核酸学习笔记

核酸是一类生物聚合物，是所有已知生命形式必不可少的组成物质，是所有生物分子中最重要的物质，广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内。大学医药学生物化学第二章讲述了核酸的化学组成、DNA的分子结构、核酸的理化性质及其应用。

核酸

• 核酸的化学组成
  • 核酸的元素组成
    • C.H.O.N.P——特征元素，平均含P量在9.5%左右
  • 核酸的组成成分
    • 碱基
      • 嘌呤碱基
        • A（腺嘌呤）
        • G（鸟嘌呤）
      • 嘧啶碱基
        • U（尿嘧啶）
        • C（胞嘧啶）
        • T（胸腺嘧啶）
    • 戊糖
      • 脱氧核糖（DNA）:A.G.C.T 携带遗传信息
      • 核糖（RNA）:A.G.C.U
        • mRNA
          • 5% Pr合成的直接模板
        • tRNA
          • 15% 活化或转运AA.识别密码
        • rRNA
          • 80% 充当装配机 提供场所
    • 磷酸
      • 一磷酸核苷酸
        • 含一个磷酸基团
      • 多磷酸核苷酸
        • 含多个磷酸基团
  • 核酸的基本组成单位
    • 戊糖+碱基=核苷（糖苷键）
    • 核苷+磷酸=核苷酸（磷脂键）
  • 核酸分子中核苷酸的连接方式
    • 3'，5'一磷酸二酯键
• DNA的分子结构
  • DNA的分子结构与功能
    • DNA是由脱氧核苷酸连接形成的大分子，是遗传信息的载体，基因含在其中
    • DNA的一级结构
      • 多核苷酸链上的核苷酸排列顺序
      • 核苷酸之间的连接方式是:3'，5'一磷酸二酯键
    • DNA的二级结构
      • DNA的双螺旋结构
      • DNA双螺旋结构模型要点
        • DNA分子由2条反向平行的脱氧多核苷酸链组成（右手螺旋）
        • 碱基在内.磷酸和脱氧核糖位于螺旋外侧 A=T.C≡G
        • 表面形成大沟及小沟
        • 维持DNA双螺旋结构的力
          • 氢键
          • 碱基堆积力
          • 疏水键
          • 离子键
      • DNA的碱基组成特点
        • 不同生物种属的DNA碱基组成不同
        • 没有器官和组织的特异性
        • 在同一种DNA中， A=T.C≡G →A+G=T+C 嘌呤碱基的总摩尔数=嘧啶碱基总摩尔数
      • DNA双螺旋结构的多样性
        • A-DNA（右手）
        • B-DNA（右手）
          • 螺旋直径 2.37nm
          • 碱基直升 0.34nm
          • 碱基夹角 34.6°
          • 每圈碱基数 10.4
          • 轴心与碱基对关系 3.32nm
          • 碱基倾角 1°
        • Z-DNA（左手）
    • DNA的三级结构（超螺旋DNA）
      • 双链闭合的DNA双螺旋进一步弯曲和扭转所形成的构像
      • 核小体
  • RNA的结构与功能
    • 特点
      • 单链分子（病毒除外）
      • 嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基数
      • tRNA中存在一些稀有碱基
    • tRNA——转运RNA
      • 功能:携带相应An转运到核糖蛋白体，翻译核苷酸信息
      • 每一个An至少有一个相应的tRNA.
      • tRNA的二级结构特点
        • 4臂4环
          • D环:识别氨基酰tRNA合成酶
          • TΨ环:识别核糖体上的rRNA
          • 额外环:决定tRNA的大小
          • 反密码子环中的反密码子能识别mRNA上的密码子
        • 含有稀有核苷酸最多
        • An臂上的3'-CCA末端起携带An作用
        • tRNA功能:一个反密码子可以识别几个密码子
    • rRNA——核糖体RNA
      • 与Pr结合形成核蛋白体，是Pr生物合成场所
    • mRNA——信使RNA
      • 功能:将DNA的遗传信息传递到Pr.作为直接阅读模板，指导Pr合成
      • 三联体密码子:每3个相邻的核苷酸为一组，对应肽链上的一个An.
      • mRNA的一级结构特点
        • 真核:单顺反子，5'-末端有“帽子”，3'-末端有poly A片段
        • 原核:多顺反子，5'-末端无“帽子”，3'-末端无polyA片段
        • 顺反子: mRNA上具有翻译功能的核苷酸顺序
        • “帽子结构”
        • Poly A片段:指30-250个多聚腺苷酸
• 核酸的理化性质及其应用
  • 核酸的一般性质
    • 两性电解质:核酸含酸性的磷酸基团，含弱碱性的碱基。
    • 核酸带负电
  • 核酸的紫外吸收特性（含共轭双键）
    • 嘌呤和嘧啶在260nm有特异吸收峰
    • Pr在280nm有特异吸收峰
  • 核酸的变性、复性和杂交
    • 变性:在某些理化因素作用下，核酸的双螺旋结构被破坏，局部双螺旋解开，氢键被破坏，形成线性单链结构，不涉及共价键的断裂
      • 本质:双键间氢键的断裂
      • 变性的方法:过量酸、碱，加热，变性试剂
      • 变性的特征:A260nm↑、黏度↓、比旋度↓、浮力密度↑，酸碱滴定曲线改变，生物活性丧失
      • 增色效应:DNA变性时，双螺旋内侧碱基外露，溶液A260nm紫外线吸收↑的现象。
      • 热变性:温度↑而引起DNA变性
      • Tm（熔解温度）: DNA双螺旋结构在热变性过程中紫外线吸收值达到max的50%时的温度，即DNA双螺旋结构失去一半温度
    • 复性
      • 复性:变性DNA的两股链在适当条件下重新生成双链结构的过程。
      • 退火:热变性的DNA经缓慢冷却复性的过程。
      • 减色效应:DNA复性时，其溶液A260nm↓
    • 核酸杂交
      • 将不同种类DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链中存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子程度）下，就可以在不同分子间形成杂化双链。
      • 杂交方式（杂化双链）
        • DNA-DNA
        • DNA-RNA
        • RNA-RNA
    • 核酸探针:某一具有特定并且用同位素或其他化学方法标记的DNA或RNA片段，通常是人工合成。
    • 以分子杂交为基础建立的分子生物学技术
      • 用于鉴定DNA的southern印迹技术
      • 用于鉴定RNA的Northern印迹技术
      • 原味杂交技术