生化第二章核酸的结构与功能

核酸的功能：核酸在生物体内主要与蛋白质合成核蛋白存在，它既是蛋白质生物合成不可缺少的物质，又是生物遗传的物质.

核酸的结构与功能

• 核酸的化学组成及一级结构
  • 核酸
    • 是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子
    • 核苷酸
      • 碱基
        • 含氮的杂环化合物
        • 嘌呤
        • 嘧啶
      • 戊糖
      • 磷酸
      • 核苷与脱氧核苷
      • 几种重要的单核苷酸及衍生物
        • 多磷酸核苷酸
          • 核苷酸上结合不止一个磷酸
          • 1个磷酸，称为”某MP“
          • 2个磷酸，称为”某DP“
          • 3个磷酸，称为”某TP“
        • 环化核苷酸
        • 辅酶类核苷酸
    • 脱氧核糖核酸DNA
      • 存在于细胞核和线粒体
      • 携带遗传信息，并通过复制传递给下一代
    • 核糖核酸
      • 分布于细胞核、细胞质、线粒体
      • 是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达，某些病毒的RNA也可作为遗产信息的载体
  • 核酸连接方式
    • 核酸的一级结构
      • 是核苷酸的排列顺序或者碱基的排列顺序
      • 维持力：3’，5‘-磷酸二酯键
    • 核酸链的方向性
      • 规定核酸链的走向为：5’→3‘方向
    • 核酸一级结构的表示方法
      • 结构式
      • 线条式
      • 字母式
• DNA的空间结构与功能
  • DNA的空间结构
    • 构成DNA的所有原子在三维空间具有确定的相对位置
    • 分为二级结构和高级结构
  • DNA的二级结构
    • DNA双螺旋结构模型
      • DNA是反向平行的右手螺旋结构
      • DNA双链之间形成互补碱基对
      • 氢键和碱基堆积力维系双螺旋的稳定
      • 稳定的双螺旋结构的参数
        • 螺旋直径2.37nm，螺距为3.54nm.各碱基平面与螺旋长轴垂直。相邻碱基之间的距离为0.34nm，互相旋转36°，螺旋一圈包含10.5个碱基对
    • DNA双螺旋结构的多样性
  • DNA的超螺旋结构
    • DNA双螺旋链在盘绕即为超螺旋
      • 正超螺旋：盘绕方向与DNA双螺旋方向相同
      • 负超螺旋：盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
    • 原核生物DNA的环状超螺旋结构
      • 原核生物DNA是共价封闭的环状双螺旋分子，不与蛋白结合，会再次螺旋形成负超螺旋结构
    • 真核生物DNA的高级结构
      • 核内DNA的高级结构
        • 在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的染色质形式存在，在细胞分裂期，则形成高度致密的染色体，DNA染色质呈现串珠状,基本组成单位是核小体
  • DNA是遗传信息的载体
    • DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息
    • 基因是DNA分子中的某一区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能
    • 作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，它是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础
• 核酸的理化性质、
  • 核酸的一般理化性质
  • 核酸的紫外吸收性质
    • 核酸在260nm处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定的，常用作核酸的定量和定性分析
  • 核酸的变性与复性
    • 变性
      • DNA变性只改变二级结构，不涉及共价键和一级结构的改变。如果共价键断裂成为核酸的溶解
      • 实质：DNA双链间氢键的断裂
      • 在某些理化因素作用下，DNA双链解开变为单链的过程
      • 增色效应：DNA变性时，其溶液OD260增高
      • DNA的解离曲线
    • 复性
      • 当变条件慢慢除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，称为DNA的复性
      • 减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低
      • 热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火
  • 核酸分子杂交
    • 不同种类的DNA单链分子或RNA分子方在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基互补配对的关系，在适宜的条件可以在不同的分子间形成杂化双链
    • 这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交
    • 意义
• RNA的空间结构与功能
  • mRNA的结构与功能
    • 功能：蛋白质的合成模板
    • 刚合成的mRNA是一种前体，称为核不均一RNA（hnRNA），经过加工修饰成为成熟mRNA
    • 大部分的真核细胞mRNA的5‘末端都以7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷为起始结构
    • 3’-端有多聚腺苷酸尾——与mRNA的稳定性有关
    • 成熟mRNA由编码区和非编码区组成
  • tRNA的结构与功能
    • 功能：氨基酸的运载体，将之转呈给mRNA
    • 一级结构——含有多种稀有碱基
    • 三叶草性的二级结构
    • 倒L型的三级结构
  • rRNA的结构与功能
    • 功能：组成核蛋白体→蛋白质的合成场所
    • 核蛋白体RNA是细胞内含量最多的RNA（>80%）
  • RNA
    • RNA通常以单链的形式存在，但局部可以形成双螺旋等复杂的二级结构或三级结构
    • RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程中的调控
    • RNA的种类、大小和结构远比DNA多样