核苷酸与核酸
生物化学核酸与核苷酸代谢
生物化学核酸与核苷酸代谢核酸是生物体内重要的生物大分子之一，它在细胞中起着重要的功能。
核苷酸是核酸的基本组成单元，包括核苷和磷酸。
在生物体内，核酸通过一系列复杂的代谢途径参与了许多重要生物过程，如DNA和RNA的合成、信息传递和遗传改变等。
本文将对核酸与核苷酸的代谢过程进行详细介绍。
核酸的合成主要包括两个过程，即碱基合成功能的合成和核苷酸合成功能的合成。
在碱基合成功能的合成中，脱氨核苷酸（dNTP）被氨基酸转氨酶催化生成脱氨核苷酸（dNDP）和谷氨酸。
在核苷酸合成过程中，核苷酸被核苷酸合成酶催化，通过与降解核酸的反应途径相反的途径将核苷酸合成为核苷酸骨架。
核苷酸的合成主要发生在细胞核内。
在细胞质中生成的核苷酸会通过细胞核膜进行运输，然后通过核孔复合体进入细胞核。
核苷酸的合成过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
核苷酸代谢的主要途径包括核苷酸的降解、拆分和再利用。
核苷酸降解主要通过核苷酸酶催化，将核苷酸分解成核苷和磷酸。
然后，核苷被腺苷脱氨酶催化，去除氨基团形成脱氨核苷。
最后，脱氨核苷被核苷酸酶催化，分解成基础核糖和异黄嘌呤酸。
核苷酸代谢的拆分过程可以产生能量和分子间的信号分子。
其中，核苷酸降解产生的能量在生物体内的许多代谢过程中发挥重要作用。
核苷酸的再利用过程主要发生在细胞质中。
在这个过程中，核苷酸通过多个酶和辅酶的催化作用，被合成为新的核苷酸。
这个过程称为核苷酸逆转录。
核酸和核苷酸代谢的异常可能导致许多疾病的发生。
例如，核酸代谢疾病在新生儿中比较常见，表现为尿中有大量的核苷、核糖和核苷酸。
遗传性疾病X染色体连锁性核苷酸酶缺乏症是由于核苷酸酶缺乏引起的，会导致血清脱氨核苷水平升高。
碱基合成功能的异常或缺陷也会引发一些疾病，如DNA合成的紊乱可能导致DNA复制错误和突变。
总之，核酸和核苷酸在生物体内发挥着重要的生理和生化功能，包括DNA和RNA的合成、遗传修复、能量和信号传导等重要过程。
核酸与核苷酸的代谢过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
核酸的结构和功能与核苷酸代谢 (共113张PPT)
O
C
H
+
3
N
N
5，5-三磷酸二脂键
N
N
5
CH2
O
O P
O
O P
O
O P
O
5
CH2
OO O
O B (m6A.A.G.C.U)
O
mRNA的5帽子结构— m7GpppNm
O O CH3 O P O CH2
O
B (m6A.A.G.C.U)
1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis创造PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组方案(HGP)
1994年 中国人类基因组方案启动
2001年 美、英等国完成人类基因组方案根本框架
二、核酸的分类及分布
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化 及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键 作用。
〔二〕原核生物DNA的高级结构
〔三〕DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其根 本单位是 核小体(nucleosome)。
核小体的组成
DNA：约200bp 组蛋白：H1
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側 ，与对側碱基形成氢键配对〔 互补配对形式：A=T; G C〕 。
相邻碱基平面距离0.34nm，螺 旋一圈螺距3.4nm，一圈10对 碱基。
碱基互补配对
A
T
C
G
〔二〕 DNA双螺旋结构模型要点 〔Watson, Crick, 1953〕
核酸以及核苷酸的基本换算
(1.4) 核酸末端浓度： 环状 DNA： pmol ends = pmol DNA ′ number of cuts ′ 2 线性 DNA： pmol ends = pmol DNA ′ (number of cuts ′ 2 + 2)
1 pmol 1,000bp DNA = 0.66 mg 1 pmol pUC18/19 DNA (2,688bp) = 1.77 mg 1 pmol pBR322 DNA (4,361bp) = 2.88 mg 1 pmol SV40 DNA (5,243bp) = 3.46 mg 1 pmol FX174 DNA (5,386bp) = 3.54 mg 1 pmol M13mp18/19 DNA (7.250bp) = 4.78 mg 1 pmol l phage DNA (48,502bp) = 32.01 mg
(2.3) 双链 DNA 与寡核苷酸的熔点 短于 25bp 的双链寡核苷酸： Tm = 2 (A + T) + 4 (G + C) 长于 25bp 的双链寡核苷酸： Tm = 81.5 + 16.6 ( lg[J+] ) + 0.41 (%GC) – (600/N) – 0.63 (%Formamide) N —— 引物的长度(以碱基数计算) J+ —— 单价阳离子浓度
核酸以及核苷酸的基本换算
1．核酸的换算： (1.1) 摩尔数与质量： 1 mg 1,000bp DNA = 1.52 pmol 1 mg pUC18/19 DNA (2,688bp) = 0.57 pmol 1 mg pBR322 DNA (4,361bp) = 0.35 pmol 1 mg SV40 DNA (5,243bp) = 0.29 pmol 1 mg FX174 DNA (5,386bp) = 0.28 pmol 1 mg M13mp18/19 DNA (7.250bp) = 0.21 pmol 1 mg l phage DNA (48,502bp) = 0.03 pmol
核苷酸核酸dna之间的关系
核苷酸核酸dna之间的关系嘿，咱今天就来唠唠核苷酸、核酸和 DNA 之间那点事儿哈！
你看哈，核苷酸就像是小小的积木块，它们一个个的可可爱爱。
这些小家伙们排排队、组组合，就变成了核酸。
核酸呢，就像是一条长长的链子。
这核酸里面有两种很重要的家伙，一个叫核糖核酸，也就是 RNA，另一个呢就是大名鼎鼎的脱氧核糖核酸，也就是 DNA 啦！DNA 那可牛了，它就像是一个超级大宝藏，里面藏着生命的密码。
可以说，DNA 就是老大呀，它指挥着生物体该怎么长、怎么发育。
而核苷酸呢，就是构成这个老大的基础材料。
没有核苷酸，哪来的 DNA 呀。
咱就打个比方哈，核苷酸就像是建房子的砖头，核酸就是用砖头垒起来的墙，而 DNA 就是整栋房子。
要是没有那些砖头，房子可就建不起来喽。
而且呀，它们三个的关系那是相当紧密，谁也离不开谁。
就像我们和好朋友一样，互相支持、互相依靠。
总之呢，核苷酸、核酸和 DNA 它们就是一个奇妙的组合，共同构建了生命的奥秘。
它们就像一个神奇的魔法阵，让我们的世界变得丰富多彩。
哎呀，说了这么多，是不是对它们的关系有点清楚啦？哈哈，下次再看到这些名词，可别迷糊啦，要记得它们之间那有趣又紧密的联系哟！就像我们生活中的各种关系一样，看似普通，实则奇妙无比呀！好啦，今天就聊到这儿咯，下次再和你们唠别的有趣事儿！。
04章核苷酸和核酸1
DNA结构变化的意义
• 复制、转录、重组——起始、调节位点
3. DNA的三级结构
DNA的三级结构是指DNA分子（双螺旋） 通过扭曲和折叠所形成的特定构象。包括不同
二级结构单元间的相互作用、单链与二级结构
单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征。超螺 旋结构是三级结构的一种。
（2）特殊的二级结构
回文结构（palindromic structure）也称反 向重复（inverted repeats）：链内互补
发夹形和十字形结构
镜象重复（mirror repeat）
H-DNA——三螺旋DNA
Hoogsteen碱基配对 三链DNA的碱基配对形式
双链DNA的碱基配对形式
2．一些核苷酸是细胞通讯的媒介(第二信 使分子)：cAMP , cGMP
ATP
腺苷酸环化酶
cAMP + PPi
3. 核苷酸是许多酶辅助因子的结构成分
第二节 磷酸二酯键与 多核苷酸
1. 核苷酸的连接
5´端
C
核苷酸之间以磷酸
二酯键（phosphodiester
linkage）连接形成多核
苷酸链（polynucleotide chain）。 寡核苷酸：＜50核苷酸 多核苷酸
第四节
DNA的结构
Structure of DNA
一、DNA储存遗传信息的证实
1. 细 菌 转 化 实 验 1928年Frederick Griffith和1944年O. Avery
Avery细菌转化实验（1944）
噬菌体
2. 噬菌体侵染细菌的实验
二、各物种DNA有着独特的碱基组成
• DNA结构有关重要线索来自Chargaff等(1950)的 研究结果：
核苷酸和核酸
第二章核苷酸和核酸引言一、核酸的发现：核酸是瑞士科学家 F.Miesher于１８６８年在研究细胞核化学组成成分时发现的，他把从细胞中分离出来的酸性的含磷的物质称为核酸。
二、如何证明核酸是遗传物质的载体？１.１９４４年O.T.Avery的细菌转化实验是获得DNA携带遗传信息的第一个证明。
噬菌体捣碎的实验——第二２.１９５２年Alfred D.和Hershey等人建立的T2个证据。
**证明噬菌体复制的物质是DNA而不是蛋白质外壳3.1953年 Watson和Crick的DNA双螺旋模型的发现，更进一步揭示了DNA作为遗传物质储存和信息传递的化学机制。
4.核酶的发现，一些核酸本身具有酶催化的活性。
三、核酸的种类和分布1. 分类：根据分子中所含戊糖的种类分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。
2. 分布：DNA: 真核:98%核中（染色体中）核外:线立体（mDNA）叶绿体（ctDNA）原核:拟核核外:质粒病毒：DNA病毒RNA：以细胞质中存在为主，细胞核中也有：tRNA（转移RNA）RRNA(核糖体RNA)MRNA(信使RNA)RNA病毒：SARS第一节核酸的基本化学组成前言已经讲过蛋白质，核酸是生物体中另一种重要的大分子，两者合起来称为生物体内最重要的两大分子。
蛋白质的完全水解产物——各种氨基酸的混合物不完全水解产物——各种大小不等的肽段和氨基酸混合物核酸的完全水解产物——嘌呤和嘧啶碱、戊糖和磷酸混合物不完全水解产物——核苷和核苷酸因此aa是蛋白质的基本组成单位，核苷酸是核酸的组成单位，核酸就是多聚核苷酸。
一、核酸的化学组成 1.元素组成：C H O N P，蛋白质元素组成：还有其他元素。
2.分子组成：——碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱——戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖——磷酸(phosphate)DNA的碱基组成：A G C T；RNA的碱基组成：A G C U二、核苷酸的结构1. 戊糖组成核酸的戊糖有两种。
初中化学知识点归纳核酸与核苷酸的性质与应用
初中化学知识点归纳核酸与核苷酸的性质与应用初中化学知识点归纳：核酸与核苷酸的性质与应用在初中化学学习中，核酸与核苷酸是非常重要的知识点。
本文将结合相关理论和实际应用，对核酸与核苷酸的性质和应用进行归纳。
一、核酸的性质与组成核酸是由核苷酸经连接而成的长链状生物大分子。
核苷酸是核酸的单体，由糖类、磷酸和氮碱基三个部分组成。
根据糖类的不同，核苷酸可分为DNA（脱氧核苷酸）和RNA（核糖核苷酸）两类。
1. DNA（脱氧核苷酸）DNA是生物体内存在的主要遗传物质，具有双螺旋结构。
DNA分子由糖磷酸骨架和连接在其上的碱基对组成，碱基对包括腺嘌呤与胸腺嘧啶，以及鸟嘌呤与胞嘧啶。
DNA分子具有稳定性高、传递遗传信息的特点。
2. RNA（核糖核苷酸）RNA广泛存在于细胞质中，参与蛋白质的合成过程。
RNA分子同样由糖磷酸骨架和连接在其上的碱基组成，其中碱基包括腺嘌呤、尿嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶。
与DNA不同，RNA分子为单链结构，具有较短寿命。
二、核酸的生物学功能核酸作为生命体内的重要物质，具有多种重要的生物学功能。
1. 遗传信息的传递DNA是生物体内存在的主要遗传物质，内含了生物体所有遗传信息。
当细胞分裂时，DNA能够准确地自我复制，并将所含的遗传信息传递给新生物体。
2. 遗传信息的表达RNA参与蛋白质的合成过程，协助DNA将遗传信息转录为mRNA （信使RNA），并在核糖体中通过mRNA指导蛋白质的合成。
3. 能量转化核苷酸在生物体内参与能量转化的过程中发挥重要作用，如ATP （三磷酸腺苷）为细胞提供能量，GTP（三磷酸鸟苷）参与细胞运输和合成等生理过程。
4. 调控基因表达RNA通过参与转录、剪接和翻译等过程来调控基因的表达，从而影响和调控生物体内的生物过程。
三、核酸与人类生活的应用核酸在人类的生活中有广泛的应用，涉及医学、农业、食品科学等多个领域。
1. 医学应用核酸检测技术在医学领域中被广泛应用，如DNA检测可用于亲子鉴定、疾病诊断等；PCR技术则可用于病原体的快速检测，促进了病毒性疾病的早期诊断。
核苷酸与核酸PPT课件
目录
5′端 C
核酸的一级结构： 核酸中核苷酸的排列顺序
核苷酸间的差异主要是碱基
A
不同，也称为碱基排列顺序。 即碱基序列。
G
3′端
目录
3, 5-磷酸 二酯键
目录
书写方法
AGT GCT 5 P P P P P P OH 3
5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3
碱基组成分析 [A] = [T]、 [G] [C]
不同生物碱基组成不同 同生物、不同组织碱基组成相同
获得了高质量的DNA分子的X射 线衍射照片。
目录
目录
DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
1、反向平行、右手螺旋的 双链结构： 两条相互平行、走向相反 的脱氧核苷酸链组成 围绕同一个螺旋轴形成右 手螺旋 双螺旋结构的直径为 2.37nm，螺距为3.54nm
NH
O
胞嘧啶(cytosine, C)
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T)
目录
稀有碱基(rare base)： 核酸中含量甚少的碱基。 大多数都是甲基化碱基。 tRNA中含有较多的稀有碱基，可高达10%。
核酸中部分稀有碱基
嘌呤 嘧啶
m7G
DNA 7-甲基鸟嘌呤
RNA N6,N6-2m6A N6,N6-二甲基腺嘌呤
目录
5’-TGCGATACTCATCGCA-3’ 3’-ACGCTATGAGTAGCGT-5
碱基序列依赖性的局部DNA 可形成发夹形或十字形结构 目录
二、DNA的三级结构是超螺旋结构 超螺旋结构(superhelix 或supercoil)
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存在于细胞核和线粒体内
携带遗传信息，决定细胞和个 体的遗传型。
核糖核酸
存在于胞核、胞液和线粒体
(ribonucleic acid, RNA) 参与遗传信息的复制与表达。
某些病毒RNA也可作为遗传信 息的载体。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
History
• 1944: proved DNA is genetic materials (Avery et al.) • 1953: discovered DNA double helix (Watson and
戊糖 pentose
phosphate
DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 RNA的基本组成单位是核糖核苷酸
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
一、核苷酸的结构
嘌呤
碱基
嘧啶
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G） DNA、RNA均有
胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U）
DNA有 RNA有
每种核酸都含有四种碱基 。
N
N
N
9
1
N
N
C H 2O H O
N 糖苷键
O
HH
H 2'
1
'
（glycosidic H bond）
C H 2O H O
HH
H 2'
糖苷键 （glycosidic 1 ' bond） H
OH H 胞嘧啶脱氧核苷
OH OH 腺嘌呤核苷
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核苷酸（nucleotide）
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主要内容
• 核酸结构与功能 • 蛋白质的结构与功能 • 遗传信息传递的整体性 • (基因组学、转录组学、蛋白组学及“组学”在医
学中的应用) • 基因表达与调控 • (原核生物基因表达调控，真核生物基因表达调控） • DNA操作基本技术（分子杂交，PCR, DNA 测序等） • DNA重组技术 • 基因诊断与基因治疗
戊糖(pentose): 核糖(ribose) 脱氧核糖(deoxyribose)
磷酸(phosphate)
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核酸的基本组成单位是核苷酸(nucleotides)
核酸 nucleic
acid
nucleoside 核苷
碱基 base
核苷酸 nucleotide 磷酸
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核酸的化学组成
(The Chemical Component of Nucleic Acid)
核酸的化学组成 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
• 元素组成 C、H、O、N、P(9-10%)
• 分子组成 碱基(base): 嘌呤(purine) 嘧啶(pyrimidine)
嘌呤(purine)
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N
NH2 N
N 7
5 6 1N
8 9 NH
43 2 N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
O
N NH
NH
N
鸟嘌呤(guanine,
NH2
G)
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嘧啶(pyrimidine)
O
5 4 3N 612
NH
NH2
N
NH
医学分子生物学主要研究人体生物 大分子和大分子体系的结构、功能、相互 作用及其与疾病发生、发展的关系。
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参考教材
1. 生物化学与分子生物学 (供8年制及7年制 2. 临床医学等专业用)贾弘缇，冯作化 主
编 3. 人民卫生出版社 (第二版 2010)
4. 2.医学分子生物学(供研究生用) (全国高 等医药院校教材) 查锡良 主编 人民卫生 出版社
7-甲基鸟嘌呤
嘧啶 5-甲基胞嘧啶（m5C） 5-甲基胞嘧啶（m5C）
5-羟甲基胞嘧啶（hm5C） 5-羟甲基胞嘧啶 （hm5C）
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核苷（nucleoside） 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
碱基与戊糖通过β-N-糖苷键共价相连而形成的 一种糖苷。
NH2
NH2
核苷的戊糖羟基与磷酸之间脱水以酯键相连
形成核苷酸。
NH 2
（phosphoester bond）酯 键 N
N
核苷酸：
O
5'
N
9 N
HO P O CH 2 O-
O
糖苷键
1 ' （glycosidic
HH
H 2'
H
bond）
AMP, GMP, UMP, CMP OH OH
脱氧核苷酸：
腺苷酸
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
Crick) • 1968: decoded the genetic codes (Nirenberg) • 1975: discovered reverse transcriptase (Temin and
Baltimore) • 1981: invented DNA sequencing method (Gilbert and
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核酸结构及功能
核 酸(nucleic acid)：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。
核酸的分类及分布 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(Classifica核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
NH
O
尿嘧啶(uracil, U)
O
H 3C NH
NH
O
胞嘧啶(cytosine, C)
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T)
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稀有碱基（rare bases）
DNA 嘌呤 7-甲基鸟嘌呤（m7G）
RNA N6-甲基腺嘌呤（m6A）
N6-甲基腺嘌呤（m6A） N 6, N 6-二甲基腺嘌呤
Sanger) • 1985: invented PCR technique (Mullis) • 1990: launched the human genome project • 1999: HGP in China • 2001: accomplished the draft map of human genome
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分子生物学是研究核酸和蛋白质的结 构与功能的学科。
在分子水平上阐述基因的结构、基 因的复制、基因的表达和调节、蛋白质与 核酸的相互作用、蛋白质与蛋白质的相互 作用。
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医学分子生物学是分子生物学的一个重 要分支，是从分子水平研究人体在正常和 疾病状态下生命活动及其规律的一门科学。