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脱氧核糖核酸结构简式

时间:2023-04-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:核酸包括DNA和RNA。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性,这一过程称为退火。

本节热门考点

1.核酸的基本组成单位是核苷酸,核酸一级结构的化学键是3′,5′-磷酸二酯键。核酸包括DNA和RNA。

2.DNA的结构与功能:二级结构主要化学键为氢键,碱基互补配对原则为A与T,C与G配对。

3.DNA变性和复性:Tm为熔点,与碱基组成有关。

4.RNA结构与功能:mRNA为信使RNA,为转录后的产物,tRNA二级结构为三叶草形,三级结构为倒L形。

一、核酸的基本组成单位——核苷酸

1.核苷酸分子组成 核酸在酶作用下水解为核苷酸,核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。

2.核酸

(1)DNA:DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸,碱基成分为A、G、C和T四种。戊糖是β-D-2-脱氧核糖,这使得DNA分子在化学上更稳定,从而被自然选择作为生物遗传信息的储存载体。

(2)RNA:RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,碱基成分为A、G、C和U四种。戊糖是β-D核糖。

二、DNA的结构与功能

1.DNA碱基组成规律 DNA的四种含氮碱基组成具有物种特异性,即四种含氮碱基(A、C、T、G)的比例在同物种不同个体间是一致的,但在不同物种间则有差异。DNA的四种含氮碱基比例具有奇特的规律性,每一种生物体DNA中A=T,C=G。

2.DNA的一级结构 DNA链中脱氧核苷酸(碱基)的排列顺序,称DNA的一级结构,由前一核苷酸的3'-OH与下一位核苷酸的5'-P形成3',5'磷酸二酯键,从而构成一个没有分支的线性大分子(多聚核苷酸链)。

3.DNA的二级结构 DNA的二级结构是双螺旋结构,两条链呈反平行走向,碱基互补配对,一条链的走向是5'到3',另一条链的走向是3'到5'。常见的DNA双螺旋有A-DNA、B-DNA、Z-DNA几种类型,A-DNA、B-DNA都是右手螺旋,Z-DNA是左手螺旋。

4.DNA的高级结构 DNA高级结构是超螺旋结构,分为正负超螺旋两种形式。

5.DNA的功能 DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息,并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础,也是个体生命活动的信息基础。

三、DNA变性及其应用

(一)DNA变性和复性

1.DNA变性 在某些理化因素的作用下,DNA双链的互补碱基对之间的氢键断裂,使DNA双螺旋结构松散,成为单链的现象。DNA变性只改变其二级结构,不改变它的核苷酸序列。

2.DNA的增色效应 在DNA解链过程中,由于更多的共轭双键得以暴露,DNA在紫外区260nm处的吸光值增加,并与解链过程有一定的比例关系,这种关系称为DNA的增色效应,它是监测DNA双链是否发生变性的一个最常用指标。在实验室最常用的使DNA分子变性的方法之一是加热。

3.DNA复性 变性的DNA在适当条件下,两条互补链可重新配对,恢复天然的双螺旋构象。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性,这一过程称为退火。

(二)核酸杂交

不同来源的两条DNA链或两条RNA链或一条DNA链和一条RNA链按碱基互补规律成为杂化双链的过程。

(三)核酸的紫外线吸收

嘌呤和嘧啶都含有共轭双键。碱基、核苷、核苷酸和核酸在240~290nm的紫外线波段有较强烈的吸收。在中性条件下,它们的最大吸收值在260nm附近。利用这一性质可以对它们进行定量和定性分析。

四、RNA的结构与功能

1.RNA通常以单链形式存在,但也有复杂的局部二级结构或三级结构(表1-1)。

表1-1 RNA的种类和功能

2.其他RNA

(1)snmRNA:一类称之为非mRNA小RNA的RNA。

(2)组成:snmRNAs主要包括核内小RNA(snRNA)、核仁小RNA(snoRNA)、胞质小RNA(scRNA)、催化性小RNA、小片段干扰RNA(siRNA)等。

(3)功能:在hnRNA和rRNA的转录后加工、转运及基因表达调控等方面具有非常重要的生理作用。

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