id=”hi-170780″>小结

组成核酸的元素有C、H、O、N、P等,其中N含量约为15%~16%,磷含量为9%~10%。由于核酸分子中的磷含量比较恒定,因此,核酸定量测定的经典方法,是以测定磷含量代表核酸量。

核酸是由核苷酸聚合而成的高分子化合物,是所有生物遗传信息的携带者。根据核苷酸分子中戊糖的类型,将核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。

核酸经水解可得到多核苷核,因此核苷酸是核酸的基本单位,核酸就是由很多单核苷酸聚合形成的多核苷酸,核苷酸可被水解产生核苷和磷酸,核苷还可进一步水解,产生戊糖和含氮碱。因此,核酸是由含氮碱、戊糖及磷酸三种成分组成。

核苷酸由磷酸基、戊糖和含氮碱基组成,碱基包括嘌呤和嘧啶两大类。DNA一般含A、C、G、T四种碱基,RNA含A、C、G、U四种碱基。

含氮碱:核酸中的含氮碱简称碱基,是嘌呤碱与嘧啶碱的衍生物。RNA和DNA含有的共同碱基成分是腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶。二者的区别是RNA含有尿嘧啶,而DNA含有胸腺嘧啶。嘌呤和嘧啶都有酮-烯醇式互变异构现象,一般生理pH条件下呈酮式。它们的结构如下:

四种核苷酸按照一定的排列顺序,通过3′,5′磷酸二酯键相连形成的线形多核苷酸即DNA的一级结构。不同排列顺序的DNA区段构成的特定功能单位即基因,DNA的一级结构决定了基因的功能。

有些核酸中含有修饰碱基,这些碱基大多是在上述嘌呤或嘧啶碱的不同部位甲基化或进行其它的化学修饰而形成的衍生物。例如有些DNA分子中含有5-甲基胞嘧啶,5-羟甲基胞嘧啶。某些RNA分子中含有1-甲基腺嘌呤、2,2-二甲基鸟嘌呤和5,6-二氢尿嘧啶等。

一般将细胞内染色体包含DNA的总体称为基因组。同一物种的基因组DNA含量总是恒定的,不同物种间基因组大小和复杂程度差异极大。真核生物具有复杂的染色体结构,其基因组DNA上存在着单一序列和大量重复序列,大多数真核基因都是不连续的,在成熟RNA中出现的部分称为外显子,在DNA拼接过程中被删除的部分称为内含子。原核生物没有核膜,其DNA与RNA和蛋白质一起形成一个相对集中的区域即类核。原核生物基因组上功能相关的基因常常串连在一起并转录在同一mRNA分子中,形成多顺反子结构。某些病毒中会出现基因重叠。

嘌呤碱和嘧啶碱一般多不易溶于水,对250~280nm波长的紫外光有较强的吸收,但对260nm光波的吸收能力最大。由于碱基是核酸的基本组成成分,因此,所有的核酸其共同特点是对260nm处的紫外光有最大的吸收值。

在进化过程中DNA可能发生突变,不影响生物体表型的DNA突变称为中性突变,中性突变常以孟德称显性遗传方式遗传给下一代,其中的限制性片段长度多态性已被广泛用于遗传病的诊断、产前诊断、亲子鉴定以及法医学上对罪犯的确认等。

核酸分子中碱基的克分子数与磷的克原子数相等,所以可根据核酸溶液中的磷含量及紫外光的吸收值来测定核酸量。一般以每升核酸溶液中含1g磷原子为标准来计算核酸的吸光率,这称为克原子磷吸光率或克原子磷消光系数[ε],ε(p)的计算式为:

双螺旋结构是DNA的二级结构,由戊糖和磷酸基构成的两条主锭以反平行的方式和右手方向相互缠绕,构成双螺旋的骨架。主链由于其亲水性而处于双螺旋的外表面,碱基由于其一定程度的疏水性而位于双螺旋的内部。两条链上的碱基按A:T和G:C的互补规律相互以氢链连接,构成遗传信息可靠传递、DNA半保留复制的基础。两条主链并不充满双螺旋的空间,而在表面形成大沟和小沟。大沟是调控蛋白质识别DNA信息的主要场所。

ε=A/Cl

DNA分子结构并非一成不变,而是在不同条件下可以有所不同,即DNA结构的多态性。在生理状态下DNA主要为B构象,并可能有少量的A构象和Z构象。Z构象是唯一存在的左手双螺旋构象。

A为吸光度,1为比色杯内径,通常为1.0cm;C为每升核酸溶液中磷的克原子数。

DNA链上的四种碱基也非均匀分布,因而产生了一些特异的序列。回文序列是许多限制性核酸内切酶和调控蛋白的识别位点;富含A/T序列则是许多分子遗传学过程所不可缺少的;嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋的稳定性也有重大影响。

C= 每升溶液中磷重/30.98ε(p)=30.98A/wl

DNA在热或其他变性剂的作用下,双螺旋结构遭到破坏,双链发生分离,即变性。变性DNA的某些理化性质和生物学性质随之改变,如增色效应。核酸加热变性过程中紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为核酸的解链温度(Tm),Tm值的大小与核酸分子大小和G+C所占总碱基数的百分比成正相关。变性的DNA单链在适当条件下又能恢复双螺旋结构,即复性作用。不同来源的变性核酸一起复性,则可能发生杂交,杂交是许多分子生物学技术的基础。

一般DNA的ε=6000~8000;RNA为7000~10000

双螺旋DNA进一步扭曲而成的超螺旋称为DNA的三级结构。真核生物中,DNA与组蛋白形成核小体结构时,存在着负超螺旋。核小体是构成染色质的基本结构单位,每个核小体单位包括200bp左右的DNA和一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白H1。

现将DNA和RNA的化学组成归纳如表18-1:

RNA包括mRNA、hnRNA、rRNA、tRNA、snRNA和scRNA,它们均与遗传信息的表达有关。mRNA是遗传信息的携带者,其核苷酸序列决定着合成蛋白质的氨基酸序列;hnRNA是mRNA的前体,含有转录的、但不出现于成熟mRNA中的核苷酸片段(内含子);tRNA识别密码子,将正确的氨基酸转运至蛋白质合成位点;rRNA是蛋白质合成机器——核蛋白体的组成成分;snRNA在hnRNA向mRNA转变过程的剪接中起十分重要的作用。

表18-1

复习题

RNADNA嘌呤碱腺嘌呤鸟嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤嘧啶碱胞嘧啶尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶戊糖核糖脱氧核糖磷酸磷酸磷酸

1.比较RNA和DNA在结构上的异同点。

二、核酸的一级结构

2.简述DNA双螺旋结构模式的要点及其与DNA生物学功能的关系。

核酸又称多核苷酸,组成DNA的脱氧核糖核苷酸主要为四种,即dAMP、dGMP、dCMP及dTMP;组成RNA的核糖核苷酸主要有AMP、GMP、CMP及UMP四种。对两种核酸的组成可简写如下:

3.原核生物与真核生物在基因组结构上有何不同?

美高梅app网页,DNA=n;RNA=n

4.什么是限制性片段长度多态性?

核酸中核苷酸的连接方式为:一个核苷核C-3’上羟基与下一个核苷核酸C-5’连接在磷酸羟基脱水缩合成酯键,称酯键称3’5’磷酸二酯键,若干个核苷酸间依3’5’磷酸二酯键连接成长链的大分子即为核酸。此长链称多核苷酸链,在链的一核苷酸,其C-5’连接的磷酸只一个酯键,称此核苷酸为链的5’磷酸未端或5’。链的另一端核苷酸上C-3’上羟基是自由的,对此核苷酸称为3’羟基末端或3’端,链内的核苷酸在C-5’上磷酸已形成二酯键,C-3’上羟基也已参与二酯键的形成,故称核苷酸残基。

5.简述两种DNA序列测定方法的基本原理。

核酸的一级结构乃指其核苷酸链中核苷酸的排列顺序,由于核酸中核苷酸彼此之间的差别乃在于碱基部分,故核酸的一级结构即指核酸分子中碱基的排列顺序。

6.试述DNA结构的不均一性与其生物学功能的关系。

对核酸一级结构的描述为:将5’磷酸末端书于左侧,中间部分为核苷酸残基,3’羟基末端书于右侧。通常用竖线表示核糖,碱基标于竖线上端,竖线间有含P的斜线,代表3’,5’磷酸二酯键。此表示法及简化式如下:

7.什么是核酸变性?简述影响特定核酸分子Tm的因素有哪些。

三、核酸的高级结构

8.什么是分子杂交,何为探针?

核酸的多核苷酸链在次级键的基础上,还可形成更为复杂的二级及三级的高级结构。

9.试述RNA的种类及其生物学作用。

DNA

1.二级结构1953年Watson
及Crick在化学分析及X光衍射法观察DNA结构的基础上提出了著名的DNA双螺旋结构模型此结构是在核酸一级结构基础上形成的更为复杂的高级结构,即DNA的二级结构,结构如图18-1。

图18-1 DNA的双螺旋结构

P:磷酸基;S:脱氧核糖;G:鸟嘌呤;

A:腺嘌呤;T:胸腺嘧啶C:胞嘧啶

DNA的二级结构即双螺旋结构,其内容可归纳为:

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