinemonophosphate,GMP)尿嘧啶核苷酸(uridinemonophosphate,UMP)脱氧腺嘌呤核苷酸(deoxyadenosinemonophosphate,dAMP)

7、脱氧鸟嘌呤核苷酸(deoxyguanosinemonophosphat.dGMP)脱胞嘧啶核苷酸(deoxycytidinemonophosphate,dCMP)脱氧胸腺嘧啶核苷酸(deoxythymidinemonophosphate,dTMP)磷酸与磷酸之间的连结键水解裂开时能产生较大能量，叫做高能磷酸键，习惯以～代表它。含～的化合物叫高能化合物。ATP含有两个～。物质代谢所产生的能量使ADP和磷酸合成ATP，这是生