第二章 核酸化学
核酸的种类和组成:有脱氧核糖核酸和核糖核酸; DNA和RNA都是由核苷酸头尾相连而形成的;单个核苷酸是由含氮碱基、戊糖(D-核糖)和磷酸三部分构成的。
碱基的种类:分为嘌呤和嘧啶二类;嘌呤:腺嘌呤A和鸟嘌呤G,存在于DNA和RNA中;嘧啶:胞嘧啶C胸腺嘧啶T和尿嘧啶U,C存在于DNA和RNA中,T只存在于DNA中,U则只存在于RNA中。嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1是构成核苷酸时与核糖(脱氧核糖)形成糖苷键的位置。
DNA各级结构的特点:
一级结构:由数量极其庞大的四种脱氧核糖核酸(dAMP、dGMP、dCMP、dTMP)按一定顺序,通过3′,5′磷酸二酯键连成的直线形或环形分子。贮存着生物遗传信息。
二级结构:双螺旋结构, DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧(亲水),构成基本骨架;碱基排列在内侧(疏水)。两条链形成右手螺旋,有共同的螺旋轴,螺旋的直径是20A, 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A一定与T配对,G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系,叫做碱基互补配对原则。除双螺旋外还有回文结构(十字结构和发夹结构)、镜像重复、三股螺旋。 三级结构:双螺旋进一步扭曲形成的超螺旋(一种比双螺旋更高层次的空间构象)包括:线状DNA形成的纽结、超螺旋和多重螺旋、环状DNA
形成的结、超螺旋和连环等。 RNA各级结构的特点:
RNA的一级结构是由数量极其庞大的四种核糖核酸(AMP、GMP、CMP、UMP)按一定顺序,通过3′,5′磷酸二酯键连成的线形分子,其表示方法与DNA相同。
RNA的二级结构是短的,不完全螺旋的多核苷酸链。
RNA的三级结构是在茎环结构基础上进一步扭曲折叠而成的复杂结构。
tRNA的二级结构都呈“三叶草”形状,在结构上具有某些共同之处,包括氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、TΨC区和可变区。除了氨基酸接受区外,其余每个区均含有一个突环和一个臂。三级结构均为倒L型。
mRNA(真核细胞)5’-末端有一个甲基化的鸟苷酸(m7GpppNmNm),称为“帽结构”(保护mRNA的免受核酸酶从5’-末端开始对它的水解,并且在翻译中起重要作用)。3’-末端有一段长约200核苷酸的polyA,称为 “尾结构”(与mRNA从细胞核到细胞质的转移有关;与mRNA的半寿期有关)。
rRNA约占全部RNA的80%,它们与核糖体蛋白构成核糖体。细菌核糖体小亚基中含有16S rRNA,大亚基中含有23S rRNA和5S rRNA。动物细胞的胞质核糖体rRNA有四类:5S rRNA,5.8S rRNA,18S rRNA和28S rRNA。
DNA碱基组成的特点(Chargaff定律、碱基当量定律):(1)碱基当量
定律:嘌呤碱总量=嘧啶碱总量,即A+G=T+C (2)不对称比率A+T/G+C因物种(亲缘关系远近)而异。 核酸的一般性理化性质:
DNA为白色纤维状固体;RNA为白色粉末状固体。 均溶于水;不溶于乙醇、乙醚、氯仿等一般有机溶剂。
核酸(特别是线形DNA)分子极为细长,其直径与长度之比可达1:107,因此核酸溶液的粘度很大,即使是很稀的DNA溶液也有很大的粘度。RNA溶液的粘度要小得多。核酸若发生变性或降解,其溶液的粘度降低。并且旋光性都很强。
密度: RNA>双链DNA; 环状DNA >开环、线状DNA 单链DNA >双链DNA;
沉降速度: RNA >环状DNA >开环、线状DNA(RNA分离常用蔗糖梯度。分离DNA时用得最多的是氯化铯梯度)
核酸具有两性性质,等电点较低;RNA等电点比DNA等电点要低。 核酸具有紫外吸收特性,DNA在260nm附近有最大吸收值,在230nm处为吸收低谷;RNA的吸收曲线与DNA无明显区别。 核酸的变性、复性:
核酸的变性是指核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键断裂,变成单链结构的过程;将失去其部分或全部的生物活性;并不涉及磷酸二酯键的断裂,所以它的一级结构保持不变。(加热、极端的pH、有机溶剂、酰胺、尿素等均可引起变性)。对260nm紫外光的吸光率升高(增色反应);粘度降低;DNA的变性过程是突变性的,它在很窄的温度区间内完成,
DNA热变性时,其紫外吸收值到达总增加值一半时的温度,称为DNA的变性温度,用Tm表示。
核酸的复性是指变性DNA在适当的条件下,两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构的过程;复性后,一系列性质将得到恢复,但是生物活性一般只能得到部分的恢复;减色反应。
染色体特点:(1)分子结构相对稳定;(2)能够自我复制,使亲代和子代之间保持连续性;(3)能够指导蛋白质合成,从而控制整个生命过程;(4)能够产生可遗传的变异。
第三章 遗传信息的复制
复制基本过程及其要点 半保留半不连续复制 冈崎片段 复制叉
DNA修复的几种方式
第四章 DNA转录
转录的特点;DNA复制和转录的异同点;结构基因;不对称转录;启动子;顺式作用元件(启动子、增强子、沉默子);反式作用因子;转录因子;断裂基因
第五章 蛋白质合成(翻译)
遗传密码;密码子;反密码子;遗传密码的基本特征;翻译的基本过程;SD序列;
第六章 基因表达调控
基因表达(概念);管家基因;基因家族;乳糖操纵子的结构与功能;色氨酸调控子的调控机制;原核生物与真核生物基因表达调控的异同点
第七章 疾病与人类健康
癌基因;原癌基因;抑癌基因;HIV(反转录病毒)体内复制的基本过程或作用方式
第八章 基因诊断和基因治疗(概念)
补充: 分子生物学的研究方法
电泳(基本原理及步骤);核酸分子杂交(概念及基本步骤);PCR(原理及反应步骤);基因工程、克隆、重组DNA技术(概念);DNA文库、cDNA文库(概念)限制性内切酶(概念);分子克隆的载体应具备的条件;基因克隆技术所涉及的主要步骤;
基因工程步骤 反义 基因超表达 基因敲除
基因沉默(RNA干扰) 基因治疗