一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究簡(jiǎn)史p470第一節(jié)核酸概論基因是片段因子染色體是遺傳單位基因位于染色體上染色體上包含線狀排列的基因突變是基因的物理變化交換導(dǎo)致重組DNA是遺傳物質(zhì)一個(gè)基因編碼一個(gè)蛋白質(zhì)DNA是雙螺旋的DNA復(fù)制是半保留的遺傳的密碼是三聯(lián)體的DNA是可以測(cè)序的基因組是可以測(cè)序的.第一節(jié)核酸概論第一節(jié)核酸概論Miescher從小牛胸腺里提取了核酸

動(dòng)物核酸

DNAAltmann從酵母中也提出一種核酸

植物核酸

RNA細(xì)胞核里的核酸與小牛胸腺的核酸相似,而細(xì)胞質(zhì)里的核酸與植物核酸相似.經(jīng)過(guò)一系列的研究,到核酸的化學(xué)組成,由四種核苷酸組成。兩者的差別主要是核糖的不同，DNA是脫氧核糖，RNA是核糖(Hammars,1894)。細(xì)胞核里的核酸稱為脫氧核糖核酸（DNA）細(xì)胞質(zhì)里的核酸稱為核糖核酸（RNA）四核苷酸假說(shuō)PhoebusLevene(Russian-American,（1869-1940)核酸概論貢獻(xiàn)：核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)及核酸中糖的鑒定ErwinChargaffshowed(1950’s):不同來(lái)源的DNA的堿基組成不同同一生物的不同組織里的DNA堿基是相同的。DNA中嘌呤堿基等于嘧啶堿基。%A=%Tand%G=%CEdwinChagraff(1905-2002)核酸概論JamesWatson(American,1928-)FrancisCrick(British,1916-2004)核酸概論MauriceWilkins(1916-)andRosalindFranklin(1920-1958)1960年——1973年發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶.發(fā)現(xiàn)了基因工程的工具酶.1972年由Cohen實(shí)現(xiàn)了DNA的體外重組.1973年以后明確了基因的概念.基因工程的興起.一級(jí)結(jié)構(gòu)的順序測(cè)定的發(fā)展.高級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定.核酸的人工合成.（一）脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)原核：裸露的DNA分子集中于核區(qū)真核：細(xì)胞核DNA：與組蛋白、非組蛋白形成染色體細(xì)胞器DNA：雙鏈環(huán)形，一般裸露二、核酸的種類和分布核酸概論1、核糖體RNA（ribosomalRNA,rRNA)2、轉(zhuǎn)移RNA（transferRNA,tRNA):保守性最強(qiáng)3、信使RNA（messengerRNA,mRNA)核酸概論（二）核糖核酸（ribonucleicacid,RNA)

DNA含量恒定，RNA含量與細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)有關(guān)。1、rRNA(ribosomeRNA)，核糖體RNA，細(xì)胞中最主要的RNA，占細(xì)胞中總RNA80%左右。大腸桿菌rRNA中有三種，分別是：16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA；真核細(xì)胞rRNA中有四種，分別是：28SrRNA、18SrRNA、5.8SrRNA、5SrRNA。核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。核酸概論2、tRNA(transferRNA)，轉(zhuǎn)移RNA，是細(xì)胞中最小的一種RNA分子，占細(xì)胞總RNA的15%左右。是結(jié)構(gòu)研究最清楚的一類RNA。在蛋白質(zhì)的生物合成中，tRNA起攜帶氨基酸的作用。

3、mRNA(messengerRNA)，信使RNA，占細(xì)胞總RNA的5%左右，含量最少，代謝活躍。mRNA在蛋白質(zhì)的生物合成中起模板作用。它將DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)。另外，在細(xì)胞質(zhì)里還存在胞質(zhì)小RNA(scRNA).上述RNA存在于細(xì)胞質(zhì)，另外在細(xì)胞核里面還存在一些RNA，如核不均一RNA（hnRNA）、核內(nèi)小RNA（snRNA）、核仁小RNA、反義RNA（asRNA）等。

核酸概論20世紀(jì)40年代DNA和RNA都是細(xì)胞的重要組成物質(zhì)，前者可引起遺傳性狀的轉(zhuǎn)化，后者可能參與蛋白質(zhì)的生物合成。（一）DNA是主要的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)

細(xì)胞細(xì)胞核染色體DNA（非蛋白質(zhì)）DNA片段基因核酸概論三、核酸的生物功能（二）RNA參與蛋白質(zhì)的生物合成顯微紫外分光光法，組織化學(xué)法，化學(xué)分析方法測(cè)生長(zhǎng)和分泌旺盛進(jìn)行蛋白生物合成的細(xì)胞中RNA含量特別豐富。（三）RNA功能的多樣性1、參與蛋白質(zhì)的合成2、RNA的轉(zhuǎn)錄后加工與修飾3、參與基因表達(dá)的調(diào)控4、生物催化作用5、遺傳信息的加工與進(jìn)化核酸概論三、核酸的生物功能NatureBiotechnology反義基因番茄導(dǎo)入反義基因可防止軟化抑制果肉軟化的酶：果膠酶pectinase香蕉殖入病原菌抗原作成口服疫苗NatureBiotechnologyDavidOw螢火蟲發(fā)光基因?qū)霟煵蒉D(zhuǎn)基因植物抗蟲基因轉(zhuǎn)移“多莉”羊的誕生，是動(dòng)物能夠人工進(jìn)行無(wú)性繁殖的標(biāo)志。核酸概論開(kāi)發(fā)制造奇特而又貴重的新型藥品A、利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌大量生產(chǎn)貴重藥物

1977年，美國(guó)首先采用大腸桿菌生產(chǎn)了人類第一個(gè)基因工程藥物------人生長(zhǎng)激素釋放抑制激素。傳統(tǒng)方法：50萬(wàn)頭羊下丘腦5mg現(xiàn)代方法：9升細(xì)菌發(fā)酵液5mgB、利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物大量生產(chǎn)貴重藥物

利用轉(zhuǎn)基因牛、羊、豬等生產(chǎn)一些細(xì)菌無(wú)法生產(chǎn)有活性的藥品，如人體球蛋白、人凝血因子等。

目前，全世界已有20多種基因工程藥物面市。另外還有約400多種生物制劑正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)，2000多種處于前期的實(shí)驗(yàn)室研究階段。提高生命質(zhì)量，延長(zhǎng)人類壽命第二節(jié)核酸的結(jié)構(gòu)單元——核苷酸核酸（nucleicacid)核苷酸(nucleotide)磷酸(phosphoricacid)核苷(nucleoside)戊糖(pentose)堿基(base)一、核酸的化學(xué)組成兩類核酸的基本化學(xué)組成P479表13-1第二節(jié)核酸的結(jié)構(gòu)單元——核苷酸核苷酸的基本構(gòu)造MonophosphateDiphosphateTriphosphateAdenineGuanineThymineCytosineUracilNucleoside(Adenosine)Nucleotide

(Adenosinemonophosphate,AMP)PurinePyrimidine核苷核苷酸磷酸五碳糖

Ribose,Deoxyribose堿基1’2’3’4’5’JuangRH(2004)BCbasics核苷酸中的堿基均為含氮雜環(huán)化合物，它們分別屬于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤堿(purine)主要是鳥嘌呤(guanine,G)和腺嘌呤(adenine,A)，嘧啶堿(pyrimidine)主要是胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U)和胸腺嘧啶(thymine,T)。核苷酸P479結(jié)構(gòu)式嘌呤嘧啶（一）堿基二、核酸組成部分的化學(xué)結(jié)構(gòu)核苷酸（一）堿基

嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，對(duì)260nm左右波長(zhǎng)的紫外光有較強(qiáng)的吸收。堿基的這一特性常被用來(lái)對(duì)堿基、核苷、核苷酸和核酸進(jìn)行定性和定量分析.嘌呤嘧啶嘧啶核苷酸1、嘧啶胞嘧啶C尿嘧啶U胸腺嘧啶T5-甲基胞嘧啶5-羥甲基胞嘧啶核苷酸2、嘌呤

嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤六元環(huán)是實(shí)際上是嘧呤環(huán)，五元環(huán)部分是咪唑環(huán)。嘌呤的定位與嘧啶不同，嘧啶從底邊開(kāi)始定，而嘌呤從側(cè)面開(kāi)始定位。核苷酸3、稀有堿基（修飾堿基）修飾主要是甲基化，RNA中以tRNA含修飾堿基最多。二氫尿嘧啶6-甲-氨基腺嘌呤核苷酸4、堿基互變異構(gòu)核酸中五種堿基中的酮基和氨基，均位于堿基環(huán)中氮原子的鄰位，可以發(fā)生酮式-烯醇式或氨基-亞氨基之間的結(jié)構(gòu)互變。這種互變異構(gòu)在基因的突變和生物的進(jìn)化中具有重要作用。核苷酸（二）戊糖核酸中的戊糖是D型的，有核糖(ribose)和脫氧核糖(deoxyribose)兩種，分別存在于核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸中。為了與堿基標(biāo)號(hào)相區(qū)別，通常將戊糖的C原子編號(hào)都加上撇“′”，而堿基中原子的標(biāo)號(hào)不加撇，以示區(qū)別。無(wú)氧1’核糖脫氧核糖三、核苷(nucleoside)戊糖與嘧啶或嘌呤堿以C-N糖苷鍵連接就稱為核苷，通常是戊糖的C1′與嘌呤堿的N9或嘧啶堿的N1相連接。腺嘌呤核苷胞嘧啶脫氧核苷b型糖苷鍵,堿基與糖環(huán)平面互相垂直，反式存在。核苷酸1、常見(jiàn)核苷各種常見(jiàn)核苷堿基核糖核苷脫氧核糖核苷嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤腺嘌呤核苷鳥嘌呤核苷腺嘌呤脫氧核苷鳥嘌呤脫氧核苷嘧啶胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷--------------胞嘧啶脫氧核苷--------------胸腺嘧啶核苷核苷酸2、稀有核苷次黃(嘌呤核)苷假尿嘧啶核苷7-甲基鳥苷4-硫代尿苷稀有堿基+正常的糖正常堿基+修飾糖或其它糖正常堿基+正常糖，但是非正常的糖苷糖假尿嘧啶核苷（ψ）P481核苷酸核苷酸核苷中戊糖C2、C3、C5羥基被磷酸酯化,就形成核苷酸。核苷酸分成核糖核苷酸與脫氧核糖核苷酸P481結(jié)構(gòu)式：5’-AMP(5’腺嘌呤核苷酸）3’-dCMP（3’胞嘧啶脫氧核苷酸）四、核苷酸p4815’-AMP2’-AMP3’-AMP腺嘌呤核苷-n’-磷酸酯核苷酸堿基五碳糖磷酸核苷酸全稱：腺嘌呤核苷（一磷）酸簡(jiǎn)稱：堿基的簡(jiǎn)稱+苷+酸如：腺苷酸核苷酸核苷酸由于自然界中的核苷酸主要是5’-核苷酸，所以如果不是特指，以上的表示都是5’位核苷酸，都是指一磷酸。如果是一個(gè)脫氧核糖的核苷酸，則它的名稱（無(wú)論是全稱還是簡(jiǎn)稱）都是在核糖核苷酸的前面加上脫氧二字。如脫氧腺嘌呤核苷酸，脫氧腺苷酸。符號(hào)簡(jiǎn)稱：腺嘌呤核苷一磷酸

AMPpAA脫氧腺嘌呤核苷一磷酸

dAMP

dpAdA核苷酸通式：5’-NMP5’-dNMP

如不特指5’-可以省略。核苷酸RNA：AMP、GMP、UMP、CMP1、

構(gòu)成DNA、RNA的核苷酸P481表13-4DNA：dAMP、dGMP、dTMP、dCMP核苷酸2、細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物NMPNDPNTPdNTPddNTP核苷酸①核苷5’-多磷酸化合物。(脫氧)核苷二磷酸、(脫氧)核苷三磷酸,在能量代謝和物質(zhì)代謝及調(diào)控中起重要作用。雙脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)

在DNA的序列測(cè)定中使用.②環(huán)化核苷酸3’,5’-cAMP，3’,5’-cGMP信號(hào)分子，cAMP調(diào)節(jié)細(xì)胞的糖代謝、脂代謝。2、細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物3’,5’-cAMP3’,5’-cGMP核苷酸③其它多磷酸核苷酸——核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物ppGpppppGppppApp多磷酸化合物中5’，3’通常省略。ppNpp,在堿基N的左側(cè)為5’，在N右側(cè)的為3’.2、細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物核苷酸④輔酶核苷酸——核苷酸衍生物CoA、NAD+、NADP+、FAD等輔助因子。GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖基供體。2、細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物核苷酸核苷酸3、核苷酸的性質(zhì)①一般的性狀核苷酸為無(wú)色粉末或結(jié)晶狀,易溶于水,不溶于有機(jī)溶劑,有較高的熔點(diǎn),酸性較強(qiáng).由于其分子的不對(duì)稱性和帶有C*的糖環(huán)故有旋光性.②核苷酸的紫外吸收由于核苷酸中的堿基具有與苯環(huán)類似的共軛雙鍵,所以它有強(qiáng)烈的吸收紫外光的能力，堿基、核苷和核苷酸的紫外吸收峰的吸收區(qū)間在240—290nm，各種核苷酸的最大吸收峰不同,但一般在260nm左右有較大的紫外吸收,故常用260nm作為核酸特征吸收峰值,利用這一點(diǎn)可作核酸的定量測(cè)定.核苷酸3、核苷酸的性質(zhì)核