导图社区 核酸的结构与功能
生物化学案例版第二版第三章核酸的结构与功能思维导图来啦!下图包括以下几点内容:RNA的结构与功能、核酸的化学组成以及一级结构、核酸的理化性质等,值得一看!
编辑于2020-02-16 08:31:09"宏观调控是国家经济稳定发展的关键引擎!它通过财政政策、货币政策等手段调节国民经济,目标包括促进增长、稳定物价等社会保障体系涵盖社会保险、社会福利等多层次保障,从基础的养老保险到高层次的社会优抚,构建全民安全网国民收入通过初次分配、再分配和三次分配实现合理流动,共同支撑起'一荣俱荣'的发展格局。"
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"宪法是国家的根本法,奠定国家制度基石,保障公民权利!我国宪法确立国体、政体及政党制度,规定全国人大及其常委会行使立法权,国务院、监察委等国家机构各司其职宪法修改程序严格,法律效力至高无上,既是立法依据,也是全民行动准则民族区域自治地方享有立法自治权,重要职务由自治民族公民担任从基本权利义务到违宪审查机制,宪法全面规范国家与公民关系,凝聚社会共识。"
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核酸的结构与功能
概述
是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子,携带和传递遗传信息
分类
脱氧核糖核酸(DNA):90%以上分布于细胞核,其余分布于核外如线粒体,叶绿体,质粒等
核糖核酸(RNA):大量分布在细胞质,少量分布在细胞核
核酸的化学组成及一级结构
包含C、H、O、N、P,其中P的含量较为稳定,约占9%~10% 核酸由多个核苷酸通过3',5'-磷酸二酯键连接而形成
核苷酸
碱基
嘌呤
腺嘌呤A
鸟嘌呤G
嘧啶
胞嘧啶C
尿嘧啶U
胸腺嘧啶T
稀有碱基
戊糖:参与组成核酸分子的骨架
β-D-核糖
β-D-2'脱氧核糖
核苷:由核糖和碱基通过糖苷键连接而成
核糖核苷
脱氧核糖核苷
核苷酸:由核苷和磷酸通过磷酸二酯键连接形成
一级结构
定义:指核苷酸的排列顺序,由于四种核苷酸之间的差异主要是碱基的不同,因此也称为碱基序列
化学键:3',5'-磷酸二酯键
书写:从左到右按碱基顺序排列的方式,左侧为5'-末端,右侧为3'-末端
DNA的空间结构与功能
研究背景
Chargaff发现碱基规矩
A=T,G=C,A+G=C+T
来自不同种属的DNA的四种碱基组成不同
同一种属不同组织的DNA样品具有相同的碱基组成
Watson和Crick提出双螺旋结构模型
二级结构
结构特点
DNA分子由两条脱氧多聚核苷酸链围绕同一中心轴盘曲而构成右手螺旋结构,两条链在空间的走向呈反向平行
DNA链的骨架由交替出现的亲水脱氧核糖基和磷酸基构成,位于双螺旋的外侧,碱基配对位于双螺旋的内侧
两条脱氧多聚核苷酸链以碱基之间形成氢键配对而相连
碱基对平面与螺旋轴几乎垂直,每两个相邻碱基对平面之间的距离为0.34nm,每个螺旋结构含有10.4个碱基对,螺距为3.54nm,双螺旋结构的直径为2.37nm
DNA双螺旋结构的稳定主要由互补碱基对之间的氢键和碱基堆积力共同维持,氢键维持横向稳定性,碱基堆积力维持纵向稳定性
DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装
DNA超螺旋结构
DNA在双螺旋结构基础上通过扭曲、折叠所形成的特定三维构象称为三级结构,具有多种形式,以超螺旋最常见
正超螺旋:盘旋方向与右手螺旋相同
负超螺旋:盘旋方向与右手螺旋相反,自然界以负超螺旋存在
原核生物DNA的环状超螺旋结构:被认为是原核生物DNA的三级结构
真核生物DNA在核内的组装
核小体被认为是真核生物DNA的三级结构
2(H2A,H2B,H3,H4)→ 核心组蛋白
DNA(左手螺旋)+核心颗粒
组成核心颗粒 + 连接区DNA + H1 → 核小体 → 染色质(体)
H1是维系这种高级结构的重要成分
DNA的功能
基本功能是以基本的形式携带遗传信息,并作为复制和转录的模板
是生命遗传的物质基础,也是个体生命活动的信息基础
基因:为生物活性产物编码的DNA功能片段
基因组:指来自一个遗传体系的一整套遗传信息
核酸的理化性质、变性和复性及其应用
一般理化性质
粘度:分子量越大粘稠度越大,生物分子的空间结构也影响粘度如线性分子>无规线团分子>球形分子
酸碱度:磷酸残基的酸性使核酸也表现较强的酸性
紫外吸收特性:嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键,都能强烈吸收紫外光,最大吸收波长为260nm
DNA的变性
当DNA受到某些理化因素作用时,DNA双链互补碱基对之间的氢键和相邻碱基之间的堆积力受到破坏,DNA分子被解开成单链,逐步形成无规则线团构象的过程,不涉及核苷酸间共价键的断裂,本质是双链间的氢键的断裂
变性后的理化性质
增色效应
粘度下降
沉降速度增加
双折射现象消失
生物活性丧失
Tm
定义:将加热变性使DNA分子的双螺旋结构破坏一半时的温度
影响因素
DNA的均一性:样品中只含有一种病毒DNA,Tm值范围较窄,若混有其他来源的DNA,Tm值范围较宽
GC碱基对含量:含量越高,Tm值越高
介质中的离子强度:离子强度低Tm低,溶解温度范围广
DNA链的长度
DNA的复性与分子杂交
复性:变性的DNA去除变性因素后在适当条件下,两条互补链可重新结合恢复天然的双螺旋构象
退火:热变性的DNA分子经缓慢冷却后即可复性
分子杂交: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
应用
研究DNA分子中某一种基因的位置
鉴定两种核酸分子间的序列相似性
检测某些专一序列在待检样品中存在与否
基因芯片技术的基础
RNA的结构与功能
mRNA的结构与功能
种类最多
结构特点
5'末端具有共同的帽子结构:帽子结构可与帽结合蛋白结合,这种结合复合物对于mRNA从细胞核向细胞质的转运、与核糖体结合、与翻译起始因子结合以及mRNA的稳定性的维持等方面均有重要作用
3'末端具有多聚腺苷酸尾巴结构:与帽子结构共同负责mRNA从核内向胞质的转位、mRNA稳定性的维系以及翻译起始的调控
功能
转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序,并携带式至细胞质,指导蛋白质合成中的氨基酸排列顺序
tRNA的结构与功能
相对分子质量最小
结构特点
tRNA分子含有较多的稀有碱基,占10%~20%,如双氢尿嘧啶,甲基化的嘌呤,假尿苷
tRNA二级结构呈三叶草形
二氢尿嘧啶环
反密码环:具有识别密码子的功能
额外环:分类的重要标志
T*C环:与核糖体的大亚基起作用,与自身三级结构折叠有关
氨基酸臂:所有tRNA的3'末端均为CCA,是活化氨基酸的结合部位
tRNA的三级结构呈倒L形
功能
在蛋白质生物合成的过程中具有转运氨基酸和识别密码子的作用,在蛋白质生物合成的起始过程,DNA逆转录合成及其他代谢调节过程中也起重要作用
rRNA的结构与功能
含量最多
核糖体均由易于解聚的大,小两个亚基组成
原核生物
有三种rRNA:5S,16S,23S
小亚基:16S+20余种蛋白质 = 30S
大亚基:5S+23S+30余种蛋白质 = 50S
真核生物
有四种rRNA:5S,5.8S,18S,28
小亚基:18S+30余种蛋白质 = 40S
大亚基:5S+5.8S+28S+50余种蛋白质 = 60S
功能
参与组成核蛋白体,作为蛋白质生物合成的场所
其他小分子RNA
snmRNA功能:参与hnRNA和rRNA的加工和转运
snRNA:参与mRNA前体的剪接过程
snoRNA:参与rRNA中核苷酸残基的修饰
siRNA:参与转录后调控
催化性小RNA:参与特殊RNAz剪切
核酶:具有高效、特意催化作用的RNA (1)催化性RNA (ribozyme) :作为序列特异性的核酸内切酶降解mRNA (2)催化性DNA (DNAzyme) : 人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段,也能序列特异性降解RNA
核酸酶的功能: 生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酶的降解 (1)参与DNA的合成与修复及RNA合成后的剪接等重要基因复制和基因表达过程 (2)负责清除多余的、结构和功能异常的核酸,同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸 (3)在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 (4)体外重组DNA技术中的重要工具酶
核酸酶: 是指所有可以水解核酸的酶 依据底物不同分类: RNA酶 (ribonuclease, RNase):专一降解RNA DNA酶(deoxyribonuclease, DNase):专一降解DNA 依据切割部位不同: 核酸内切酶:限制性核酸内切酶、非特异性限制性核酸内切酶 核酸外切酶:5´→3´或3´→5´核酸外切酶