导图社区 《生化》第9版2、核酸
这是一个关于《生化》第9版2、核酸的思维导图,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
编辑于2024-06-20 22:25:57这是一个关于《生化》第9版:18、癌基因与基因学的思维导图,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
这是一个关于17、维生素的思维导图,包含水溶性维生素、脂溶性维生素等,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
这是一个关于《生化》第9版:16、血、肝生化的思维导图,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
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核酸
核酸的化学结构
脱氧核糖核酸(DNA)
分布:细胞核(主要)、线粒体
功能:携带遗传信息,决定个体遗传型
核糖核酸(RNA)
分布:细胞质(主要)、细胞核、线粒体
功能:参与遗传信息的复制、表达碱基
核酸(多聚核苷酸)的基本单位
核糖
DNA:β-D-2′-脱氧核糖
RNA:β-D-核糖
核苷酸分类
脱氧核糖核苷酸
DNA:dAMP、dTMP、dGMP、dCMP
核糖核苷酸
RNA:AMP、UMP、GMP、CMP
功能
①作为DNA复制和RNA生物合成的模板
②是生命体遗传信息的载体
DNA的空间结构与功能
结构
DNA一级结构
是指核苷酸的排列顺序(5'→3'),即碱基排列顺序
DNA二级结构
是指DNA的双螺旋结构
DNA高级结构
是指在双螺旋结构基础上,进一步扭曲成超螺旋结构
核酸的一级结构
指核苷酸或脱氧核苷酸从5-到3'-端的排列顺序,即碱基排列顺序
核酸只能自3'端延长
意义
戊糖和磷酸基团构成核酸的骨架结构
DNA和RNA对遗传信息的携带和传递,是依靠碱基排列顺序变化而实现
双螺旋结构
1、Chargaff(查加夫,1950)规则
个体间差异
A、不同生物个体的DNA,其碱基组成不同
个体内统一
B、同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成
时间上恒定
C、特定组织DNA其碱基组成不随年龄、营养状态、环境而变化
碱基互补
D、对于一个特定的生物体,碱基A和T、G和C的摩尔数相等(A=T,G≡C)
意义
揭示DNA碱基之间存在着对应关系,为碱基互补配对奠定了基础
2、DNA分子X线衍射照片——螺旋状分子
3、DNA双螺旋结构模型的提出(1953)
DNA是反平行互补双链结构
反向——一条链为5'→3',另一条为3’→5'
配对——两条碱基间按A=T、G≡C配对(嘌呤-嘧啶)
平行——内侧疏水碱基(其平面与螺旋轴垂直),外侧亲水骨架(磷酸、脱氧核糖)
碱基和骨架连接呈非对称性,在核酸表面形成大沟、小沟(双螺旋)
双链——两条DNA单链
右手螺旋结构
直径2.37nm,螺距3.54nm,每一螺旋有10.5个碱基对
每个碱基对之间的相对旋转角度为36°
两个相邻碱基对之间的垂直距离0.34nm
稳定性的维系
横向一靠两条互补碱基间的氢键维系
纵向一靠碱基平面间疏水性堆积力维系
纵向堆积力>横向维系力;G≡C>A=T
骨架一磷酸、脱氧核糖构成螺旋的骨架
DNA螺旋的多样性
B-DNA,右手螺旋结构,经典结构,水性环境和生理条件下最稳定的结构
A-DNA,右手螺旋结构,但双螺旋的沟槽、螺距、旋转角度等不同
Z-DNA,左手螺旋结构
DNA右手螺旋和蛋白质的α-螺旋鉴别
超螺旋结构
DNA双链可以盘绕、折叠、压缩后,在拓扑异构酶参与下形成超螺旋结构
超螺旋结构可释放环状DNA双螺旋应力
正超螺旋
是指DNA链的盘绕方向,与DNA双螺旋方向相同
负超螺旋
是指DNA链的盘绕方向,与DNA双螺旋方向相反,多见
有利于复制和转录
生物体内DNA高级结构
原核生物DNA的环状双螺旋结构
绝大多数原核生物的DNA是环状双螺旋分子
在拓扑异构酶作用下可进一步盘绕后,形成类核结构,也可在解螺旋酶作用下还原
类核结构中80%是DNA,其余为蛋白质
细菌DNA中,超螺旋结构可独立存在,形成超螺旋区
在大肠杆菌DNA,平均每200bp就有一个负超螺旋形成
真核生物DNA的高级结构
DNA双链
长约1.7m,参与组成核小体
核小体
染色质的基本组成单位
核心颗粒
4种碱性组蛋白各2分子共同形成八聚体的核心组蛋白,DNA双链在核心组蛋白上盘绕1.75圈
H2A、H2B、H3、H4
组蛋白H1
结合于DNA双链的进出口处,发挥稳定核小体结构的作用
共5种蛋白
染色质纤维
第1次折叠
核心颗粒(146bp)、连接段DNA(50bp)形成串珠状的结构——染色质纤维
RNA的空间结构与功能
RNA与DNA鉴别
大小
RNA分子量小(其中tRNA最小)
形状
RNA多为单链无规则卷曲(tRNA中碱基大部分配对);DNA多为双螺旋结构(严格配对)
结构
rRNA与核糖体蛋白构成核糖体;DNA与组蛋白合成核小体
对碱水解
RNA具有较强的酸性,对碱水解敏感;DNA对碱水解不敏感(酸性,但是双螺旋结构稳定)
碱基配对
RNA多不配对,tRNA可含稀有碱基;DNA配对且不含稀有碱基
1、mRNA(信使RNA)
细胞核内生成hnRNA(核不均一RNA)后,经转录修饰剪切成为成熟mRNA,最后运入细胞质
hnRNA
初级转录产物,含有许多外显子、内含子
外显子
是构成mRNA的序列片段,指被转录也被翻译的序列
内含子
不出现于mRNA中的非编码序列,指被转录但不被翻译的序列
修饰
hnRNA向细胞质转移时,剪掉内含子,连接外显子,经加帽、加尾修饰后,成为成熟的mRNA
mRNA结构组成
5'端
5'-帽结构
真核生物5'-端帽结构可与帽结合蛋白(CBP)结合形成复合体
7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷(m7GpppN)
5'-非翻译区
从成熟mRNA的5′-帽结构,到核苷酸序列中第一个AUG(起始密码子)之间的核苷酸序列
编码区(可读框ORF)
由起始密码子和终止密码子所限定的区域
3'端
3'-非翻译区
从可读框(终止密码子)的下游,直到多聚A尾的区域
3'-多聚(A)尾
真核生物mRNA3'-端有多聚腺苷酸尾或多聚(A)尾结构
编码区与非编码区功能
编码区为蛋白质合成模板,非翻译区参与蛋白质合成调控
5′帽子和3′尾的功能
1、负责mRNA核内向胞质的转位
2、维系mRNA稳定
去除5'-帽和3'-多聚A尾结构,可导致细胞内的mRNA迅速降解
3、调控翻译起始
原核真核细胞比较
多顺反子见于原核生物:一个mRNA分子编码多个多肽链
单顺反子见于真核生物:一条mRNA中只含有一个编码基因片段。
2、tRNA
是细胞内分子量最小的核酸,长度74~95个核苷酸
tRNA是含稀有碱基最多的RNA(占10%~20%)
DHU(双氢尿嘧啶)、ψ(假尿嘧啶核苷)、m7G、m7A(甲基化的嘌呤)等
稀有碱基均是转录后修饰而成的★
二级结构
三叶草样(三环一柄)
tRNA与mRNA对应顺序相反
3'-端最后3个核苷酸均为CCA,称氨基酸连接茎
配对碱基形成链内双螺旋,不配对部分膨出形成环状或襻状,称呼茎环结构或发卡结构
三级结构
X射线晶体衍射图分析表明,所有tRNA都具有倒L形的空间结构
主要依靠某些碱基之间产生的特殊氢键、碱基堆积力维系
3、rRNA
是细胞中含量最多的RNA,与核蛋白体蛋白共同构成核糖体,作为合成蛋白质的场所
(80)16523,18528(100)
三种RNA鉴别
RNA种类和功能
编码RNA
mRNA(含有密码子)
非编码RNA
组成性
调控性
miRNA和siRNA
nt是核苷酸;bp是碱基
dsRNA:双链RNA
核酶可降解特异的mRNA序列
miRNA由RNA pol Ⅱ转录生成pri-miRNA,经二次修饰形成
miRNA可通过引导相应mRNA诱导的沉默复合体(R1SC)与靶mRNA3′端非翻译区结合,促进mRNA的降解。
piRNA
能与PIWI蛋白结合的RNA,约30nt,属于非编码小RNA(<200nt)
存在于:哺乳动物的生殖细胞、干细胞
生理功能:主要通过与PIWI蛋白结合形成piwi复合物来调控基因沉默,调节生殖细胞、干细胞的生长发育
IncRNA
长非编码RNA,200~ 100 000nt
来源:由RNA pol Ⅱ转录后剪切生成
结构:类似于mRNA,具有poly A尾和启动子,但序列中不存在可读框,不能编码蛋白质
存在于:细胞核和细胞质中
功能:结合于编码蛋白质的基因上游启动子区,干扰下游基因的表达
circRNA(环状RNA)
呈封闭环状结构,没有5'端和3'-端,因此不受RNA外切酶(切5'/3'端)的影响,表达更稳定,不易降解
功能(miRNA海绵)
富含miRNA的结合位点,吸纳结合miRNA,进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用,升高靶基因的表达水平
IncRNA(长非编码)、miRNA(微)、circRNA(环状)、siRNA(干扰性)、piRNA
RNA5个最
种类最多mRNA
总结
核酸相关酶
RNA聚合酶
原核细胞中只有一种RNA聚合酶
真核细胞中有3中RNA聚合酶:
Pol1:转录rRNA 前体45S等
Pol2:转录mRNA前体(hnRNA)、大部分snRNA以及microRNA
Pol3:转录tRNA、snRNA、rRNA 5S.
核酸的理化性质
理化性质
1、紫外吸收
嘌呤、嘧啶都是含有共轭双键的杂环分子,因此,碱基、核苷、核苷酸、核酸在紫外波段有较强的光吸收, 最大吸收值在260nm。
测定吸光度A260,可测定溶液DNA、RNA的含量
吸光度260nm/280nm可用于测定核酸纯度:DNA:1.8,RNA:2.0
2、酸性
核酸为多元酸,具有较强的酸
3、粘滞度
DNA、RNA都是线性高分子,因此它们溶液的黏滞度极大(RNA<DNA)
提取高分子量DNA时,DNA在机械力作用下易发生断裂
DNA变性
在理化因素(加热、加酸、加碱、改变离子强度)作用下,DNA由双链成为单链的现象
变性时,空间结构破坏:氢键断裂,碱基堆积力破坏
不破坏一级结构,不破坏多核苷酸链(糖苷键、磷酯键)
变性后效应
增色效应
更多的共轭双键得以暴露,DNA在260nm处的吸光度增加,称DNA的增色效应
溶液黏度降低
DNA变性时,由刚性双螺旋分裂成柔软的单股多核苷酸链,粘滞度降低
Tm值(解链温度、熔解温度)
Tm值是指核酸分子内双链解开50%时的温度
意义
①Tm值其DNA长短、碱基中的GC含量有关
DNA分子中GC含量越高,Tm值越高
DNA分子越长,Tm值越大
②离子强度越高,Tm值越高(改变介电常数,使碱基堆积力更大)
蛋白质变性与DNA变性
DNA复性
定义
缓慢除去变性条件后,两条解离的DNA互补链可重新互补配对形成DNA双链,恢复原来的双螺旋结构
效应
热变性DNA缓慢冷却后可以复性,称为退火,产生减色效应(A260↓)
热变性DNA迅速冷却至4℃不能复性,可保持单链变性状态
复性条件
复性的最佳条件——比T低25℃的温度
水解
单链断裂成单个核苷酸,增色效应(A260↑)
核酸分子杂交
DNA复性过程中,两种核酸单链之间存在着一定程度的碱基互补关系时,可能形成杂化双链,称核酸分子杂交
杂交可发生在DNA-DNA、RNA-DNA、RNA-RNA间