导图社区 核酸及和核酸代谢【生物化学】
核酸及和核酸代谢【生物化学】知识梳理，包括核酸（DNA\RNA)结构、代谢、消化吸收、生物合成等内容。
脂质分子组成、结构、合成代谢、分解代谢、消化吸收、储存运输及功能知识梳理，需要的可以收藏下。
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核酸
理化性质
分子大小
较DNA小得多 DNA分子量较大
溶解度
RNA微溶于水，不溶于有机溶剂，在0.14mol/l的NaCl溶液中溶解度最大 DNA微溶于水，不溶于有机溶剂，在1mol/l的NaCl溶液中溶解度最大
粘度
较DNA粘度小，DNA粘度大，变性粘度降低
酸碱性
RNA有较强的酸性，PI 2~2.5 DNA PI 4~4.5
紫外线吸收
在260nm处 DNNA有增色效应（DNA变性时，氢键断裂，双链发生解离，碱基外露，共轭双键充分暴露，变性的DNA在260nm处的紫外吸收值显著增加）和减色效应（在一定条件下，变性DNA可以复性，紫外吸收值又回复至原来的水平）
变性与复性
变性
概念
在一定理化因素作用下，维持核酸空间结构的氢键和碱基堆积力会被破坏，使核酸分子的空间结构发生改变，从而引起核酸理化性质和生物学功能改变 变性为跃变
特征
增色效应 粘度降低 旋光性降低 沉降系数增加 浮力密度增加
Tm
即DNA在热变性过程中紫外吸收值达到最大吸收值的一半时的温度，也即熔点或溶解温度。 G+C比例越高Tm值越大
影响因素
DNA均一性 GC含量 介质中离子强度
复性
变性的DNA在适当的条件下，可以是两条分开的DNA链重新由氢键连接形成双螺旋
紫外吸收值降低 粘度增高 生物活性恢复 热变性DNA需要缓慢冷却才可以复性
核酸杂交
定义
将不同来源的DNA经过热变性，冷却使其复性，在复性时这些医院DNA酯键在某些区域有相同的序列就会形成杂交DNA分子 DNA与RNA之间也可以形成杂交
应用
southern blotting 研究对象DNA
northern blotting 研究对象RNA
western blotting 研究对象蛋白质
功能
遗传物质变异的基础 进行生物遗传信息的传递 运用于医药
分类
DNA
分布：线粒体，细胞核
DNA分子结构
一级结构
指构成DNA的各个单核苷酸之间连接键的性质以及核苷酸的数目和排列顺序
连接方式
3，5，-磷酸二酯键
著称DNA主要的碱基为AGCT 是四种脱氧核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接形成的直线型或环形多聚体 没有侧链 具有方向性，从5到3端
原核真核DNA特征差异
真核
具有重复序列（高度重复、中度重复和单一序列） 间隔序列和插入序列，插入序列也称为内含子 回文序列
原核
重叠基因 多顺反子：很多基因连在一起，共同转录出来 连续基因
二级结构：DNA双螺旋结构模型
为1953年提出，资料来源于B型DNA
1、由两条反向平行的脱氧核苷酸链围绕同一个中心轴相互缠绕构成的双螺旋，为右手螺旋 2、磷酸基和脱氧核糖在外侧，通过磷酸二酯键连接，形成DNA骨架。碱基连接在糖环的内侧，与糖环平面相互垂直。 3、双螺旋的直径为2nm，顺轴方向每隔0.34nm有一个核苷酸，两个响铃核苷酸之间夹角为60°。每一圈双螺旋有10个碱基，每圈高度为3.4nm 4、两条链之间有碱基间的氢键相连，A--T，C---G。碱基互补配对，可以通过一条链的剪辑顺序推知另一条链的 5、配对的碱基占有的空间时不对称的，也不充满全部空间。双螺旋上有两条螺形凹沟，大沟和小沟。与DNA和蛋白的识别有关
稳定性
稳定原因
1、最主要的力为碱基堆积力。由杂环碱基的Π电子之间相互作用引起的，碱基分子堆积，在DNA内部形成疏水核心，有利于形成氢键 2、其次为氢键和离子键。
DNA构型
A型：75%相对湿度，钠盐
B型：92%，大多数。钠盐
Z型左旋！
由A.Rich 等从d （GGGCGC ）中发现
H型三螺旋
三级结构
即在DNA双螺旋的结构基础上，双螺旋的再次扭曲或螺旋就形成了三级结构 包括不同二级结构单元间的相互作用、单恋与二级结构单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征（拓扑异构酶）
正超螺旋
负超螺旋
遗传物质的基础 存储生物信息
RNA
分布：细胞学 细胞核
RNA分子结构
结构特征
基本组成单位
AMP GMP CMP UMP
多核苷酸链
每分子RNA中含有几十个至数千个NMP，通过磷酸二酯键连接形成多核苷酸链
单链
主要为单链结构，但是局部区域可以卷曲形成双螺旋结构（发卡结构）。双链部位的碱基通过氢键配对。双联去有些不参与配对的碱基被排斥在双链外，形成环状突起。
具有二级结构的RNA分子可进一步折叠成三级结构
RNA易被碱水解，时5·磷酸酯键断开，形成3·磷酸酯键单核苷酸
类型
核糖体RNArRNA
原核生物70S，真核生物80S
核蛋白体组成成分，是蛋白质生物合成的场所，为细胞中最主要的RNA类型
结构
大小不均一
含有大量氢键
含有许多环状结构，5SrRNA与tRNA具有类似的三叶草结构
转运RNAtRNA
将氨基酸转运至核蛋白体 相对分子量最小
由70-90个核苷酸组成，含有较多的稀有碱基核苷酸，3·末端为-C-CAOH，陈建系数在4S左右
二级结构
呈三叶草形，由氨基酸臂二氢尿嘧啶环，T/C环，反密码环，额外环，
倒L型的三级结构：横为氨基酸臂与TC环 竖为二氢尿嘧啶环和反密码环
信使RMAmRNA
为传递DNA的遗传信息并指导蛋白质的合成
原核生物
多顺反子结构 转录翻译过程耦合 含有先导区翻译去和非翻译区 代谢十分迅速
真核生物
单顺反子 转录翻译分开进行 大多数·端含有多聚腺苷酸（约200个） 5·端由帽子结构—7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸 代谢慢，半衰期长
hnRNA
核内不均一的RNA ，真核细胞内mRNA成熟过程中的中间产物。DNA--hnRNA--mRNA
snRNA
小核RNA，是小核蛋白体复合物的组成成分，参与RNA的成熟与剪接
干扰小RNA siRNA
含有21~22个单核苷酸长度的双链RNA 。 胞内siRNA由双链RNA 经特异RNA酶Ⅲ家族的Dicer核酸酶切割形成双链DNA分子。该小分子dsRNA可以促使与其互补的mRMA被核酸酶切割降解，定向抑制靶基因表达 RNA干扰：上述由dsRNA诱导的基因沉默效应。
微RNA miRNA
不编码蛋白质，本身不具有开放阅读阅读框（ORF)，具有保守性、时序性、组织特异性。 在生物发育的不同阶段表达不同 在不同组织中表达类型不同
tmRMA
转运-信使RNA。存在于细菌的稳定的小RNA，在细菌蛋白质合成中起质量控制的作用
功能：参与蛋白质的合成
分离与测定
流程
选材--破碎细胞--分离提取--纯化--检测--存储
分离纯化
纯化
DNP溶于水，在0.14mol/l氯化钠溶液中溶解度最小，浓度增加时溶解度增大 RNP溶于0.14mol/l的氯化钠溶液
除蛋白
补充：枸橼酸钠有抑制脱氧核糖核酸酶的作用，制备DNA时可用来防止DNA核酸酶作用引起的水解
氯化铯
氯化铯密度梯度平衡超离心，可按照DNA儿电浮力密度不同进行分离
溴化乙啶
简称EB，为扁平分子，与核酸分子结合后插入到双螺旋核酸碱基对中间。EB本身在紫外光下不发光，与双键核酸结合后在紫外灯下发光
硝酸纤维素
可吸附变性DNA但是天然DNA和RNA不被吸附
差速离心法
再从核糖体分离rRNA 从多聚核糖体分离mRNA 从线粒体分离线粒体DNA RNA 从细胞核分离核内DNA 从细胞质分离各种tRNA
纯度检测
260nm处有最大吸收峰 纯DNA样品A260/A280为1.8 纯RNA样品A260/A280为2.0 若存在杂质比值降低
核酸含量检测
定磷法
DNA中平均含磷量为9.9% RNA中平均含磷量为9.4%
定糖法
核糖
RNA 分子中的核糖和浓盐酸或浓硫酸作用脱水生成糠醛，其与某些酚类化合物缩合形成有色化合物 糠醛- 地衣酚= 深绿色化合物（有高铁离子存在时反应更灵敏） 该反应再660nm 处有最大吸收，且与RNA 浓度正比
脱氧核糖
脱氧核糖与浓硫酸作用脱水的产物可与二苯胺生成蓝色化合物 再595nm处有最大吸收，与DNA浓度成正比
紫外吸收法
260nm处的A值
生物合成
核糖的合成
磷酸戊糖途径G-6-P降解生成5-磷酸核糖。5-磷酸核糖在转移磷酸核糖焦磷酸激酶的催化下，以ATP作用生成5-磷酸核糖焦磷酸PRPP，用于单核苷酸的合成
嘌呤核苷酸合成
原料
甘氨酸，天冬氨酸、谷氨酰胺、一碳基团
从头合成
先合成次黄嘌呤核苷酸IMP，再转变成腺嘌呤核苷酸AMP和鸟嘌呤核苷酸GMP 5-磷酸核糖再PRPP合成酶（磷酸核糖焦磷酸激酶）催化生成5-磷酸核糖焦磷酸，再依次与谷氨酰胺（需要磷酸核糖先按转移酶关键酶）、甘氨酸天冬氨酸反应，脱水幻化生成IMP 天冬氨酸再提供安吉，合成腺嘌呤核苷酸 IMP氧化生成黄嘌呤核苷酸XMP，由谷氨酰胺提供氨基生成鸟嘌呤核苷酸 激酶存在，可以催化高能磷酸基团转移，生成ADP——ATP或GDP——GTP
补救合成
即：骨髓、脑等组织缺乏有关合成酶，不可以从头合成嘌呤核苷酸，必须依靠从肝脏运来的嘌呤和核苷合成核苷酸 1、嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸：由腺嘌呤磷酸核糖转移酶催化生成腺嘌呤；由次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化生辰GMP和IMP 2、腺嘌呤与1-磷酸核糖作用，可以首先生成腺苷，在腺苷激酶的作用下与ATP作用生成腺嘌呤核苷酸
嘌呤类似物
即氨基酸嘌呤和叶酸等的结构类似物竞争性抑制干扰或阻断嘌吟核等酸的合成，从而进步阻止核酸及蛋白质的合成， 嘌呤类似物：6 一疏基嘌吟．与次黃嘌呤相似， 氨基酸类似物：氮杂丝氨酸与谷氨酰胺相似 叶酸类似物：氨喋呤和甲氨蝶呤，可以竞争性的抑制二氢叶酸还原酶，抑制四氢叶酸的生成，从而抑制嘌呤核苷酸的生成 均无对癌细胞特异性，对增殖速度较快的某些正常组织有较大杀伤作用，毒副作用较大
嘧啶核苷酸
谷氨酰胺、二氧化碳、天冬氨酸
尿嘧啶核苷酸的合成
ATP功能，二氧化碳和谷氨酰胺氨甲酰磷酸，由氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ催化，在与天冬氨酸闭环氧化生成乳清酸，乳清酸与5-磷酸核糖焦磷酸生辰乳清酸核苷酸脱羧生成尿嘧啶核苷酸
胞嘧啶的合成
ATP该能磷酸基团转移至UMP,生成UDP与UTP，假声谷氨酰胺在ATP提供能量，在CTP合成酶的作用下生成CTP
1、啶核嘧苷可通过嘧啶核苷激酶催化生成相应的嘧啶核苷酸 2、在磷酸核糖转移酶的作用下，尿嘧啶和PRPP生成UMP，或尿嘧啶以1-磷酸核苷在尿苷磷酸化酶的作用下生成尿嘧啶核苷，再在鸟苷激酶和ATP的作用下生成UMP
嘧啶核苷酸类似物
5-FU 使胸腺嘧啶结构类似物，为胸苷酸合酶的抑制剂，使dTMP 合成受阻。插入RNA 分子破坏RNA 分子的结构与功能。 氮杂丝氨酸类似于谷氨酰胺抑制CTP 合成
脱氧核糖核酸
脱氧核糖核苷酸其所含的脱氧核糖是在核糖核苷二磷酸水平上直接还原生成，由核糖核苷酸还原酶催化。． 脱氧胸腺嘧啶核苷酸由UMP 还原成dUMP 再甲基化生成
核糖核苷酸还原
核糖核苷二磷酸再核糖核苷酸还原酶的作用下生成脱氧核糖核苷二磷酸，以FAD+为辅基
合成dTMP
dUMP甲基化生成dTMP 由四氢叶酸提供甲基，生成的二氢叶酸可欧二氢叶酸还原酶生成四氢叶酸
分解代谢
核酸分解
磷酸二酯酶水解连接在核苷酸之间的磷酸二酯键，生成寡核苷酸和单核苷酸。磷酸二酯酶又叫，核酸酶 磷酸二酯酶包括：核酸外切酶，核酸内切酶
单核苷酸分解
嘌呤分解
嘌呤环不可以打开，分解后的终产物为尿酸 嘌呤分解代谢旺盛，尿酸生成太多或排泄受阻会造成痛风。别嘌呤醇（7c8N. 次黄嘌呤）结构与次黄嘌呤相似，使黄嘌呤氧化酶的竞争性抑制剂，可以抑制黄嘌呤的氧化，减少尿酸生成。 且别嘌吟醇代谢与5 磷酸核糖1 焦磷酸盐prpp 生成别嘌呤醇核酸，消耗pRpp, 减少嘌呤核苷酸的合成、可用于治疗通风 对鸟嘌呤代谢无作用
嘧啶分解
嘧啶环可以打开，分解生成氨二氧化碳和水。氨与二氧化碳可以生成尿素随尿排出 胞嘧啶可以先脱氨基生成尿嘧啶，尿嘧啶还原生成二氢尿嘧啶，在氧化脱氨脱羧生成β-丙氨酸，活化生成丙二酰CoA，脱羧生成乙酰CoA，进入三羧酸循环 胸腺嘧啶最终生成琥珀酰CoA进入三羧酸循环。
消化吸收
核酸多与蛋白质结合生成核蛋白，核蛋白在胃酸的作用下分解为蛋白质和核酸，核酸在核酸酶作用下生成核苷酸。
基本结构单位：核苷酸
核苷中戊糖的羟基磷酸酯化形成核苷酸 自然界中存在再游离核苷酸为5，核苷酸 连接方式：一个核苷酸的戊糖的5位碳原子上的磷酸基和与其相邻的核苷酸上的戊糖的3位碳原子上的羟基结合，脱去一分子水 连接键：3，5，磷酸二酯键
磷酸
核苷
戊糖与碱基缩合而成 连接方式：戊糖的第一位碳原子C1和嘧啶碱的第一位氮原子N1或者嘌呤碱中的第九位氮原子N9相连 连接键N-C，称为C-糖苷键 （糖的数字编号上加一撇） tRNA中含少量假尿嘧啶核苷，C1与嘧啶的N5相连
戊糖：核糖、脱氧核糖
碱基
嘧啶碱、嘌呤碱（结构）． RNA ：腺嘌呤A ，鸟嘌呤G ，胞嘧啶C 、尿嘧啶U DNA ：AGCT 胸腺嘧啶
浮动主题
FH2
FH4
dTMP
dUMP
FADH2
FAD+
脱氧核糖核苷二磷酸
核糖核苷二磷酸NDP
CTP
Gln+ATP
UTP
ATP
UMP
PRPP
乳清酸核苷酸
乳清酸
Asp
氨甲酰磷酸
Gln
CO2
GMP
XMP
延胡索酸
AMP
腺苷酸代琥珀酸
天冬氨酸
IMP
5-磷酸核糖胺
谷氨酰胺
5-磷酸核糖
琥珀酰CoA
β-氨基异丁酸
二氢胸腺嘧啶
胸腺嘧啶
乙酰CoA
丙二酰CoA
β-丙氨酸
二氢尿嘧啶
尿嘧啶
胞嘧啶
尿酸
鸟嘌呤
鸟嘌呤核苷
黄嘌呤
次黄嘌呤
次黄嘌呤核苷
腺嘌呤核苷
戊糖
磷酸戊糖
单核苷酸
基因组：全部基因的总和
基因组学
指研究生物体基因和基因组的结构组成、稳定性及功能的学科。 可分为基因序列和非基因序列、编码序列和非编码序列、单一序列和重复序列
结构基因组学
研究基因和基因组的结构，各种遗传原件的序列特征，基因组作图的基因定位等
功能基因组学
研究不同的序列具有不同的功能，基因表达的调控，基因与环境之间（包括基因与基因之间，基因与其他DNA序列，基因和蛋白质之间）的相互作用
染色质与染色体
具有三级结构的DNA和组蛋白紧密结合形成染色质。染色质凝集形成染色体
结构单位：核小体
由组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两分子组成的八聚体
基因：染色体上占有一定空间的特定DNA片段
基因座
等位基因
复等位基因
环化核苷酸
3 ，5 ，- 环化腺苷酸也叫环磷腺苷cAMP 。 参与调节细胞的生理生化过程，控制生物的生长、分化和细胞对激素的效应，也参与大肠杆菌中DNA 转录的调控 cAMP 、cGMP 激素的第二信使 cAMP 放大激素信号作用 cGMP 缩小激素作用信号
