核酸的结构和功能

生物化学第二章：核酸的结构和功能知识总结。

核酸的结构和功能

• 核酸的化学组成以及一级结构
  • 元素组成C、H、O、N、P（9%~10%）
  • 核酸（DNA和RNA）的基本组成单位:核苷酸
    • 磷酸
    • 核苷
      • 碱基（嘌呤和嘧啶）
        • DNA碱基:A、G、C、T
        • RNA碱基:A、G、C、U
      • 核糖和脱氧核糖
  • 核酸的一级结构是核苷酸的排列序列
  • DNA（RNA）是脱氧核苷酸（核苷酸）通过3’，5’-磷酸二酯键聚合形成的线性大分子
• DNA的空间结构
  • DNA的二级结构是双螺旋结构
    • 特点
      • DNA双链反向平行（呈非对称性，产生了大沟和小沟）
      • 有两条多聚脱氧核苷酸链组成
      • 两条多聚脱氧核苷酸链之间形成了互补碱基对
      • 两个碱基对平面重叠产生了碱基堆积作用（互补链之间碱基对的氢键共同维持DNA双螺旋结构的稳定）
  • DNA双链经过盘绕折叠形成致密的高级结构
    • 封闭环状DNA具有超螺旋结构
    • 真核生物DNA形成核小体
      • 核小体｛双链DNA和四4种碱基的组蛋白，八种组蛋白(H2A+H2B+H3+H4）×2共同形成了一个八聚体的核心组蛋白，长度约146bp的双链在核心组蛋白上盘绕1.75圈形成核小体的核心颗粒｝
  • DNA是主要的遗传物质
    • 存在在细胞核中，线粒体，叶绿体
• RNA的空间结构
  • RNA的分类
    • 编码RNA
      • mRNA（蛋白质生物合成的模板）
        • 特点
          • 丰富最小，仅占细胞RNA总重量的2%~5%； 数量10＾5个； 真核细胞，新生成的mRNA的初级产物核不均一的RNA（hnRNA）
        • 5’端有帽结构（真核细胞）
        • 3’端有多聚腺苷酸尾结构（真核生物细胞和有些原核细胞）
        • hnRNA经过一系列的修饰和剪切成为成熟的mRNA（真核细胞）
        • 核苷酸序列决定蛋白质的氨基酸序列
    • 非编码RNA
      • 组成性非编码RNA
        • tRNA （蛋白质合成中氨基酸的载体）
          • 含有多种稀有碱基（占所有碱基10%~20%），转录后修饰而成
          • 具有特定的空间结构:二级结构形似三叶草；空间结构倒“L”型 结构:DHU环和TΨC环，反密码子坏，氨基酸臂，可变臂
          • 3’端链接氨基酸（CCA）
          • tRNA的反密码子能够识别mRNA的密码子
        • rRNA（核糖体的主要成分，是蛋白质合成的场所）
          • 量多，约占总RNA的80%，有确定的种类和保守的核苷酸序列
          • 原核细胞有三种rRNA（5S 16S 23S）
          • A位（氨酰位）p位（转位）E位（退位）
      • 调控性非编码RNA（参与了基因表达调控）
    • RNA的分布场所:细胞质
• 核酸的理化性质
  • 强烈的紫外吸收
    • 260nm处有最大吸收峰
      • 有较强的酸性 RNA的黏滞度小于DNA 变性后，RNA的黏度降低
  • DNA的变性
    • 1条DNA双链解离为两条DNA单链
      • 1.解链曲线 2.解离温度:在解链曲线上，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应的温度 3.增色效应 4.变性因素:加热；过量酸或碱
  • 变性的核酸可以复性（退火）或形成杂交双链