核苷酸的组成碱基课件.ppt

1、生 物 化 学（第2版）（供中药学、药学、制药技术、制药工程及相关专业使用）主编 郑里翔 杨云全国普通高等中医药院校药学类专业“十三五”规划教材（第二轮规划教材）第四章 核 酸 化 学 核 酸(nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息携带和传递遗传信息。90%90%以上分布于细胞核，其余分布于以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。核外如线粒体，叶绿体，质粒等。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleic acid,DNA)(ribonucleic acid,RNA)脱氧

2、核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型体的基因型(genotype)。参与细胞内参与细胞内DNA遗传信息的表遗传信息的表达。某些病毒达。某些病毒RNA也可作为遗也可作为遗传信息的载体。传信息的载体。9 98 8%以上分布于细胞核，其余分布以上分布于细胞核，其余分布 于核外如线粒体于核外如线粒体、叶绿体叶绿体、质粒等。质粒等。分布于胞核、胞分布于胞核、胞质质。90%90%分布分布 于胞质。于胞质。(deoxyribonucleic acid,DNA)(ribonucleic acid,RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸

3、携带遗传信息，决定细胞和个体的携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型基因型(genotype)(genotype)。参与细胞内参与细胞内DNADNA遗传信息的表达。遗传信息的表达。某些病毒某些病毒RNARNA也可作为遗传信息也可作为遗传信息的载体。的载体。第一节 核酸的分子组成与结构 一、核苷酸的组成 碱基碱基(base)(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖戊糖(ribose)(ribose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)(phosphate)1.碱基嘌呤嘌呤(purine)NNNHN123456789NNNHNNH2 腺嘌呤腺嘌呤(adenine

4、,A)(adenine,A)NNHNHNNH2O 鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G)(guanine,G)碱碱 基基NNH132456 嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)(cytosine,C)NNHNH2O 尿嘧啶尿嘧啶(uracil,U)(uracil,U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine,T)(thymine,T)NHNHOOCH32.戊 糖 （构成（构成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）OHOCH2OHOH脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)核苷：核苷：AR,GR,UR,C

5、R脱氧核苷：脱氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR二、核苷酸的结构 1.核苷的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖糖苷键苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。连接形成核苷（脱氧核苷）。OHOCH2OHOHNNNH2O1 1 核苷酸：核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP 脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP 2.核苷酸的结构与命名核苷（脱氧核苷）和磷酸以核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O 体内重要的游离核苷酸及其衍生物l 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷

6、酸：NMP，NDP，NTPl 环核苷酸环核苷酸:cAMP，cGMP三、核酸的分子结构（一）核酸的一级结构定义定义:核酸中核苷酸的排列顺序。核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。以也称为碱基序列。核苷酸以3，5-磷酸二酯键连接形成核酸5 端端3 端端CGAC A P5 P G PG PC PT P OH 3 书写方法5 pCpApGpGpCpT-OH 3 5 CAG G C T 3 （二）DNA的空间结构 Crick Watson1.DNA的二级结构 （1 1）DNADNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 （Wats

7、on,Crick,1953）uDNADNA分子由两条分子由两条相互平行但走向相反相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以脱的脱氧多核苷酸链组成，两链以脱氧核糖氧核糖-磷酸为骨架，以磷酸为骨架，以右手螺旋右手螺旋方方式绕同一公共轴盘。螺旋直径为式绕同一公共轴盘。螺旋直径为2 2nmnm，形成大沟及小沟相间。脱氧核糖形成大沟及小沟相间。脱氧核糖-磷磷酸酸位于螺旋外侧。位于螺旋外侧。u碱基垂直螺旋轴居双螺旋内碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側，与对侧侧碱基碱基通过通过形成氢形成氢键配对键配对，遵循碱基，遵循碱基互补配对互补配对原则原则A=T;GA=T;G C C。u相邻碱基平面距离相邻碱基平面

8、距离0.34nm0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm3.4nm，一圈，一圈1010对碱基。对碱基。碱基互补配对 氢键氢键维持双链维持双链横向横向稳定性，碱基堆积力稳定性，碱基堆积力维维持双链持双链纵向稳定性。纵向稳定性。2.DNA双螺旋结构的多样性3.DNA的三级结构 DNADNA的超螺旋结构的超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构(superhelix 或或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。双螺旋方同相同。负超螺旋负超螺旋(negati

9、ve supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。双螺旋方向相反。（三）RNA的种类与分子结构核蛋白体核蛋白体RNA信使信使RNA转运转运RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成熟mRNA的前体的前体参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内

10、质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组分核仁小核仁小RNA核蛋白体核蛋白体RNA信使信使RNA转运转运RNA核内不均一核内不均一RNA核内小核内小RNA胞浆小胞浆小RNA 细胞核和胞液细胞核和胞液线粒体线粒体功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白体组分核蛋白体组分蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运氨基酸转运氨基酸成熟成熟mRNA的前体的前体参与参与hnRNA的剪接、转运的剪接、转运rRNA的加工、修饰的加工、修饰蛋白质内质网定位合成蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分的信号识别体的组

11、分核仁小核仁小RNARNA的种类、分布、功能1.mRNA结构特点（1）大多数真核大多数真核mRNAmRNA的的5 5 端均在转录后加上一个端均在转录后加上一个7-7-甲甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的基鸟苷，同时第一个核苷酸的C C 2 2也是甲基化，形成也是甲基化，形成帽子结构：帽子结构：m m7 7GpppNGpppNm m-。（2）大多数真核大多数真核mRNAmRNA的的3 3 端有一个端有一个多腺苷酸多腺苷酸polypoly（A A）结构，称为多结构，称为多A A尾。尾。mRNAmRNA核内向胞质的转位；核内向胞质的转位；mRNAmRNA的稳定性维系；的稳定性维系；翻译起始的调控翻译起始的

12、调控 。2.转运RNA的结构与功能 帽结构和多腺苷酸尾（多帽结构和多腺苷酸尾（多A A尾）的功能：尾）的功能：*mRNA的功能 把把DNADNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。的氨基酸排列顺序。DNAmRNA蛋白蛋白转录转录翻译翻译 原核细胞原核细胞 细胞质细胞质细胞核细胞核DNA内含子内含子外显子外显子转录转录转录后剪接转录后剪接转运转运mRNAhnRNA翻译翻译蛋白蛋白真核细胞真核细胞 *tRNA的一级结构特点的一级结构特点 含含 10%20%稀有碱

13、基稀有碱基 3 端为端为 CCA-OH 5 端大多数为端大多数为G 具有具有 T C 2.转运RNA的结构与功能*tRNA的二级结构三叶草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU环环 反密码反密码子子环环 额外环额外环 TC环环*tRNA的三级结构 倒倒L形形*tRNA的功能活化、搬运氨基酸到核活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。糖体，参与蛋白质的翻译。3.核蛋白体RNA的结构与功能*rRNA的结构*rRNA的功能参与组成核蛋白参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物体，作为蛋白质生物合成的场所。合成的场所。一、核酸的紫外线吸收特征 由于核酸分子所含的碱基中都有共轭双键，由于核酸分子所含的碱基中都有共轭双

14、键，故核苷酸、核酸具有特殊的紫外吸收光谱，吸收故核苷酸、核酸具有特殊的紫外吸收光谱，吸收高峰在高峰在260nm260nm附近，该性质可用于核苷酸、核酸的附近，该性质可用于核苷酸、核酸的定量分析。定量分析。第二节 核酸的理化性质二、核酸的变性、复性和杂交 1.核酸分子的变性 在一定理化因素作用下，核酸双螺旋等空间在一定理化因素作用下，核酸双螺旋等空间结构中互补碱基之间的氢键断裂，使双螺旋结构结构中互补碱基之间的氢键断裂，使双螺旋结构松散，变成单链的现象称为松散，变成单链的现象称为变性变性。引起核酸变性的常见理化因素有加热、酸、引起核酸变性的常见理化因素有加热、酸、碱、尿素和甲酰胺等。碱、尿素和甲

15、酰胺等。2.DNA的复性 变性变性DNADNA在适当条件下，可使两条分开的在适当条件下，可使两条分开的单单 链重新形成双螺旋链重新形成双螺旋DNADNA的过程称为复性。的过程称为复性。在在DNADNA变性后的复性过程中，如果将不同变性后的复性过程中，如果将不同种类的种类的DNADNA单链分子或单链分子或RNARNA分子放在同一溶液分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂杂化双链化双链(heter

16、oduplexheteroduplex)。3.核酸分子杂交核酸分子杂交的应用：研究研究DNADNA分子中某一种基因的位置；分子中某一种基因的位置；鉴定两种核酸分子间的序列相似性；鉴定两种核酸分子间的序列相似性；检测某些专一序列在待检样品中存在与否；检测某些专一序列在待检样品中存在与否；是基因芯片技术的基础。是基因芯片技术的基础。第三节 核酸类药物 一、核酸类药物的定义 从某些动物、微生物的细胞中提取出的核酸从某些动物、微生物的细胞中提取出的核酸，或者用人工合成法制备的具有核酸结构，同时，或者用人工合成法制备的具有核酸结构，同时又具有一定药理作用的物质称为核酸药物或核酸又具有一定药理作用的物质称为核酸药物或核酸类生化药物。类生化药物。二、核酸类药物的分类 具有天然结构的核酸类物质。具有天然结构的核酸类物质。具有自然结构碱基、核苷、核苷酸的具有自然结构碱基、核苷、核苷酸的结构类似物或聚合物。结构类似物或聚合物。