Chapter 3 核酸

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1、第三章核酸1核酸的概念和重要性2核酸的组成成分3核酸的一级结构4DNA的二级结构5DNA的高级结构6DNA和基因组7RNA的结构与功能8核酸的性质9核酸的序列测定一、核酸的概念和重要性核酸的发现和研究工作进展•1868年FridrichMiescher从脓细胞中提取“核素”•1944年Avery等人证实DNA是遗传物质•1953年Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构•1965年Nirenberg发现遗传密码•1970年Temin和Baltimore发现逆转录酶•1981年Gilbert和Sanger建立DNA测序方法•1985年Mullis发明PCR技

2、术•1990年美国启动人类基因组计划(HGP)•1994年中国人类基因组计划启动•2001年美、英等国完成人类基因组计划基本框架PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.softwarelabs.com肺炎双球菌的转化实验OswaldAvery(1944)核酸的分类及分布98%分布于细胞核，其余分布于核脱氧核糖核酸外如线粒体，叶绿体，质粒等。(deoxyribonucleicacid,携带遗传信息，决定细胞和DNA)个体的基因型(genotype)。90%分布于细胞质，其余分布于核糖核酸胞核、线粒体等。(ribonuc

3、leicacid,RNA)参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.softwarelabs.com核酸的重要性•DNA是遗传的物质基础，负责遗传信息的贮存和发布，遗传基因就是DNA链上的若干核苷酸所组成的片段。•RNA负责遗传信息的表达，直接参与蛋白质生物合成，转录DNA所发布的遗传信息，并将之翻译给蛋白质，使生命机体的生长、发育、繁殖和遗传得以继续进行。二、核酸的组成成分核酸是由几十个甚至几千万个核苷酸聚合而成的具有一定空间结构的大分子化合物。碱

4、基核苷核酸核苷酸戊糖磷酸核酸的基本组成单位是核苷酸(nucleotide)。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.softwarelabs.com组成元素：C、H、O、N、PP的含量比较稳定，占9%-10%，通过测定P的含量来推算核酸的含量（定磷法）。任何核酸都含磷酸，所以核酸呈酸性。（一）核糖和脱氧核糖•DNA和RNA只是所含的戊糖不同。RNA含β-D-核糖，DNA含β-D-脱氧核糖，某些RNA中含有少量的D-2-O-甲基核糖。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.

5、softwarelabs.com戊糖（pentose）的结构55CH2OHCH2OHOOHOOH414HH1HHH32HH32HOHOHOHH核糖(ribose)脱氧核糖(deoxyribose)（构成RNA）（构成DNA）（二）碱基腺嘌呤（A）嘌呤鸟嘌呤（G）DNA、RNA均有碱基胞嘧啶（C）嘧啶胸腺嘧啶（T）DNA有尿嘧啶（U）RNA有每种核酸都含有四种碱基。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.softwarelabs.comNH2碱基N嘌呤(purine)NNNHN76N51腺嘌呤(adenine,A)82

6、943ONHNNNHNHNNH2鸟嘌呤(guanine,G)O嘧啶(pyrimidine)NH4N53621NHONH尿嘧啶(uracil,U)ONH2H3CNHNNHONHO胸腺嘧啶(thymine,T)胞嘧啶(cytosine,C)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.softwarelabs.com五种碱基都能形成酮式-烯醇式或氨基-亚氨基的互变异构。这两种异构体的平衡关系受介质酸碱环境的影响。在生理pH和体内碱基主要以酮式异构体的形式存在。OOHO-CCCHNNN+H+酮式烯醇式NH+NH2NH22HN+H

7、NN++H亚氨基氨基修饰碱基（modifiedbase）•也称为稀有碱基（minorbase），是4种主要碱基的衍生物。tRNA中修饰碱基较多，有些甚至可达总量的10％。U：尿嘧啶；I：次黄嘌呤；ψ：假尿嘧啶；D：二氢尿嘧啶PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.softwarelabs.com（三）核苷（nucleotide）•碱基+戊糖=核苷•糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键NH2NH2胞NNN嘧腺啶嘌9N1脱呤NON氧核HOHCOHOH2CO核2苷1'1'苷HHHHHHHHOHOHOHH核核糖核苷（核苷

8、）：A、G、C、U苷脱氧