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DNA 和RNA各含四种碱基,嘌呤同。
A. NH 2 G O 1 N N HN N C不足的键用H饱和 O O N H2N N I N N 次黄嘌呤 N N 1—甲基次黄嘌呤
HC—N 3 HN H H N N N O N X OH N N 黄嘌呤(酮、烯醇式) HN N H N N O N HO N O 尿酸 H H 含氧的碱基有酮式与稀醇式两种互变异构体,酮式为主 HN N O N NH2 O N H O H
3 N N HN
N O N O 1 N H 嘧啶 尿嘧啶 胞嘧啶H O O OH HN O CH3
HN O H H N H H
HO N N H H T U U的烯醇式
N H
嘧啶为碱性,六元杂环N原子的孤对电子不参与Pπ共轭,所以可与H+结合而显碱性,咪唑环为酸性,其N的未共用电子对参与了环的共轭,结合H+能力减弱其氢可以H+解离出来。显负电荷,故嘌呤碱可结合Ag+等。
三、核苷:核糖或脱氧核糖与碱基(脱水)形成的糖苷,叫核苷。
核苷中的糖苷键通常是由核糖的半缩醛羟基与嘌呤碱的第9位N原子或嘧啶碱的第一位N形成糖苷键,假尿苷:C′1—C5,戊糖C原子标号为1′、2′、3′ ……碱基环中的原子标号为1、2、3 …… O NH2
N N HN N N O 16 132页 第页 共N 生命科学学院生物化学
HOH2C HOH2C O O A U(ψ假尿苷/假尿嘧啶核苷)
四、核苷酸:
核苷中的核糖OH与Pi形成的Pi酯,核苷酸(也叫P—核苷)可分别形成2/、3/、5/—核苷酸
脱氧核苷酸只有3/和5/—核苷酸,5/的居多。如AMP、GMP、dAMP、dGMP等。无特殊指明均指5/—核苷酸。
水解DNA或RNA得5/或3/核苷酸或脱氧核苷酸,核苷酸通常指5/—核苷酸,pA:
′′′′
5/—腺苷酸,Cp:3—胞苷酸,若为2/需标明:Gp2:2—鸟苷酸,2—核苷酸在生物体内很少。
+Δ AMP + Pi ADP + Pi ATP 是RNA合成的原料 写出结构式! dATP、dGTP、dCTP、dTTP(脱氧胸苷酸)是DNA合成的直接原料。 UTP参与糖合成;GTP 参与蛋白质的合成。CTP参与磷脂合成。ATP:能量代谢。AMP:作为辅酶FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)、NAD+(尼克酰胺腺嘌呤二
+
核苷酸)、NADP(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)的结构组分。调节代谢:cAMP、cGMP、ppGpp(5′—二磷酸3′—2P鸟苷)、pppGpp、pppApp、pppAppp(休眠与逆境)、A5′pppp5′A(与细胞的生长速度正相关)。 五、核苷酸的连接方式 DNA和RNA中3′—5′P二酯键,核苷酸的戊糖和P构成核酸大分子的主链,碱基构成侧链,P基呈酸性,在生理pH下带负电,嘌呤和嘧啶具有疏水性(DNA形成双链时碱基埋在里边)。每一链有—3′末端和一5′末端(长链状)
O-5′O=P—O—CH2OO1′-3′GGCPPAOHOHOH-OO=P—O—CH2OO-3′5′P3′C5′pGpCpAOHpG-C-ApGCAOHOHOO=P—O—CH2OO-3′5′AOHOH
P:磷酸基团。简写式:pApCpGp GpU( 表示核酸酶的酶切位点)。p可略
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简化式的读写:左5′ 右3′(中间以3′,5′—磷酸二酯键连接,如果不是应注明)。也是合成的方向!
第三节 DNA的结构
一、 一级结构:DNA分子中四种脱氧核苷酸的排列顺序。 生物大分子,分子一般在5000b以上。
二、 二级结构:双螺旋结构Watson Crick 1953提出。
拉直后:
5′ 3′ A C G T G C A T C T T
T G C A C G T A G A A
3′ 5′
1. 内容如下:
1). DNA分子是由两条多脱氧核苷酸链组成的,方向相反5′—3′,3′—5′以它们的糖 — 磷酸为主链,以共同的中轴,绕成右手螺旋,表面有大沟(两圈间)和小沟(两链间)。 2).两条链上的碱基均在主链内侧(相对的两链中间)。且以氢键相连,形成碱基对AT、GC,其长度为双螺旋的直径2nm,AT间两个H键,GC间三个H键。互补配对原则。
A的1位N与T的3位NH;A的6位氨基氢与T的4位氧形成氢键
G的1位NH与C的3位N;G的6位氧与C的4位氨基氢,G的2位氨基氢与C的2位氧分别形成氢键!
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3).参数:碱基对平面垂直螺旋轴,糖环平面平行于螺旋轴,每个螺旋圈有10个碱基对,每圈的高度3.4nm,相邻碱基对之间的距离为0.34nm,碱基堆积力(疏水力)和H键使双螺旋稳定,2碱基对间旋转的角度为36°(后来的测定证明每个螺旋含10.5个碱基对,高3.6nm)。
单链DNA(ssDNA)以碱基数表示其大小(b,nt),如病毒φx174,M13 。 2. 双螺旋结构的依据
1).X射线衍射图谱:不同来源的DNA图谱相似,呈两条具有螺旋结构的链,且有0.34nm和3.4nm两种周期性变化(碱基对与螺旋圈)Wilkins Franklin 2).层析法分析DNA的碱基组成A=T,G≡C(mol比)。查盖夫
3).P基可用电位滴定,嘌呤和嘧啶不能滴定,说明埋在分子内形成了氢键。 DNA双螺旋的类型: 类型 A-DNA 75Na B-DNA 92Na Z-DNA CG C-DNA 45Li D-DNA AT 螺旋直径旋转方向 (nm) 右 右 左 右 右 2.3 2.0 1.8 每圈的碱螺距(nm) 基对数目 2.8 3.4 4.5 3.09 2.43 11 10 12 9.33 8 碱基对间垂直距离nm 0.255 0.34 0.37 0.33 0.304 碱基对与水平面倾角 20° 0° 7° 6° 16° Watson.crick模型92%相对湿度的DNA钠盐称B—DNA。 75%相对湿度的DNA钠盐,为A—DNA 结构随条件而变化
A-DNA与DNA-RNA杂交分子的构象及RNA双螺旋部分的构象同、短、粗。
Rich的Z—DNA为人工合成的d(CpGpCpGpCpG)结晶,双链绕成左手螺旋DNA,P基在多核苷酸主链上的分布呈“Z”字形,所以叫Z—DNA。表面只有一个沟(另一沟很狭),d(AC)n也是-左手螺旋,用Z—DNA制得的抗体可与动植物细胞核中
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的DNA结合,说明天然DNA也有左旋DNA。
改变相对湿度其螺距、每圈螺旋的碱基数、螺旋直径,碱基对平面的倾斜角等都发生改变,45%时称C—DNA(锂盐)。
AT交替的序列:每圈8bp,螺距为2.43nm,碱基平面倾角16°,称D—DNA。 T2噬菌体的DNA在相对湿度95%时呈B型,60%时呈D型(类似),说明DNA在体内是变化的。组成结构不同的部分螺旋结构也会有所不同。
二 核酸的结构:双螺旋 单链 三链(C-G-C或T-A-T)使DNA的AT GC不等。 三链结构 TTAGCAC CACGATT 四链结构:GGGGGG AATCGTG GTGCTAA GGGGGG TTAGCAC CACGATT GGGGGG GGGGGG 三、DNA的三级结构
DNA双螺旋进一步盘绕扭曲即成三级结构。
双链DNA的形式:线形、环状(dcDNA) 超螺旋 右手 负超螺旋 左手 正超螺旋 环状 超螺旋(三级)
在凝胶电泳中移动速度由快到慢的次序为:超螺旋-线形-松弛或开链环形(最慢)。
松弛环形DNA(不解链,不形成超螺旋)生物体无 环形DNA的不同构象 L:连环数(二单链间缠绕数);T:扭转数(总缠绕数);W:超螺旋数 20 132页 第页 共
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