《生物化学》核酸
2024-04-24 17:00:07 10 举报AI智能生成
详细介绍了核酸的结构、功能、合成与降解等方面的知识。核酸是生物体内的重要生物大分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。DNA是遗传信息的载体，负责存储和传递遗传信息。RNA在蛋白质合成过程中发挥着重要作用，包括信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）等。此外，这本书还涵盖了核酸的修饰、调控以及与疾病关系的内容。
作者其他创作
大纲/内容
研究方法和技术
技术
核酸的化学合成
优点
不受序列和结构的限制
在合成时可直接引入修饰碱基
修饰的物糖或修饰发物糖-磷酸骨架
核酸的分离、纯化和定量
抽取
两种蛋白质的分离
利用两种核蛋白在不同浓度的盐浓度下溶解度不同将其分离出来
蛋白质的除去
利用酶
蛋白酶K、酚、氯仿的多次抽取
如果抽取DNA
用RNA酶除去RNA
如果抽取RNA
则用DNA酶除去DNA
核酸的沉淀
如果是mRNA要用一些措施保障RNA降解
电泳
方法
琼脂糖凝胶电泳
聚丙烯酰胺凝胶电泳
原理
核酸带有大量负电荷，利用这个可以用来鉴定分离
离心
密度梯度离心
RNA密度最高在最底下
蛋白质最轻在最上面
DNA处于他们之间的位置
层析
层析蛋白质的方法同样可以用于核酸
一级结构的测定
DNA
双脱氧法
就是在核酸上加氧多出的氧可以亲和攻击磷酸二酯键使核苷酸脱落下来
与蛋白质的复合物
染色体
核小体
组成
组蛋白
H1
用来稳定结构
H3
H4
H2A
H2B
功能
可以调节特定的基因表达
通过远距离DNA之间的相互作用起到调控的作用
可以阻碍特定的转录因子或调节蛋白进行调控
还可以进行自身修饰达到调控作用
核糖体
稳定因素
氢键
碱基堆积力
电中和
功能
没脱氧
作为部分病毒的遗传物质
作为生物催化剂即核酶，如核糖核酸酶
参与蛋白质合成
参与RNA前体后加工
参与基因表达调控
参与蛋白质共翻译和定向分拣
参与
组成
核糖
碱基
常见碱基
嘌呤
鸟嘌呤
腺嘌呤
嘧啶
胞嘧啶
尿嘧啶
胸腺嘧啶
修饰碱基
甲基化
甲基化命名规则
m在字母左侧表示碱基被甲基化，m在右侧表示核糖被甲基化，右上角数字表示甲基化的位置，右上角表示甲基化数目
次黄嘌呤
黄嘌呤
尿酸
二氢嘧啶
性质
紫外吸收
因为具有共轭双键，因此具有强烈的紫外吸收
可以用来测定核苷，核苷酸，核酸
水溶性差
这与芳香族的疏水杂环有关
解离
碱基上含有可解离的基团，这些基团的pKa不一样，在中性条件下主要以内酰胺存在
拥有多个氢键供体或受体
可以与特地的碱基结合
能够使某些蛋白质结合到DNA上
互变异构
嘧啶环和嘌呤环环上的取代基团富含电子性，导致他们在溶液中存在烯醇式和酮式或氨基酸-亚氨基式
其中烯醇式和氨基酸-亚氨基式会破坏配对方式
磷酸
理化性质
紫外线吸收
吸收能力的影响因素
自身因素
DNA均一性
DNA在溶液中如果成分越单一那Tm值也就越大
GC含量
含量越高Tm也就越高
双螺旋的长度
长度越长Tm也就越大
外因
离子强度
溶液离子强度越高Tm也就越大
易抢夺氢键的试剂
越多Tm越小
提高碱基溶解性的试剂
越多Tm越小
某些与蛋白质结合的蛋白
越多Tm越小
如果是稳定双键则越多Tm越大
酸碱解离
存在磷酸因此pi较低
粘度
结构细长
具有刚性
沉淀
中和电荷
降低溶液极性
变性
本质
破坏了氢键或碱基堆积力
变性因素
热变性
主要破坏碱基堆积力
但是过高的温度可能导致磷酸二酯键的断裂
碱变性
氢键和碱基堆积力都破坏的很彻底
容易导致互变异构
理化性质的改变
紫外线吸收增加
质增加浮力密度
降低粘度
复性
当变性条件消失时，单链可以恢复双链称为 退火
注：变回双链后理化性质也会变为双链的，其中紫外吸收的减弱称为减色效应
注：变回双链后理化性质也会变为双链的，其中紫外吸收的减弱称为减色效应
影响复性速率的因素
温度
较高的温度可以提升速率
DNA浓度
浓度越高可以提升速率
离子强度
离子强度越高排斥力就越小提升速率
DNA序列的复杂程度
复杂程度越低速率越高
应用
核酸杂交技术
将不同的双链连在一起的方法叫做杂交
水解
酸水解
破坏先后顺序不同
糖苷键>磷酸酯键
嘌呤糖苷键>嘧啶糖苷键
碱水解
mRNA对碱的敏感度很高，DNA则不易碱水解
酶水解
按照切割底物不同可分为
DNA酶
RNA酶
既能切割DNA又能切割RNA的磷酸二酯酶
按照切割方式可以分为
内切酶
外切酶
按照断裂方式可以分为
5'-核苷酸水解酶
3'-核苷酸水解酶
分支主题
子主题
子主题
核苷
由糖苷键组成
二号位是否有“O”决定了叫脱氧还是没有脱氨
构象
顺式
比较少见，行为空间位阻的缘故，只在Z-DNA中才比较常见
反式
较为常见
存在修饰
性质
水溶性较高
碱性条件较为稳定
嘧啶核苷可以抵抗酸水解
嘌呤容易发生酸水解
核苷酸
理化性质
紫外吸收
互变异构
旋光性
易溶于水
两性
等电点
碱性条件稳定，酸性不稳定易发生脱碱基
分类
以磷酸的数量分类
NMP
NDP
NTP
二号位是否有“O”
有
rNTP
RNA
没有
dNTP
DNA
功能
作为核酸的合成前体
充当能量货币
参与细胞的信号传导
作为其他物质的前体或辅酶，辅基的成分
转变成一些特殊的活化中间产物
作为别构效应物进行调节
调节基因的表达
子主题
结构
一级结构
由不同的碱基的排列顺序构成了核酸的一级结构
形成3',5'-磷酸二脂键
在生理PH值下核酸带有大量负电荷
二级结构
DNA
标准结构
Z-DNA
性质
长而细
每dp上升的距离0.23nm
左手螺旋
C为反式G是顺式
每圈dp数
12
小沟极度窄
大沟平坦
形成条件
高盐浓度
嘧啶和嘌呤相间排列
甲基化
负超螺旋
A-DNA
性质
短而宽
每dp上升距离
0.23nm
右手螺旋反式
每圈dp数
11
大沟窄
小沟宽
形成条件
相对湿度降低
盐的浓度上升
RNA杂合链或双链
B-DNA
由两条反平行的DNA链构成
性质
长而廋
每dp上升0.34nm
右手螺旋反式
每圈有10个核苷酸
大沟宽
小沟窄
非标准结构
弯曲
形成条件
存在成串的A序列（4-6个）
相邻串间相邻10碱基
有时候蛋白质也可以导致弯曲
功能
蛋白质于DNA相互作用
识别损伤位点
十字型
形成条件
存在反向重复序列
功能
未知
三螺旋
形成条件
是指第3条链与嘌呤呈反平行排列（这个是反式结构）
顺式则是第三条链与嘌呤平行排列
每一段要么全是嘌呤要么全是嘧啶
功能
影响DNA相关活动
阻止特定的蛋白质与DNA结合
滑移错配
形成条件
存在直接重复序列
功能
会造成移框突变
碱基翻转
形成条件
配对错误
功能
有利于纠错
RNA
常见的结构
tRNA
子主题
rRNA
真核
大亚基
子主题
原核
双螺旋的意义
揭示大量的生物学性质
为分子生物学提供了基础
三级结构
DNA
松弛型
超螺旋
负超螺旋
以右手螺旋为主，是由于螺旋不足引起的
由于螺旋程度低，有利于DNA的活动
超螺旋
以左手螺旋为主，是由于螺旋不足引起的
螺旋程度高，不利于螺旋，可用拓扑异构酶减弱这种效果
RNA
假节结构
吻式发夹
这种模体结构是由两个独立的发夹结构通过环间的碱基配对形成的
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