王镜岩生物化学笔记 考研复习必备(5)

本站小编 免费考研网/2016-08-07


1943年Chargaff等揭示了DNA的碱基配对规律,1944年美国Avery利用致病肺炎球菌中提取的DNA使另一种非致病性的肺炎球菌的遗传性状发生改变而成为致病菌,发现正是DNA携带遗传信息。Astbury、Franklin和Wilkins用X射线衍射法研究DNA分子结构,得到清晰衍射图。Watson 和Crick在此基础上于1953年提出了DNA双螺旋结构模型,说明了基因结构、信息和功能三者之间的关系,奠定了分子生物学基础。1958年Crick提出“中心法则”;60年代破译遗传密码,阐明3类RNA参与蛋白质生物合成的过程;70年代诞生了基因重组和DNA测序生物技术,90年代提出人类基因组计划,21世纪进入后基因组时代。核酸的研究成了生命科学中最活跃的领域之一。

第一节   核酸的化学组成
天然存在的核酸有两类,即脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)。DNA分子是生物体的遗传信息库,分布在原核细胞的核区,真核细胞的核和细胞器以及病毒中;RNA分子参与遗传信息表达的一些过程,主要存在于细胞质。
一、核酸的基本组成单位
核酸是一种多聚核苷酸,用不同的降解法得到其组成单位——核苷酸。而核苷酸又由碱基、戊糖和磷酸组成。
(一) 戊糖
DNA含β-D-2-脱氧核糖,RNA含β-D-核糖。这是核酸分类的依据。核糖中的C记为1'……5'。
(二)碱基(base)
核酸中的碱基有两类:嘌呤碱和嘧啶碱。有5种基本的碱基外,还有一些含量甚少的稀有碱基。DNA和RNA中常见的两种嘌呤碱是腺嘌呤(adenine,A)、鸟嘌呤(guanine,G)。而嘧啶碱有所不同:RNA主要含胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U),DNA主要含胞嘧啶、胸腺嘧啶(thymine,T)。
tRNA中含有较多的稀有碱基(修饰碱基),多为甲基化的。
(三)核苷
是碱基和戊糖生成的糖苷。通过C1'-  N9或C1'- N1糖苷键连接,用单字符表示,脱氧核苷则在单字符前加d。常见的修饰核苷有:次黄苷或肌苷为I、黄嘌呤核苷X、二氢尿嘧啶核苷D、假尿苷Ψ等。注意符号的意义,如m5dC。
(四)核苷酸
是核苷的磷酸酯。生物体内游离存在的多是5'-     核苷酸(如pA、pdG等)。常见的核苷酸为AMP、GMA、CMP、UMP。常见的脱氧核苷酸有dAMP、dGMA、dCMP、dTMP。AMP是一些重要辅酶的结构成分(如NAD+、NADP+、FAD等);环化核苷酸(cAMP/cGMP)是细胞功能的调节分子和信号分子。ATP在能量代谢中起重要作用。
核苷酸是两性电解质,有等电点。核苷酸有互变异构和紫外吸收。(含氧的碱基有酮式和烯醇式两种互变异构体,在生理pH条件下主要以酮式存在)
二、核苷酸的连接方式
RNA和DNA链都有方向性,从5'→  3'。前一位核苷酸的3'- OH与下一位核苷酸的5'位磷酸基之间形成3',5'-磷酸二酯键,从而形成一个没有分支的线性大分子,两个末端分别称为5'末端和3'末端。大分子的主链由相间排列的戊糖和磷酸构成,而碱基可看作主链上的侧链基团,主链上的磷酸基是酸性的,在细胞pH下带负电荷;而碱基有疏水性。
讨论:列表说明DNA和RNA在化学组成、分子结构和生物功能方面的主要特点。

第二节    DNA的分子结构
一、  DNA的一级结构 (primary stucture)
DNA的一级结构是指分子中脱氧核苷酸的排列顺序,常被简单认为是碱基序列(base sequence)。碱基序有严格的方向性和多样性。一般将5'-  磷酸端作 为多核苷酸链的“头”,写在左侧,如pACUGA(  5'→  3') 。          
在DNA一级结构中,有一种回文结构的特殊序列,所谓回文结构即DNA互补链上一段反向重复顺序,正读和反读意义相同,经反折可形成“十字形”结构,在转录成RNA后可形成“发夹”样结构,有调控意义。
→ GCTA GTTCA CTC TGAAC AATT →
← CGAT CAAGT GAG ACTTG TTAA ←
DNA分子很大,最小的病毒DNA约含5000b。1965年Holley用片段重叠法完成酵母tRNAala 76nt 序列测定;1977年Sanger利用双脱氧法(酶法)测定了φX174单链DNA5386b的全序列。1990年实施的人类基因组计划(HGP),用15年,投资30亿美元,完成人类单倍体基因组DNA3×109bp全序列的测定。该计划由美、英、日、法、德、中六国科学家合作,于2003年提前完成,生命科学进入后基因组时代,研究重点从测序转向对基因组功能的研究。
二、DNA的二级结构——双螺旋(double helix) 
    1953年,Watson和Crick根据Wilkins 和Franklin拍摄的DNA X-射线照片(DNA有0.34nm和3.4nm两个周期性变化)以及Chargaff等人对DNA的碱基组成的分析(A=T,G=C,A+G=C+T),推测出DNA是由两条相互缠绕的链形成。Watson-Crick 双螺旋结构模型如下图:
1.两条反向平行的多核苷酸链形成右手螺旋。一条链为5'→  3',另一条为3'→  5'。(某些病毒的DNA是单链分子ssDNA)
2.碱基在双螺旋内侧,A与T,G与C配对,A与T形成两个氢键,G与C形成三个氢键。糖基-磷酸基骨架在外侧。表面有一条大沟和一小沟。
3.螺距为3.4 nm,含10个碱基对(bp),相邻碱基对平面间的距离为0.34 nm。螺旋直径为2 nm。
氢键维持双螺旋的横向稳定。碱基对平面几乎垂直螺旋轴,碱基对平面间的疏水堆积力维持螺旋的纵向稳定。
4.碱基在一条链上的排列顺序不受限制。遗传信息由碱基序所携带。
5.DNA构象有多态性。
Watson和Crick根据Wilkins 和Franklin拍摄的DNA X-射线照片是相对湿度92%的DNA钠盐所得的衍射图,因此Watson-Crick 双螺旋结构称B-DNA。细胞内的DNA与它非常相似。另外还有A-DNA、C-DNA、D-DNA。
1979年Rich发现Z-DNA(左手螺旋、螺距4.5nm、直径1.8nm)
三、DNA的三级结构
DNA 双螺旋进一步盘曲所形成的空间构象称DNA的三级结构。
某些病毒、细菌、真核生物线粒体和叶绿体的DNA是环形双螺旋,再次螺旋化形成超螺旋;在真核生物细胞核内的DNA是很长的线形双螺旋,通过组装形成非常致密的超级结构。
鎵嬫満蹇€熷厤璐规敞鍐屼細鍛�锛岀珛鍗宠幏鍙栨湰绔欒祫鏂欒В鍘嬬缉瀵嗙爜锛�

相关话题/生物化学

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 2015-2016年研究生专业排行榜:生物化学与分子生物学
    排 名 学校名称 星 级 重点学科 博士点 开此专业学校数 1 北京大学 5★ 202 2 复旦大学 5★ 202 3 中山大学 5★ 202 4 上海交通大学 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2015-2016年研究生专业排行榜:生物化学与分子生物学
    排 名 学校名称 星 级 重点学科 博士点 开此专业学校数 1 北京大学 5★ 202 2 复旦大学 5★ 202 3 中山大学 5★ 202 4 上海交通大学 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2017西医综合考研:生物化学(1)
    2017考研复习拉开序幕,考生们可结合西综生物化学复习笔记进行全面的专业课复习,为以后的复习打下坚实的基础。一、组成蛋白质的20种氨基酸的分类1、非极性氨基酸包括:甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸2、极性氨基酸极性中性氨基酸:色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2017西医综合考研:生物化学(2)
    2017考研复习拉开序幕,考生们可结合西综生物化学复习笔记进行全面的专业课复习,为以后的复习打下坚实的基础。三、肽两分子氨基酸可借一分子所含的氨基与另一分子所带的羧基脱去1分子水缩合成最简单的二肽。二肽中游离的氨基和羧基继续借脱水作用缩合连成多肽。10个以内氨基酸连接而成多肽称为寡肽;39个氨基酸残 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2017西医综合考研:生物化学(3)
    2017考研复习拉开序幕,考生们可结合西综生物化学复习笔记进行全面的专业课复习,为以后的复习打下坚实的基础。五、蛋白质结构与功能关系1、蛋白质一级结构是空间构象和特定生物学功能的基础。一级结构相似的多肽或蛋白质,其空间构象以及功能也相似。尿素或盐酸胍可破坏次级键-巯基乙醇可破坏二硫键2、 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2017西医综合考研:生物化学(4)
    2017考研复习拉开序幕,考生们可结合西综生物化学复习笔记进行全面的专业课复习,为以后的复习打下坚实的基础。第二章核酸的结构与功能一、核酸的分子组成:基本组成单位是核苷酸,而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。两类核酸:脱氧核糖核酸(DNA),存在于细胞核和线粒体内。核糖核酸(RNA),存在 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2017西医综合考研:生物化学(6)
    2017考研复习拉开序幕,考生们可结合西综生物化学复习笔记进行全面的专业课复习,为以后的复习打下坚实的基础。第三章酶一、酶的组成单纯酶:仅由氨基酸残基构成的酶。结合酶:酶蛋白:决定反应的特异性;辅助因子:决定反应的种类与性质;可以为金属离子或小分子有机化合物。可分为辅酶:与酶蛋白结合疏松,可以用透析 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2017西医综合考研:生物化学(7)
    2017考研复习拉开序幕,考生们可结合西综生物化学复习笔记进行全面的专业课复习,为以后的复习打下坚实的基础。第四章 维生素一、脂溶性维生素1、维生素A作用:与眼视觉有关,合成视紫红质的原料;维持上皮组织结构完整;促进生长发育。缺乏可引起夜盲症、干眼病等。2、维生素D作用:调节钙磷代谢,促进钙磷吸收。 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2017西医综合考研:生物化学难点背诵口诀
    生物化学是西医综合复习的一部分,小编整理了生物化学的背诵口诀,希望对大家有所帮助。一、生化-氧化磷酸化比值口诀:二虎子阿甘,三四五凭蒙估算说的是,阿甘,小名叫二虎子,三四五的加减法都要凭蒙来估算二(阿尔法?记不清了)虎(琥珀酰)子(脂酰 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27
  • 2017西医综合考研:生物化学重点概述
    西医综合生物化学知识点逻辑性强,前后内容相互呼应,一条主线:生命的化学、化学的生命;两个中心:认识生命、改造生命。生物化学的推导/计算少,概念/描述性内容多,记忆的内容多。所以同学们在复习时一定要有侧重点。第一部分生物大分子的结构和功能重点内容:氨基酸的分类,几种特殊的氨基酸,蛋白质的分子结构及理化 ...
    本站小编 免费考研网 2016-07-27