核酸主題醫(yī)學(xué)知識培訓(xùn)課件

1、核酸主題醫(yī)學(xué)知識核酸主題醫(yī)學(xué)知識第一節(jié) 核酸概論2核酸主題醫(yī)學(xué)知識第一節(jié) 核酸概論2核酸主題醫(yī)學(xué)知識第一節(jié) 核酸概論Miescher從小牛胸腺里提取了核酸動物核酸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）3核酸主題醫(yī)學(xué)知識第一節(jié) 核酸概論Miescher從小牛胸腺里提取了核酸動物四核苷酸假說Pho

2、ebus Levene (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4核酸主題醫(yī)學(xué)知識四核苷酸假說Phoebus Levene (Russian-5核酸主題醫(yī)學(xué)知識5核酸主題醫(yī)學(xué)知識6核酸主題醫(yī)學(xué)知識6核酸主題醫(yī)學(xué)知識Erwin Chargaff showed (1950s):不同來源的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=%T and %G=%CEdwin Chagraff (1905-2002)核酸概論7核酸主題醫(yī)學(xué)知識Erwin Chargaff showed (19

3、50s)James Watson (American, 1928-)Francis Crick (British, 1916-2004)核酸概論Maurice Wilkins (1916-) and Rosalind Franklin (1920-1958)8核酸主題醫(yī)學(xué)知識James Watson (American, 1928-)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.一級結(jié)構(gòu)的順序測定的發(fā)展.高級結(jié)構(gòu)的測定.核酸的人工合成.9核酸主題醫(yī)學(xué)知識1960年1973年9核酸主題醫(yī)學(xué)

4、知識（一）脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid , 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10核酸主題醫(yī)學(xué)知識（一）脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic a1、核糖體RNA（ribosomal RNA , rRNA)2、轉(zhuǎn)移RNA（transfer RNA , tRNA) : 保守性最強(qiáng)3、信使RNA（messenger RNA , mRNA)核酸概論（二）核糖核酸（ribonucleic acid , RNA)11核酸主題醫(yī)學(xué)知識1、核糖體RNA（ri

5、bosomal RNA , rRNDNA含量恒定，RNA含量與細(xì)胞生長狀態(tài)有關(guān)。1、rRNA (ribosome RNA )，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)合成的場所。 核酸概論12核酸主題醫(yī)學(xué)知識DNA含量恒定，RNA含量與細(xì)胞生長狀態(tài)有關(guān)。1、rRNA2、tRNA (transfer RNA)，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)

6、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 (messenger RNA)，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(sc RNA). 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13核酸主題醫(yī)學(xué)知識2、tRNA (transfer RNA)，轉(zhuǎn)移RNA，是細(xì) 20世紀(jì)40年代DNA和RNA都是細(xì)胞

7、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14核酸主題醫(yī)學(xué)知識 20世紀(jì)40年代DNA和RNA都是15核酸主題醫(yī)學(xué)知識15核酸主題醫(yī)學(xué)知識（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)分析方法測生長和分泌旺盛進(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16核酸主題醫(yī)學(xué)知識（二

8、）RNA參與蛋白質(zhì)的生物合成核酸概論三、核酸的生物功能1Nature Biotechnology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pectinase17核酸主題醫(yī)學(xué)知識Nature Biotechnology反義基因番茄導(dǎo)入反義香蕉殖入病原菌抗原作成口服疫苗Nature BiotechnologyDavid Ow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18核酸主題醫(yī)學(xué)知識香蕉殖入Nature BiotechnologyDavid “多莉”羊的誕生，是動物能夠人工進(jìn)行無性繁殖的標(biāo)志。核酸概論19核酸主題醫(yī)學(xué)知識 “多莉”羊的誕生，是動物能夠人工進(jìn)行無性繁殖開發(fā)制造奇特

9、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，美國首先采用大腸桿菌生產(chǎn)了人類第一個基因工程藥物-人生長激素釋放抑制激素。 傳統(tǒng)方法：50萬頭羊下丘腦 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，2000多種處于前期的實驗室研究階段。提高生命質(zhì)量，延長人類壽命20核酸主題醫(yī)學(xué)知識開發(fā)制造奇特而又貴重的新型藥品提高生命質(zhì)量，延長人類壽命20第二節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu)單元核苷酸核 酸（

10、nucleic acid)核苷酸(nucleotide) 磷酸 (phosphoric acid)核苷(nucleoside) 戊糖(pentose)堿基(base)一、核酸的化學(xué)組成21核酸主題醫(yī)學(xué)知識第二節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu)單元核苷酸核 酸（nucleic a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22核酸主題醫(yī)學(xué)知識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)核苷酸的基本構(gòu)造MonophosphateDiphosphateTriphosphateAdenineGuanineThymineCytosineUracilNucleoside (Adeno

11、sine)Nucleotide (Adenosine monophosphate, AMP)PurinePyrimidine核苷核苷酸磷 酸五碳糖 Ribose, Deoxyribose堿 基12345Juang RH (2004) BCbasics23核酸主題醫(yī)學(xué)知識核苷酸的基本構(gòu)造MonophosphateAdenineNu 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

12、)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)24核酸主題醫(yī)學(xué)知識 核苷酸中的堿基均為含氮雜環(huán)化合物，它們分別屬于嘌核 苷 酸（一）堿基 嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，對260nm左右波長的紫外光有較強(qiáng)的吸收。堿基的這一特性常被用來對堿基、核苷、核苷酸和核酸進(jìn)行定性和定量分析.嘌呤嘧啶25核酸主題醫(yī)學(xué)知識核 苷 酸（一）堿基 嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵，對260n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26核酸主題醫(yī)學(xué)知識嘧啶核 苷 酸1、嘧啶胞嘧啶C尿嘧啶U胸腺嘧啶T5-甲基胞嘧核 苷 酸2、

13、嘌呤 嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤六元環(huán)是實際上是嘧呤環(huán)，五元環(huán)部分是咪唑環(huán)。嘌呤的定位與嘧啶不同，嘧啶從底邊開始定，而嘌呤從側(cè)面開始定位。27核酸主題醫(yī)學(xué)知識核 苷 酸2、嘌呤 嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤六元環(huán)是實際上是嘧呤環(huán)，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28核酸主題醫(yī)學(xué)知識核 苷 酸3、稀有堿基（修飾堿基）修飾主要是甲基化，RNA中核 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。29核酸主

14、題醫(yī)學(xué)知識核 苷 酸4、堿基互變異構(gòu) 核酸中五種堿基中的核 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)號相區(qū)別，通常將戊糖的C原子編號都加上撇“ ”，而堿基中原子的標(biāo)號不加撇，以示區(qū)別。無氧1核糖脫氧核糖30核酸主題醫(yī)學(xué)知識核 苷 酸（二）戊糖核酸中的戊糖是D型的，有核糖(ribos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

15、。核 苷 酸31核酸主題醫(yī)學(xué)知識三、核苷 (nucleoside)戊糖與嘧啶或嘌呤堿以C-N1、常見核苷各種常見核苷堿基 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32核酸主題醫(yī)學(xué)知識1、常見核苷各種常見核苷堿基 核糖核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（）P481核 苷 酸33核酸主題醫(yī)學(xué)知識2、稀有核苷次黃(嘌呤核)苷假尿嘧啶核苷7-甲基鳥苷4

16、-硫代核酸主題醫(yī)學(xué)知識培訓(xùn)課件核苷中戊糖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35核酸主題醫(yī)學(xué)知識核苷中戊糖C2 、C3、C5羥基被磷酸酯化,就形成核苷酸。四堿 基五碳糖磷 酸核苷酸全稱：腺嘌呤核苷（一磷）酸簡稱：堿基的簡稱+ 苷+酸 如： 腺 苷 酸核 苷 酸36核酸主題醫(yī)學(xué)知識堿 基五碳糖磷 酸核苷酸全稱：腺嘌呤核苷（一磷）酸核 苷 酸核 苷 酸37核酸主題醫(yī)學(xué)知識核 苷 酸37核

17、酸主題醫(yī)學(xué)知識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。如果是一個脫氧核糖的核苷酸，則它的名稱（無論是全稱還是簡稱）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。符號簡稱： 腺嘌呤核苷一磷酸 AMP pA A脫氧腺嘌呤核苷一磷酸 dAMPdpA dA核苷酸通式：5-NMP 5-dNMP如不特指5-可以省略。核 苷 酸38核酸主題醫(yī)學(xué)知識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RNA：AMP、 GMP、 UMP、 CMP1、 構(gòu)成DNA、RNA的核苷酸 P481表13-4DNA：dAMP、 dGMP、

18、dTMP、 dCMP核 苷 酸39核酸主題醫(yī)學(xué)知識RNA：AMP、 GMP、 2、細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物NMPNDPNTPdNTPddNTP核 苷 酸核苷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的序列測定中使用.40核酸主題醫(yī)學(xué)知識2、細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物NMPNDPNTPdNTPd環(huán)化核苷酸 3,5-cAMP， 3,5-cGMP 信號分子，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41核酸主題醫(yī)學(xué)知識環(huán)化核苷酸2、細(xì)胞內(nèi)的游離

19、核苷酸及其衍生物3,5-cA其它多磷酸核苷酸核苷5多磷酸3多磷酸化合物ppGpp pppGpp ppApp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42核酸主題醫(yī)學(xué)知識其它多磷酸核苷酸核苷5多磷酸3多磷酸化合物2、細(xì)胞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43核酸主題醫(yī)學(xué)知識輔酶核苷酸核苷酸衍生物2、細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物核 苷 酸44核酸主題醫(yī)學(xué)知識核 苷 酸44核酸主題醫(yī)學(xué)知識3、核苷酸的性質(zhì)一般的性狀 核苷酸為無色粉末或結(jié)晶狀,易溶于水,不溶于有機(jī)溶劑,有較高的熔點,酸性較強(qiáng).由于其分子的不對稱性和帶有C*的糖環(huán)故有旋光性.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240290nm，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,利用這一點可作核酸的定量測定.