核酸化学
2023-09-23 18:47:12 0 举报
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生物化学-核酸化学思维导图,方便学习与梳理
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大纲/内容
1、核酸分子中核苷酸的连接方式是什么?何谓核酸的一级结构?
2、核酸链中,主链和侧链分别是什么?
3、核酸链的方向?
4、DNA双螺旋结构的要点有哪些?Chargaff法则有哪些?
5、三种主要RNA在蛋白质生物合成中的作用是什么?
6、真核生物成熟mRNA的3ˊ端、5ˊ端分别有什么结构?tRNA的3ˊ端是什么结构?能够与什么物质结合
7、tRNA的组成及结构特点有哪些?其二级结构和三级结构的形状各是什么?
8、含稀有碱基最多的核酸是?
重点知识:
定义:四种核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照一定的排列顺序,通过 磷酸二酯键 连接形成的 多核苷酸 ,由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同,故又可称为碱基顺序。
骨架:磷酸与戊糖交替连接构成主链(骨架),具有亲水性碱基即侧链,具有疏水性
两端特点:5′端有游离的磷酸基,3′端有游离的羟基
核酸的一级结构
①DNA的碱基组成有物种差异,没有组织差异,即不同物种DNA的碱基组成不同,同一个体不同组织DNA的碱基组成相同。
②DNA的碱基组成不随个体的年龄、营养和环境改变而改变。
③DNA的碱基组成存在以下物质的量关系:A=T,G=C,A+G=T+C
DNA的碱基组成规律——Chargaff规则
氢键和碱基堆积力维持DNA双螺旋结构的稳定性: 碱基对氢键维持双链结构横向稳定,碱基对平面之间的碱基堆积力维持双结构链纵向稳定。
右手双螺旋结
DNA的二级结构
定义:是指DNA在双螺旋的基础上进一步扭曲盘绕形成的高级结构。
定义:细菌、线粒体及某些病毒的DNA具有闭环结构,即其两股链均呈环状,这种DNA称为共价闭合环状DNA。共价闭合环状DNA的三级结构为超螺旋结构。
正超螺旋(positive supercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同
负超螺旋(negative supercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
分类
超螺旋结构
定义:真核生物细胞核DNA双螺旋以高度有序、多级压缩形成染色体结构。
周期特点:间期,DNA以松散的染色质(chromatin)形式存在;细胞分裂时,染色质凝集,并组装成染色体(chromosome)
⚫ 负超螺旋的 DNA 146 bp 盘绕在组蛋白的八聚体上。
⚫ 组蛋白 H1 结合在 DNA 的连接处。
核小体的结构
染色体结构
DNA: 约 200 bp
⚫ 组蛋白:富含Lys和Arg的碱性蛋白质
H1(x1)
核小体
染色体的组成
超螺旋构象的改变可以协调DNA局部解链,影响复制和转录等过程,从而影响基因的表达
生物学意义
DNA的三级结构
DNA结构
1、三种主要RNA在蛋白质生物合成中的作用是什么?
2、真核生物成熟mRNA的3ˊ端、5ˊ端分别有什么结构?
3、tRNA的组成及各级结构特点有哪些? tRNA的3ˊ端 是什么结构?能够与什么物质结合?其二级结构和三级结构的形状各是什么?
4、含稀有碱基最多的核酸是?
①构成RNA的核苷酸含核糖而不含脱氧核糖,含尿嘧啶(U)而几乎不含胸腺嘧啶(T)
②RNA含有较多的稀有碱基
③RNA有较多核糖的2ˊ-羟基被甲基化了。
与DNA一级结构的区别
①线性单链RNA也形成右手螺旋结构
②RNA分子中的某些区段具有序列互补性,可通过自身回折形成茎环结构(发夹结构)
③各种RNA具有复杂的三级结构
主要为线性单链结构
空间结构
RNA分子结构
核酸的分子结构
1、核酸的最大紫外吸收峰是多少
2、何谓核酸变性?核酸变性的实质是什么?
3、何谓增色效应?
4、何谓Tm?DNA分子中的G-C含量与Tm有何关系?
5、何谓核酸复性?
重点知识
紫外吸收特征(因为核酸分子的碱基中含有共轭双键) 吸收峰260nm(蛋白质280nm);
由加热导致的变性称为热变性。
核酸的的一级结构(碱基顺序)保持不变。
定义:在一定条件下(如加热)断开双链核酸碱基对氢键,可以使其局部解离,甚至完全解离成单链,形成无规则线团,称为核酸的溶解、变性。
变性因素:高温(一般>75℃)、强氧化剂、强酸、强碱、乙醇和尿素等
机理:双链间氢键断开,成为两条单链
变性后特点:粘度下降、沉降速度加快、紫外吸收值增加(增色效应)、生物学功能丧失。
核酸变性
增色效应:核酸变性后其紫外吸收增强的现象(其在260nm处紫外吸收值增加)。
定义:如果两条单链核酸的序列部分互补甚至完全互补,则在一定条件下可以自发结合,形成双链结构
解链温度(Tm):在DNA溶解曲线中,使吸光度值达到最大变化值一半时(此时有50%双链DNA解链)对应的温度,又称变性温度、熔点。
DNA的G+C含量越高,其解链温度越高。
定义:缓慢降低温度可以使热变性DNA复性,即重新形成互补双链结构
减色效应:复性导致变性DNA的紫外吸收减弱的现象
① DNA浓度越大
② DNA序列越简单
③ DNA片段越短
④ DNA溶液离子强度越高
⑤ 降温速度需缓慢
决定复性快慢的因素
同一来源单链核酸的退火称为复性
定义:不同来源的单链核酸,只要其序列存在互补性即可杂交。(可在不同DNA之间,也可存在DNA和RNA分子之间)
不同来源单链核酸的退火称为杂交
退火
核酸的理化性质
磷酸
D-核糖
D-2`-脱氧核糖
β-D-核糖
β-D-2脱氧核糖
戊糖
胸腺嘧啶 T
胞嘧啶 C
腺嘌呤 A
鸟嘌呤 G
尿嘧啶 U
主要碱基
嘌呤——次黄嘌呤、1-甲基次黄嘌呤、N2、N、2-二甲基鸟嘌呤
嘧啶——5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、二氢尿嘧啶、4-巯尿嘧啶
稀有碱基
碱基
核苷
磷酸酯键核苷
糖苷键(碱基连结键)
酸酐键
连结键
NMP一磷酸核苷
NDP二磷酸核苷
NTP三磷酸核苷
高能化合物
2. 核酸的基本结构单位——核苷酸
化学组成
腺嘌呤-胸腺嘧啶
鸟嘌呤-胸腺嘧啶
鸟嘌呤-腺嘌呤
胸腺嘧啶-鸟嘌呤
碱基对
A-T配对
G-C配对
碱基互补性
碱基配对规则
编码链
模板链
反义链
DNA链
半保留复制
DNA聚合酶
DNA合成
DNA复制起始点
DNA复制终止点
DNA复制
RNA聚合酶
RNA合成
DNA转录
DNA
A-U配对
碱基配对
真核生物细胞核内初合成的mRNA前体,被称为核不均一RNA(heterogeneous,hnRNA)。
hnRNA需经加工、剪接等过程才能转变为成熟的mRNA发挥其功能。
定义
作用:在蛋白质合成过程中负责传递遗传信息、直接指导蛋白质合成(作为蛋白质合成的模板)
含量低
种类多
寿命短
长度极不均一
特点
编码区:每相邻的三个核苷酸决定某种氨基酸信息
非编码区
5´帽子结构:免遭核酸外切酶的降解
3´多聚A尾:引导mRNA转移到细胞质
真核生物mRNA结构
信使mRNA
作用:在蛋白质合成过程中负责运输氨基酸、解读mRNA遗传密码
①为单链小分子RNA,长73~93个核苷酸。
②是含稀有碱基最多的RNA。
③5′端往往是鸟苷酸。
④3′端是CCA-序列(3′-羟基是氨基酸的结合位点)
一级结构特点:
tRNA二级结构:三叶草形
tRNA三级结构:“倒L”形
转移tRNA
作用:与核糖体蛋白一起组成核糖体,核糖体是蛋白质生物合成的机器
含量多:rRNA是细胞内含量最多的RNA
寿命长
种类少:原核生物有三种rRNA,真核生物有四种rRNA
结构复杂
特点:
核糖体rRNA
端粒RNA
胞质小RNA
核小RNA
定义:由活细胞合成、起催化作用的RNA
核酶
管家RNA(非编码大RNA)
微RNA
环(状)RNA
调控RNA(非编码小RNA)
非编码RNA
RNA
质粒
核酸分类
1、核酸分为哪两大类?
2、核酸的元素组成?
3、核酸的基本组成单位是什么?
4、核酸的基本组成成分有哪些?DNA与RNA的基本组成成分上有何区别?
5、戊糖与碱基,磷酸与戊糖之间分别通过什么化学键连接起来?
6、碱基分为哪两大类?RNA和DNA中的常规碱基分别有哪些
重要知识点
核酸的分子组成
核酸化学
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