核酸DNA 若干基因 组蛋白
第一节 概述
Section 1 Summary
一、核酸的分类
核糖核酸(ribonucleic acid, RNA) RNA主要参与遗传信息的表达。
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA) DNA是遗传信息的载体。
RNA和DNA都是以单核苷酸(nucleotide)为基 本单位所组成的多核苷酸长链。
O-
HH
H
H
OH OH
±
CMP
N
pICMP=
pKa1+pKa2 2
=
0.8+4.5 2
= 2.65
NH2 N
pKa2=4.5
O
ON
HO P O CH2 O
O-
HH
H
H
OH OH
CMP-
pKa3=6.4
O -
ON
O P O CH2 O
O-
HH
H
H
OH OH
CMP--
4种核苷酸的解离曲线
可在pH2.0～5.0之间分离各种核苷酸
OH
-D-脱氧核糖(deoxyribose) （构成DNA）
2．核苷(nucleoside)：
核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成 的化合物。 在大多数情况下，核苷是由核糖或脱氧核糖 的C-1′ -羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩 合，故生成的化学键称为N- 糖苷键。
N9 β1
腺苷(AR)
N9-β1糖苷键
O
NH
N
O
H
酮式尿嘧啶
NH
NH
N
O
H
亚氨基态胞嘧啶
OH
N
N
OH
稀醇式尿嘧啶
碱基的紫外吸收
最大吸收峰在260nm附近
核苷酸的两性解离和等电点
胞嘧啶核苷酸的解离
NH2 + HN
NH2 + HN
O
ON
HO P O CH2 O
OH
HH
H
H
OH OH
+ CMP
pKa1=0.80 HO NH2
O
ON
P O CH2 O
与磷酸基缩合的位置：2-核苷酸、3-核苷酸和 5-核苷酸。
最常见的核苷酸是5-核苷酸（5常被省略）
5 -核苷酸的分子结构
（二）核苷酸的磷酸化
5-核苷酸又可按其在5位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸 核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。
环核苷酸的分子结构
环一磷酸腺苷
环一磷酸鸟苷
核苷酸的命名及缩写符号
核酸 核苷酸
磷酸 核苷
戊糖
核糖 脱氧核糖
嘌呤碱 含氮碱
嘧啶碱
一、嘌呤碱和嘧啶碱
1. 嘧啶碱(pyrimidine)：
4 3N
O 5 HN
NH2
O
NHNCH32来自6N O NO N
1
H
H
ON H
嘧啶
尿嘧啶
Uracil，U
胞嘧啶
Cytosine，C
胸腺嘧啶
Thymine，T
2. 嘌呤碱(purine)：
pH3.5时各核苷酸所带电荷
核苷酸 AMP GMP CMP UMP
磷酸基电荷 碱基的电荷
-1
+0.54
-1
+0.05
-1
+0.84
-1
+0
净电荷 -0.46 -0.95 -0.16
-1
（四）核苷酸的生物学功能
1、细胞中的携能 物质
ATP是能量的直接供体； （脱氧）核苷三磷酸是合成RNA和DNA的原料； ATP、GTP、CTP、TTP、UTP； ADP、GDP、CDP、TDP、UDP； 参加合成代谢； UTP--糖类合成、GTP--蛋白质合成、CTP--脂类合成
NH2
O
6
5 N7
N
N
1N
N
HN
8
2
N
4
N9 H
3
N
N H 2HN
N
N H
嘌呤
腺嘌呤(adenine, A) 鸟嘌呤(guanine, G)
二、戊糖与核苷
1．戊糖(pentose)：
HO 5´CH2 O OH 4´ 3´ 2´ 1´
HO CH2
OH
O
OH OH
-D-核糖(ribose) （构成RNA）
第二章 核 酸
Chapter 2 Nucleic acid
什么是核酸?
核酸的发现：1869年，瑞士米歇尔（Miescher）
核酸的定义：
生物体内一类含有磷酸基团的重要生物大分子（酸性物 质），是遗传变异的物质基础，是遗传信息的载体， 在蛋白质的生物合成中起重要的作用。
细胞
细胞质 细胞核
染色体 非组蛋白
脱氧 d
碱基 A G T C U
磷酸基数目 M D T
磷酸 P
（三）核苷酸的性质
一般物理性质 ； 互变异构现象； 紫外吸收，260nm ； 核苷酸的两性解离和等电点 ；
互变异构现象
O C HN
ON H
uracil 酮式
OH C N HO N
uracil 烯醇式
NH2 N
N
O
H
氨基态胞嘧啶
OH
N1 β1
脱氧胞苷(dCR)
N1-β1糖苷键
核苷小结：
碱基和核糖的缩合物，以N-糖苷键相连； 成苷位置：
核糖C-1与嘧啶N-1； 核糖C-1与嘌呤N-9。
核苷：
腺苷A，鸟苷G，胞苷C，尿苷U；
脱氧核苷：
脱氧腺苷dA, 脱氧鸟苷dG, 脱氧胞苷dC, 脱氧胸苷dT；
“稀有核苷”是由“稀有碱基”所生成的核苷。
rRNA是细胞中含量最多的RNA，占总量的80%。 rRNA与蛋白质一起构成核蛋白体，作为蛋白质生物 合成的场所。
tRNA在蛋白质的生物合成过程中转运氨基酸。
第二节 核酸的化学组成
Section 2 The Chemical Component of Nucleic Acid
核酸的水解产物：
2、酶的辅助因子的结构成分
3、细胞通讯的媒介
第二信使（cAMP、cGMP），影响多种酶的活性 调节核苷酸ppGpp
第三节 核酸的分子结构
Section 2 The Structure of Nucleic Acid
一、核酸的一级结构
一分子核苷酸的3-位羟基与另一分子核苷酸 的5-位磷酸基通过脱水可形成3,5-磷酸二酯 键，从而将两分子核苷酸连接起来。
假尿苷（ψ） 1, C5-糖苷键
C5
1
三、核苷酸
（一）核苷酸的组成 核苷酸(nucleotide)是由核苷与磷酸经脱水缩合后
生成的磷酸酯类化合物，包括:
核糖核苷酸: 5-AMP, 5-GMP, 5-CMP, 5-UMP 脱氧核糖核苷酸: 5-dAMP, 5-dGMP, 5-dCMP, 5-dTMP
二、核酸的生物学功能
（一）DNA是主要的遗传物质
图：肺炎球菌的转化图解 （1944年，O. Avery)
图：35S和32P标记的噬菌体T2感染大肠杆菌图解 （1952年，A.D.Hershey和M.Chase）
（二）RNA参与蛋白质的生物合成
mRNA分子中带有遗传密码，其功能是为蛋白质的合 成提供模板(templet)。 mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白 质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三 联体称为遗传密码（coden)。