第三章核酸化学

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1、第第二二章章核核酸酸化化学学第二章第二章 核酸化学（核酸化学（5学时）学时）教学要求：教学要求：一一 、了解核酸的分类、在细胞内的分布及其生物学功，熟、了解核酸的分类、在细胞内的分布及其生物学功，熟悉核酸的化学元素组成、核苷和核苷酸的基本概念及其结悉核酸的化学元素组成、核苷和核苷酸的基本概念及其结构；熟记常见核苷酸的缩写符号。构；熟记常见核苷酸的缩写符号。二、掌握多核苷酸链中单核苷酸之间的连接方式二、掌握多核苷酸链中单核苷酸之间的连接方式磷酸磷酸二酯键，并通过这种连接方式理解多核苷酸链的方向性。二酯键，并通过这种连接方式理解多核苷酸链的方向性。掌握掌握DNA的一级结构；掌握的一级结构；掌握DN

2、A二级结构的双螺旋结构二级结构的双螺旋结构模型要点、碱基配对规律；了解模型要点、碱基配对规律；了解DNA的三级结构。熟悉的三级结构。熟悉rRNA、mRNA和和tRNA三类核糖核酸的结构特点及功能。三类核糖核酸的结构特点及功能。掌握掌握tRNA二级结构特点二级结构特点三叶草形结构。三叶草形结构。三、掌握核酸的重要理化性质；了解分子杂交的原理、方三、掌握核酸的重要理化性质；了解分子杂交的原理、方法及应用；了解核酸的分离及提纯的方法及原理。法及应用；了解核酸的分离及提纯的方法及原理。核酸的发现和研究工作进展核酸的发现和研究工作进展 1868年年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取从脓细

3、胞中提取“核素核素” 1944年年 Avery等人等人证实证实DNA是遗传物质是遗传物质 1953年年 Watson和和Crick发现发现DNA的双螺旋结构的双螺旋结构 1968年年 Nirenberg发现发现遗传密码遗传密码 1975年年 Temin和和Baltimore发发现现逆转录酶逆转录酶 1981年年 Gilbert和和Sanger建建立立DNA 测序方法测序方法 1985年年 Mullis发明发明PCR 技术技术 1990年年 美国启动美国启动人类基因组计划人类基因组计划(HGP) 1994年年 中国人类基因组计划启动中国人类基因组计划启动 2001年年 美、英等国美、英等国完成人

4、类基因组计划基本框架完成人类基因组计划基本框架中心法则1944年，Avery的转换转化实验orand可分离可分离肺炎球菌(Diplococcuspneumonoae)有许多不同的菌株(strains)，但只有光滑型(S)菌株能引起人的肺炎和小鼠的败血症(septicemia)。这种菌株的细菌细胞外面有多糖类的胶状荚膜保护层，使它们不会被宿主的防御机制所破坏。当这种细菌生长在合成培养基上时，每个细菌长成一个明亮、光滑的菌落。其他一些菌株没有荚膜，不会引起疾病，长成粗糙型(R)菌落。英国卫生部病理学实验室的Fred Griffith发现(1928)，将高温杀死的S型细菌和活的R型细菌一起注入小鼠体

5、内，结果不仅有许多小鼠死于败血症，而且从死鼠血液中还发现了活的S型细菌。 如果注入小鼠体内的只是活的R型细菌，或是死的S型细菌，都不会引起败血症。这说明，高温杀死的S型细菌使某些活的R型细菌转化成S型细菌。S型细菌有一种物质或转化因素(transformingprinciple)进入了R型细菌，引起R型细菌发生了稳定的遗传变异。艾弗里(Osward Avery)等人(1944)从S型细菌中分别抽提出DNA、蛋白质和荚膜物质，并把每一种成分同活的R型细菌混合，悬浮在合成培养液中。结果发现只有DNA组分能够把R型细菌转变成S型细菌。而且DNA的纯度越高，这种转化的效率也越高。这说明，一种基因型细胞

6、的DNA进入另一种基因型的细胞后，可引起稳定的遗传变异，DNA赋有特定的遗传特性。Avery等人的研究结果发表后，一些坚信蛋白质是遗传物质的人仍然提出质疑，认为实验用的DNA的纯度不够，转化是由于DNA抽提物中含有的少量蛋白质的作用结果。1948年，DNA纯化技术使残留的蛋白质减少到只有002。如此高纯度的DNA不仅仍可引起转化，而且转化效率也更高。 第一节第一节 核酸的组成与分类核酸的组成与分类核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分核酸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。存在于任何生命子，携带和传递遗传信息。存在于任何生命形式的有机体。包括脱氧核糖核酸形式的有机体。包括

7、脱氧核糖核酸Deoxyribonucleic Acid （DNA）和核糖核酸）和核糖核酸Ribonucleic Acid （ RNA ）。）。一、核酸的分类和分布 1、分类、分类 脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA） 核酸核酸 messenger RNA (mRNA) 5% 核糖核酸（核糖核酸（RNA transfer RNA (tRNA) 10-15% ribosomal RNA (rRNA) 80%DNA主要存在于细胞核中，是生命遗传的物主要存在于细胞核中，是生命遗传的物质基础，是遗传信息的真正携带者，具有储质基础，是遗传信息的真正携带者，具有储存和传递遗传信息的双重功能。存和传递遗传信息

8、的双重功能。RNA主要是主要是负责将负责将DNA遗传信息的翻译和表达，其中的遗传信息的翻译和表达，其中的mRNA主要是作为蛋白质合成的模板，蛋白主要是作为蛋白质合成的模板，蛋白质中氨基酸的顺序取决于质中氨基酸的顺序取决于mRNA中核苷酸的中核苷酸的顺序。顺序。tRNA在蛋白质合成中起翻译氨基酸的在蛋白质合成中起翻译氨基酸的信息，并将相应的氨基酸按照信息，并将相应的氨基酸按照mRNA中核苷中核苷酸的序列搬运至核糖体。酸的序列搬运至核糖体。rRNA是构成核糖体是构成核糖体的骨架，而核糖体是蛋白质合成的场所，也的骨架，而核糖体是蛋白质合成的场所，也称为蛋白质合成的加工厂。称为蛋白质合成的加工厂。二、

9、核酸的化学组成二、核酸的化学组成 核酸（核酸（DNA和和RNA）是一种线形的多聚核）是一种线形的多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸，核酸是苷酸，它的基本结构单元是核苷酸，核酸是由许多核苷酸按一定的顺序，通过由许多核苷酸按一定的顺序，通过3，5-磷磷酸二酯键连接成不分支的线形或环形结构。酸二酯键连接成不分支的线形或环形结构。我们通常所说的我们通常所说的遗传信息也就是核酸中核苷遗传信息也就是核酸中核苷酸的序列。酸的序列。核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸碱基碱基戊糖戊糖元素组成：元素组成： C H O N P C H O N P 核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷

10、酸的混合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外，还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可用层析或电泳等方法分离鉴定。两类核酸的基本化学组成比较两类核酸的基本化学组成比较 嘌呤碱嘌呤碱 腺嘌呤腺嘌呤 (A ) 腺嘌呤腺嘌呤 (A) 鸟嘌呤鸟嘌呤 (G) 鸟嘌呤鸟嘌呤 (G) 嘧啶碱嘧啶碱 胞嘧啶胞嘧啶 (C) 胞嘧啶胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶尿嘧啶 (U)碱碱基基戊糖戊糖D-2-脱氧核糖脱氧核糖 D-核糖核糖酸酸磷酸磷酸 磷酸磷酸DNA RNA1、碱基、碱基 核酸中的碱基分两类，共核酸中的碱基分两类，共5种。种

11、。嘧啶、嘧啶、 嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(A)NNHNHNNH2O鸟嘌呤鸟嘌呤(G)NNH132456嘧啶嘧啶胞嘧啶胞嘧啶(C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)NHNHOOCH3 核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。基的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。2、戊糖、戊糖 RNA中的戊糖是核糖；中的戊糖是核糖； DNA中的戊糖是脱氧核糖。中的戊糖是脱氧核糖。 为了不与含氮碱的位置混淆，核糖上的位为了不与含氮碱的位置混淆，核糖