生物化学：核酸

核酸的具体结构功能，理化性质介绍。核酸检测的物质是病毒的核酸。核酸检测是查找患者的呼吸道标本、血液或粪便中是否存在外来入侵的病毒的核酸，来确定是否被新冠病毒感染。

核酸的结构与功能

• DNA
  • 特性
    • 储存并表达遗传信息
    • 把遗传信息传递给子代
    • 物理和化学性质稳定
    • 有遗传变异的能力
  • 发现
    • WATSON和CRICK发现了DNA双螺旋结构
  • 分布
    • 真核
      • 大部分在细胞核中（染色体）线性小部分在核外（叶绿体，线绿体）环状
    • 原核
      • 拟核中；核外（质粒）；环状
    • 病毒
      • DNA病毒
• RNA
  • RNA也是遗传物质
    • 类病毒
    • 朊病毒
  • 分布
    • 主要在细胞质中，核中只占10%
• 核酸的化学组成以及一级结构
  • 化学组成以及分类 C H O N P 组成，不含S
    • 戊糖： 有脱氧核糖（D-2-脱氧核糖）以及核糖（D-核糖）
    • 碱基：
      • 常见碱基：嘌呤碱（A G）嘧啶碱（C T U) 某些tRNA中也含有胸腺嘧啶
      • 稀有碱基：tRNA中含有较多
    • 核苷：碱基和戊糖通过糖苷键缩合形成核苷
      • 核酸分子中均为β-糖苷键
    • 核苷酸：核苷中戊糖的羟基和磷酸脱水缩合形成的磷酸酯 以小写字母d表示含有脱氧核糖的核苷酸
      • 环化核苷酸:第二信使
      • 作用
        • 为需能反应提供能量
          • ATP（高能磷酸键）用于多种反应
          • UTP用于多糖合成
          • GTP用于蛋白质合成
          • CTP用于脂质合成
        • 参与构成辅酶
          • AMP成分
        • 参与代谢调控
        • 用于信号传递
          • camp，cGMP第二信使
        • 作为核酸的成分
      • 性质
        • 紫外吸收
          • 260nm
        • 互变异构
      • 连接
        • 3’，5‘磷酸二酯键
    • 分类
      • 脱氧核糖核酸DNA
        • ATCG
      • 核糖核酸RNA
        • AUCG
  • 核酸的一级结构
    • 核酸的一级结构：指核苷酸的排列顺序及连接方式， 核苷酸之间的差异是碱基的排列顺序 核苷酸间通过3‘，5’-磷酸二酯键连接形成核酸
    • 线性多聚核苷酸具有方向性：5‘→3’
    • 表示方法
• DNA的空间结构与功能
  • DNA的二级结构
    • 双螺旋特点：1A+G=C+T 2 DNA碱基组成具有种属特异性 3无组织器官特异性，即同一生物的各种不同器官或者组织的DNA碱基组成相似 4每种生物具有各自特异的碱基组成，一般不受年龄，生长状况，营养状况和环境等条件的影响，碱基组成与生物遗传特性有关。
    • B型双螺旋要点：1 DNA是反向平行的右手双螺旋结构 2严格的碱基配对使双键结构互补 3疏水力和氢键维系DNA双螺旋结构的稳定 4各碱基平面与螺旋长轴垂直
    • 双链结构的多样性：主要是B型DNA （是生物体内天然DNA的主要构象）Z-DNA的特点 表面有一条深沟，每旋转一周是12个碱基对 在基因表达调控和DNA重组过程中起作用
  • DNA的三级结构
    • 又称超螺旋结构：自然界闭合双链DNA主要以负超螺旋形式存在
    • 真核生物高级结构是染色质（体） 染色质（体）的基本结构单位是：核小体 核小体由核心颗粒+连接区 组成 核心颗粒由 H1、H2A、H2B、H3和H4组成
    • 真核生物的线粒体及叶绿体DNA三级结构与细菌类似是环状双链超螺旋结构
  • DNA的功能：作为遗传信息的载体 是核酸的基本功能单位
• RNA的结构与功能
  • 单链形式存在 mRNA tRNA rRNA
  • mRNA
    • 多顺反子
    • 帽子结构
  • tRNA
    • 一级结构: 稀有碱基
    • 二级结构："三叶草形" 四臂四环 氨基酸臂 二氢尿嘧啶环 反密码子环 可变环 TφC
    • 倒”L“型三级结构
  • rRNA
    • 原核：5S 23S （大亚基） 16S（小亚基）
    • 真核：18S（小亚基）5S 5.8S 28S（大亚基）
• 核酸的理化性质
  • 一般理化性质
    • 粘度
      • 分子量越大，粘稠度越大
      • 天然的DNA的粘度较大，变性DNA粘度较低
      • RNA的粘度比DNA的小
    • 溶解度
      • 微溶于水，不溶于乙醇，乙醚和氯仿等一般有机溶剂
      • 常50%的乙醇沉淀DNA 75%的乙醇沉淀RNA
    • 酸碱度
      • 带负电荷，具有较强酸性
      • 解离状态随溶液的ph而改变
    • 紫外吸收
      • 嘌呤和嘧啶具有共轭双键，具有紫外吸收特征
      • 各种碱基在240-290nm紫外波长有一明显的吸收峰
    • 沉降特性
      • 用超速离心法提纯核酸，核酸在不同介质中的密度梯度离心的效果不同
      • RNA分离常用蔗糖梯度离心，DNA常用氯化yan梯度离心、
    • 酸水解
    • 碱水解
    • 酶水解
      • 底物专一性
  • 变性和复性
    • 核酸变性是指:在加热，强酸，强碱和有机溶剂等理化因素作用下，核酸碱基对之间的氢键断裂，变成单链的过程。变性不涉及核苷酸之间磷酸二酯键的断裂，变性核酸的分子量没有改变，其理化性质发生变化
    • 变化后的理化性质
      • 增色反应
      • 粘度下降
      • 沉降速度增加
      • 生物活性丧失
    • 复性：变性的DNA去除变性因素后在适当的条件下，两条互补链可重新结合恢复天然的双螺旋构象
      • 热变性DNA一般经过缓慢冷却即可复性，称为退火
      • 影响因素
        • DNA分子序列复杂程度，负相关
        • DNA片段大小，负相关
        • DNA浓度，正相关
        • 复性温度
          • Tm-25度
        • 阳离子浓度
          • 正相关
    • Tm
• 分子杂交
  • 探针：带有某些标记物的特异性核酸序列片段
  • 类型
    • 原位杂交
    • 固相杂交
• 研究方法
  • 超速离心
  • 凝胶电泳