ATP和dATP- 高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修三

ATP和dATP先看一道試題：8．下列有關(guān)PCR技術(shù)的說(shuō)法，正確的是（）A．需要提供ATP B．需要解旋酶和TaqDNA聚合酶C．包括變性、復(fù)性和延伸三個(gè)階段 D．子鏈延伸的方向都是從5′端到3′端解析：關(guān)于PCR技術(shù)的相關(guān)知識(shí)：1、概念：PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)．2、原理：DNA復(fù)制．3、前提條件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一對(duì)引物．4、過(guò)程：①高溫變性：DNA解旋過(guò)程（PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開(kāi)不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動(dòng)解開(kāi)）；②低溫復(fù)性：引物結(jié)合到互補(bǔ)鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈．A、PCR技術(shù)不需要提供ATP，A錯(cuò)誤；B、PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開(kāi)不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動(dòng)解開(kāi)，B錯(cuò)誤；C、PCR包括變性、復(fù)性和延伸三個(gè)階段，C正確；D、子鏈延伸的方向都是從5′端到3′端，D正確．故選：CD．有的同學(xué)對(duì)A錯(cuò)誤不理解。那么，PCR以什么供能？PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，以dNTP供能。ATP分子由于兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥等原因，使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有一種離開(kāi)ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢(shì)，即具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。當(dāng)ATP在酶的作用下水解時(shí)，脫離下來(lái)的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。

ATP外側(cè)的P—O鍵和水中的H—O鍵斷裂吸收能量；同時(shí)形成ADP中的O—H鍵和磷酸中的P—0鍵，放出能量。

ATP分子中的3個(gè)磷酸基團(tuán)從與腺苷直接相連的那個(gè)開(kāi)始向外依次為α、β和γ,α和β之間、β和γ之間的磷酸鍵水解釋放出的自由能分別是：30.5kJ/mol、30.2kJ/mol。歷史上，曾把水解時(shí)釋放自由能超過(guò)25kJ/mol的化合物稱為“高能”化合物，如ATP、ADP和焦磷酸等。ATP提供能量的反應(yīng)或過(guò)程常用一個(gè)單箭頭示出：ATP→ADP+Pi。實(shí)際上單個(gè)反應(yīng)箭頭代表了兩步反應(yīng)：在酶的催化作用下，ATP的磷酸基團(tuán)先被轉(zhuǎn)移到底物分子上，提高底物分子自由能；然后磷酸基團(tuán)被取代，底物為ATP提供H+和OH-，像水解過(guò)程一樣轉(zhuǎn)變?yōu)锳DP和Pi。這樣ATP就通過(guò)基團(tuán)轉(zhuǎn)移完成了供能，其中H2O并沒(méi)作為底物參與反應(yīng)。

1941年，猶太裔美國(guó)籍科學(xué)家李普曼在《磷酸鍵能在代謝中的產(chǎn)生和利用》一文中總結(jié)了30年代科學(xué)家對(duì)ATP的研究，并對(duì)磷酸鍵在能量轉(zhuǎn)換和生物合成中的功能作了進(jìn)一步概括，闡明ATP是生物化學(xué)能量的普遍載體，并建議用符號(hào)“~”代表這種攜帶可供能的鍵，稱之為“高能鍵”，也有人稱之為“高能磷酸鍵”。這種習(xí)慣叫法不夠規(guī)范和科學(xué)，它并不是一個(gè)特殊的化學(xué)鍵，不是“鍵”本身含有高能量。高能分子是既容易水解又能夠在水解時(shí)釋放出大量自由能的一類分子的總稱，以高能磷酸化合物最為常見(jiàn)。

在眾多的高能分子中，磷酸烯醇式丙酮酸水解時(shí)釋放的能量最高（61.9kJ/mol），較高的還有磷酸肌酸（43.1kJ/mol）等；常見(jiàn)的葡萄糖-6-磷酸（13.8kJ/mol）等水解放能較低。而ATP（30.5kJ/mol）正好位于“中游”的位置，這意味著它合成起來(lái)容易，利用起來(lái)也容易。dNTP代表脫氧核糖核苷酸三磷酸。dNTP，即脫氧核糖核苷三磷酸的縮寫。每個(gè)dNTP由以下三個(gè)部分組成：磷酸基團(tuán)（PO?3?）脫氧核糖（C?H?O?）含氮堿基，代表變量，可以是A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、G（鳥(niǎo)嘌呤）或C（胞嘧啶）中的一種。因此，dNTP的一般結(jié)構(gòu)可以表示為：dNTP=磷酸+脫氧核糖+含氮堿基在四種不同的dNTP中，含氮堿基的不同決定了它們的具體類型，分別是：dATP（脫氧腺苷三磷酸）dGTP（脫氧鳥(niǎo)嘌呤三磷酸）dTTP（脫氧胸腺嘧啶三磷酸）dCTP（脫氧胞嘧啶三磷酸）這些核苷酸是DNA復(fù)制和RNA合成過(guò)程中的關(guān)鍵物質(zhì)，它們參與形成DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，并通過(guò)堿基配對(duì)原則與互補(bǔ)的RNA鏈或DNA鏈結(jié)合。在DNA合成中，這些核苷酸與模板鏈上的堿基通過(guò)