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生物化學(xué)與分子生物學(xué):小結(jié)

核酸是由核苷酸聚合而成的高分子化合物,是所有生物遺傳信息的攜帶者。根據(jù)核苷酸分子中戊糖的類(lèi)型,將核酸分為脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)兩大類(lèi)。核苷酸由磷酸基、戊糖和含氮堿基組成,堿基包括嘌呤和嘧啶兩大類(lèi)。DNA一般含A、C、G、T四種堿基,RNA含A、C、G、U…

核酸是由核苷酸聚合而成的高分子化合物,是所有生物遺傳信息的攜帶者。根據(jù)核苷酸分子中戊糖的類(lèi)型,將核酸分為脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)兩大類(lèi)。

核苷酸由磷酸基、戊糖和含氮堿基組成,堿基包括嘌呤和嘧啶兩大類(lèi)。DNA一般含A、C、G、T四種堿基,RNA含A、C、G、U四種堿基。

四種核苷酸按照一定的排列順序,通過(guò)3′,5′磷酸二酯鍵相連形成的線(xiàn)形多核苷payment-defi.com/wszg/酸即DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)。不同排列順序的DNA區(qū)段構(gòu)成的特定功能單位即基因,DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了基因的功能。

一般將細(xì)胞內(nèi)染色體包含DNA的總體稱(chēng)為基因組。同一物種的基因組DNA含量總是恒定的,不同物種間基因組大小和復(fù)雜程度差異極大。真核生物具有復(fù)雜的染色體結(jié)構(gòu),其基因組DNA上存在著單一序列和大量重復(fù)序列,大多數(shù)真核基因都是不連續(xù)的,在成熟RNA中出現(xiàn)的部分稱(chēng)為外顯子,在DNA拼接過(guò)程中被刪除的部分稱(chēng)為內(nèi)含子。原核生物沒(méi)有核膜,其DNA與RNA和蛋白質(zhì)一起形成一個(gè)相對(duì)集中的區(qū)域即類(lèi)核。原核生物基因組上功能相關(guān)的基因常常串連在一起并轉(zhuǎn)錄在同一mRNA分子中,形成多順?lè)醋咏Y(jié)構(gòu)。某些病毒中會(huì)出現(xiàn)基因重疊。

在進(jìn)化過(guò)程中DNA可能發(fā)生突變,不影響生物體表型的DNA突變稱(chēng)為中性突變,中性突變常以孟德稱(chēng)顯性遺傳方式遺傳給下一代,其中的限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性已被廣泛用于遺傳病的診斷、產(chǎn)前診斷、親子鑒定以及法醫(yī)學(xué)上對(duì)罪犯的確認(rèn)等。

雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu),由戊糖和磷酸基構(gòu)成的兩條主錠以反平行的方式和右手方向相互纏繞,構(gòu)成雙螺旋的骨架。主鏈由于其親水性而處于雙螺旋的外表面,堿基由于其一定程度的疏水性而位于雙螺旋的內(nèi)部。兩條鏈上的堿基按A:T和G:C的互補(bǔ)規(guī)律相互以氫鏈連接,構(gòu)成遺傳信息可靠傳遞、DNA半保留復(fù)制的基礎(chǔ)。兩條主鏈并不充滿(mǎn)雙螺旋的空間,而在表面形成大溝和小溝。大溝是調(diào)控蛋白質(zhì)識(shí)別DNA信息的主要場(chǎng)所。

DNA分子結(jié)構(gòu)并非一成不變,而是在不同條件下可以有所不同,即DNA結(jié)構(gòu)的多態(tài)性。在生理狀態(tài)下DNA主要為B構(gòu)象,并可能有少量的A構(gòu)象和Z構(gòu)象。Z構(gòu)象是唯一存在的左手雙螺旋構(gòu)象。

DNA鏈上的四種堿基也非均勻分布,因而產(chǎn)生了一些特異的序列;匚男蛄惺窃S多限制性核酸內(nèi)切酶和調(diào)控蛋白的識(shí)別位點(diǎn);富含Apayment-defi.com/yishi//T序列則是許多分子遺傳學(xué)過(guò)程所不可缺少的;嘌呤和嘧啶的排列順序?qū)﹄p螺旋的穩(wěn)定性也有重大影響。

DNA在熱或其他變性劑的作用下,雙螺旋結(jié)構(gòu)遭到破壞,雙鏈發(fā)生分離,即變性。變性DNA的某些理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)隨之改變,如增色效應(yīng)。核酸加熱變性過(guò)程中紫外光吸收值達(dá)到最大值的50%時(shí)的溫度稱(chēng)為核酸的解鏈溫度(Tm),Tm值的大小與核酸分子大小和G+C所占總堿基數(shù)的百分比成正相關(guān)。變性的DNA單鏈在適當(dāng)條件下又能恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu),即復(fù)性作用。不同來(lái)源的變性核酸一起復(fù)性,則可能發(fā)生雜交,雜交是許多分子生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。

雙螺旋DNA進(jìn)一步扭曲而成的超螺旋稱(chēng)為DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)。真核生物中,DNA與組蛋白形成核小體結(jié)構(gòu)時(shí),存在著負(fù)超螺旋。核小體是構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位,每個(gè)核小體單位包括200bp左右的DNA和一個(gè)組蛋白八聚體以及一個(gè)分子的組蛋白H1。

RNA包括mRNA、hnRNA、rRNA、tRNA、snRNA和scRNA,它們均與遺傳信息的表達(dá)有關(guān)。mRNA是遺傳信息的攜帶者,其核苷酸序列決定著合成蛋白質(zhì)的氨基酸序列;hnRNA是mRNA的前體,含有轉(zhuǎn)錄的、但不出現(xiàn)于成熟mRNA中的核苷酸片段(內(nèi)含子);tRNA識(shí)別密碼子,將正確的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)至蛋白質(zhì)合成位點(diǎn);rRNA是蛋白質(zhì)合成機(jī)器——核蛋白體的組成成分;snRNA在hnRNA向mRNA轉(zhuǎn)變過(guò)程的剪接中起十分重要的作用。

復(fù)習(xí)題

1.比較RNA和DNA在結(jié)構(gòu)上的異同點(diǎn)。

2.簡(jiǎn)述DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式的要點(diǎn)及其與DNA生物學(xué)功能的關(guān)系。

3.原核生物與真核生物在基因組結(jié)構(gòu)上有何不同?

4.什么是限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性?

5.簡(jiǎn)述兩種DNA序列測(cè)定方法的基本原理。

6.試述DNA結(jié)構(gòu)的不均一性與其生物學(xué)功能的關(guān)系。

7.什么是核酸變性?簡(jiǎn)述影響特定核酸分子Tm的因素有哪些。

8.什么是分子雜交,何為探針?

9.試述RNA的種類(lèi)及其生物學(xué)作用。

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