營養(yǎng)生物化學與分子生物學 課件全套 第1-14章 緒論、核酸與人體健康- 營養(yǎng)素與表觀遺傳學

第一章緒論營養(yǎng)生物化學與分子生物學研究內(nèi)容營養(yǎng)生物化學與分子生物學的發(fā)展歷史本章目錄一二營養(yǎng)生物化學與分子生物學的發(fā)展趨勢學習方法及要求三四本章重難點掌握熟悉營養(yǎng)生物化學與分子生物學的定義、研究內(nèi)容、研究方法；學習營養(yǎng)生物化學與分子生物學課程內(nèi)容的優(yōu)良方法。營養(yǎng)生物化學與分子生物學與營養(yǎng)與健康各學科的關系；本學科的基本理論與基本技術在營養(yǎng)學研究領域中的應用。了解營養(yǎng)生物化學與分子生物學發(fā)展的簡史及新的研究領域和進展。第一節(jié)營養(yǎng)生物化學與分子生物學的發(fā)展歷史生物化學（Biochemistry）：即生命的化學（chemistryoflife），是運用化學的理論和方法研究生物體的化學組成和生命過程中的化學變化規(guī)律的一門科學。自從20世紀50年代，J.Watson和F.Crick提出DNA雙螺旋結構模型后，生物化學進入了分子生物學時期，開展了DNA復制、基因轉錄和蛋白質生物合成的深入研究。分子生物學（molecurbiology）：從分子水平研究生物大分子核酸和蛋白質的結構與功能、生物合成與分解，以及生物大分子間相互作用，從而闡明生命現(xiàn)象本質的一門科學。生物化學與分子生物學關系緊密，因此，人們將兩者融合作為一門學科，共同探索和闡明生命的現(xiàn)象和本質。營養(yǎng)生物化學與分子生物學（NutritionalBiochemistryandMolecularbiology）：重點研究營養(yǎng)素和其他食物成分的對機體的影響機制。研究重點是它們的功能以及對人體生理、健康和行為的影響。一、定義生物分子的結構與功能：生物化學研究構成生物體的基本物質糖類、脂質、蛋白質（酶）和核酸的結構、性質與功能，這部分內(nèi)容通常稱為靜態(tài)生物化學。分子生物學則主要側重研究生物大分子蛋白質和核酸的結構與功能、生物合成與相互作用。物質代謝與調(diào)節(jié)：原子間通過相反電荷吸收力形成非共價鍵，主要包括氫鍵（hydrogenbond）、離子鍵（ionic）研究構成生物體的基本物質在生命活動過程中進行的化學反應過程，即新陳代謝過程，以及它們在代謝過程中能量的轉換和調(diào)節(jié)規(guī)律，這部分通常稱為動態(tài)生物化學。遺傳信息的表達與調(diào)控：研究生物體遺傳信息載體DNA和RNA的結構與功能，闡明DNA復制、RNA轉錄和蛋白質生物合成的規(guī)律，這些是分子生物學研究重點，也是生物化學與分子生物研究的交匯點。二、主要研究內(nèi)容第二節(jié)營養(yǎng)生物化學與分子生物學研究內(nèi)容1877年佩·賽勒（HoppeSeyler）首次提出德文biochemie，譯成英文即biochemistry；1903年，生物化學成為一門獨立的學科；1905年JBC雜志創(chuàng)刊。1890—1907年，F(xiàn)isher提出酶的“鎖鑰假說”，并證明蛋白質是由氨基酸縮合形成的多肽。1926年，J.B.Sumner第提純和結晶出尿素酶，繼而有學者結晶出胰蛋白酶、胃蛋白酶、黃酶、細胞色素C等，證明酶的本質都是蛋白質。EmilFisherJ.B.Sumner一、萌芽期1904年.Knoop發(fā)現(xiàn)了脂肪酸的β-氧化。1932年，H.Kre和K.Henseleit發(fā)現(xiàn)尿素合成的鳥氨酸循環(huán)。1937年，H.Krebs揭示了三羧環(huán)機制。1948年，E.Kennedy和A.Lehnier發(fā)現(xiàn)線粒體是真核生物氧化磷酸化場所。至此，以三羧酸循環(huán)為核心，匯集葡萄糖、脂肪酸和氨基酸氧化分解生成二氧化碳、水和能量（ATP）的代謝途徑已經(jīng)闡明。Hans·KrebsAlbertLehninger二、發(fā)展的蓬勃期1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.H.Crick）提出的DNA雙螺旋結構模型則成為分子生物學誕生的里程碑。這一時期，生物化學與分子生物學研究領域群星璀璨，成果豐碩，產(chǎn)生了眾多諾貝爾獎獲得者，在此就不一一羅列，充分反映了該學科在生命科學研究中的重要地位和影響力。J.Watson和F.CrickM.NirengbergP.BergF.Sanger三、發(fā)展期我國很早就已運用生物化學知識和技術為生產(chǎn)和生活服務。公元前21世紀，我國人民已能造酒，這是用“曲”作“媒”（即酶）催化谷物淀粉發(fā)酵的實踐。近代生物化學發(fā)展時期，生物化學家吳憲等在血液化學分析方面創(chuàng)立了血濾液的制備法和血糖測定法；在蛋白質研究方面提出了蛋白質變性學說。1965年我國在世界上首先用人工方法合成有生物活性的結晶牛胰島素，1971年完成了用X射線衍射方法測定牛胰島素的分子空間結構，分辨率達0.18nm。1979年用人工方法合成酵母丙氨酸轉運核糖核酸。近年來，我國在基因工程、蛋白質工程、人類基因組計劃以及新基因的克隆與功能研究等方面均取得了重要成果，正朝著國際先進水平邁進。三、我國科學家的貢獻第三節(jié)營養(yǎng)生物化學與分子生物學發(fā)展趨勢一、基于生物化學與分子生物學的營養(yǎng)方案精細化趨勢認知深化的歷程逐漸從整個機體水平向分子水平深入認識生命現(xiàn)象。傳統(tǒng)營養(yǎng)學主要集中在機體水平的研究。營養(yǎng)學發(fā)展的需求隨著生物化學與分子生物學技術成熟，滲透到整個生物領域。營養(yǎng)學需要從細胞分子水平闡明調(diào)控機體營養(yǎng)分配與代謝的途徑與機理。營養(yǎng)生物化學與分子生物學的崛起研究成果為設計基于營養(yǎng)的公共衛(wèi)生干預措施提供基礎。直接關聯(lián)人類常見疾病和殘疾，特定營養(yǎng)素與疾病直接相關。與健康的緊密聯(lián)系不良飲食習慣增加發(fā)病率和死亡率的風險。疾病包括出生缺陷、糖尿病、心血管疾病、肥胖癥和某些癌癥。營養(yǎng)物質對機體的影響特定營養(yǎng)素、食物成分或代謝物單獨或組合作用，導致疾病風險增加?？茖W的營養(yǎng)設計可以預防特定疾病的發(fā)生。遺傳因素的影響細微遺傳變異對飲食成分與疾病關聯(lián)有強烈影響。單核苷酸多態(tài)性在制定營養(yǎng)素需要量和供給量時需要考慮。展望大量基礎研究：篩選機體對營養(yǎng)素反應存在差異的基因多態(tài)性或變異。基因多態(tài)性對營養(yǎng)素的消化、吸收、分布、代謝和排泄的影響及其對生理功能的影響?；蚨鄳B(tài)性對營養(yǎng)素需要量的影響。精細化營養(yǎng)方案的未來類似了解血型的方式，了解個體的營養(yǎng)需要類型。針對不同基因型的人群制定個性化營養(yǎng)方案，降低疾病發(fā)生率，保障身心健康一、基于生物化學與分子生物學的營養(yǎng)方案精細化趨勢二、營養(yǎng)生物化學與分子生物學為疾病干預提供新途徑1.營養(yǎng)物質在生理活動中的作用食物經(jīng)消化轉化為氨基酸、單糖、脂肪酸等被吸收。營養(yǎng)素不僅提供能量，還直接或間接參與基因轉錄。2.營養(yǎng)素在疾病治療中的作用被逐漸認知營養(yǎng)素調(diào)節(jié)基因、酶、激素，為治療代謝和基因相關疾病提供新途徑。分子營養(yǎng)學揭示個體間營養(yǎng)素吸收差異，為個體化治療方案奠定基礎。3.遺傳因素導致的營養(yǎng)素吸收差異被揭示維生素D受體等位基因差異導致鈣吸收差異。通過深入研究基因突變，實現(xiàn)更個體化、合理化的治療方案。4.營養(yǎng)學在多種疾病中的干預效果被證實營養(yǎng)學在肥胖癥、糖尿病、心血管疾病等患者治療中的成功案例。個性化飲食療法降低疾病發(fā)病率，改善生活質量。二、營養(yǎng)生物化學與分子生物學為疾病干預提供新途徑5成功的飲食療法歷史葉酸強化谷物產(chǎn)品預防出生缺陷。食鹽碘??化預防克汀病。地中海飲食與心理健康關聯(lián)。6.營養(yǎng)學對細胞和組織的影響現(xiàn)代研究揭示了營養(yǎng)素如何影響細胞和組織的生長、發(fā)育和穩(wěn)態(tài)。重要機理研究為開發(fā)新的營養(yǎng)預防策略提供支持。三、多學科交叉融合日趨明顯1.學科的綜合性營養(yǎng)生物化學與分子生物學整合了生物化學、營養(yǎng)學、分子生物學等多學科知識。2.生命科學領域的迅速發(fā)展生物化學與分子生物學領域是生命科學發(fā)展最迅速的學科之一。新技術的涌現(xiàn)促進了學科的不斷發(fā)展。3.養(yǎng)基因組計劃的推動營養(yǎng)基因組計劃尋找對膳食成分應答的基因及其多態(tài)性。基因多態(tài)性決定個體對營養(yǎng)素的敏感性，個體之間存在大差異。4.化的營養(yǎng)素需求基于特異基因或基因型的知識，可以了解每個人的營養(yǎng)素需要類型。個體化的推薦攝入量（RNI）考慮了基因型，有助于促進有利基因的表達。5.營物化學與分子生物學的新視角將生物學理論和技術應用于膳食計劃、代謝疾病干預、疾病預防等。通過學科的交叉，取長補短，為健康領域帶來新的發(fā)展方向。6.未來展趨勢在多學科的交叉融合下，營養(yǎng)生物化學與分子生物學有望取得更多突破性成果。將推動營養(yǎng)學科發(fā)展進入新的高潮，為人類健康作出更大的貢獻二本章小結營養(yǎng)生物化學與分子生物學是一門既古老又年輕的學科，自誕生至今的100多年間，取得了豐碩的研究成果，產(chǎn)生了眾多的諾貝爾獎獲得者，極大地促進了生命科學的發(fā)展。營養(yǎng)化學與分子生物學是食品營養(yǎng)研究領域一門非常重要的基礎學科，對其它專業(yè)課程的學習、產(chǎn)品研發(fā)具有重要的指導意義和應用價值。營養(yǎng)生物與分子生物學涉及多學科交叉，內(nèi)容豐富，希望同學們采用科學的學習方法，刻苦努力，克服困難，為今后學習和科研創(chuàng)新奠定基礎。第二章核酸與人體健康核酸的組成核酸的營養(yǎng)健康價值本章目錄一二本章重難點掌握掌握核酸的生物學功能核酸在體內(nèi)的代謝了解核酸與營養(yǎng)相關疾病第一節(jié)核酸的組成一、核酸的組成及結構二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝一、核酸的組成及結構核酸（Nucleicacids）是一種通常位于細胞內(nèi)的大型生物分子，主要負責生物體遺傳信息的攜帶和傳遞。脫氧核糖核酸核糖核酸人工合成的核酸類似物核酸的基本單位是核苷酸（Nucleotide）核苷酸則是由堿基（nucleobase）、戊糖和磷酸3種成分連接而成。一、核酸的組成及結構1堿基：一類含氮堿基（nitrogenousbase），在生物學上通常簡稱為堿基（base），是形成核酸DNA、RNA單體以及編碼遺傳信息的化學結構。含氮堿基是兩種母體分子嘌呤（Purine）和嘧啶（Pyrimidine）的衍生物。一般組成核酸的堿基主要有5種腺嘌呤（Adenine,A）（1）鳥嘌呤（Guanine,G）（2）胞嘧啶（Cytosine,C）（3）尿嘧啶（Uracil,U）（4）胸腺嘧啶（Thymine,T）（5）一、核酸的組成及結構PurinePyrimidineAdenine(A)Guanine(G)Cytosine(C)Uracil(U)Thymine(T)腺嘌呤和鳥嘌呤屬于嘌呤族，具有雙環(huán)結構。胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶屬于嘧啶族，它們的環(huán)系是一個六元雜環(huán)。除以上5種堿基外，部分核酸還含有特殊堿基，即稀有堿基，如5-甲基胞嘧啶、5-羥甲基胞嘧啶、5-甲?；奏ず?-羧基胞嘧啶。這幾種堿基實際上都是由胞嘧啶經(jīng)Tet蛋白修飾后形成。圖2-1核酸堿基分子結構一、核酸的組成及結構核糖核苷的核糖上有3個自由羥基（圖2-2a），而脫氧核糖核苷的脫氧核糖上只有2個自由羥基（圖2-2b）。因此，核糖核苷的2'、3'和5'-端均可加上磷酸基團形成核苷酸，而脫氧核糖核苷只有3'和5'-端可以。2核苷：一種糖甘胺（glycosylamine）分子，由堿基和環(huán)狀核糖或脫氧核糖通過核苷鍵連接形成。(a)(b)圖2-2核苷分子結構（a：核糖核酸；b：脫氧核糖核酸）一、核酸的組成及結構核苷酸以堿基為核心，加上一個戊糖和一個或多個磷酸基團組成。戊糖為脫氧核糖，則成為脫氧核糖核酸（DNA的單體）。戊糖為核糖，則成為核糖核酸（RNA的單體）。3核苷酸：核酸的基本組成單位，其結構示意圖如圖2-3所示。圖2-3核苷酸的結構一、核酸的組成及結構通過磷酸二酯鍵，核苷酸聚合而成線性聚合物。根據(jù)核苷酸數(shù)量，核苷酸可分為寡核苷酸（≤15個核苷酸）和多核苷酸（>15個核苷酸以上）。4磷酸二酯鍵：也稱為“3’,5’-磷酸二酯鍵”或“磷酸雙酯鍵”，是核酸分子中的磷酸基團的磷原子與另外兩個戊糖分子的碳原子（3號碳和5號碳）之間形成的共價鍵（圖2-4）。5’-端3’-端圖2-3核苷酸的結構一、核酸的組成及結構RNA是由4種核糖核苷酸按照一定的序列連接成的多聚核苷酸，一般為單鏈。DNA是由4種脫氧核糖核苷酸按照一定的序列連接成的多聚脫氧核苷酸。DNA既可以以單鏈形式存在，也可以雙鏈形成存在。在雙鏈形式中，兩股脫氧核糖核酸長鏈上的堿基以氫鍵相互吸引（遵循堿基互補配對原則），使雙螺旋形態(tài)得以維持。兩股脫氧核糖核酸長鏈會以右旋方式交互纏繞成雙螺旋結構。5DNA與RNA：根據(jù)核酸中核糖的種類，核酸分為RNA和DNA兩類，如圖2-5所示。圖2-5DNA和RNA的結構差異一、核酸的組成及結構6核苷酸：主要包括腺嘌呤核苷酸（Adenosinemonophosphate，AMP）、鳥嘌呤核苷酸（Gluanosinemonophosphate，GMP）、胞嘧啶核苷酸（Cytidinemonophosphate，CMP）和尿嘧啶核苷酸（Uridinemonophosphate，UMP）。其結構示意圖如圖2-6所示。圖2-6四種核苷酸的分子結構尿嘧啶核苷酸（UMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）腺嘌呤核苷酸（AMP）鳥嘌呤核苷酸（GMP）一、核酸的組成及結構7核苷酸衍生物：核苷酸具有多種衍生物，主要包括核苷多磷酸、寡核苷酸、多核苷酸、腺苷酸衍生物、胞苷酸衍生物和尿苷酸衍生物。圖2-7三種常見核酸類似物PNALNAGNA(a)(b)(c)如肽核酸（Peptidenucleicacid,PNA）、鎖核酸（Lockednucleicacid,LNA）、甘油核酸（Glycerolnucleicacid,GNA）、蘇糖核酸（Threosenucleicacid,TNA）等（如圖2-7）。一、核酸的組成及結構7核苷酸衍生物：核酸類似物通過不同的分子骨架而與自然產(chǎn)生的DNA或RNA區(qū)分開來。核酸類似物可用作生物學研究或是醫(yī)學治療，如腺苷-3',5'-磷酸，可以調(diào)節(jié)糖原、脂肪代謝、蛋白質和核酸的生物合成；2',5'-寡聚腺苷酸具有抗病毒、抑制DNA合成和細胞生長、調(diào)節(jié)免疫反應等生物功能；尿嘧啶核苷二磷酸參與糖與雙糖、多糖的生物合成。在組成、結構和功能上，外源性核酸與人體自行合成的核酸沒有區(qū)別，在人體需要時同樣可發(fā)揮生理和營養(yǎng)作用。二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝核酸可以通過多種體外（Invitro）和體內(nèi)（Invivo）方法來合成。在體內(nèi)，核酸可以從頭合成（Denovosynthesis）或補救途徑（Salvagepathway）合成。在從頭合成中使用碳水化合物和氨基酸的代謝產(chǎn)物作為合成前體（圖2-8）。圖2-8從頭合成核苷酸的途徑二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝1從頭合成肝臟是從頭合成核苷酸的主要器官，其次是小腸粘膜和胸腺。嘌呤和嘧啶核苷酸的合成由細胞的細胞質中的幾種酶進行，而不在特定的細胞器內(nèi)。核苷酸經(jīng)歷分解，使得有用的部分可以在合成反應中重復使用以產(chǎn)生新的核苷酸。二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝嘧啶和嘌呤的從頭合成遵循兩個不同的途徑。圖2-9AMP和GMP的生成（1）嘧啶首先從細胞質中的天冬氨酸和胺基甲酰-磷酸合成共同的前體雌黃嘌呤核苷酸（IMP），然后由IMP轉化為AMP和GMP。1從頭合成二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝嘧啶和嘌呤的從頭合成遵循兩個不同的途徑。圖2-10尿嘧啶核苷酸的從頭合成（2）與嘌呤核苷酸相比，嘧啶核苷酸的從頭合成過程較為簡單。嘧啶環(huán)的C、N原子分別來自谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸。尿嘧啶核苷酸（UMP）的從頭合成途徑如圖2-10所示。1從頭合成二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸從頭合成途徑的區(qū)別見表2-1。1從頭合成核苷酸從頭合成的原料特點嘧啶核苷酸磷酸核糖、谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2用原料先合成嘧啶環(huán)，然后再與磷酸核糖連接生產(chǎn)嘧啶核苷酸嘌呤核苷酸磷酸核糖、谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、甘氨酸、一碳基團以磷酸核糖為起始物，逐步加原料合成嘌呤環(huán)表2-1嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸從頭合成途徑的區(qū)別二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝補救合成途徑中，體內(nèi)核苷酸降解產(chǎn)生的游離嘌呤或嘧啶堿基或核苷被重新利用，進而合成核苷酸。如肝中的核苷酸是采用從頭合成途徑獲得的，腦和骨髓中的核苷酸是通過補救途徑合成的2補救合成吸收利用現(xiàn)成的嘌呤/嘧啶或核苷，相較于從頭合成途徑，合成過程簡單，節(jié)省能耗。該途徑合成核酸的能力不受年齡增長的限制。但是，對于缺乏嘌呤核苷酸從頭合成酶系的組織或器官，補救合成途徑至關重要，一旦由于遺傳缺失導致補救合成途徑受阻，則會導致嚴重的遺產(chǎn)代謝疾病。二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝嘌呤核苷酸補救合成代謝利用游離對的嘌呤堿和嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸。主要有以下幾種途徑（圖2-11）：2補救合成圖2-11嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的補救合成PRPPAPRTAMPPPi腺嘌呤++PRPPHGPRTAMPPPi次黃嘌呤++PRPPHGPRTAMPPPi鳥嘌呤++ATP腺苷激酶AMPADP腺嘌呤核苷酸++PRPP嘧啶磷酸核糖轉移酶嘧啶核苷酸PPi嘧啶++二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝磷酸核糖焦磷酸（PRPP）是從頭合成和補救合成途徑的交叉點，在嘌呤和嘧啶核苷酸的從頭合成途徑中都充當著重要的中間物。3磷酸核糖焦磷酸圖2-12PRPP處于核苷酸合成代謝的中心位置二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝4嘌呤核苷酸的分解代謝圖2-13嘌呤核苷酸的分解代謝嘌呤核苷酸的分解代謝包括以下3個基本過程（圖2-13）：AMP核苷酸酶H2OPi腺苷次黃苷H2ONH3IMPPiR-1-P黃嘌呤氧化酶GMP核苷酸酶H2OPi鳥苷次黃苷PiR-1-P黃嘌呤H2ONH3尿酸二、核酸在體內(nèi)的合成與代謝5嘧啶核苷酸的分解代謝圖2-14嘧啶核苷酸的分解代謝嘧啶核苷酸的分解代謝途徑如圖2-14所示。（1）胞嘧啶和胸腺嘧啶通過核苷酸酶和核苷磷酸化酶的作用，脫去磷酸及核糖，產(chǎn)生嘧啶堿。（2）胞嘧啶在脫氨基作用下轉變?yōu)槟蜞奏ぁ＃?）尿嘧啶還原為二氫尿嘧啶，隨后水解開環(huán)，產(chǎn)生小分子可溶性物質如NH3、CO2及β-丙氨酸。而胸腺嘧啶則降解為β-氨基異丁酸，直接隨尿排出體外或進一步分解為CO2和水。第二節(jié)核酸的營養(yǎng)健康價值一、核酸營養(yǎng)學二、核酸的生物學功能三、核酸與營養(yǎng)相關疾病四、核酸與特殊人群營養(yǎng)五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望一、核酸營養(yǎng)學“半必需”營養(yǎng)素或“條件”營養(yǎng)素1核酸是一種營養(yǎng)素具有多方面的生理功能雖然人體可以自行合成核酸，但是當機體的許多生長代謝旺盛的組織和細胞合成核酸的能力缺乏或有限時，或當機體處在免疫挑戰(zhàn)、肝損傷、應激、饑餓等情況下，內(nèi)源性從頭合成途徑合成的核酸就不能滿足機體的需要。此時，必需啟動核酸的外源性補救合成途徑。維持機體的正常免疫力抗生物氧化促進細胞增殖與分化調(diào)節(jié)生物合成一、核酸營養(yǎng)學研究外源性核酸的種類、核酸的消化、吸收、代謝及對人體健康狀況的影響，即研究外源性核酸的來源、種類及對人體健康的各種作用及作用機制。2核酸營養(yǎng)學核酸營養(yǎng)學顛覆并補充了以往傳統(tǒng)核酸研究僅集中在遺傳、化學、藥學等科學研究領域，從營養(yǎng)學的角度，詮釋了食物中核酸成分的生物學功能、對人體健康的影響、對疾病的預防及治療等方面，有助于個體精準營養(yǎng)、疾病的預防與治療。一、核酸營養(yǎng)學食品中的核酸是以核蛋白的形式存在。食物中的核蛋白在人體中的消化過程如圖2-15所示。3食品中的核酸小部分核酸的水解產(chǎn)物可被細胞吸收，通過補救合成途徑重新得以利用。核酸的吸收主要是在小腸的上段進行，其吸收方式有三種：可逆的被動轉移、自由擴散和依賴鈉離子的主動運輸。圖2-15核酸的消化過程一、核酸營養(yǎng)學食品是外源性核酸的重要來源，根據(jù)食品中核酸含量的高低，可將食品分為三大類：3食品中的核酸（1）含核酸豐富的食品（每100g食品中含核酸100~1000mg，如動物內(nèi)臟）（2）含核酸中等量的食品（每100g食品中含核酸90~100mg，如貝殼類）（3）含核酸很少的食品（如谷類、蛋類）食品核酸含量（mg/100g）肌苷酸尿苷酸腺苷酸牛肉16307.5豬肉1863.78.6雞肉1152.213.1參魚32307.2金槍魚28605.9真鱸18809.5河豚28706.3魷魚00184香菇0103175蘑菇03245番茄0012黃瓜002二、核酸的生物學功能外源性核苷酸一直被認為并非生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)從頭合成的核酸不能滿足各種代謝旺盛的組織和細胞的需求。此外，當人體受到免疫挑戰(zhàn)或處在肝損傷、饑餓及快速生長情況時，外源性核酸可進入各種組織并被利用。外源性核酸對維持免疫系統(tǒng)的正常功能、胃腸道的生長發(fā)育、肝功能及脂代謝有重要影響，在特定的情況下需要補充核酸以保證機體的正常生理功能。迄今為止，多項科學研究已發(fā)現(xiàn)核苷酸具有眾多營養(yǎng)及功能。因此，“核苷酸是最重要的營養(yǎng)素之一”這一觀點被越來越多的研究學者所認同。二、核酸的生物學功能（1）免疫調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)是指機體執(zhí)行免疫應答及免疫功能的重要系統(tǒng)，通過抵御病原菌侵害，保持機體健康、避免發(fā)生各種疾病。主要由免疫器官、免疫細胞和免疫分子組成，主要履行3項功能：①免疫防御、②免疫監(jiān)視和③免疫自身穩(wěn)定。免疫調(diào)節(jié)是指機體通過多方面多層次的正負反饋機制控制免疫應答的強度和時限，以維持機體生理功能的平衡與穩(wěn)定。免疫干預是指出于疾病防治的目的，針對免疫應答過程而實施的認為的修正或改變正常或異常的免疫應答格局，也包括改變和修正免疫調(diào)節(jié)的進程。1增強免疫力功能二、核酸的生物學功能（2）核酸與免疫調(diào)節(jié)的研究進展外源性核酸的免疫調(diào)節(jié)作用外源性補充核酸可改善機體的生存狀況，促進機體體重和免疫器官的發(fā)育并增強免疫淋巴細胞的增殖能力，提高體液免疫的功能及小鼠單核-巨噬細胞的吞噬功能，可增高小鼠脾淋巴細胞群中CD3+細胞的百分比和血清免疫球蛋白水平，促進小鼠血清細胞因子的分泌。外源性核酸免疫調(diào)節(jié)作用機制及可能的位點機制之一是改善腸道菌群，促進腸上皮黏膜細胞的修復以及抑制DNA損傷。

外源性核酸免疫調(diào)節(jié)作用及可能的位點主要是作為反應底物促進淋巴細胞分化、佐劑作用。1增強免疫力功能二、核酸的生物學功能（1）核酸對生長發(fā)育的影響2促進生長發(fā)育功能調(diào)節(jié)腸道菌群可以促進腸道的生長發(fā)育及腸道損傷后的修復。此外，核酸可以改變腸道微生物的生長及類型，有利于腸道有益微生物的生長調(diào)節(jié)肝功能可作為維持肝細胞核苷酸的代謝池免疫調(diào)節(jié)可以促進體液免疫和非特異性免疫功能的維持調(diào)節(jié)脂類代謝參與磷脂和蛋白質（特別是載體脂蛋白）的合成，在不改變總膽固醇濃度下，能夠提高血漿脂蛋白濃度和血漿酯化作用率。二、核酸的生物學功能（2）核酸對嬰幼兒生長發(fā)育的促進作用2促進生長發(fā)育功能母乳中含有核酸以及以游離形式存在的微摩爾濃度嘧啶和嘌呤，人乳和牛乳中核苷和核苷酸的含量不同，且人乳中含量高于牛乳。因此，在嬰幼兒配方奶粉中添加核苷酸以達到與母乳更為接近的目的，一般用潛在可利用核苷酸總量（TPAN）表示。在嬰幼兒配方奶粉中添加核苷酸具有多種益處：①促進體格發(fā)育②調(diào)節(jié)腸道菌群③提高免疫力④改善脂質代謝二、核酸的生物學功能（1）腸道菌群3調(diào)節(jié)腸道菌群人體腸道菌群在腸腔內(nèi)主要有3個生物層：①深層的膜菌群，緊貼黏膜表面并與黏膜上皮細胞粘連形成細菌生物膜，主要由雙歧桿菌和乳酸桿菌組成，這兩類菌是腸共生菌，是腸道菌中最具生理意義的兩種細菌，對機體有益；②中層為糞桿菌、消化鏈球菌、韋榮球菌和優(yōu)桿菌等厭氧菌；③表層為腔菌群，細菌可游動，主要是大腸埃希氏菌、腸球菌等需氧和兼性厭氧菌。正常情況下，腸道菌群的結構在一定時間內(nèi)是比較穩(wěn)定的，并在腸道中保持著動態(tài)平衡。在腸道菌群與宿主共進化的過程中，嬰兒的分娩及哺乳方式、年齡、膳食、藥物、地理因素及宿主自身的壓力等環(huán)境因素共同影響著腸道菌群的形成及多樣性組成。二、核酸的生物學功能（2）腸道菌群功能3調(diào)節(jié)腸道菌群腸道菌群在人體中相當于一個器官，像一個免疫系統(tǒng)，腸道菌群的主要功能包括代謝活性、營養(yǎng)效應、免疫功能和保護宿主免受外來微生物入侵等。具體的功能如下：①腸道菌群生物軸：腸道菌群在影響宿主生理功能的同時，與遠端器官（如肝和腦）相互作用，形成腸—肝軸和腸—腦軸，調(diào)節(jié)遠端器官的功能。②調(diào)節(jié)代謝及營養(yǎng)作用：腸道微生物群所編碼的基因遠多于人類宿主，具備很多人類所不具備的代謝功能，合成所有必需和非必需氨基酸，參與膽汁酸的生物轉化，消化大分子物質，為機體提供能量和營養(yǎng)。③保護宿主和免疫調(diào)節(jié)功能：腸道粘膜是人體最大的免疫系統(tǒng)，是機體抵御病原體入侵的生物屏障。許多腸道細菌能夠產(chǎn)生細菌素，抑制競爭細菌的生長，產(chǎn)生屏障效應。此外，腸道上皮細胞是免疫系統(tǒng)和外部環(huán)境之間聯(lián)系的主要方式。研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群對于腸道黏膜免疫系統(tǒng)的早期發(fā)育是不可或缺的。二、核酸的生物學功能（3）核酸與腸道菌群研究進展3調(diào)節(jié)腸道菌群體內(nèi)和體外研究發(fā)現(xiàn)，外源性核酸可以為腸道菌群提供額外的營養(yǎng)來源，有助于調(diào)節(jié)腸道菌群的生長，例如促進雙歧桿菌的生長，抑制擬桿菌屬、卟啉單胞菌屬、梭菌屬和普氏菌屬細菌的生長和繁殖。因此，補充核酸具有直接或間接的益生元效應。但是，核酸對腸道菌群的影響目前并未完全闡明，需要更多的動物模型來驗證外源性核酸對腸道菌群的影響，同時也需要在體外及人群實驗中應用更多的研究方法進一步證實外源性核酸對腸道菌群的改善作用。二、核酸的生物學功能（1）氧化應激與自由基4抗氧化功能天然的抗氧化劑，能淬滅單線態(tài)氧、清除自由基和阻止脂質過氧化的發(fā)生，從而防止氧化應激對組織細胞的損傷，對機體起著保護作用，并預防和控制氧化應激損傷相關的疾病。氧化應激是指機體受到有害刺激時，體內(nèi)產(chǎn)生過多的高活性分子，如活性氧自由基和活性氮自由基，使體內(nèi)氧化程度超出氧化物的清除能力，呈現(xiàn)促氧化狀態(tài)，導致氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，引起組織和細胞的損傷。人體內(nèi)常見的自由基主要包括烷基自由基（CH·）、超氧陰離子（·O2-）、過氧羥基自由基（HO2·）、烷氧基（RO2·，RO·）、羥自由基（·OH）、一氧化氮和二氧化氮（NO2·，NO·）、巰基和硫醇自由基（RS·，RSS·）和過渡金屬（Cu、Fe等）。二、核酸的生物學功能（2）氧化應激損傷與疾病4抗氧化功能氧化應激過程損傷機體組織細胞，導致正常細胞功能障礙或細胞凋亡。幾乎人體所有的器官和組織細胞都能遭受氧化應激損傷，嚴重者能導致疾病的發(fā)生。氧化應激是多種疾病發(fā)生的功能病理生理基礎，如惡性腫瘤、糖尿病、動脈粥樣硬化、神經(jīng)退行性疾病以及呼吸催眠暫停綜合征等。（3）核酸的抗氧化作用核酸可歸類為非酶類抗氧化劑，阻止脂質過氧化反應的發(fā)生，保護機體組織細胞免受氧化應激的損傷。二、核酸的生物學功能5輔助降血脂的功能血脂的主要成分一般是指膽固醇和三酰甘油，膽固醇是體內(nèi)最豐富的固醇類化合物，主要用于合成細胞膜、類固醇激素和膽汁酸，三酰甘油主要參與人體內(nèi)能量代謝。脂蛋白主要由膽固醇、三酰甘油、磷脂和蛋白質組成，絕大多數(shù)在肝和小腸組織中合成，并主要經(jīng)過肝進行分解代謝，釋放出游離的脂肪酸，被外周組織利用。（1）血脂和脂蛋白概述二、核酸的生物學功能5輔助降血脂的功能（3）外源性核酸與血脂異常的研究進展動物模型研究發(fā)現(xiàn)口服外源性核酸具有一定的輔助降血脂功能，并提示其對動脈粥樣硬化的發(fā)生具有一定的預防作用。此外，研究發(fā)現(xiàn)外源性核酸能夠抑制乙醇引起的大鼠血清血脂水平的升高，但具體機制尚需要進一步探討。（2）血脂異常各種脂蛋白增多或減少、組成改變及載脂蛋白的分子變異等，統(tǒng)稱為“異常脂蛋白血癥”，臨床上簡稱為血脂異常。近年來隨著生活方式和飲食結構的改變，以及體力活動的減少，血脂異常發(fā)病率持續(xù)增高，并且會引起其他相關慢性代謝疾病，已成為重大公共衛(wèi)生問題。二、核酸的生物學功能6緩解體力疲勞的功能隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快、社會競爭的加劇、學習和工作壓力逐漸增大，“疲勞”和“過勞”現(xiàn)象極為普遍并日益受到重視。疲勞是體力和腦力功效暫時的減弱，是一種機體發(fā)生的復雜的生理生化變化過程，包括神經(jīng)性疲勞、運動性疲勞和心理性疲勞等。（1）體力疲勞（2）核酸與緩解體力疲勞的研究進展核酸在細胞結構、代謝、能量和調(diào)節(jié)功能方面起著重要作用。動物實驗發(fā)現(xiàn)，5'-核苷酸能顯著延長動物模型鼠的負重游泳時間，降低糖無氧酵解積累的乳酸，降低血清尿酸氮水平，提高乳酸脫氫酶活性和肝糖原的含量，從而發(fā)揮其抗疲勞功能。二、核酸的生物學功能7對肝的輔助保護功能在正常生理條件下，膳食剝奪核酸會影響成年大鼠肝的超微結構和功能，使肝細胞核和核仁變小，粗面內(nèi)質網(wǎng)、核糖體減少，肝RNA濃度減少、脂質聚集。外源性核酸對肝細胞增殖、分化、代謝的調(diào)節(jié)通路較多，目前尚未獲得一致的觀點。（1）核酸對肝結構和肝細胞增殖的影響（2）核酸對肝結構和肝細胞增殖的影響

Lopez等人研究發(fā)現(xiàn)在日糧中補充的核酸可以被肝利用，維持細胞核中核酸池的濃度，避免核苷酸缺乏引起肝核苷酸和DNA、RNA濃度的降低，同時由于核酸抑制了氨基酸的氧化，增強了肝的再生能力，有利于肝正常生理功能的維持。此外，其他研究發(fā)現(xiàn)在正常生理條件下，補充外源性膳食核酸有助于維持肝結構，提高肝代謝及合成功能，并能夠促進肝的抗氧化能力。二、核酸的生物學功能8輔助改善記憶功能人類記憶障礙是一個嚴重的世界性醫(yī)學問題。這種現(xiàn)象在人類各個年齡段均有發(fā)生，包括兒童期的小兒弱智、兒童多動癥，青年時期的誦讀困難以及老年時期以記憶障礙為主要表現(xiàn)的各種類型癡呆癥。隨著社會人口老齡化的加劇，老年性癡呆等智力衰退性認知功能障礙疾病的發(fā)病率持續(xù)上升，已成為老年人致殘、致死的三大疾病之一。由于老年記憶減退的機制尚未完全闡明，藥物治療效果有限，且多存在副作用。因此，老年記憶減退的預防就顯得尤為重要。在早期通過一些干預手段，對降低神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生和實現(xiàn)健康老齡化具有重大的科學意義經(jīng)濟和社會效益。（1）記憶障礙二、核酸的生物學功能8輔助改善記憶功能研究發(fā)現(xiàn)核酸干預可以改善酒精對模型動物的生理發(fā)育、神經(jīng)反射、自主活動能力、情緒反應、空間學習記憶能力、被動回避反應能力和非陳述性記憶的影響。研究發(fā)現(xiàn)攝入含有核酸的功能性食品可以改善輕度老年癡呆患者的記憶功能。（2）核酸輔助改善記憶的研究進展三、核酸與營養(yǎng)相關疾病隨著社會經(jīng)濟水平的提高和人們生活方式的改變，營養(yǎng)相關疾病的發(fā)病率逐年升高，帶來了嚴重的疾病負擔和生活經(jīng)濟負擔。因此，控制和治療營養(yǎng)相關疾病的發(fā)生及發(fā)展顯得尤為重要。膳食因素與營養(yǎng)相關疾病有著密切關系，良好的膳食營養(yǎng)不僅具有潛在的預防作用，某些營養(yǎng)素還有抗炎、抗氧化、調(diào)節(jié)腸道菌群、增強機體免疫力、抑制腫瘤等功能，在一定程度上也起到了積極的治療作用。相較于藥物治療，通過膳食干預的手段安全性高、副作用少，具有藥物等治療手段不可比擬的優(yōu)勢。因此，核酸在營養(yǎng)相關疾病的防治中具有重要的價值。三、核酸與營養(yǎng)相關疾病肝是人體最大的實質器官，血液循環(huán)豐富，具有諸多重要的生理功能。例如：①代謝功能：負責合成各種蛋白、糖原、磷脂和膽固醇，同時儲存、分解糖原以及將半乳糖轉化為葡萄糖；②分泌膽汁：幫助脂肪消化及脂溶性維生素的吸收；③凝血功能：合成和產(chǎn)生多種止血物質；④其他功能：降解毒素，吞噬并清除細菌等。肝損傷是各種肝疾病的統(tǒng)稱，如非酒精性脂肪肝、酒精性脂肪肝、藥物性肝損傷等。1肝損傷（1）肝的功能及肝損傷三、核酸與營養(yǎng)相關疾病研究發(fā)現(xiàn)5'-核苷酸可作為食物影響乙醇在胃中的排空速度和胃腸蠕動速度。外源核酸可抑制肝和血漿中膽汁酸含量的升高，部分恢復乙醇引起的脂質代謝的異常。此外，研究發(fā)現(xiàn)外源性核酸能夠緩解硫代乙酰胺或四氯化碳誘導的肝纖維化等化學性肝損傷。當肝受損或部分切除后，新生組織合成所需RNA和DNA增加，對核酸的需求增加，而外源補充核酸有助于肝功能的恢復。1肝損傷（2）核酸對肝損傷的保護及研究進展三、核酸與營養(yǎng)相關疾病腎的生理功能主要包括3個方面：尿液的生成調(diào)節(jié)電解質與酸堿平衡內(nèi)分泌功能腎損傷是指腎的結構或功能出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為：腎病理形態(tài)學異常和具備腎損害的指標（包括血、尿成分異?；蚰I影響學檢查異常）。根據(jù)病程可將腎損傷分為急性腎損傷和慢性腎損傷。2腎損傷（1）腎的功能及腎損傷三、核酸與營養(yǎng)相關疾病目前，核酸對于腎損傷的研究較少。北京大學李勇教授研究團隊首次研究了外源性核酸對酒精性腎損傷大鼠的保護作用，初步探索了核酸對酒精性腎損傷的保護作用及其機制，為腎損傷的營養(yǎng)治療提供了實驗依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)膳食核酸干預可以有效降低酒精性腎損傷大鼠血清炎癥因子（如ICAM-1、MCP-1）的表達，并通過調(diào)控腎臟相關蛋白（腎小管-間質TGF-β和纖連蛋白）的表達，緩解或預防腎小球硬化及腎小管-間質纖維化，減輕腎臟損傷，對腎臟起到保護作用。外源性核酸可能是通過減輕腎炎反應，提高腎小球濾過功能，減輕蛋白尿癥狀，進而緩解酒精性腎損傷。2腎損傷（2）核酸對腎損傷的保護及研究進展三、核酸與營養(yǎng)相關疾病世界衛(wèi)生組織/國際癌癥研究署（WHO/IARC）發(fā)布《2020全球癌癥報告》顯示，2020年全球新發(fā)癌癥例數(shù)為1929萬，全球癌癥死亡人數(shù)約996萬人。其中，中國新發(fā)癌癥病例和死亡病例均居世界首位，分別是457萬例和300萬例。預計未來20年，在全球范圍內(nèi)，癌癥負擔將增加50%，全球新發(fā)癌癥病例數(shù)將達到3000萬。對癌癥的預防和治療干預措施，需要納入國家層面的衛(wèi)生計劃，減輕未來全球癌癥負擔，并縮小轉型國家與已轉型國家之間日益擴大的差距。3腫瘤（1）腫瘤三、核酸與營養(yǎng)相關疾病①核酸對腫瘤保護作用的研究。Perez等人的研究證實核酸及其代謝產(chǎn)物具有抗氧化作用，可作為內(nèi)源性自由基清除劑和抗氧化劑。Korb證實補充核酸可以預防DNA損傷。核酸對自發(fā)腫瘤的抑制作用與核酸對過氧化狀態(tài)的抑制作用有關。北京大學的李勇課題組研究發(fā)現(xiàn)核酸干預可以降低腫瘤的發(fā)病率和死亡率，延長平均生存時間。②核酸對腫瘤保護作用的可能機制。許多研究者認為食物核酸成分是維持機體正常免疫的必需營養(yǎng)素，并將核苷酸等物質定義為免疫營養(yǎng)素。研究發(fā)現(xiàn)，補充外源性核酸可以提高機體的抗氧化能力，增強機體免疫力，有利于維持細胞和體液免疫應答，還能部分解除免疫機制，提高人體的細胞免疫功能，進而防止腫瘤的發(fā)生。3腫瘤（2）核酸對腫瘤的保護及研究進展三、核酸與營養(yǎng)相關疾病是機體接觸外界抗原物質最廣泛的部位，也是人體中最大、最復雜的微生物儲存庫。是人體最大的消化器官和免疫器官，具有重要的生理功能。腸道可將食物中復雜有機物分解成簡單的營養(yǎng)成分，并在小腸的不同的位置進行吸收。具有分泌黏液、運動及屏障功能，利于食物的消化吸收，防止致病性抗原侵入的功能。常見的腸道功能紊亂相關疾病主要有腸易激綜合征、功能性腹脹、功能性便秘、功能性腹瀉等。4腸道功能紊亂（1）腸道及其功能三、核酸與營養(yǎng)相關疾?、賹δc道的生長發(fā)育和成熟的影響。大量研究結果表明，外源性核酸能夠加速腸細胞的分化、生長與成熟，提高動物腸黏膜DNA、蛋白含量以及麥芽糖酶、乳糖酶及蔗糖酶的活性。②對嬰幼兒腸道功能的影響。食用配方奶粉的嬰幼兒腸道內(nèi)占主導地位的是G-，外源性補充核酸后，嬰幼兒腸道內(nèi)雙歧桿菌增加，抑制了腸道病原微生物的繁殖，減少了嬰兒腹瀉的發(fā)生。③對其他因素引起的腸道功能紊亂的保護作用。核酸對腸道具有保護作用，能夠改善腸的屏障作用，維持腸壁的完整性，減少細胞的死亡率及細菌、脂多糖引起的細菌易位，減少腹瀉的發(fā)生，加速饑餓應激和感染后損傷腸道的恢復。④對過量乙醇誘導的腸道功能紊亂的保護作用。4腸道功能紊亂（2）核酸對腸道功能紊亂的保護作用及研究進展三、核酸與營養(yǎng)相關疾病是指人體脂質代謝障礙導致血漿中的總膽固醇和/或三酰甘油水平升高。高脂血癥實際上是血漿中某一類或某幾類脂蛋白水平升高的表現(xiàn)，主要危害患者的心血管系統(tǒng)，與動脈粥樣硬化性疾病的發(fā)生密切相關。5高脂血癥（1）高脂血癥（2）核酸對腸道功能紊亂的保護作用及研究進展研究發(fā)現(xiàn)外源性核酸可降低高脂模型大鼠血清總膽固醇和三酰甘油水平，對高密度脂蛋白膽固醇則無顯著影響，口服外源性核酸具有一定的輔助降血脂功能。四、核酸與特殊人群營養(yǎng)（1）特殊人群是指不同生理或病理狀況的人群，以及在特殊環(huán)境中從事特種作業(yè)的人群。因其特殊的生理、病理條件，特殊的職業(yè)、工作環(huán)境等，他們的健康與營養(yǎng)關系十分密切。合理的孕產(chǎn)婦及嬰幼兒營養(yǎng)有助于嬰幼兒體格和智力發(fā)育，為成人時期乃至一生的健康奠定良好的基礎；合理的老年人營養(yǎng)，能夠預防疾病，減少社會和經(jīng)濟負擔。（2）核酸是生物體細胞中決定生物特性和蛋白質結構與功能的低分子量的生物分子，它是體內(nèi)多種生物過程的調(diào)節(jié)因子，對生物體的生長發(fā)育、代謝、繁殖和遺傳具有重要作用，并貫穿生命的整個過程。四、核酸與特殊人群營養(yǎng)（1）生理特點母體會發(fā)生一系列的生理性變化，主要是在妊娠期相關激素水平變化引起的內(nèi)分泌改變、血容量和血漿總蛋白的變化、尿液中代謝產(chǎn)物增加、胃腸道消化變化和體重的變化。（2）營養(yǎng)需求營養(yǎng)需求增加，以滿足孕婦機體及胎兒發(fā)育，包括適宜的能量、充足的蛋白質、合理的脂類物質、充足的礦物質及維生素。

妊娠期間，營養(yǎng)不良不但會對母體產(chǎn)生不良的影響，同時也會對胎兒和嬰兒健康產(chǎn)生影響。1核酸與孕婦營養(yǎng)四、核酸與特殊人群營養(yǎng)（3）核酸與孕產(chǎn)婦營養(yǎng)的研究進展

目前，核酸對孕婦營養(yǎng)影響作用的相關研究較少。北京大學的李勇教授發(fā)現(xiàn)孕期飲酒婦女適量補充外源性核酸也許對胎兒的生長發(fā)育具有積極的作用，為胎兒酒精綜合征的干預提供參考。外源性核酸具有改善孕婦營養(yǎng)的潛力，但是核酸濃度過低或過高時可能影響對乙醇致發(fā)育毒性的干預作用的強弱程度，這可能與不同濃度下核酸在體內(nèi)的吸收程度不同有關。此外，目前并沒有人群研究進一步驗證其改善孕產(chǎn)婦營養(yǎng)的功能，未來還需要加以驗證。1核酸與孕婦營養(yǎng)四、核酸與特殊人群營養(yǎng)（1）生理特點及營養(yǎng)需求

嬰幼兒正處于生長發(fā)育的旺盛期，需要大量的營養(yǎng)素。但嬰幼兒的各種生理功能尚未發(fā)育成熟，消化吸收和咀嚼功能較差。2核酸與嬰幼兒營養(yǎng)（2）核酸與嬰幼兒

促進初生個體體格發(fā)育的作用配方奶粉中添加核酸能幫助早產(chǎn)兒更好地實現(xiàn)追趕生長。減輕斷乳應激哺乳動物斷乳時由于營養(yǎng)、環(huán)境及心理因素等引起斷乳應激，導致消化功能紊亂、生長發(fā)育受挫、免疫功能低下等癥狀，最終影響生長。此外，小腸在動物的早期階段發(fā)育非常迅速，腸細胞的生長和增殖很快，對核酸比較敏感，而小腸上皮細胞合成嘌呤、嘧啶的能力有限，外源性核酸攝入是其重要來源。四、核酸與特殊人群營養(yǎng)2核酸與嬰幼兒營養(yǎng)（2）核酸與嬰幼兒

對脂類代謝的影響免疫調(diào)節(jié)功能脂肪酸生成多不飽和脂肪酸時需要去飽和酶的參與，而核酸對去飽和酶的活化起到重要作用。因此食用添加核酸配方粉的嬰兒體內(nèi)二十二碳六烯酸與花生四烯酸含量高于食用未添加核酸配方粉的嬰兒。補充外源性核酸可能對嬰兒的免疫功能有良好的效應：有助于增加免疫球蛋白的濃度和提高抗體應答能力。調(diào)節(jié)腸道菌群核酸能增強嬰兒的營養(yǎng)吸收，同時增加腸道的血流量，能夠使斷乳動物小腸絨毛高度、絨毛高度/腺窩深度、腸壁厚度增加，腺窩變淺，加速饑餓應激和感染后損傷腸道的恢復，因此對嬰幼兒的腸胃健康起到有益作用。四、核酸與特殊人群營養(yǎng)2核酸與嬰幼兒營養(yǎng)（2）核酸與嬰幼兒

其他核酸與嬰幼兒配方食品顯著幫助早產(chǎn)兒、小于胎齡兒、壞死性小腸結腸炎等患兒追趕生長以及疾病恢復。人群研究發(fā)現(xiàn)核酸組分變化可能與嬰兒睡眠有關。可以增強肝的再生能力。牛乳中核酸含量顯著低于人乳，因此在配方粉中適量添加核酸，可使嬰兒配方粉的核酸含量更接近于母乳。GB10765-2010《食品安全國家標準嬰兒配方食品》、GB10767-2010《食品安全國家標準較大嬰兒和幼兒配方食品》、GB14880-2012《食品安全國家標準食品營養(yǎng)強化劑使用標準》、GB5413.40-2016《食品安全國家標準嬰幼兒食品和乳品中核苷酸的測定》歐盟指令2016/127/EC《嬰兒配方食品及較大嬰幼兒配方食品》。四、核酸與特殊人群營養(yǎng)人口老齡化

2021年5月11日公布的第七次全國人口普查通報顯示我國60歲以上老年人口達2.64億，占比18.7%。3核酸與老年營養(yǎng)慢性疾病老年人合理營養(yǎng)有助于延緩衰老進程、促進健康和預防慢性退行性疾病，提高生命質量。（1）生理特點

代謝和器官功能的降低

人體成分的變化（2）膳食營養(yǎng)因素與衰老

關于衰老的機制有多種假說，例如代謝功能失調(diào)學說、遺傳程序學說、自由基學說、蛋白質合成差錯等，目前尚無定論。其中，代謝功能失調(diào)學說與營養(yǎng)的關系甚為密切，而自由基學說認可度相對較高。四、核酸與特殊人群營養(yǎng)（2）膳食營養(yǎng)因素與衰老3核酸與老年營養(yǎng)人體組織的氧化反應可產(chǎn)生自由基。自由基活性高，穩(wěn)定性差，可與體內(nèi)生物大分子作用，生產(chǎn)過氧化物而對細胞產(chǎn)生損害，影響細胞的功能。自由基對細胞的損害主要表現(xiàn)為對細胞膜的損害，自由基作用于膜上磷脂所含的多不飽和脂肪酸形成脂質過氧化物，損害細胞膜，使其通透性和脆性增加，進而導致細胞功能的喪失。脂質過氧化物的分解產(chǎn)物丙二醛能使核酸和蛋白質發(fā)生交聯(lián)，交聯(lián)后的蛋白質由于變性而喪失原有功能，被溶酶體所吞噬后但不被水解酶水解，形成褐色的脂褐素。脂褐素在細胞中大量堆積，沉積于大腦、腦干和脊髓神經(jīng)細胞及皮膚等，引起神經(jīng)功能障礙和老年斑。此外，脂質過氧化物還可以使一些酶蛋白發(fā)生變性，導致酶的生物活性喪失。四、核酸與特殊人群營養(yǎng)（3）核酸與老年營養(yǎng)的研究進展

3核酸與老年營養(yǎng)抗衰老作用對老年期免疫系統(tǒng)及功能的維持作用對老年腦功能的影響對老年腸道功能的影響對老年肝功能的影響核酸不但可以調(diào)節(jié)肝內(nèi)核苷酸濃度，促進多種類型肝損傷的修復再生，促進肝膠原蛋白的降解，減輕肝纖維化程度，還可以調(diào)節(jié)肝脂肪酸的代謝。核酸對腸道具有保護作用，能夠改善腸的屏障作用，維持腸壁的完整性，減少細胞的死亡率及細菌、脂多糖引起的細菌易位，減少腹瀉的發(fā)生，加速饑餓應激和感染后損傷的腸道恢復。補充核酸可以減弱腦組織的氧化損傷，活化腦細胞，影響腦皮質代謝，改善腦記憶及認知功能，改善整個腦部的血液供應，不僅可以增強機體的免疫功能，有助于維持細胞和體液免疫應答，還能部分解除免疫抑制，恢復由蛋白質缺乏或其他原因引起的免疫功能喪失。核酸及其代謝產(chǎn)物具有抗氧化作用，可作為內(nèi)源性自由基清除劑和抗氧化劑，同時可預防DNA損傷。此外，核酸具有促進細胞增生和分化的作用，可有效調(diào)節(jié)三大營養(yǎng)素的吸收和利用，有利于預防和緩解糖尿病、高血脂、動脈硬化等老年性疾病的產(chǎn)生與惡化。五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望達成以下共識：（1）我們每個人每天都在攝入核酸，核酸在體內(nèi)被消化分解后吸收并被利用；（2）體內(nèi)必須維持足夠高的核酸水平，并有足夠的核酸類物質儲備以應對損傷、快速應激等；（3）飲食外是否需要補充核酸類物質，以何種方式何種用量補充等因人而異，不能一概而論；（4）攝入核酸類物質既可以作為原料合成體內(nèi)大分子核酸，又可以調(diào)節(jié)體內(nèi)的各種生物化學反應；（5）核酸類物質的攝入會引起血液中尿酸水平的變化，但不是痛風的病因。外源性核酸在特定生理條件下是不可缺少的營養(yǎng)成分，并且在機體受到免疫挑戰(zhàn)、損傷、應激、饑餓、快速生長及衰老的情況下，外源性核酸能夠進入各種組織中并被吸收利用，節(jié)省機體從頭或者補救合成的消耗，從而可以優(yōu)化組織功能。

因此，可以說核酸是人體最重要的生命和營養(yǎng)物質之一。五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望1實際應用核酸類物質是“條件型營養(yǎng)物質”，對高等動物的生長、新陳代謝、免疫、腸和肝臟等器官的更新或修復發(fā)揮著重要作用。在實際應用方面最早起始于1970年代美國開發(fā)的核酸營養(yǎng)品。1983年，日本明確提出核酸是重要的營養(yǎng)素，可應用于術后輸液。1991年，歐盟提出在奶粉中添加核酸的建議。迄今為止，核酸類物質已在食品添加劑、功能食品、化妝品和醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)得到廣泛應用。五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望1實際應用食品添加劑功能食品化妝品醫(yī)療五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望1實際應用食品添加劑功能食品化妝品醫(yī)療鳥苷酸、肌苷酸等核苷酸屬于呈味核苷酸，除了本身具有鮮味之外，還有和左旋谷氨酸（味精）組合時，有提高鮮味的作用，作為調(diào)料、湯料的原料使用。母乳中含有尿苷酸、胞苷酸、腺苷酸、鳥苷酸、肌苷酸等多種核苷酸，為提高嬰兒的免疫調(diào)節(jié)功能和記憶力發(fā)揮著作用，部分嬰兒奶粉按照母乳中的含量有添加微量核苷酸，也有添加RNA的例子。目前國家衛(wèi)生部共批準了10種核酸保健食品，其保健功能主要是免疫調(diào)節(jié)、抗疲勞、改善記憶和延緩衰老。主要適用人群為老年人、運動員、重體力勞動者和健美人群，目前較知名的企業(yè)有“珍奧核酸”和“迪源魯?shù)虾怂帷眱杉移髽I(yè)。五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望1實際應用食品添加劑功能食品化妝品醫(yī)療由于核酸類物質具有抗氧化、延緩衰老等特性，被應用在化妝品中，可用于防曬、生肌保濕、抗衰老、美白、控制皮脂分泌和除斑除皺等產(chǎn)品。核酸作為藥物可抑制尿道發(fā)炎，也有作為免疫調(diào)節(jié)劑給手術后的患者使用的例子。核酸藥物主要包括反義核酸、小干擾核酸、核酸適配體、小激活核酸、微小核酸、mRNA藥物和核酶等。目前，包括美國在內(nèi)的世界很多國家鼓勵基因治療創(chuàng)新，其中一個重要組成就是核酸藥物創(chuàng)新。美國食品藥品監(jiān)督管理局已批準4種基因療法產(chǎn)品，為攻克諸多疑難雜癥提供了希望。COVID-19疫苗的研究中，mRNA疫苗走在了大部分疫苗中的前列。五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望2核酸營養(yǎng)的相關爭議對于痛風患者核酸的攝入一般會增加血液中尿酸濃度，但沒有核酸代謝疾病的正常人攝入核酸過多是否會引起痛風？對于我們每一個人，什么樣的階段和什么情況下需要額外補充核酸？大分子DNA和RNA（如MicroRNA）的片段能否廣泛被人體吸收及在人體內(nèi)發(fā)生作用？攝入的外源基因的信息是否會影響生物體的基因并遺傳給下一代？tRNA等含有的修飾堿基是否體內(nèi)可以合成？煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）補充劑作為一種延緩衰老保健品已經(jīng)在市場上銷售，并日益受到追捧，但有研究發(fā)現(xiàn)吸收NAD+可能會刺激腫瘤細胞生長，并認為其抗衰老的功效可能是建立在促進腫瘤發(fā)展的情況下產(chǎn)生的。五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望2核酸營養(yǎng)的相關爭議核酸一方面可以作為體內(nèi)合成大分子核酸的材料，另一方面也可以作為類似于激素或維生素等物質的功能分子，調(diào)節(jié)體內(nèi)的生物化學反應。人體的代謝與營養(yǎng)是一個非常復雜的系統(tǒng)，目前的科學認知還遠未達到能夠對任何一個營養(yǎng)學問題進行全面解答的水平，需要繼續(xù)利用先進技術和大數(shù)據(jù)處理等新手段進行研究。核酸同其他生物分子一樣，一方面對于人體具有重要的營養(yǎng)作用；另一方面，如果使用不當則可能對人體無益甚至有害。目前核酸領域的爭議大多源于商業(yè)利益或產(chǎn)生了顛覆性的新觀點。只有加大相應的科研投入和更多的科研人員潛心研究，才可能盡量排除商業(yè)利益等的誘惑，真正全面深入認識核酸的代謝、調(diào)控及營養(yǎng)作用等。五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望3核酸營養(yǎng)學的發(fā)展趨勢有關核酸類物質的代謝與營養(yǎng)，一方面我們已經(jīng)有了廣泛而又具有一定深度的認識，另一方面相關研究還不足以產(chǎn)生足夠系統(tǒng)和全面的知識；一方面可以積極進行臨床實驗等檢驗其功效，另一方面需要加大基礎研究的力度，提供理論支撐；一方面不能盲目進行商業(yè)炒作，另一方面要看到在人類健康領域的廣闊前景，進行深入的探索。對于核酸營養(yǎng)作用，我們也需要從平衡的角度去分析，包括濃度、磷酸化程度、各類核苷酸之間的轉化、合成方式（從頭合成和補救合成）以及其他營養(yǎng)的攝入等。五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望3核酸營養(yǎng)學的發(fā)展趨勢未來尚需要大量深入細致的研究，主要研究方向有：1核酸生物學作用的評價3核酸高效酶解技術的開發(fā)、分離、純化和機制的研究，以及酶解工藝技術的改進2核酸營養(yǎng)與相關疾病預防和治療作用的具體機制4核酸的營養(yǎng)學轉化，開發(fā)嬰幼兒食品、保健食品和臨床特殊膳食等五、核酸營養(yǎng)學的研究前景及展望3核酸營養(yǎng)學的發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代營養(yǎng)學研究和核酸應用研究的不斷深入，越來越多的外源性核酸生物學功能將會被不斷發(fā)現(xiàn)。國際上對于核酸應用學的研究興趣越來越濃厚，不斷有新的研究成果涌現(xiàn)，核酸營養(yǎng)學已經(jīng)成為營養(yǎng)學界一個新的研究領域。隨著生物科學與科技的發(fā)展，將會在多個學科的交叉領域開展深入研究，相信眾多的謎團將會被相繼解開。二本章小結脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸分別是DNA和RNA的基本組成單位。核苷酸完全水解可釋放出等摩爾量的堿基、戊糖和磷酸。脫氧核糖核苷酸中的堿基成分。核苷酸的合成代謝途徑主要為從頭合成和補救合成。其中，從頭合成為主要途徑，使用簡單前體分子組裝成核苷酸。而補救合成途徑則利用體內(nèi)核苷酸降解產(chǎn)生的游離嘌呤/嘧啶或核苷重新合成核苷酸。核酸作為“條件型營養(yǎng)素”現(xiàn)已被廣泛認可，隨著核酸營養(yǎng)學研究體系的不斷發(fā)展與完善，人們正逐步認識到核酸的重要的生物學功能、與營養(yǎng)相關疾病及與特殊人群營養(yǎng)的關系。核酸具有重要的營養(yǎng)健康價值，現(xiàn)已廣泛應用于食品、化妝品及醫(yī)藥等諸多領域，具有光明的應用前景。第三章DNA的生物合成與人體營養(yǎng)健康DNA的組成DNA的生物合成本章目錄一二DNA損傷及修復與人體健康三本章重難點掌握熟悉1.掌握DNA的二級結構及結構特點2.掌握DNA合成中的半不連續(xù)合成3.掌握E.coliDNA損傷修復與人體DNA損傷修復途徑的差異4.掌握DNA損傷修復障礙與人體健康的聯(lián)系1.熟悉DNA復制的方式、復制酶系、復制的大致過程、原核生物與真核生物DNA復制的異同點了解1.了解DNA的基本組成單位2.了解DNA的一、二、三級結構4.了解DNA損傷的概念、類型以及原因5.了解DNA損傷修復的概念和途徑第一節(jié)DNA的組成一、DNA的發(fā)現(xiàn)二、DNA的化學組成三、DNA的結構一、DNA的發(fā)現(xiàn)19世紀下半葉，融合遺傳的觀點十分盛行。奧地利科學家孟德爾（G.J.Mendel）打破了這一觀點，提出了完全不同的理論。他利用豌豆進行雜交實驗，發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律，成功地揭示了生物體遺傳的不是性狀本身，而是控制性狀的遺傳因子。1868年，瑞士科學家米歇爾（JohannFriedrichMiescher,1844-1895）發(fā)現(xiàn)了細胞核中含有一種含磷量很高的酸性化合物，將其命名為“核素”即現(xiàn)在的核酸。但此項發(fā)現(xiàn)與遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)一樣，在當時沒有引起人們的重視。到了19世紀后期，人們在顯微鏡下觀察到了染色體。后來，摩爾根等人進行了果蠅的雜交實驗，證明了染色體攜帶著基因，這讓人們認識到遺傳因子是具有物質性的實體。之后，德國科學家科賽爾（AlbrechtKossel,1853-1927）確定了DNA的化學組成，但并沒發(fā)現(xiàn)DNA是構成基因的化學物質。直到20世紀30年代末，人們探索遺傳物質的步伐才回到了DNA的正確道路上。1928年英國科學家格里菲斯通過實驗發(fā)現(xiàn)了被后人稱為“轉化”的現(xiàn)象。1944年美國科學家埃弗雷等人在格里菲斯的研究基礎上改進實驗，提出了遺傳物質不是蛋白質，而是DNA。1952年由赫爾斯和蔡斯設計的噬菌體實驗證實了DNA是主要的遺傳物質。G.J.Mendel1822-1884一、DNA的發(fā)現(xiàn)1.細菌轉化實驗加熱殺死的S型雙球菌含有某種轉化因子，可促使R型轉化為S型。這種轉化因子究竟是什么呢？一、DNA的發(fā)現(xiàn)2.肺炎雙球菌體外轉化實驗分別用蛋白酶、RNA酶、超離心處理后，細胞提取物仍然有轉化活性在DNA中加入DNA酶后轉化不再發(fā)生一、DNA的發(fā)現(xiàn)3.噬菌體侵染細菌實驗子代噬菌體的各種形狀是通過親代噬菌體的DNA遺傳的。這個實驗進一步證明了DNA是遺傳物質，而不是蛋白質。一、DNA的化學組成核酸是由多個核苷酸通過3',5'-磷酸二酯鍵連接而成的多聚核苷酸。根據(jù)所含戊糖的不同，核酸分為DNA和RNA兩大類。DNA是形成細胞或病毒遺傳密碼的核酸聚合物。大多數(shù)DNA分子由四個核苷酸的兩個聚合物（雙鏈）組成，每個聚合物由一個堿基、脫氧核糖和一個磷酸基團組成。二、DNA的化學組成1.堿基（1）常見堿基構成核苷酸的堿基分為嘌呤（purine）和嘧啶（pyrimidine）兩類。二、DNA的化學組成稀有堿基是指上述五種堿基環(huán)上的某一位置被一些化學基團（如甲基、甲硫基等）修飾后的衍生物。一般這些堿基在核酸中的含量稀少，在各類核酸中的分布也不均一，但是可能對核酸的功能起到重要的調(diào)節(jié)作用。（2）稀有堿基自然界中還存在其他堿基衍生物。嘌呤堿衍生物次黃嘌呤、黃嘌呤和尿酸是核苷酸代謝的產(chǎn)物。黃嘌呤甲基化衍生物茶堿（1,3-二甲基黃嘌呤）、可可堿（3,7-二甲基黃嘌呤）、咖啡因（1,3,7-三甲基黃嘌呤）分別存在于茶葉、可可、咖啡中，都有增強心臟活動的功能。二、DNA的化學組成2.戊糖戊糖是核苷酸的基本組成成分之一，核酸中的戊糖分為兩種，核糖和脫氧核糖二、DNA的化學組成3.核苷堿基與脫氧核糖通過糖苷鍵縮合形成脫氧核苷，其連接方式是脫氧核糖C-1的羥基與嘧啶堿第一位氮原子（N-1）或嘌呤堿第9位氮原子（N-9）上的氫脫水形成β-N-糖苷鍵，分別稱為2'-脫氧腺苷、2'-脫氧胸苷、2'-脫氧鳥苷和2'-脫氧胞苷。4.核苷酸核苷酸是由核苷中戊糖的羥基與磷酸脫水縮合形成的磷酸酯。由脫氧核糖核苷生成的磷酸酯稱為脫氧核糖核苷酸。生物體內(nèi)的核苷酸大多為5‘-核苷酸，即脫氧核糖的第5位碳原子（C-5’）上的羥基與磷酸分子縮合形成磷酸鍵，生成的脫氧核苷酸。二、DNA的化學組成脫氧核苷酸的分子模型二、DNA的化學組成核酸堿基核苷核苷一磷酸核苷二磷酸核苷三磷酸DNAA脫氧腺苷脫氧腺苷一磷酸(dAMP)脫氧腺苷二磷酸(dADP)脫氧腺苷三磷酸(dATP)G脫氧鳥苷脫氧鳥苷一磷酸(dGMP)脫氧鳥苷二磷酸(dGDP)脫氧鳥苷三磷酸(dGTP)C脫氧胞苷脫氧胞苷一磷酸(dCMP)脫氧胞苷二磷酸(dCDP)脫氧胞苷三磷酸(dCTP)T脫氧胸苷脫氧胸苷一磷酸(dTMP)脫氧胸苷二磷酸(dTDP)脫氧胸苷三磷酸(dTTP)表1DNA的堿基、核苷及核苷酸通常以堿基的第一個字母表示含相應的堿基，以小寫的“d”表示含有脫氧核糖的核苷酸。根據(jù)包含的磷酸基團數(shù)目不同，脫氧核苷酸包括脫氧核苷一磷酸（dNMP）、脫氧核苷二磷酸（dNDP）、脫氧核苷三磷酸（dNTP）。遇到具體核苷酸時，使用堿基首字母代替N。三、DNA的結構1.DNA的一級結構DNA的一級結構是指DNA分子中脫氧核苷酸從5'-末端到3'-末端的排列順序。由于脫氧核苷酸之間的差別僅在于堿基的不同，所以DNA的一級結構即是它的堿基排列順序。DNA中核苷酸的連接方式DNA一級結構的表達方式二、DNA的結構2.DNA的二級結構英國物理化學家RosalindFranklin用X射線衍射技術分析了DNA結晶，獲得了高質量的DNA分子X射線衍射照片，結果顯示DNA是雙鏈的螺旋形分子，這一研究成果為DNA雙螺旋結構提供了最直接的證據(jù)。英國科學家Watson和Crick于1953年提出了DNA雙螺旋結構模型，并于1953年在Nature雜志上發(fā)表。這一結構模型的提出解釋了DNA已知的理化性質，確立了核酸作為信息分子的結構和物質基礎，是分子生物學發(fā)展史上的重要里程碑。美國生物化學家ErwinChargaff用紙色譜技術分析了DNA的核苷酸組成，絕大多數(shù)DNA組成的堿基均為A、T、C、G，在不同物種的DNA中，這四種堿基組成有一定的規(guī)律。1950年Chargaff發(fā)表了Chargaff定則，揭示了DNA的堿基之間存在著某種對應關系，為堿基之間的互補配對關系奠定了基礎。二、DNA的結構（1）雙螺旋結構的特點DNA雙螺旋結構模型①DNA具有反向平行的右手雙螺旋結構。兩條多聚脫氧核苷酸鏈以相反方向互相纏繞形成右手螺旋結構。兩條鏈中一條鏈的5'-3'方向是自上而下，而另一條鏈的5'-3'方向是自下向上，呈現(xiàn)出反向平行的特征。DNA雙螺旋結構的直徑為2.37mm，螺距為3.54mm。②DNA雙鏈之間具有嚴格的堿基互補配對。DNA中兩條脫氧核苷酸鏈的反向平行特征及堿基的化學結構決定了兩條鏈之間的特有相互作用方式：兩條脫氧核糖核苷酸鏈通過內(nèi)側堿基之間的氫鍵連接在一起，使兩條鏈不會松散。堿基之間有嚴格的配對規(guī)律：A與T配對，形成2個氫鍵；G與C配對，形成3個氫鍵。這種特定的堿基之間的作用關系稱為互補堿基對，DNA的兩條鏈稱為互補鏈。③親水性骨架在外，互補堿基對在內(nèi)。在DNA雙螺旋鏈中，由于脫氧核糖與磷酸是親水的，位于雙螺旋結構的外側，形成親水性骨架，而堿基是疏水的，位于螺旋內(nèi)測。從雙螺旋結構外觀看，雙螺旋表面存在兩種不同大小的溝槽，一個較寬、較深，稱為大溝，一個較窄、較淺，稱為小溝，它們是蛋白質識別DNA堿基順序的結構基礎。二、DNA的結構（2）DNA二級結構的多樣性DNA的右手雙螺旋結構不是自然界DNA唯一的存在方式。Watson和Crick發(fā)現(xiàn)的雙螺旋結構稱為B型結構，是在相對濕度92%時析出的DNA-鈉鹽纖維所呈現(xiàn)的構象，也是生物體內(nèi)天然DNA的主要構象。DNA雙螺旋結構在不同條件下，或在不同功能狀態(tài)下可以發(fā)生扭曲、旋轉、伸展等結構變化，特別是細胞核內(nèi)的DNA常常與蛋白質緊密結合，因此可以形成不同形態(tài)的結構。應用X射線衍射技術或配合電鏡觀察對DNA結構進一步研究發(fā)現(xiàn)DNA二級結構存在其他立體構象類型。

B-DNAA-DNAZ-DNA旋轉方向右旋右旋左旋螺旋直徑2nm2.6nm1.8nm每螺旋堿基對1010.912螺距3.4nm3.2nm4.5nm每圈堿基對數(shù)目1110.512軸心與堿基的關系穿過堿基對不穿過堿基對不穿過堿基對堿基傾角-2°13°9°嘌呤堿基與脫氧核糖之間β-糖苷鍵的構象反式反式順式表2B-DNA、A-DNA、Z-DNA的結構比較二、DNA的結構3.DNA的三級結構DNA的三級結構是指雙螺旋基礎上分子的進一步扭曲或再次螺旋所形成的構象。其中，超螺旋是最常見的DNA的三級結構。超螺旋的形成：由于DNA雙螺旋是處于最低能量狀態(tài)的結構，如果使正常DNA的雙螺旋額外地多轉幾圈或少轉幾圈，就會使雙螺旋內(nèi)的原子偏離正常的位置，這樣在雙螺旋分子中就存在額外的張力。如果雙螺旋末端是開放的，張力就會通過鏈的旋轉而釋放；如果DNA分子兩端是以某種方式固定的，這些額外張力就不能釋放到分子之外，而只能在DNA分子內(nèi)部重新分配，從而造成原子或基團的重排，并導致DNA形成超螺旋。第二節(jié)DNA的生物合成一、DNA的復制二、反轉錄作用一、DNA的復制DNA復制：是指作為遺傳信息載體的DNA分子的兩條母鏈彼此分離，分別以每一條母鏈作為模板按堿基互補配對原則合成兩個與親代完全一樣的DNA分子，并把遺傳信息分配到子代細胞中的過程，分為起始、延伸和終止三個階段。圖3-1DNA復制的三種假說圖3-2Meselson和Stahl證明DNA半保留復制的實驗DNA的復制方式：（1）半保留復制：DNA復制時，親代DNA雙鏈堿基間氫鍵斷裂而使雙鏈解旋和分開；然后以每條單鏈為模板，按堿基互補配對原則，在兩條單鏈上各形成一條互補鏈。DNA的半保留復制方式，可使遺傳信息準確地傳遞給子代細胞，保持其相對穩(wěn)定性而不致發(fā)生變化，這對生物的遺傳和維持物種穩(wěn)定性具有重要意義。一、DNA的復制體內(nèi)的DNA復制并不是隨機啟動的，而是從特定的區(qū)域開始，即具有固定的復制起點。其往往表現(xiàn)為特定的序列，識別并結合與復制有關的酶與蛋白質，并且DNA在該位點解鏈開始復制。圖3-3DNA單向和雙向復制的示意圖圖3-4原核生物環(huán)狀染色體的復制及真核生物線狀染色體DNA的復制復制叉：DNA復制從復制起點開始后，母鏈DNA因解鏈而形成的叉狀結構。絕大多數(shù)DNA的復制是分別向兩側進行復制，即雙向復制；少數(shù)DNA的復制只能向一個方向進行，即單向復制。一、DNA的復制DNA的復制方式：（2）半不連續(xù)復制：當DNA復制時，一條鏈是連續(xù)的，另一條是不連續(xù)的，因此稱為半不連續(xù)復制。連續(xù)合成的DNA子鏈稱為前導鏈，亦稱先導鏈，不連續(xù)合成的子鏈稱為后隨連，又稱滯后鏈。