第五章核苷酸課件

第五章

核苷酸

提要

一、堿基

二、核苷

三、核苷酸

堿基

嘧啶

①胞嘧啶(DNA,RNA)②尿嘧啶(RNA)③胸腺嘧啶(DNA)嘌呤

①腺嘌呤(DNA,RNA)②鳥嘌呤(DNA,RNA)嘧啶環(huán)和嘌呤環(huán)的編號(hào)以及各種堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)

茶堿和咖啡因的化學(xué)結(jié)構(gòu)

堿基的性質(zhì)

?堿基幾乎不溶于水，這與其芳香族的雜環(huán)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

?互變異構(gòu)

?酸堿解離

?強(qiáng)烈的紫外吸收，其最大吸收值在260nm。

堿基的互變異構(gòu)

核糖和脫氧核糖

?D-核糖

存在于RNA?2-脫氧-D-核糖

存在于DNA?差別：-2'-OHvs2'-H?這種差別影響到二級(jí)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。

核苷

?核苷是由戊糖和堿基通過(guò)β-N糖苷鍵形成的糖苷。核苷中的戊糖有D-核糖和2-脫氧-D-核糖兩種，它們都以呋喃型環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在。前者形成核糖核苷，后者形成脫氧核苷。核苷中的糖苷鍵由戊糖的異頭體C原子與嘧啶堿基的N1或嘌呤堿基N9形成。為了避免堿基環(huán)上原子的編號(hào)與呋喃糖環(huán)上原子編號(hào)混淆，在呋喃環(huán)上各原子編號(hào)的阿拉伯?dāng)?shù)字后需加“′”.

?在核苷中，堿基在糖苷鍵上的旋轉(zhuǎn)受到空間位阻的限制。結(jié)果核苷和核苷酸能以順式和反式兩種構(gòu)象存在。順式核苷的堿基與戊糖環(huán)在同一個(gè)方向，反式核苷的堿基與戊糖環(huán)在相反的方向。

?由于嘧啶環(huán)O2和戊糖環(huán)C5′之間的空間位阻，嘧啶核苷通常為反式構(gòu)象。嘌呤核苷可采取兩種構(gòu)象。自由的嘌呤核苷（特別是鳥苷）更容易形成順式構(gòu)象，但是，DNA和RNA螺旋中的嘌呤核苷主要為反式構(gòu)象。

嘧啶核苷和嘌呤核苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)

幾種修飾核苷

核苷酸

?核苷酸是核苷的戊糖羥基的磷酸酯。核糖核苷的磷酸酯為核糖核苷酸，脫氧核苷的磷酸酯為脫氧核苷酸。理論上，核苷的5′-OH、3′-OH和2′-OH均可以被磷酸化而分別形成核苷-5′-磷酸、核苷-3′-磷酸和核苷-2′-磷酸。但是，自然界的核苷酸多為核苷-5′-磷酸。

?核苷單磷酸（NMP）是指核苷的單磷酸酯。核苷單磷酸可以通過(guò)一次成酐反應(yīng)形成核苷二磷酸（NDP）。核苷二磷酸再通過(guò)一次成酐反應(yīng)生成核苷三磷酸（NTP）。為了將核苷二磷酸和核苷三磷酸上不同的磷酸根區(qū)分開來(lái)，將直接與戊糖5′-羥基相連的磷酸定為α磷酸根，其余兩個(gè)磷酸根從里到外依次被稱為β磷酸根和γ磷酸根。

常見(jiàn)的核糖核苷酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)

AMP、ADP和ATP環(huán)核苷酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)

核苷酸的生物功能

①能量貨幣，通常是ATP，有時(shí)使用UTP（糖原合成）、CTP（磷脂合成）和GTP（蛋白質(zhì)合成）；

②核酸合成的前體：NTP→RNA，dNTP→DNA；

③信息傳導(dǎo)，例如cAMP和cGMP作為某些激素的第二信使，鳥苷酸能構(gòu)調(diào)節(jié)G蛋白的活性；

④作為其它物質(zhì)的前體或輔酶/輔基的成分，如ADP為輔酶I和II的組分，鳥苷酸作為第一類內(nèi)含子的輔酶；

⑤活化的中間物，如UDPGlc和CDP-乙醇胺分別參與糖原和磷脂酰乙醇胺的合成；

⑥作為酶的別構(gòu)效應(yīng)物參與代謝的調(diào)節(jié)，如ATP為磷酸果糖激酶-1的負(fù)別構(gòu)效應(yīng)物，AMP作為糖原磷酸化酶的正別構(gòu)效應(yīng)物;⑦調(diào)節(jié)基因表達(dá)。例如鳥苷-5‘