人体机能学课件第二章核酸.ppt

1、 1.核酸（核酸（nucleic acid）是一类重要的生物大分子，是生物遗）是一类重要的生物大分子，是生物遗传的物质基础。传的物质基础。2.脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 (DNA,deoxyribonucleic acid)主要存在于主要存在于细胞核与线粒体细胞核与线粒体内，是遗传信息的储存和携带者，内，是遗传信息的储存和携带者，是遗传的物质基础。是遗传的物质基础。To generate new DNA(replication),to generate RNA3.核糖核酸核糖核酸 (RNA,ribonucleic acid)主要分布在主要分布在细胞质与细胞核细胞质与细胞核中，参与基因信息的表达中

2、，参与基因信息的表达,如蛋白如蛋白合成。合成。第一节第一节 核酸的化学组成核酸的化学组成核酸核酸单核苷酸单核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖碱基碱基The Guts of DNA and RNA Reservoir of genetic info The sweet side of life The sour side of life 碱基磷酸戊糖3D 结构结构嘌呤（嘌呤（purine）NNNHN123456789NNH132456嘧啶（嘧啶（pyrimidine）碱碱 基基（Nitrogen base）A,GC,T,U NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(A)（6-6-氨基嘌呤氨基嘌呤）NNHNHNN

3、H2O鸟嘌呤鸟嘌呤(G)（2-2-氨基氨基-6-6-氧嘌呤氧嘌呤）嘌呤（嘌呤（purine）NNNHN123456789NNH132456嘧啶（嘧啶（pyrimidine）胞嘧啶胞嘧啶(C)（2-2-氧氧-4-4-氨基嘧啶氨基嘧啶）NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(U)（2,4-2,4-二氧嘧啶二氧嘧啶）NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)（5-5-甲基尿嘧啶甲基尿嘧啶）NHNHOOCH3b b-D-核糖核糖b b-D-2-戊糖戊糖 (5-carbon sugar)脱氧核糖脱氧核糖,核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖碱基碱基核苷核苷核苷酸核苷酸核酸核酸N NUCLEOSIDEUCLEOSID

4、E N NUCLEOTIDEUCLEOTIDE N NUCLEICUCLEIC A ACIDCID 核苷核苷=碱基碱基+戊糖戊糖第一步：第一步：核苷酸核苷酸=磷酸磷酸+核苷核苷第二步：第二步：POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O核苷和磷酸以核苷和磷酸以磷酸酯键磷酸酯键连接形成核苷酸。连接形成核苷酸。碱基磷酸戊糖3D 结构结构核苷酸核苷酸(ribonucleotide)的结构与命名的结构与命名脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP Hd d脱氧核苷脱氧核苷和和磷酸磷酸以以磷酸酯键磷酸酯键连接形成脱氧核苷酸。连接形成脱氧核苷酸。cAMPocGMP第三步第三步:核苷酸核

5、苷酸 核酸核酸链的延伸方向链的延伸方向53第二节第二节 核酸的结构与功能核酸的结构与功能1.1.核酸的一级结构核酸的一级结构2.2.DNADNA的空间结构与功能的空间结构与功能3.3.RNARNA的空间结构与功能的空间结构与功能定义定义核酸中核酸中核苷酸核苷酸的排的排列顺序。列顺序。由于核苷酸间的差由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所异主要是碱基不同，所以也称为以也称为碱基序列碱基序列。55端端33端端CGA1.核酸的一级结构核酸的一级结构书写方式书写方式1.线条简化式线条简化式 2.文字简化式文字简化式pApCpGpT ACGT方向：方向：5 3 2.2.DNADNA的空间结构与功能的空间结

6、构与功能 DNADNA的二级结构的二级结构:双螺旋结构的模型双螺旋结构的模型DNA是双链并呈螺旋分子是双链并呈螺旋分子。Watson-CrickWatson-Crick的的DNADNA双螺旋双螺旋结构模型。结构模型。1953,Franklin DNA X-射线衍射图射线衍射图(51 号照片号照片)两条两条反向平行的反向平行的脱氧核苷酸脱氧核苷酸链绕同一中心轴，形成链绕同一中心轴，形成右手螺右手螺旋旋的结构。的结构。磷酸磷酸-戊糖骨架位于外侧，戊糖骨架位于外侧，两条链上的碱基以两条链上的碱基以A=T、G=C相连，构成相连，构成碱基平面碱基平面，位于，位于螺螺旋内侧旋内侧。螺距为螺距为3.4nm，

7、旋转一周为，旋转一周为10个碱基对。螺旋直径为个碱基对。螺旋直径为2.0nm。氢键：维持双螺旋氢键：维持双螺旋横向横向稳定稳定 碱基堆砌力：维持碱基堆砌力：维持纵向纵向稳定稳定RNARNA的一般结构特征的一般结构特征 主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中 单链分子单链分子 RNARNA分子中含有分子中含有U U RNA RNA核糖分子上核糖分子上C2C2-OH-OH是游离的。是游离的。3.3.RNARNA的结构和功能的结构和功能(一）一）mRNAmRNA的结构与功能的结构与功能 细胞内含量较少（细胞内含量较少（5-15%5-15%）,种类较多的一类种类较多的一类RNARNA。功能：是把核内功能

8、：是把核内DNADNA碱基排列顺序，按碱基互补配碱基排列顺序，按碱基互补配对的原则，转录并抄送到胞质，在蛋白质合成中翻译对的原则，转录并抄送到胞质，在蛋白质合成中翻译成氨基酸成氨基酸排列排列顺序。顺序。三联密码：三联密码：mRNAmRNA分子上每三个核苷酸为一组，决分子上每三个核苷酸为一组，决定肽链上的一个氨基酸定肽链上的一个氨基酸。5-5-末端的帽结构：末端的帽结构：m7G-5ppp5-Np m7G-5ppp5-Np 3-3-末端的末端的polyApolyA结构结构功能：共同负责功能：共同负责mRNAmRNA从核内向胞质的转位，从核内向胞质的转位，mRNAmRNA稳定性的维系以及翻译起始的调

9、控稳定性的维系以及翻译起始的调控 真核生物真核生物 mRNA mRNA 的特点的特点(二二）转运转运tRNAtRNA的结构与功能的结构与功能细胞内分子量最小的一类核酸，细胞内分子量最小的一类核酸，70-90个核苷酸个核苷酸细胞内含量：细胞内含量：10-15%10-15%二级结构为二级结构为“三叶草三叶草”的结构。的结构。三级结构呈倒三级结构呈倒L形。形。重要的功能是参与转运氨基酸，解译重要的功能是参与转运氨基酸，解译mRNAmRNA的密码。的密码。（三）核蛋白体（三）核蛋白体rRNArRNA的结构与功能的结构与功能细胞内含量最多的细胞内含量最多的RNARNA（75-80%75-80%），在细胞

10、核糖体中。），在细胞核糖体中。rRNArRNA不能单独行使功能，必须与蛋白质结合后形成核糖体，不能单独行使功能，必须与蛋白质结合后形成核糖体，作为蛋白质合成的场所。作为蛋白质合成的场所。n核酶核酶某些小某些小RNA分子具有催化特定分子具有催化特定RNA降解的降解的活性，这种具有催化作用的小活性，这种具有催化作用的小RNARNA亦被称为核亦被称为核酶酶(ribozyme)或催化性或催化性RNA(catalytic RNA)。核酸分子大小核酸分子大小:DNARNA 核酸的紫外吸收：核酸的紫外吸收：260NMNM:最大吸收峰最大吸收峰 第三节第三节 核酸的理化性质核酸的理化性质1.DNA变性变性 双

11、链互补碱基对之间的双链互补碱基对之间的氢键断裂氢键断裂,形成无规则线团状分子的过程。形成无规则线团状分子的过程。DNA的变性、复性与分子杂交的变性、复性与分子杂交 2.复性复性变性的变性的DNA在适当的条件下，两条彼此分开的在适当的条件下，两条彼此分开的DNA单链重单链重新缔合成为双螺旋结构的过程。新缔合成为双螺旋结构的过程。复性：变性的逆过程。复性：变性的逆过程。复性复性变性变性两条来源不同的两条来源不同的核酸单链核酸单链间，间，因因部分部分碱基互补碱基互补，经，经退火退火处理处理可以形成可以形成杂交双螺旋杂交双螺旋结构结构。自学内容自学内容核 苷 酸 代 谢 核 苷 酸 代 谢 Metab

12、olism of nucleotides一、核苷酸的生物学功能一、核苷酸的生物学功能1.核酸合成的原料核酸合成的原料2.体内能量利用的形式体内能量利用的形式3.重要的代谢调节物重要的代谢调节物4.组成辅酶的成分组成辅酶的成分从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis pathway)肝肝(主要器官主要器官)、小肠和胸腺、小肠和胸腺补救合成途径补救合成途径(salvage synthesis pathway)脑、骨髓脑、骨髓 嘌呤碱的元素来源嘌呤碱的元素来源CO2甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（

13、酰胺基）甘氨酸甘氨酸甘氨中间坐；甘氨中间坐；3、9谷酰胺；谷酰胺；2、8一碳团；一碳团；头顶二氧碳；头顶二氧碳；天冬一边站。天冬一边站。利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。（一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成ATPAMPPRPP合成酶合成酶在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下步参与下 AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）磷酸

14、核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶PPRP（磷酸核糖焦磷酸）（磷酸核糖焦磷酸）合成代谢途径合成代谢途径R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）IMP（次黄嘌呤核苷酸）（次黄嘌呤核苷酸）嘌呤核苷酸从头合成代谢途径嘌呤核苷酸从头合成代谢途径在在磷磷酸酸核核糖糖分分子子上上逐逐步步合合成成嘌嘌呤呤环环2，嘌呤核苷酸的，嘌呤核苷酸的*补救合成：补救合成：是指体内有些组织（脑、骨髓等）缺乏从头是指体内有些组织（脑、骨髓等）缺乏从头合成的酶，只能利用现成的合成的酶，只能利用现成的嘌呤碱或嘌呤核苷嘌呤碱或嘌呤核苷为为原料合成嘌呤核苷原料合成嘌呤核苷 酸的过程，酸的过程，称为补救合成称为补救

15、合成。组织器官：组织器官：脑、骨髓脑、骨髓部位：部位：胞液胞液v途径：途径：1.利用现成的嘌呤碱和利用现成的嘌呤碱和PRPP合成合成2.利用嘌呤核苷合成利用嘌呤核苷合成补救合成的生理意义补救合成的生理意义节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。补救合成。HGPRT自毁容貌征自毁容貌征遗传缺陷遗传缺陷嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPH H（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）G GX X（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇治疗痛风治疗痛风痛风痛风过多过多（二（二）嘌呤核苷酸的分解代谢）嘌呤核苷酸的分解代谢（四）（四）*脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸是通过相应核糖核苷酸直接还原生成的，脱氧核糖核苷酸是通过相应核糖核苷酸直接还原生成的，是在其是在其二磷酸核苷水平二磷酸核苷水平上进行还原。上进行还原。