NUCLEIC核酸的化學核酸的化學THECHEMISTRYOFNUCLEICACID第三章EXECUTIVESUMMARY課堂思考龍生龍鳳生鳳老鼠生子打地洞，這種觀點的實質(zhì)是？知識拓展1868年，瑞士化學家米歇爾從膿細胞中首先分離得到一種含氮和磷特別豐富的沉淀物質(zhì)，隨后人們多次發(fā)現(xiàn)了這類物質(zhì)的存在。由于這類物質(zhì)是從細胞核中提取出來，而且具有酸性，因此得名“核酸”（nucleicacid）弗雷里希?米歇爾（

霍佩·賽勒學生

）核酸的理化性質(zhì)

本章內(nèi)容提要INTHISCHAPTERCONTENTOFTHEFEED01050403核酸的概述

核酸的提取、分離純化及含量測定

02核酸的分子組成

核酸的分子結(jié)構(gòu)

CHAPTERLEARNINGOBJECTIVES章節(jié)學習目標核酸的分子組成核酸的理化性質(zhì)及應(yīng)用掌握核酸的分子結(jié)構(gòu)核酸的分離純化技術(shù)及其含量測定的方法熟悉

體內(nèi)重要核苷酸衍生物

核酸類藥物及臨床應(yīng)用了解

運用核酸的變性和復(fù)性解釋分子雜交的原理學會章節(jié)學習目標案例分析某患者，發(fā)熱，咳嗽，頭痛伴肌肉酸痛三天，自行口服感冒藥無效后入院就診，新冠病毒核酸檢測陽性。新冠病毒的遺傳物質(zhì)是什么?核酸

是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。根據(jù)分子組成分類

脫氧核糖核酸

(DNA)

核糖核酸

(RNA)90%以上分布于細胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。主要分布于胞液儲存和攜帶遺傳信息的載體。參與細胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。核酸核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進展1868年FridrichMiescher從膿細胞中提取“核素”1944年

Avery等人證實DNA是遺傳物質(zhì)1953年

Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶1981年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)核酸

1986年3月，美國政府開始組織和討論人類基因組計劃(HGP)。該計劃對人類23對染色體的全部DNA進行測序，并繪制相關(guān)的遺傳圖譜、物理圖譜和序列圖譜。1990年HGP正式啟動。此后，英、法、德、日等國相繼加入該計劃。我國于1999年躋身HGP，并承擔1%的測序任務(wù)。2001年2月，設(shè)在美國國立衛(wèi)生研究院的人類基因組國家研究中心與Celera公司聯(lián)合公布了人類基因組序列草圖。至此，人類歷史上第一次由多國數(shù)千名科學家參與的國際性科研合作項目宣告完成。人類基因組計劃核酸的分子組成

C、H、O、N、P

RNA的平均含量為9.4%

DNA的平均含量為9.9%核酸的定量測定----定磷法與蛋白質(zhì)有何不同一、核酸的元素組成

核酸二、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位堿基戊糖磷酸單核苷酸核苷核酸DNA的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸RNA的基本組成單位是核糖核苷酸核酸的分子組成（一）堿基1.嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)核酸的分子組成核酸的分子組成2.嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)核酸的分子組成（二）戊糖（構(gòu)成RNA）β-D-核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）β-D-脫氧核糖(deoxyribose)核酸的分子組成表DNA和RNA化學組成的異同

DNA

RNA嘌呤堿腺嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤鳥嘌呤嘧啶堿胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶戊糖β-D-脫氧核糖β-D-核糖酸磷酸磷酸核酸的分子組成（三）核苷和核苷酸1.核苷(ribonucleoside)的形成1′1核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。核酸的分子組成2.核苷酸的形成核苷（脫氧核苷）C-5′原子上的羥基與磷酸脫水縮合形成核苷酸（脫氧核苷酸）。核酸的分子組成三、體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物（三）含核苷酸的生物活性物質(zhì)：

NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD等都含有AMP（一）多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP（二）環(huán)化核苷酸:cAMP，cGMPNAD+AMPcAMP核酸類藥物具有預(yù)防、診斷和治療作用的堿基、核苷、核苷酸、核酸及其衍生物稱為核酸類藥物。核酸類藥物可分為四大類：堿基及其衍生物核苷及其衍生物核苷酸及其衍生物多核苷酸四、堿基、核苷酸和核酸類藥物5-氟尿嘧啶為嘧啶拮抗劑，臨床上對乳房、結(jié)腸、直腸的腺癌及卵巢癌有確切療效，對肺腺癌、宮頸癌、胰腺癌等有一定療效。

5-氟尿嘧啶堿基及其衍生物核酸類藥物核酸類藥物別嘌呤醇別嘌呤醇為黃嘌呤氧化酶抑制劑，可抑制嘌呤代謝，使尿酸形成減少，減少尿酸在骨、關(guān)節(jié)及尿的沉積，從而阻斷痛風病的發(fā)展，緩解痛風病癥狀。臨床上用于慢性痛風病，尤其是痛風性腎病的治療。核酸類藥物6-巰基嘌呤是次黃嘌呤類似物，能競爭性抑制次黃嘌呤轉(zhuǎn)變成肌苷酸，阻止鳥嘌呤轉(zhuǎn)變成鳥苷酸，從而抑制RNA和DNA的合成。臨床上用于急性白血病，兒童療效優(yōu)于成年人，也可用于治療絨毛膜皮癌、乳腺癌、直腸癌、結(jié)腸癌等。

6-巰基嘌呤核酸類藥物阿糖腺苷阿糖腺苷為廣譜的DNA病毒抑制劑。對單純皰疹Ⅰ、Ⅱ型，帶狀皰疹、牛痘等DNA病毒在體內(nèi)有明顯的抑制作用。臨床上用于治療皰疹性角膜炎、單純皰疹腦炎疾病。核苷及其衍生物核酸類藥物阿糖胞苷臨床上應(yīng)用為鹽酸阿糖胞苷，進入體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榘⑻前账幔种艱NA聚合酶，阻止胞二磷轉(zhuǎn)變?yōu)槊撗醢祝瑥亩种艱NA的合成，干擾DNA病毒繁殖和腫瘤細胞增殖。用于急性粒細胞白血病和急性淋巴細胞白血病，具有見效快、選擇性高的特點。阿糖胞苷核酸類藥物肌苷是由次黃嘌呤與核糖結(jié)合而成的核苷類化合物，又稱次黃嘌呤核苷。肌苷臨床上用于搶救變異性心絞痛和急性心肌梗塞、心力衰退等癥，也參與糖代謝、蛋白質(zhì)合成，提高各種酶活力，提高肺功能，促進受損肝臟修復(fù)。肌苷核酸類藥物胞二磷膽堿胞二磷膽堿是卵磷脂合成的前體，能促進卵磷脂生物合成，興奮腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高覺醒反應(yīng)，恢復(fù)神經(jīng)組織機能，增加腦血流量和腦耗氧量，提高患者意識水平。臨床用于減輕嚴重腦外傷和腦手術(shù)伴隨的意識障礙，治療帕金森氏癥，抑郁癥等精神疾患。核酸類藥物腺苷三磷酸是機體自身產(chǎn)出的高能物質(zhì)，為體內(nèi)能量利用和儲存的中心，參與吸收、分泌和肌肉收縮等各種生化反應(yīng)，在生命活動過程中起重要作用。臨床上用于心力衰竭、心肌炎、心肌梗塞、腦動脈硬化、冠狀動脈硬化、急性脊髓灰白質(zhì)炎、進行性肌肉萎縮、急慢性肝炎，也可用于耳鳴。腺苷三磷酸核苷酸及其衍生物核酸類藥物聚肌胞是1967年美國人Field發(fā)現(xiàn)的干擾素誘導物。聚肌胞具有抗病毒、抗腫瘤、增強淋巴細胞免疫功能和抑制核酸代謝等作用，可注入人體誘導產(chǎn)生干擾素。臨床上用于腫瘤、血液病、病毒性肝炎及痘類毒性感染等多種疾患治療。聚肌胞多核苷酸練一練1.構(gòu)成核酸分子的基本結(jié)構(gòu)單位是什么？答：單核苷酸2.核苷酸可以分成兩大類：核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸，其分類的依據(jù)是什么？答：根據(jù)核苷酸中的戊糖不同。練一練3.DNA和RNA的基本化學組成上有何異同點？答：①均是由堿基、戊糖和磷酸組成的。②DNA中堿基為A、T、G、C，RNA中堿基為A、U、G、C。③DNA中糖為脫氧核糖，RNA中糖為核糖。核酸的分子結(jié)構(gòu)定義5′端3′端CGA構(gòu)成核酸的核苷酸或脫氧核苷酸從5′–末端至3′–末端的排列順序，即核苷酸序列。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。一、核酸的一級結(jié)構(gòu)核酸的分子結(jié)構(gòu)核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。核酸的分子結(jié)構(gòu)書寫方法AGP5

PTPGPCPTPOH3

5

pApCpTpGpCpT-OH

3

5

ACTGCT

3

核酸的分子結(jié)構(gòu)二、DNA的空間結(jié)構(gòu)（一）DNA的二級結(jié)構(gòu)-雙螺旋結(jié)構(gòu)1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景和歷史意義2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點核酸的分子結(jié)構(gòu)JamesWatsonandFrancisCrickproposedadoublehelixmodelofDNAin1953.Itsymbolizedtheneweraofmodernbiology.

（一）DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)核酸的分子結(jié)構(gòu)（一）DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基組成分析Chargaff規(guī)則：[A]=

[T][G]

[C]堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理

DNA纖維的X-線衍射圖譜分析核酸的分子結(jié)構(gòu)堿基互補配對ATCGDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

DNA分子由兩條相互平行但走向相反的多聚脫氧核苷酸鏈組成，兩鏈以脫氧核糖-磷酸為骨架，以右手螺旋方式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為2.37nm，形成大溝及小溝相間。螺距3.54nm直徑2.37nm0.34nm核酸的分子結(jié)構(gòu)氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。核酸的分子結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性核酸的分子結(jié)構(gòu)A-DNAB-DNAZ-DNA

不同類型的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（二）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝1.DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)2.原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)3.DNA在真核生物細胞核內(nèi)的組裝核酸的分子結(jié)構(gòu)1.DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反核酸的分子結(jié)構(gòu)2.原核生物DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)核酸的分子結(jié)構(gòu)3.DNA在真核生物細胞核內(nèi)的組裝

真核生