《2022年王镜岩生物化学知识点整理版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年王镜岩生物化学知识点整理版.docx（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章蛋白质化学包括蛋白质的一级、二级、三级和四级结构；一级结构描述的是蛋白质的线性（或一维）结构,即共价连接的氨基酸残基的序列,又称 初 级 或 化 学 结 构 ； 二 级 以 上 的 结 构 称 高 级 结 构 或 构 象教学目标：（ conformation）；1.把握蛋白质的概念、重要性和分子组成；一、蛋白质的一级结构（primary structure ）2.把握 -氨基酸的结构通式和 20 种氨基酸的名称、符号、结构、1953 年,英国科学家 F. Sanger第一测定了胰岛素 （ insulin ）的分类；把握氨基酸的重要性质；熟
2、识肽和活性肽的概念；一级结构,有 51 个氨基酸残基,由一条 A 链和一条 B 链组成,分3.把握蛋白质的一、二、三、四级结构的特点及其重要化学键；子中共有 3 个二硫键, 其中两个在 A 、B 链之间, 另一个在 A 链内；4.明白蛋白质结构与功能间的关系；蛋白质的一级结构测定或称序列分析常用的方法是 Edman 降5.熟识蛋白质的重要性质和分类解和重组 DNA 法； Edman 降解是经典的化学方法,比较复杂；首先要纯化肯定量的待测蛋白质,分别作分子量测定、氨基酸组成分第一节 蛋白质的分子组成 析、 N-末端分析、 C-末端分析；要应用不同的化学试剂或特异的蛋一、蛋白质的元素（化学）组成
3、白内切酶水解将蛋白质裂解成大小不同的肽段,测出它们的序列,主要有 C（ 50% 55%）、 H（ 6%7%）、O（19%24%）、N 对比不同水解制成的两套肽段,找出重叠片段, 最终推断蛋白质的（13% 19%）、S（0% 4%）；有些蛋白质仍含微量的 P、Fe、Cu、完整序列；重组 DNA 法是基于分子克隆的分子生物学方法,比较Zn、 Mn、Co、Mo、I 等；简洁而高效, 不必先纯化该种蛋白质,而是先要得到编码该种蛋白各种蛋白质的含氮量很接近,平均为 16%；因此, 可以用定氮 质的基因（ DNA 片段）,测定 DNA 中核苷酸的序列,再按三个核法来推算样品中蛋白质的大致含量；苷酸编码一个
4、氨基酸的原就估计蛋白质的完整序列；这两种方法可每克样品含氮克数6.25 100=100g 样品中蛋白质含量 （g%）以相互印证和补充；二、蛋白质的基本组成单位氨基酸 目前,国际互联网蛋白质数据库已有 3 千多种一级结构清晰；蛋白质在酸、 碱或蛋白酶的作用下,最终水解为游离氨基酸（amino 蛋白质一级结构是空间结构和特异生物学功能的基础；acid）,即蛋白质组成单体或构件分子；存在于自然界中的氨基酸有 二、蛋白质的二级结构（secondary structure）300 余种,但合成蛋白质的氨基酸仅 20 种（称编码氨基酸） ,最先 蛋白质的二级结构是指其分子中主链原子的局部空间排列,是发觉的
5、是天门冬氨酸（1806 年）,最终鉴定的是苏氨酸（1938 年）；主链构象（不包括侧链 R 基团）；（三）氨基酸的重要理化性质 构象是分子中原子的空间排列,但这些原子的排列取决于它们1一般物理性质 绕键的旋转, 构象不同于构型, 一个蛋白质的构象在不破坏共价键 -氨基酸为无色晶体,熔点一般在 200 oC 以上；各种氨基酸 情形下是可以转变的；但是蛋白质中任一氨基酸残基的实际构象自在水中的溶解度差别很大（酪氨酸不溶于水）；一般溶解于稀酸或 由度是特别有限的,在生理条件下, 每种蛋白质好像是出现出称为稀碱, 但不能溶解于有机溶剂,通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉 自然构象的单一稳固外形；淀析出；2
6、0 世纪 30 岁月末,L.Panling 和 R.B.Corey 应用 X 射线衍射分芳香族氨基酸（Tyr、 Trp、 Phe）有共轭双键,在近紫外区有 析测定了一些氨基酸和寡肽的晶体结构,获得了一组标准键长和键光吸取才能, Tyr、Trp 的吸取峰在 280nm,Phe 在 265 nm；由于大 角,提出了肽单元（peptide unit ）的概念 , 仍提出了两种主链原子多数蛋白质含 Tyr、 Trp 残基,所以测定蛋白质溶液 280nm 的光吸 的局部空间排列的分子模型（ -螺旋）和（ -折叠）；收值,是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法；1肽单位2两性解离和等电点（isoelect
7、ric point, pI ）肽键及其两端的 -C 共 6 个原子处于同一平面上,组成了肽氨基酸在水溶液或晶体状态时以两性离子的形式存在,既可作 单位（所在的平面称肽键平面）；为酸（质子供体） ,又可作为碱（质子受体）起作用,是两性电解 肽键 C N 键长为 0.132nm,比相邻的单键（ 0.147nm）短,而质,其解离度与溶液的 pH 有关；较 C=N 双键（ 0.128nm）长,有部分双键的性质,不能自由旋转；在某一 pH 的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势和 肽键平面上各原子呈顺反异构关系,肽键平面上的 O、H 以及 2 个程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的 pH 称
8、为该氨基 -碳原子为反式构型（trans configuration ）；酸的等电点； 氨基酸的 pI 是由 -羧基和 -氨基的解离常数的负对 主链中的 C C 和 C N 单键可以旋转,其旋转角 、 数 pK1 和 pK2 打算的；运算公式为：pI=1/2pK1+ pK2 ；打算了两个相邻的肽键平面相对关系；由于肽键平面的相对旋转,如 1 个氨基酸有 3 个可解离基团, 写出它们电离式后取兼性离 使主链可以以特别多的构象显现；事实上, 肽链在构象上受到很大子两边的 pK 值的平均值,即为此氨基酸的等电点（酸性氨基酸的 限制,由于主链上有 1/3 不能自由旋转的肽键,另外主链上有很多等电点取两
9、羧基的 pK 值的平均值,碱性氨基酸的等电点取两氨基 侧链 R 的影响；蛋白质的主链骨架由很多肽键平面连接而成；的 pK 值的平均值） ；2. -螺旋 -helix -螺旋是肽键平面通过 -碳原子的相对旋转形成的一种紧密螺旋盘绕,是有周期的一种主链构象；其特点是：其次节蛋白质的分子结构 螺旋每转一圈上升3.6 个氨基酸残基,螺距约0.54nm（每个残蛋白质是生物大分子, 结构比较复杂, 人们用 4 个层次来描述,基上升 0.15nm,旋转 100O）；第 1 页,共 34 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 相邻的螺圈之间形成链内氢键,氢
10、键的取向几乎与中心轴平行；有些蛋白质的分子量很大,由 2 条或 2 条以上具有独立三级结典型 -螺旋一对氢键O 与 N 之间共有 13 个原子 （3.613）,前后间构的多肽链通过非共价键相互结合而成,称为蛋白质的四级结构；隔 3 个残基；构成四级结构的每条多肽链称为亚基subunit ,亚基单独存在时一螺旋的走向绝大部分是右手螺旋,残基侧链伸向外侧；R 基团的般没有生物学功能,构成四级结构的几个亚基可以相同或不同；如大小、荷电状态及外形均对 -螺旋的形成及稳固有影响；血红蛋白 hemoglobin,Hb 是由两个 -亚基和两个 -亚基形成的 四聚体（ 2 2）；五、蛋白质分子中的化学键3.
11、-折叠 -pleated sheet -折叠是一种肽链相当舒展的周期性结构；相邻肽键平面间折叠成110O 角,呈锯齿状；蛋白质的一级结构是由共价键形成的,如肽键和二硫键； 而维两个以上具 -折叠的肽链或同一肽链内不同肽段相互平行持空间构象稳固的是非共价的次级键；如氢键、盐键、疏水键、范 德华引力等；排列,形成 -折叠片层,其稳固因素是肽链间的氢键；逆向平行的片层结构比顺向平行的稳固；第三节蛋白质结构与功能的关系 -螺旋和 -折叠是蛋白质二级结构的主要形式；毛发中的 -角蛋白和蚕丝中的丝心蛋白是其典型,在很多球蛋白中也存在,但一、蛋白质一级结构与功能的关系（一）一级结构是空间构象的基础所占比例不
12、一样；胶原蛋白中存在的螺旋结构不同于一般的 -螺旋,是由3 条20 世纪 60 岁月初,美国科学家C.Anfinsen 进行牛胰核糖核酸具有左手螺旋的链相互缠绕形成右手超螺旋分子；链间氢键以及螺酶的变性和复性试验,提出了蛋白质一级结构打算空间结构的命 题；旋和超螺旋的反向盘绕爱护其稳固性；4 -转角（ -turn ）核糖核酸酶由124 个氨基酸残基组成,有 4 对二硫键； 用尿素和 -巯基乙醇处理该酶溶液,分别破坏次级键和二硫键,肽链完 全舒展,变性的酶失去催化活性；当用透析方法去除变性剂后,酶活性几乎完全复原,理化性质也与自然的酶一样；为了紧紧折叠成球蛋白的紧密外形,多肽链180O 回折成发
13、夹或 -转角；其处由4 个连续的氨基酸残基构成,常有Gly 和 Pro存在,稳固 -转角的作用力是第一个氨基酸残基羰基氧（O）与第四个氨基酸残基的氨基氢（H）之间形成的氢键； -转角常见于连概率运算说明,8 个半胱氨酸残基结合成4 对二硫键,可随机接反平行 -折叠片的端头；5无规卷曲（ random coil ）组合成 105 种配对方式, 而事实上只形成了自然酶的构象,这说明一级结构未破坏, 保持了氨基酸的排列次序就可能回复到原先的三 级结构,功能依旧存在；（二）种属差异多肽链的主链出现无确定规律的卷曲；典型球蛋白大约一半多肽链是这样的构象；6超二级结构和结构域 超二级结构和结构域是蛋白质二
14、级至三级结构层次的一种过 渡态构象；超二级结构指蛋白质中两个或三个具有二级结构的肽段在空大量试验结果证明,一级结构相像的多肽或蛋白质,其空间结构和功能也相像, 不同种属的同源蛋白质有同源序列,反映其共同进化起源,通过比较可以揭示进化关系；例如哺乳动物的胰岛素,其一级结构仅个别氨基酸差异（A 链间上相互接近,形成一特殊的组合体,又称为模体（motif ）；通常5、6、10 位,B 链 30 位）,它们对生物活性调剂糖代谢的生理功能 不起打算作用；有 , , 等,例如钙结合蛋白质中的螺旋-环 -螺旋模序及锌指结构；从各种生物的细胞色素Ccytochrome c 的一级结构分析,可结构域是球状蛋白质
15、的折叠单位,是在超二级结构基础上进一以明白物种进化间的关系；进化中越接近的生物,它们的细胞色素步绕曲折叠有特殊构象和部分生物学功能的结构；对于较小的蛋白c 的一级结构越近似；（三）分子病质分子或亚基, 结构域和三级结构是一个意思,即这些蛋白质是单结构域的； 对于较大的蛋白质分子或亚基,多肽链往往由两个或两分子病是指机体DNA 分子上基因缺陷引起mRNA 分子反常和个以上的相对独立的结构域缔合成三级结构；蛋白质生物合成的反常,进而导致机体某些功能和结构随之变异的三、蛋白质的三级结构（tertiary structure ）遗传病；在 1904 年,发觉镰刀状红细胞贫血病；大约化费了40 多指一条
16、多肽链中全部原子的整体排布,包括主链和侧链； 维系年才清晰患病缘由,患者的血红蛋白（HbS）与正常人的（ HbA ）三级结构的作用力主要是次级键（疏水相互作用、 静电力、氢键等）；相比,仅 -链的第 6 位上, Val 取代了正常的Glu；目前全世界已在序列中相隔较远的氨基酸疏水侧链相互靠近,形成“ 地窖” 或“ 口发觉有反常血红蛋白400 种以上；袋” 状结构, 结合蛋白质的辅基往往镶嵌其内,形胜利能活性部位,二、蛋白质空间结构与功能的关系而亲水基团就在外,这也是球状蛋白质易溶于水的缘由；1963 年蛋白质的空间结构是其生物活性的基础,空间结构变化, 其功Kendrew 等从鲸肌红蛋白的X
17、射线衍射图谱测定它的三级结构能也随之转变；肌红蛋白（Mb）和血红蛋白（ Hb）是典型的例子；肌红蛋白（ Mb）和血红蛋白（ Hb）都能与氧进行可逆的结合,（153 个氨基酸残基和一个血红素辅基,相对分子质量为17800）；由 A H 8 段 -螺旋盘绕折叠成球状,氨基酸残基上的疏水侧链大氧结合在血红素辅基上；然而 Hb 是四聚体分子, 可以转运氧； Mb都在分子内部形成一个袋形空穴,血红素居于其中, 富有极性及电是单体,可以储存氧,并且可以使氧在肌肉内很简洁地扩散；它们荷的就在分子表面形成亲水的球状蛋白；的氧合曲线不同,Mb 为一条双曲线, Hb 是一条S 型曲线；在低四、蛋白质的四级结构qu
18、aternary structure pO2 下 , 肌 红 蛋 白 比 血 红 蛋 白 对 氧 亲 和 性 高 很 多 , pO2 为 第 2 页,共 34 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2.8torr1torr 133.3Pa时,肌红蛋白处于半饱和状态；在高 pO2 变性, 是分别制备蛋白质的常用方法；如血浆中的清蛋白在饱和的下,如在肺部（大约 100torr）时,两者几乎都被饱和；其差异形成 硫酸铵溶液中可沉淀,而球蛋白就在半饱和硫酸铵溶液中发生沉一个有效的将氧从肺转运到肌肉的氧转运系统；淀；乙醇、丙酮均为脱水剂,可破坏水化膜
19、,降低水的介电常数,Hb 未与氧结合时,其亚基处于一种空间结构紧密的构象（紧 使蛋白质的解离程度降低,表面电荷削减, 从而使蛋白质沉淀析出；张态, T 型）,与氧的亲和力小；只要有一个亚基与氧结合,就能 低温时, 用丙酮沉淀蛋白质, 可保留原有的生物学活性；但用乙醇,使 4 个亚基间的盐键断裂,变成放松的构象（放松态,R 型）； T 时间较长就会导致变性；重金属盐（Hg2+、 Cu2+、Ag+ ）,生物碱型和 R 型的相互转换对调剂 Hb 运氧的功能有重要作用；一个亚基（如三彔乙酸、苦味酸、鞣酸）与蛋白质结合成盐而沉淀,是不行与其配体结合后能促进另一亚基与配体的结合是正协同效应,其理 逆的；论
20、说明是 Hb 是别构蛋白,有别构效应；蛋白质变性不肯定沉淀（如强酸、 强碱作用变性后仍旧能溶解于强酸、强碱溶液中,将 pH 调至等电点,显现絮状物,仍可溶解第四节 蛋白质的理化性质 于强酸、强碱溶液,加热就变成凝块,不再溶解）；凝固是蛋白质蛋白质的理化性质和氨基酸相像,有两性解离及等电点、紫外 变性进展的不行逆的结果；沉淀的蛋白质不肯定变性（如盐析）；吸取和呈色反应；作为生物大分子,仍有胶体性质、沉淀、变性和 四、蛋白质的紫外吸取和呈色反应凝固等特点； 要明白和分析蛋白质结构和功能的关系就要利用其特 蛋白质含芳香族氨基酸,在 280nm 波特长有特点性吸取峰,殊的理化性质,实行盐析、透析、电泳
21、、层析及离心等不损耗蛋白 用于定量测定；质空间构象的物理方法分别纯化蛋白质；蛋白质分子中的多种化学基团具有特定的化学性能,与某些试一、蛋白质的高分子性质 剂产生颜色反应,可用于定性、定量分析；如蛋白质分子中含有许蛋白质的相对分子质量在 1 万100 万,其颗粒平均直径约为 多和双缩脲结构相像的肽键,在碱性溶液与硫酸铜反应产生红紫色4.3 nm（胶粒范畴是 1100nm）；精确牢靠的测定方法是超离心法,络合物（双缩脲反应） ；酪氨酸含酚基,与米伦试剂生成白色沉淀,蛋白质的相对分子质量可用沉降系数（S）表示；加热后变红色；Folin- 酚试剂与酪氨酸反应生成蓝色；色氨酸与乙在球状蛋白质三级结构形成
22、时,亲水基团位于分子表面,在水 醛酸反应,渐渐注入浓硫酸,显现紫色环；溶液中与水起水合作用,因此, 蛋白质的水溶液具有亲水胶体的性质；颗粒表面的水化膜和电荷是其稳固的因素,调剂 pH 至 pI、加 第五节 蛋白质的分类入脱水剂等,蛋白质即可从溶液中沉淀出来；自然界蛋白质分布广泛,种类繁多,有 10121013 种；目前仍透析法是利用蛋白质不能透过半透膜的性质,去掉小分子物 无法按蛋白质的化学结构进行精确的分类,一般按蛋白质的分子形质,达到纯化的目的；状、分子组成、生物功能进行分类；大小不同的蛋白质分子可以通过凝胶过滤分开；又称分子筛层 1按分子外形分为球状蛋白质和纤维状蛋白质；析；2按分子组成
23、分为简洁蛋白质和结合蛋白质；二、蛋白质的两性解离 简洁蛋白质完全水解的产物仅为 -氨基酸；这类蛋白质按其溶解蛋白质和氨基酸一样是两性电解质,在溶液中的荷电状态受 度等理化性质分为 7 类；包括清蛋白、 球蛋白、 醇溶蛋白、 谷蛋白、pH 值影响； 当蛋白质溶液处于某一 pH 时,蛋白质解离成正、 负离 精蛋白、组蛋白和硬蛋白；子的趋势相等,即成为兼性离子,净电荷为零,此时溶液的 pH 称 结合蛋白质由简洁蛋白质和非蛋白质（辅基）组成；依据辅基为该蛋白质的等电点；pH pI 时,该蛋白质颗粒带负电荷,反之 的不同,这类蛋白质可分为 5 类；如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、色就带正电荷； 在人体体液中多
24、数蛋白质的等电点接近 pH5 ,所以在 蛋白和磷蛋白；生理 pH7.4 环境下,多数蛋白质解离成阴离子；少量蛋白质,如鱼 细胞核中的核蛋白是 DNA 与组蛋白结合而成,细胞质中的核精蛋白、组蛋白的 pI 偏于碱性,称碱性蛋白质,而胃蛋白酶和丝 糖体是 RNA 与蛋白质组成的,已知的病毒也是核蛋白；免疫球蛋蛋白为酸性蛋白；白是一类糖蛋白, 由蛋白质与糖以共价键相连而成；脂蛋白由蛋白三、蛋白质的变性、沉淀和凝固 质与脂类通过非共价键相连,存在生物膜和动物血浆中；蛋白质在某些理化因素的作用下,空间结构被破坏, 导致理化 3按蛋白质功能分为活性蛋白质和非活性蛋白质；性质转变,生物学活性丢失,称为蛋白质
25、的变性（denaturation）；活性蛋白质包括有催化功能的酶、有调剂功能的激素、 有运动、蛋白质变性的本质是多肽链从卷曲到舒展的过程,不涉及一级 防备、接受和传递信息的蛋白质以及毒蛋白、膜蛋白等；胶原、角结构的转变（如加热破坏氢键,酸碱破坏盐键等）；变性作用不过 蛋白、弹性蛋白、丝心蛋白等是非活性蛋白质；于猛烈,是一种可逆反应,去除变性因素,有些蛋白质原有的构象和功能可复原或部分复原,称为复性（denaturation）；其次章核酸的化学蛋白质变性的主要表现是失去生物学活性,如酶失去催化能力、血红蛋白失去运输氧的功能、胰岛素失去调剂血糖的生理功能等；变性蛋白溶解度降低,易形成沉淀析出； 易
26、被蛋白水解酶消化；教学目标：1.把握 DNA 和 RNA 在化学组分、 分子结构和生物功能上的特 点；第 3 页,共 34 页蛋白质变性具有重要的实际意义；蛋白质自溶液中析出的现象,称为蛋白质的沉淀；盐析、有机 溶剂、重金属盐、生物碱试剂都可沉淀蛋白质；盐析沉淀蛋白质不名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2.把握 DNA 双螺旋结构模型和 t-RNA 二级结构的要点,明白（如 pA 、pdG 等）；常见的核苷酸为 AMP 、 GMA 、CMP 、 UMP ；核酸的三级结构；常见的脱氧核苷酸有 dAMP 、dGMA 、 dCMP、 dTMP
27、； AMP 是一3.熟识核酸的性质 （一般性质、 DNA 热变性、复性与分子杂交） ；些重要辅酶的结构成分（如 NAD+ 、NADP+ 、FAD 等）；环化核苷4.把握基因组的概念,原核生物和真核生物基因组的特点；了 酸（ cAMP/cGMP ）是细胞功能的调剂分子和信号分子；ATP 在能解 DNA 测序的原理；量代谢中起重要作用；导入：核酸是生物遗传的物质基础；它的发觉和争论进展如 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何？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1868 年瑞士青年医生 Miescher 从脓细胞核中分别出一种含磷 下主要以酮式存在
28、）量很高的酸性化合物,称为核素；其继任者 Altman 进展了从酵母 二、核苷酸的连接方式和动物组织中制备不含蛋白质的核酸的方法,于 1889 年提出核酸 RNA 和 DNA 链都有方向性,从 53；前一位核苷酸的（nucleic acid）这一名称；早期核酸争论因“ 四核苷酸假说” 的错 3- OH 与下一位核苷酸的 5位磷酸基之间形成 3, 5-磷酸二误进展缓慢；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 51943 年 Chargaff 等揭示了 DNA 的碱基配对规律, 1944 年美国 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Avery 利用致病肺炎球
29、菌中提取的 DNA 使另一种非致病性的肺炎 碱基可看作主链上的侧链基团,主链上的磷酸基是酸性的,在细胞球菌的遗传性状发生转变而成为致病菌,发觉正是 DNA 携带遗传 pH 下带负电荷；而碱基有疏水性；信息； Astbury 、Franklin 和 Wilkins 用 X 射线衍射法争论 DNA 分 争论：列表说明 DNA 和 RNA 在化学组成、分子结构和生物子结构,得到清晰衍射图；Watson 和 Crick 在此基础上于 1953 年 功能方面的主要特点；提出了 DNA 双螺旋结构模型,说明白基因结构、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
30、 其次节 DNA 的分子结构就” ； 60 岁月破译遗传密码,阐明 3 类 RNA 参加蛋白质生物合成 一、DNA 的一级结构 primary stucture 的过程； 70 岁月产生了基因重组和 DNA 测序生物技术, 90 岁月提 DNA 的一级结构是指分子中脱氧核苷酸的排列次序,常被简出人类基因组方案,21 世纪进入后基因组时代；核酸的争论成了 单认为是碱基序列 （base sequence）；碱基序有严格的方向性和多样生命科学中最活跃的领域之一；性；一般将 5- 磷酸端作 为多核苷酸链的“ 头”,写在左侧,如pACUGA （53） ；第一节 核酸的化学组成 在 DNA 一级结构中,有
31、一种回文结构的特殊序列,所谓回文自然存在的核酸有两类,即脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic 结构即 DNA 互补链上一段反向重复次序,正读和反读意义相同,acid, DNA ）和核糖核酸（ ribonucleic acid,RNA ）； DNA 分子是 经反折可形成“ 十字形” 结构,在转录成 RNA 后可形成“ 发夹”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 样结构,有调控意义；胞器以及病毒中；RNA 分子参加遗传信息表达的一些过程,主要 GCTA GTTCA CTC TGAAC AA TT 存在于细胞质； CGAT CAAGT GAG ACTTG TTAA 一
32、、核酸的基本组成单位 DNA 分子很大, 最小的病毒 DNA 约含 5000b；1965 年 Holley核酸是一种多聚核苷酸,用不同的降解法得到其组成单位用片段重叠法完成酵母 tRNAala 76nt 序列测定； 1977 年 Sanger利核苷酸；而核苷酸又由碱基、戊糖和磷酸组成；用双脱氧法 （酶法）测定了 X174 单链 DNA5386b 的全序列； 1990（一）戊糖 年实施的人类基因组方案（HGP）,用 15 年,投资 30 亿美元,完DNA 含 -D-2- 脱氧核糖, RNA 含 -D-核糖；这是核酸分类 成人类单倍体基因组 DNA3 109bp 全序列的测定；该方案由美、的依据；
33、核糖中的 C 记为 1 5；英、日、法、德、中六国科学家合作,于 2003 年提前完成,生命（二）碱基（ base）科学进入后基因组时代,争论重点从测序转向对基因组功能的研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,究；仍有一些含量甚少的稀有碱基；DNA 和 RNA 中常见的两种嘌呤碱 二、 DNA 的二级结构双螺旋 double helix 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）,DNA1953 年,Watson和 Crick 依据 Wilkins
34、 和 Franklin 拍照的 DNA X- 射线照片（ DNA 有 0.34nm 和 3.4nm 两个周期性变化）以主要含胞嘧啶、胸腺嘧啶（thymine , T）；及Chargaff 等 人对DNA的 碱基组成的分析（ A=T , G=C ,tRNA 中含有较多的稀有碱基（修饰碱基）,多为甲基化的；A+G=C+T ）, 推 测 出DNA是 由 两 条 相 互 缠 绕 的 链 形 成 ；（三）核苷Watson-Crick 双螺旋结构模型如下图：是碱基和戊糖生成的糖苷；通过C1 - N9 或 C1 - N1 糖苷1两条反向平行的多核苷酸链形成右手螺旋；一条链为5键连接,用单字符表示,脱氧核苷就
35、在单字符前加d；常见的修饰3,另一条为 35；（ 某些病毒的 DNA 是单链分子 ssDNA ）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、2碱基在双螺旋内侧,A 与 T,G 与 C 配对, A 与 T 形成两假尿苷 等；留意符号的意义,如m5dC；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（四）核苷酸一条大沟和一小沟；3螺距为 3.4 nm,含 10 个碱基对（ bp）,相邻碱基对平面间第 4 页,共 34 页是核苷的磷酸酯；生物体内游离存在的多是5- 核苷酸名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 的距
36、离为 0.34 nm；螺旋直径为 2 nm；1DNA 分子中的最小功能单位称作基因,为 RNA 或蛋白质氢键爱护双螺旋的横向稳固；碱基对平面几乎垂直螺旋轴,碱 编码的基因称结构基因,DNA 中具调剂功能而不转录生成 RNA 的基对平面间的疏水积累力爱护螺旋的纵向稳固；片段称调剂基因；基因组（genome）是某生物体所含的全部基因,4碱基在一条链上的排列次序不受限制；遗传信息由碱基序 即全部 DNA 或完整的单套遗传物质（配子中的整套基因）；所携带；2细菌、噬菌体、大多数动植物病毒的基因组即指单个 DNA5DNA 构象有多态性；分子；最小病毒如 SV40 的基因组仅有 5226b,含 5 个基因
37、；大肠Watson 和 Crick 依据 Wilkins 和 Franklin 拍照的 DNA X- 射线 杆菌含 4.6 106 bp,有 30004000 个基因, DNA 完全舒展总长约照片是相对湿度 92%的 DNA 钠盐所得的衍射图, 因此 Watson-Crick 1.3mm；双螺旋结构称 B-DNA ；细胞内的 DNA 与它特别相像；另外仍有 原核生物基因组的特点是：结构简炼, 绝大部分为蛋白质编码A-DNA 、 C-DNA 、D-DNA ；（结构基因） ；有转录单元,即功能相关的基因常串联一起,并转1979 年 Rich 发觉 Z-DNA（左手螺旋、 螺距 4.5nm、直径 1
38、.8nm）录在同一 mRNA（多顺反子 mRNA ）中；有基因重叠现象,即同三、 DNA 的三级结构 一段 DNA 携带两种不同蛋白质的信息；DNA 双螺旋进一步盘旋所形成的空间构象称 DNA 的三级结 3真核生物基因一般分布在如干条染色体上,其特点是：有构；重复序列（按重复次数分单拷贝序、中度重复序和高度重复序）；某些病毒、细菌、真核生物线粒体和叶绿体的 DNA 是环形双 有断裂基因（由不编码的内含子和编码的外显子组成）；酵母基因螺旋,再次螺旋化形成超螺旋；在真核生物细胞核内的 DNA 是很 组有 1.35 107bp,含 6374 个基因；人类基因组有 3 109 bp,含长的线形双螺旋,
39、通过组装形成特别致密的超级结构；4 万个基因；1环形 DNA 可形成超螺旋当将线性过旋或欠旋的双螺旋DNA 连接形成一个环时,都会第三节RNA 的分子结构自动形成额外的超螺旋来抵消过旋或欠旋造成的应力,目的是爱护RNA 通常以单链形式存在,比 DNA 分子小得多, 由数十个至B 构象； 过旋 DNA 会自动形成额外的左手螺旋（正超螺旋）,而欠数千个核苷酸组成；RNA 链可以回折且通过A 与 U,G 与 C 配对形成局部的双螺旋,不能配对的碱基就形成环状突起,这种短的双旋形成额外的右手螺旋（负超螺旋）；一段双螺旋圈数为10 的 B-DNA 连接成环形时, 不发生进一步螺旋区和环称为发夹结构；RN
40、A 的 C2位羟基是游离的, 是一个易发生不良反应的位置,扭曲,称放松环形DNA （双螺旋的圈数 =链绕数,即 T=L ,超螺旋数 W=0； L=T+W ）,但将这一线形DNA 的螺旋先拧松一圈再连接它使 RNA 的化学性质不如DNA 稳固,能较 DNA 产生更多的修饰成环时,解链环形DNA 存在的扭曲张力,可导致双链环向右手方组分； RNA 的种类、大小、结构都比DNA 多样化,依据功能的不向扭曲形成负超螺旋（T 10, L=9 , W = -1）；同和结构的特点, RNA 主要分为 tRNA 、rRNA 和 mRNA 三类； 此在生物体内,绝大多数超螺旋DNA 以负超螺旋的形式存在,外,细
41、胞的不同部位仍存在着另一些小分子RNA ,如核内小RNA也就是说, 一旦超螺旋解开, 就会形成解链环形DNA ,有利于 DNA（ snRNA）、核仁小 RNA （snoRNA）、胞质小 RNA （scRNA ）等,分别参加 mRNA 的前体（ hnRNA ）和 rRNA 的转运和加工过程；一、转运 RNA （transfer RNA ,tRNA ）复制或转录；螺旋具有相同的结构,但L 值不同的分子称为拓扑异构体；1分子量最小的RNA ,约占总 RNA 的 15%；主要功能是在DNA 拓扑异构酶切断一条链或两条链,拓扑异构体可以相互转变；W 的正表示双链闭环的螺旋圈在增加,W 的负表示削减；L
42、和 T蛋白质生物合成过程中,起着转运氨基酸的作用；的正负表示螺旋方向,右手为正, 左手螺旋为负； L 值必定是整数；21965 年 Holley 等测定了酵母丙氨酸tRNA 的一级结构,并2真核细胞染色体 真核细胞 DNA 是线形分子,与组蛋白结合,其两端固定也形 成超螺旋结构； DNA 被紧密地包装成染色体来自三个水平的折叠：核小体、 30nm 纤丝和放射环；提出二级结构模型；一级结构特点：核苷酸残基数在7395；含有较多的稀有碱基（如mG、DHU 等）； 5 -末端多为 pG,3- 末端都是 -CCA ；3tRNA 的二级结构为“ 三叶草” 形,包括4 个螺旋区、 3 个核小体是染色体的基
43、本结构单位,是DNA 包装的第一步,它环及一个附加叉；各部分的结构都和它的功能有关；5端 17 位由 DNA 结合到组蛋白上形成复合物,在电镜下显示为成串的“ 念 珠” 状；组蛋白是富含精氨酸和赖氨酸的碱性蛋白质,其氨基酸序与近 3端 6772 位形成的双螺旋区称氨基酸臂,似“ 叶柄”, 3端有共同的 -CCA-OH 结构,用于连接该RNA 转运的氨基酸； 3 个列在进化中是高度保守的；组蛋白有5 种, H2A 、 H2B、 H3 和 H4环是二氢尿嘧啶环（D 环）、反密码子环、 T C 环；各两分子组成的八聚体是核小体核心颗粒,DNA缠绕其上,相邻419731975 年 S.H.Kim 的
44、X 射线衍射分析说明, tRNA 的三核小体间的DNA 称为连接 DNA 且结合 H1；200 bpDNA 的长度约级结构呈倒L 字母形,反密码环和氨基酸臂分别位于倒L 的两端；为 68nm,被压缩在10nm 的核小体中；压缩比约为7； 30nm 纤丝二、信使 RNA （messenger RNA, m RNA ）是其次级压缩,每圈含6 个核小体,压缩比是6；30nm 螺旋管再1细胞内含量较少的一类RNA ,约占总 RNA 的 3%；其功能缠绕成超螺旋圆筒,压缩比是40；再进一步形成染色单体,总压是将核内 DNA 的碱基次序（遗传信息）按碱基互补原就转录至核 糖体,指导蛋白质的合成；2种类多,作为不同蛋白质合成的模板,其一级结构差异很缩近一万倍；典型人体细胞的DNA 理论长度应是180 cm,被包装在 46 个 5 m 的染色体中；四、 DNA 和基因组名师归纳总结 - - - - - - -大；真核细胞的mRNA 有不同于原核细