国家医师资格考试 核酸的结构和功能 核酸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 脱氧核糖核酸 (DA) 核糖核酸 (RA) 95% 以上分布于细胞核, 其 余分布于核外 90% 分布于胞液, 其余在胞核 核酸的基本组成单位 核苷酸核苷酸的分子组成 ( 一 ) 元素组成 C H 0 P(9%-0%) ( 二 ) 分子组成核苷酸是由碱基 戊糖和磷酸连接而成. 碱基 7 8 9 H 核苷酸的分子组成 5 6 4 3 2 嘌呤 嘌呤 : 腺嘌呤 鸟嘌呤 DA RA 嘧啶 胞嘧啶 DA RA 尿嘧啶 RA 胸腺嘧啶 DA H 鸟嘌呤 (G) H H H 2 腺嘌呤 (A) H 2 核苷酸的分子组成 核苷酸的分子组成 嘧啶 H 4 5 3 6 2 H H 2 胞嘧啶 (C) H H 尿嘧啶 (U) H 3 C H H 胸腺嘧啶 (T) H 2. 戊糖 CH 2 5 4 3 H 核糖 2 H H 核糖 构成 RA 脱氧核糖 构成 DA H CH 2 H 脱氧核糖 H
核酸的组成 (DA 和 RA) 核苷酸的结构 核苷 ( 脱氧核苷 ) 和磷酸以磷酸酯键连接形成核 苷酸 ( 脱氧核苷酸 ) H 2 核苷酸 : H AMP, GMP, UMP, CMP CH 2 脱氧核苷酸 : damp, dgmp, dtmp, dcmp H H 核苷酸的结构 又根据磷酸基团数目不同, 有 核苷一磷酸 MP 核苷二磷酸 DP 核苷三磷酸 TP H P H P H ATP P H CH 2 H H H 2 核酸的组成 (DA 和 RA) 多聚核苷酸. 核酸是由许多核苷酸分子连接而成的每个核酸分子的大小或所含的核苷酸数目是不一样的 核酸的组成 (DA 和 RA) 多聚核苷酸 核苷酸之间以 3, 5 磷酸二酯键连接形成多核苷酸链, 即核酸 2. 核酸具有方向性 : 5 端,3 端 DA 的结构与功能 DA 碱基组成规律 DA 由四种脱氧核糖核苷酸按一定顺序以酸二酯键相连形成的多聚脱氧核苷酸链 DA 中包含四种碱基, 即 A G C T 在 DA 中 [A] [T] [G] [C] DA 的一级结构. 概念 : DA 中脱氧核苷酸的排列顺序本质是碱基排列顺序 2. 维系键 3,5 磷酸二酯键脱氧核糖和磷酸基团共同构成其骨架结构而遗传信息记录在碱基排列顺序里面 2
DA 的二级结构 双螺旋结构双螺旋结构模型要点. DA 分子由两条反向平行的脱氧多核苷酸链绕同一轴构成的右手双螺旋, 螺旋表面形成大沟和小沟 双螺旋结构模型要点 2. 螺旋骨架由磷酸与 核糖构成, 碱基垂直居双 螺旋内侧, 两链碱基互补, 以氢键相连 ( 互补配对 形式 :AT; G C) 碱基 磷酸核糖骨架 双螺旋结构模型要点 DA 高级结构 3. 0 对碱基转一圈, 螺距 3.4nm, 直径 2.0nm 4. 双螺旋的稳定因素碱基对之间的氢键维持双链横向稳定性碱基堆积力维持双链纵向稳定性 DA 的超螺旋结构 在 DA 双螺旋链的基础上盘绕形成两种超螺旋. 正超螺旋盘绕方向与 DA 双螺旋方同相同 2. 负超螺旋盘绕方向与 DA 双螺旋方向相反 DA 高级结构核小体 真核生物染色体由 DA 和蛋白质构成, 其基本单位是核小体 46bp 200bp 3
DA 的功能 DA 以基因的形式储存遗传信息是基因复制和转录的模板是生命遗传的物质基础是个体生命活动的信息基础 DA 变性及应用 DA 变性. 概念 : 在某些理化因素作用下,DA 双链解开成两条单链的过程叫 DA 的变性 DA 的变性是 DA 二级结构破坏 双螺旋解体的过程 DA 的变性中以 DA 的热变性最常见 DA 变性 2. Tm: 光吸收值达到最大值的 50% 时的温度称为 DA 的解链温度, 又称融解温度 DA 变性 3. 增色效应 : DA 变性时其溶液 D 260 增高的现象 Tm 大小与 G+C 含量成正比 DA 变性及应用 DA 复性 在适当条件下, 变性 DA 的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象, 这一现象称为复性 DA 变性及应用核酸杂交 在 DA 变性后的复性过程中, 将不同种类的 DA 单链分子或 RA 分子放在同一溶液中, 只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系, 在适宜的条件 ( 温度及离子强度 ) 下, 就可以 在不同的分子间形成杂化双链 4
不同来源的 DA 分子 变性 复性 DA-DA 杂交双链分子 RA 的结构与功能 mra 遗传密码 ( 一 ) 真核生物中 mra 的结构特点 '. 5 有帽子结构 : m 7 Gppp m 2. 3 末端有多聚 A 尾 ( poly A ) mra 遗传密码 3.hnRA 是 mra 的未成熟的前体 hnra 在转变为 mra 的过程中经过剪接, 去掉了一些片段 ( 内含子 ), 余下的片段 ( 外显子 ) 被重新连接在一起保留于 mra 中 mra 遗传密码 ( 二 ) mra 的功能蛋白质合成的直接模板把 DA 所携带的遗传信息, 按碱基互补原则, 转录并传送至核糖体, 用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序 mra 遗传密码 ( 三 ) 遗传密码在 mra 分子开放读码框架内, 每 3 个相邻的核苷酸按其特定的排列顺序, 组成三联体, 决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始 终止信号, 称为遗传密码 RA 的结构与功能 tra ( 一 ) tra 的一级结构. 含 l0% 一 20% 稀有碱基 2.3 末端为 CCA-H 3.5 末端大多数为 G 5
RA 的结构与功能 tra ( 二 )tra 的二级结构 三叶草形有氨基酸臂 DHU 环反密码环 额外环 TΨC 环 氨基酸臂 额外环 RA 的结构与功能 tra ( 三 ) tra 的三级结构是倒 L 形 ( 四 ) tra 的功能活化 搬运氨基酸到核糖体, 参与蛋白质的翻译 RA 的结构与功能 rra 例题分析. DA 和 RA 彻底水解后的产物 A. 碱基不同, 戊糖不同 rra 与多种蛋白质组成核糖体, 是蛋白 质生物合成的场所 B. 碱基相同, 磷酸相同 C. 碱基不同, 戊糖相同 D. 碱基相同, 戊糖不同 E. 戊糖相同, 磷酸相同 例题分析 2. 有关 DA 双螺旋叙述错误的是 A. 两链通过碱基之间的磷酸二酯键连接 B. 两链反向平行 C. 碱基位于螺旋的内侧 D. 腺嘌呤和胸腺嘧啶配对 E. 鸟嘌呤和胞嘧啶配对 核苷酸合成 经过 嘌呤核苷酸的代谢 嘌呤核苷酸合成代谢从头合成指利用简单物质为原料, 经过一系列酶促反应, 合成核苷酸的途径 补救途径利用体内游离的碱基或核苷, 简单的反应, 合成核苷酸的过程 6
嘌呤核苷酸合成代谢. 从头合成 () 合成部位主要是肝, 其次是小肠和胸腺 (2) 原料磷酸核糖 甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰胺 C 2 及一碳单位 嘌呤核苷酸合成代谢. 从头合成 (3) 关键酶 PRPP 合成酶 PRPP 酰胺转移酶 2. 补救合成 () 部位脑 骨髓 (2) 原料磷酸核糖 嘌呤碱或嘌呤核苷 (3) 关键酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (APRT) 次黄瞟呤鸟瞟呤磷酸核糖转移酶 (HGPRT) 嘌呤核苷酸分解代谢. 代谢终产物尿酸尿酸过多可导致痛风痛风的机制 : 尿酸生成过量或尿酸排出过少 2. 代谢抑制剂别嘌呤醇临床中常用别嘌呤醇治疗痛风鸟嘌呤黄嘌呤氧化酶黄嘌呤 尿酸 嘧啶核苷酸的代谢 ( 一 ) 合成代谢. 从头合成 () 原料磷酸核糖 天冬氨酸 谷氨酰胺 C 2 (2) 关键酶 PRPP 合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 Ⅱ(CPS Ⅱ, 位于细胞液中 ) 次黄嘌呤 别嘌呤醇 2. 补救合成 关键酶 嘧啶磷酸核糖转移酶 嘧啶核苷酸的代谢 ( 二 ) 分解代谢最终产物胞嘧啶 尿嘧啶 β 一丙氨酸 核苷酸代谢的调节核苷酸的抗代谢物 核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤 嘧啶 氨基酸或叶酸等的类似物碱基类似物氨基酸类似物叶酸类似物 胸腺嘧啶 C 2 H 3 β 一氨基异丁酸 6- 巯基嘌呤 氮杂丝氨酸等氨蝶呤 5- 氟尿嘧啶 氨甲蝶呤等 7
嘌呤核苷酸的抗代谢物. 6- 巯基嘌呤 () 次黄嘌呤的类似物, 在体内变为 6- 巯基嘌呤核苷酸, 抑制嘌呤核苷酸的从头合成及补救途径 嘌呤核苷酸的抗代谢物 2. 氮杂丝氨酸谷氨酰胺类似物, 同时抑制嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成 3. 氨甲蝶呤 (MTX) 叶酸类似物, 抑制四氢叶酸的合成, 同时抑制嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸的从头合成 MTX 在临床上用于白血病等癌瘤的治疗 PRPP 谷氨酰胺 次黄嘌呤 (H) PRPP AMP PPi PRPP 腺嘌呤 (A) 嘌呤核苷酸的抗代谢物 PPi PRA 氮杂丝氨酸 IMP 甘氨酰胺核苷酸 MTX 甲酰甘氨酰胺核苷酸 5- 甲酰胺基咪唑 - 4- 甲酰胺核苷酸 GMP 氮杂丝氨酸 PPi 甲酰甘氨脒核苷酸 MTX 5- 氨基异咪唑 - 4- 甲酰胺核苷酸 PRPP 鸟嘌呤 (G) 氮杂丝氨酸 嘧啶核苷酸的抗代谢物. 5- 氟尿嘧啶 (5-FU) 胸腺嘧啶的类似物, 抑制胸腺嘧啶核苷酸的合成 2. 阿糖胞苷胞苷的类似物, 抑制 dcdp 的生成, 影响 DA 的合成 嘧啶核苷酸的抗代谢物 氮杂丝氨酸阿糖胞苷 UMP UTP CTP CDP dcdp 氨甲碟呤 UDP dudp dump dtmp 5-FU 例题解析. 嘌呤核苷酸从头合成原料不包括 A. 天冬氨酸 B. 一碳单位 C. C 2 D. 半胱氨酸 E. 谷氨酰胺 8
例题解析 2. 嘌呤代谢的终产物是 A. 尿酸 B. 尿素 C. 肌酐 D. 肌酸 E. 二氧化碳 例题解析 3. 尿嘧啶核苷酸合成的原料之一是 A. 甘氨酸 B. 谷氨酰胺 C. 一碳单位 D. 丝氨酸 E. 谷胱甘肽 休息一会 9