脱 氧 核 糖 核 酸 酶 I
DNA是由脱氧核糖核苷酸组成，是通过脱氧核糖之间3’5’-酸二酯键连在一起
第一章微生物的信息储存与传递一、教学大纲要求1.掌握脱氧核糖核酸(DNA)的结构和构象，熟悉DNA的包装与复制。
2.掌握RNA的结构及转录过程，3.掌握基因调控的基本特点，熟悉乳糖操纵子和色氨酸操纵子调控的特点。
掌握蛋白质的四级结构，熟悉蛋白质的合成过程。
【教材内容精要】一、DNA(一)DNA结构和构象脱氧核糖核酸(DNA)是所有生命细胞的遗传物质，其基本重复单位是脱氧核糖核苷酸，它由一个五碳脱氧核糖、磷酸基和4种含氮碱基中的一种碱基组成。
这4种碱基是胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)。
核苷酸通过磷酸二酯键连在一起形成分子骨架。
两股反方向平行的DNA链通过非共价的氢键结合形成双螺旋。
C与G、A与T相对。
A：T和G：C的相互作用叫作互补碱基配对。
细胞内多数DNA都是B型DNA。
这是一种右手螺旋，每10个碱基成一个螺旋。
DNA分子中有大沟和小沟。
(二)DNA的定量与标识DNA的重量用道尔顿(dalton)来计，长度用微米或碱基对(bp)数来计。
另一种标识方法是5′→3′方向的分子碱基序列。
通常只需列出一个链的序列，另一条链可以通过互补碱基配对推算出来。
(三)单倍体／双倍体原核与真核的DNA组装过程不同。
细菌是单倍体(haploid，monoploid)，只有一个拷贝的一个染色体，分散在细胞质中。
真核细胞的DNA以一定数量的染色体形式位于细胞核中，被核膜与细胞质隔开。
每个染色体都有两个拷贝(双倍体)。
真核细胞通过有丝分裂保证每个后代细胞都得到每个染色体的一个拷贝，通过减数分裂产生繁殖用单倍体配子。
(四)DNA的包装DNA通过引入超螺旋，使分子结构更紧密。
引入超螺旋的酶叫做拓扑异构酶(topoisomerases)。
在原核生物中，DNA与蛋白质和RNA结合，形成具有独立超螺旋的40～50个环，这种结构有时叫做拟核(nucleoid)。
在真核生物中，DNA与蛋白质形成染色体位于细胞核内。
核酸结构功能与核苷酸代谢
第八章核酸结构、功能与核苷酸代谢第八章核酸结构、功能与核苷酸代谢核酸(nucleic acid)根据所含戊糖差别，分为脱氧核糖核酸(DNA)导言:本章开始介绍，遗传物质的储存、和核糖核酸(RNA)。
DNA主要存在于细胞核，线粒体内也存在有DNA;传递和表达RNA存在于细胞质和细胞核内。
的有关内容。
画图讲解强调:T与U的区别。
由学生自己总结。
第一节核酸的化学组成核酸基本组成单位:核酸的基本组成单位是核苷酸;核苷酸完全水解一、碱基碱基是含氮杂环化合物，有两类:嘌呤与嘧定。
其中嘌呤分为腺嘌呤提问:DNA与RNA碱基的异同点。
二、戊糖 DNA中含β-D-2-脱氧核糖;RNA中含β-D-脱氧核糖。
三、核苷戊糖的第1位碳原子分别与嘌呤碱的第9位N原子和嘧啶碱的第1位N原子通过糖苷键相连接形成核苷。
戊糖若为脱氧核糖，称为脱氧核苷。
提问:几种核苷的命名。
四、核苷酸核苷与磷酸通过磷酸酯键连接，即为核苷酸。
含脱氧核糖者称为脱氧核糖核苷酸(脱氧核苷酸)。
生物体内多数生成5′-核苷酸。
DNA和RNA基本单位: 组成RNA的核糖核苷酸主要有AMP、GMP、CMP及UMP 4种; 组成DNA的脱氧核苷酸主要有 dAMP、dGMP、dCMP及 dTMP 4种。
游离的核苷酸: 在体内还存在有重要生理功能的游离核苷酸。
如3′、5′-环状腺苷酸(cAMP);3′、5′-环状鸟cGMP和激素的作用有非常密切关系，人们把cAMP称为苷酸等，cAMP、激素的“第二信使”。
ATP是体内能量的直接来源和利用形式。
细菌DNA中含有众多的非甲基化的CpG模体，此模体对哺乳动物的免疫细胞具有刺激作用。
研究人员正试图利用它进行疫苗的制备、肿瘤治疗与阻止免疫变态的反应的发生。
第二节 DNA的结构与功能3′-5′磷酸二酯键是每一、DNA的一级结构定义:DNA分子中核苷酸的排列顺序及其连接方式。
也可用碱基顺序来表示核酸的一级结构。
以3′-5′磷酸二酯键相连接。
核酸2
2. 碱水解：
RNA可被碱水解为核苷酸。
DNA对碱具有一定抗性。
RNA的磷酸酯键对碱敏感 室温，0.3-1mol/L KOH，18-24h，可将RNA完
全水解，得到2’-ysis of RNA under alkaline conditions.
3. 酶水解：
定义：
高温、酸、碱及某些变性剂（如尿素等）能破
坏核酸中的氢键，使有规律的双螺旋结构变成单
链的、无规律的线团，此作用称DNA的变性。
•变性不涉及共价键的断裂。 •变性后，核酸紫外吸收值增加，粘度、比旋下降，生物
活性部分或全部丧失。
Stages in the reversible denaturation and renaturation of DNA.
• 核酸酶（nuclease）（特异性地水解核酸）
根据作用方式
核酸内切酶 核酸外切酶
核糖核酸酶 如：牛胰核糖核酸酶（ RNaseⅠ）
根据底物 核糖核酸酶T1
脱氧核糖核酸酶 如：牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ）
牛脾脱氧核糖核酸酶（DNase Ⅱ） 限制性核酸内切酶
An example of nuclease specificity: The specificity of RNA hydrolysis by bovine pancreatic Rnase （RNaseⅠ）.
（670nm比色）
（2）二苯胺法定性、定量鉴定DNA: 加热 D-2-脱氧核糖 + 酸 + 二苯胺 冰醋酸，少量浓硫酸
蓝色物质
（595nm比色）
（3）核酸的溴化乙锭（EB）染色： EB是一种荧光染料，可插入核酸相邻碱基对之间。在紫
外灯下，结合EB的核酸呈橙红色荧光。
第二章 核苷酸与核酸(含答案)
第二章核苷酸与核酸解释题1. 增色效应 (hyperchromic effect)2. 摩尔磷原子消光系数ε (p)3. 分子杂交 (hybridization)4. 基因组 (genome)5. 内含子 (introns)6. “外显子” (exon)7. 质粒( plasmids)8 ．黏性末端( cohesive ends)9. “退火”( annealing)10. 减色效应(hypochromic effect)11. 回文结构( palindrome)12. 基因 (gene) 13. 平末端 (blunt end)14. 同座酶 (isoschizomers)15. 限制图 (restriction map)16. 结构基因 (structural genes)17. 调节顺序 (regulatory sequence)18. 反式作用因子 (traps-acting factors)19. 顺式行为元件 (cis-acting elements)20. 端粒 DNA (telomere DNA)21. 卫星 DNA (satellite DNA)22. Alu 顺序23. 顺反子 (cistron)24. 超螺旋 DNA (DNA supercoiliy)填空题1. 从外观看， DNA 为_____ ， RNA 为_____ 。
2. B-DNA 为 _____手螺旋 DNA ，而 Z-DNA 为_____ 手螺旋。
3. 细胞质 RNA 主要有_____ 、_____和_____ 三种。
4. 真核 mRNA 的 3' 端通常有_____ 结构， 5' 端含有_____ 结构。
5. 某物种体细胞 DNA 样品含有 25 ％的 A ，则其 T 的含量为_____ ， G 的含量应为_____。
6. 一个物种细胞中所有_____ 和_____ 的总和称为该物种的基因组。
7. DNA 的 _____会导致溶液紫外光吸收的_____ ，此现象称为增色效应。
生物化学核酸的名词解释
核苷（nucleoside）：是嘌呤或嘧啶碱通过共价键与戊糖连接组成的化合物。
核糖与碱基一般都是由糖的异头碳与嘧啶的N-1或嘌呤的N-9之间形成的β-N-糖键连接。
核苷酸：核苷的戊糖成分中的羟基磷酸化形成的化合物。
cAMP(cycle AMP)：3ˊ,5ˊ-环腺苷酸，是细胞内的第二信使，由于某部些激素或其它分子信号刺激激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成的。
磷酸二脂键：一种化学基团，指一分子磷酸与两个醇（羟基）酯化形成的两个酯键。
该酯键成了两个醇之间的桥梁。
例如一个核苷的3ˊ羟基与别一个核苷的5ˊ羟基与同一分子磷酸酯化，就形成了一个磷酸二脂键。
脱氧核糖核酸（DNA）：含有特殊脱氧核糖核苷酸序列的聚脱氧核苷酸，脱氧核苷酸之间是是通过3ˊ,5ˊ-磷酸二脂键连接的。
DNA是遗传信息的载体。
核糖核酸（RNA）：通过3ˊ,5ˊ-磷酸二脂键连接形成的特殊核糖核苷酸序列的聚核糖核苷酸。
核糖体核糖核酸：作为组成成分的一类RNA，rRNA是细胞内最丰富的RNA .信使核糖核酸：一类用作蛋白质合成模板的RNA .转移核糖核酸：一类携带激活氨基酸，将它带到蛋白质合成部位并将氨基酸整合到生长着的肽链上RNA。
TRNA含有能识别模板mRNA上互补密码的反密码。
转化（作用）（transformation）:一个外源DNA 通过某种途径导入一个宿主菌，引起该菌的遗传特性改变的作用。
转导（作用）（transduction）:借助于病毒载体，遗传信息从一个细胞转移到另一个细胞。
碱基对（base pair）:通过碱基之间氢键配对的核酸链中的两个核苷酸，例如A与T或U , 以及G与C配对。
夏格夫法则：所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等（A=T），鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔含量相等（G=C），既嘌呤的总含量相等（A+G=T+C）。
DNA的碱基组成具有种的特异性，但没有组织和器官的特异性。
另外，生长和发育阶段`营养状态和环境的改变都不影响DNA的碱基组成。
第十二章 核酸代谢
点
IMP 3. 在IMP基础上完成
AMP和GMP的合成
3. 以UMP为基础, 完 成CTP, dTMP的合成
5'-P-R PRPP
IMP
CO2+Gln H2N-CO-P
OMP
总结
AMP dAMP dGMP GMPUMP dUMP CMP dCMP dTMP
ADP dADP dGDP GDP UDP dUDP CDP dCDP dTDP
腺苷+Pi
腺苷+ATP
腺苷激酶
腺苷酸+ADP
生理意义
●节省: 减少从头合成时能量和原料的消耗 ● 作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径
二、嘧啶核苷酸的合成代谢
(一)、从头合成途径
先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生
成嘧啶核苷酸.
谷氨酰胺
C
N
C
天冬氨酸
CO2 C
C
N
(一) 从头合成途径的反应过程
CDP 核糖核苷酸还原酶
dNDP dADP dGDP dUDP dCDP
TDP
dTDP
dNDP+ATP dADP+ATP dGDP+ATP dUDP+ATP
dCDP+ATP
激酶 激酶 激酶 激酶 激酶
dNTP+ADP dATP +ADP dGTP+ADP dUTP+ADP
dCTP+ADP
dUDP O
(1) 嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸
次黄嘌呤
次黄嘌呤核苷酸
90%
次黄嘌呤-鸟嘌呤
嘌呤碱 PRPP磷酸(H核G糖P转R移T酶) PPi
核酸
DNA双螺旋结构要点：
（1）两条反向平行的多核苷 酸链，右手双螺旋。
（2）大沟（深沟） 小沟（浅沟） （3）碱基、糖、磷酸的位置。
（4）双螺旋的直径，螺距。
（5）碱基配对
（6）碱基的序列
稳定DNA双螺旋结构的化学键
（1）互补碱基对之间的氢键
20世纪40年代Astbury 1952年M.Wilkins
（2）DNA碱基组成的定量分析 20世纪40年代chargaff规则
① DNA碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异性。
② A=T；G=C；A+G=T+C
2．DNA双螺旋结构模型（double-helical structure）
例:
2’-O-甲基腺苷 Am
3．核苷的性质
（1）物理性质 （2）互变异构现象
（3）紫外吸收：OD260↑
（4）两性解离
Ade pKa 4.1
A 3.63
Cyt 4.4
C 4.1
Gua 3.3
G 1.6
（二）核苷酸（nucleotide, Nt）
1．核苷酸的结构
（1）（核糖）核苷酸（ribonucleotide）：
NH2 N
9 N
O HOH2C H OH O
1 N 1'
H
H H H
腺嘌呤核苷 （adenosine）
胞嘧啶脱氧核苷 （deoxycytidne）
NH2 N O HOCH2 H H OH OH
NH2 N N HOCH2 H H OH OH O H H N N
NH2 N
N HOCH2 O H H H H OH OH
第8章.核苷酸代谢
酸合成速度的同步化，以便合成出等量
的嘌呤和嘧啶核苷酸。
负性调节
---合成产物的反馈抑制进行调节。 主要集中在对3个关键酶的反馈抑制上 A:氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ（CPSⅡ） 由UDP、UTP反馈抑制。 B:CTP合成酶(CTPS)，由CTP反馈抑制。
磷酸化作用）；[ATP]/[ADP]比值的变化对某
些酶有变构调节作用等。
（二）核酸的消化
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
H2 O
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶 核糖核酸酶（RNase）
水解3’，5’-磷酸二酯键
（磷酸二酯酶）
脱氧核糖核酸酶 (DNase)
单核苷酸
H2 O
单核苷酸
胰、肠核苷酸酶
（磷酸单酯酶）
磷酸
（三）脱氧核糖核苷酸的生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
NDP
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
dNDP
二磷酸核糖核苷
还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2
二磷酸脱氧核苷
氧化型硫氧 化还原蛋白 S S
NADP+
硫氧化还原蛋白还原酶 (FAD) 激酶
NADPH + H+
dNDP + ATP
2）降低嘌呤核苷酸生物合成的总速度。别嘌呤醇可与 PRPP反应生成别嘌呤醇核苷酸，使PRPP的水平降低， 而PRPP是嘌呤核苷酸从头合成过程中的限制性底物。
别嘌呤醇治疗痛风症的作用机制
OH N N H C OH
N
N H PRPP
别嘌呤醇
N N
第13章核酸的结构与性质
二、核酸的种类及分布
核酸(nucleic acid)： 以核苷酸(nucleotide)为基本组成单位携 带和传递遗传信息的生物大分子。
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)：
真核生物DNA 90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线 粒体，叶绿体，质粒等。原核细胞没有明显的细胞核结构，DNA 存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染色体，每个 染色体含一个双链环状DNA。
（4）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34 nm，每10 个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。螺旋表面形成 大沟(major groove)及小沟(minor groove)，彼此相间排列。小沟较浅；大沟较深，是蛋 白质识别DNA碱基序列的基础。
4-硫尿嘧啶
(ψ)
5-羟甲基胞嘧啶
3-甲基胞嘧啶
5-甲基胞嘧啶
2）戊糖（pentose）
HOH 2C O OH HH
H
H
OH OH
HOH 2C O OH HH
H
H
OH H
HOH 2C O OH HH
H
H
OH OCH 3
β -D-核糖 β -D-2-脱氧核糖 β -D-2-O-甲基核糖
3)磷酸
2、核苷酸的形成
1）戊糖与碱基依靠糖苷键连接成为核苷(nucleoside)
NH 2
N
N
9
N
N
HOH 2C
O
1'
H
H
H
H
OH
OH
腺嘌呤核苷 （adenosine）
NH 2
N
HOH 2C H
生化的各种英文
TRH 促甲状腺激素释放激素LRF 肝再生因子ADH 抗利尿激素GRIF 生长激素释放抑制因子ACTH 促肾上腺皮质激素DNFB 2,4-二硝基氟苯PITC 一硫氰酸苯酯DNS-Cl 丹磺酰氯BPG 2,3-二磷酸甘油酸SDS 十二烷基磺酸钠PAGE 聚丙烯酰胺凝胶电泳。
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