生物化学:核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第1页共13页 第一章核酸化学 第一节核酸的概念及重要性 第二节核苷酸 第三节核酸的分子结构 第四节核酸的性质及分离提取 第五节核酸与蛋白质的复合体
生物化学: 核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 1 页 共 13 页 1 第一章 核酸化学 第一节 核酸的概念及重要性 第二节 核苷酸 第三节 核酸的分子结构 第四节 核酸的性质及分离提取 第五节 核酸与蛋白质的复合体
生物化学:核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第2页共13页 第一节核酸的概念及重要性 生命的表现形式是蛋白质,但是决定蛋白质和酶结构的却是另一类生物大分子 -核酸。因此,核酸是活细胞中最为关键的组分,它携带着遗传信息,是遗传的 物质基础。1868年,瑞士科学家F。 Miescher(学生)从外科绷带上脓的白细胞细 胞核中分离出一种富含磷的有机物质,他称之为“核素”。 核酸是生物大分子 分子量RNA:几万—几百万 DNA:1.6×10°-22×10 核酸的基本元素组成 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) 三、核酸的种类 脱氧核糖核酸(DNA) 核酸 (根据所含糖的不同分类) mrna(messengerRNA) 核糖核酸(RNA) rRNA(ribosomal RNA) tRNA(transfer RNA) 其中tRNA分子量最小,占总RNA10%-15%,功能:翻译中携带活化的氨基酸。 mRNA半寿期最短,占总RNA5%-10%,功能:是蛋白质合成的模板。 rRNA含量最多,占总RNA75%-80%,功能:是蛋白质合成的场所 四、分布 真核生物 原核生物 DNA 细胞核(98%) 细胞质(类核部分) 细胞质(少量) 质粒DNA 线粒体(少量) 病毒DNA 叶绿体(少量)等 RNA 细胞质(90%) 细胞质 核仁(少量) 病毒RNA
生物化学: 核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 2 页 共 13 页 2 第一节 核酸的概念及重要性 生命的表现形式是蛋白质，但是决定蛋白质和酶结构的却是另一类生物大分子 ——核酸。因此，核酸是活细胞中最为关键的组分，它携带着遗传信息，是遗传的 物质基础。1868 年，瑞士科学家 F。Miescher（学生）从外科绷带上脓的白细胞细 胞核中分离出一种富含磷的有机物质，他称之为“核素”。 一、核酸是生物大分子： 分子量 RNA：几万——几百万 DNA：1.6×106 ——2.2×109 二、核酸的基本元素组成： C、H、O、N、P P 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） 三、核酸的种类 核酸 （根据所含糖的不同分类） 其中 tRNA 分子量最小，占总 RNA10%-15%，功能：翻译中携带活化的氨基酸。 mRNA 半寿期最短，占总 RNA5%-10%，功能：是蛋白质合成的模板。 rRNA 含量最多，占总 RNA75%-80%，功能：是蛋白质合成的场所。 四、分布 真核生物 原核生物 DNA 细胞核（98%） 细胞质（类核部分） 细胞质（少量） 质粒 DNA 线粒体（少量） 病毒 DNA 叶绿体（少量）等 RNA 细胞质（90%） 细胞质 核仁（少量） 病毒 RNA 脱氧核糖核酸（DNA） 核糖核酸（RNA） mRNA(messengerRNA) rRNA(ribosomal RNA) tRNA(transfer RNA)
生物化学:核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第3页共13页 注:生物细胞都含有DNA和RNA:病毒中要么只含DNA,要么只含RNA。 第二节核苷酸 核酸的化学组成 核酸以核苷酸为基本结构单位组成的长链,从核酸连续水解的产物可了解核酸 的化学组成概况。 核酸 核苷酸 (碱基一戊糖一磷酸) 核苷(碱基一戊糖) 磷酸 嘌呤和嘧啶(碱基) 核糖或脱氧核糖(戊糖) )戊糖 DNA中含D-2一脱氧核糖:RNA中含D核糖。 H0CH20、0H HoCH20、0H H OH H β—D_2一脱氧核糖 核糖 (二)碱基 1.嘌呤碱(Pu) 嘌呤是由嘧啶环和咪唑环并合而成的,核酸中常见的嘌呤碱有两类: 腺嘌呤及鸟嘌呤 NH H 腺嘌呤 鸟嘌呤 (Ade) Gua)
生物化学: 核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 3 页 共 13 页 3 注：生物细胞都含有 DNA 和 RNA；病毒中要么只含 DNA，要么只含 RNA。 第二节 核苷酸 一、核酸的化学组成 核酸以核苷酸为基本结构单位组成的长链，从核酸连续水解的产物可了解核酸 的化学组成概况。 （一）戊糖 DNA 中含 D—2ˊ—脱氧核糖；RNA 中含 D—核糖。 5ˊ 5ˊ 4ˊ 1ˊ 4ˊ 1ˊ 3ˊ 2ˊ 3ˊ 2ˊ （二）碱基 1． 嘌呤碱（Pu） 嘌呤是由嘧啶环和咪唑环并合而成的，核酸中常见的嘌呤碱有两类： 腺嘌呤及鸟嘌呤 N H N N N H C H N H 2 腺嘌呤 （Ade） H N N N N H C H H 2 N O 鸟嘌呤 （Gua） 嘌呤和嘧啶（碱基） 核糖或脱氧核糖（戊糖） 核苷（碱基—戊糖） 磷 酸 核苷酸 （碱基—戊糖—磷酸） 核 酸 O H H O C H 2 O H H H O H H O H H O C H 2 O H H H H H O H H β—D—2ˊ—脱氧核糖 β—D—核糖
生物化学:核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第4页共13页 2.嘧啶碱(Py)核酸中常见的嘧啶碱有三种: 胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶 胞嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶 (Ura) (Thy) 除上述五类基本碱基外,核酸中还有一些含量甚少的碱基,称为稀有 碱基,稀有碱基种类极多,大多数都是甲基化碱基。邙RNA中含有较多的 稀有碱基 、核苷和核苷酸的形成 (一)核苷的形成 嘌呤(N-H)或嘧啶(N-H)与糖(C)上半缩醛羟基脱水缩合而成。 (核苷由戊糖(脱氧戊糖)和碱基缩合而成并以NC糖苷键相连而成的 化合物。) 核苷分为核糖核苷和脱氧核苷两大类。 HO CH 2 0 HH 腺嘌呤核苷(腺苷A 胞嘧啶脱氧核苷(脱氧胞苷dC)
生物化学: 核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 4 页 共 13 页 4 2．嘧啶碱(Py) 核酸中常见的嘧啶碱有三种： 胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶 除上述五类基本碱基外，核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有 碱基，稀有碱基种类极多，大多数都是甲基化碱基。tRNA 中含有较多的 稀有碱基。 二、核苷和核苷酸的形成 （一）核苷的形成 嘌呤（N9 -H）或嘧啶（N1 -H）与糖（C1‘ ）上半缩醛羟基脱水缩合而成。 （核苷由戊糖（脱氧戊糖）和碱基缩合而成并以 N-C 糖苷键相连而成的 化合物。） 核苷分为核糖核苷和脱氧核苷两大类。 N O N H H H N H 2 H N O N H H H O H N N H O O C H 3 H 胞嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶 （Cyt） （Ura） (Thy) O H O H H H H O C H 2 H O N N N N H 2 N H O H H H H H O C H 2 H O O N N N H 2 H 腺嘌呤核苷（腺苷 A） 胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷 dC）
生物化学:核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第5页共13页 RNA和DNA中常见核苷各有四种见表(p8表22)。 (二)核苷酸的形成 核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化,形成核苷酸,常见核苷酸见表(P8表2-3) 核糖上有3个自由羟基,可以酯化分别生成2-,3-,5-核苷酸。 脱氧核糖上只有2个自由羟基,可以酯化分别生成3-,5-核苷酸。 生物体中游离的核苷酸大多数都是5-核苷酸,核酸降解后可得到2-,3-,5°-核 苷酸。 注:核酸中的稀有核苷酸常以其核苷的形式表示,下面是一些稀有核苷。 HO CH 2 HO CH 2 HH OH OHOH H 假尿苷() 二氢尿嘧啶核苷(DHU) 3 3 HO CH 2 0 CH 2 H OHOH H OH OCH3 H 甲基腺苷(mA) 2-O-甲基腺苷(Am)
生物化学: 核酸化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 5 页 共 13 页 5 RNA 和 DNA 中常见核苷各有四种见表（p8 表 22）。 （二）核苷酸的形成 核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，形成核苷酸，常见核苷酸见表（P8 表 2-3） 核糖上有 3 个自由羟基，可以酯化分别生成 2’-,3’-,5’-核苷酸。 脱氧核糖上只有 2 个自由羟基，可以酯化分别生成 3’-,5’-核苷酸。 生物体中游离的核苷酸大多数都是 5’-核苷酸，核酸降解后可得到 2’-,3’-,5’-核 苷酸。 注：核酸中的稀有核苷酸常以其核苷的形式表示，下面是一些稀有核苷。 H O H H O C H 2 H H O H O C H 3 H N N N N N O H H O C H 2 H H O H O H N N N N H 2 N C H 3 C H 3 6 N ， N6 —二 甲基腺苷（ m A6 2 ） 2ˊ- O –甲基腺苷（Am） 假尿苷（Ψ） 二氢尿嘧啶核苷（DHU） O H O H H H H O C H 2 H O H O H O H H H H O C H 2 H O N O H N H O O N H H N O H H