《生物化学》――核酸的化学

《生物化学》——核酸的化学ATP——能量“货币”GTP——参加蛋白质和嘌呤的合成多级螺旋模型压缩倍数76405（8400）DNA→核小体→螺线管→超螺线管→染色单体2nm10nm30(10)nm400nm2~10μm一级包装二级包装三级包装四级包装染色体包装的结构模型DNA与基因组DNATranscriptionRNA（mRNA、tRNA、rRNA）TranslationProtein基因基因是DNA片段的核苷酸序列，DNA分子中最小的功能单位。结构基因调节基因基因组指一个物种单倍体的染色体所携带的一整套基因。（一）DNA与基因真核生物与原核生物基因组的比较：1）真核生物基因分布在多个染色体上，而原核生物只一个染色体。2）真核生物在基因组转录后的绝大部分前体RNA必须经过剪接过程才能形成成熟的mRNA，而原核生物的基因几乎不需要转录后加工。3）真核生物细胞中DNA与组蛋白和大量非组蛋白结合，并有核膜将其与细胞质隔离，结果真核细胞的转录和翻译在时间上和空间上都是分离的，而原核细胞的基因转录和翻译是同步的。4）真核生物的基因是不连续的，中间存在不被翻译的内含子序列，而原核生物几乎每一个基因都是完整的连续的DNA片段。基因组大小和C值C值(CValue)：在每一种生物中其单倍体基因组的DNA总量是特异的。DNA的长度是根据碱基对的多少推算出来的。C值是每种生物的一个特征，不同生物之间差别很大显花植物鸟类哺乳类爬行类两栖类骨鱼类软骨鱼类棘皮类甲壳类昆虫类软体动物蠕虫类酶菌藻类真菌革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌枝原体10610710810910101011图10-37不同门类生物的C值分布(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997,Fig21.1)低等真核生物中与形态学复杂程度相关，但高等真核生物中变化很大生物体进化程度高低与C值不成明显线性相关亲缘关系相近的生物C值相差较大。高等生物的C值不一定就意味着它的C值高于比它低等的生物。C值矛盾/C值悖论：C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。C值变化范围宽意味着在某些生物中有DNA是不编码的。显花植物鸟类哺乳类爬行类两栖类骨鱼类软骨鱼类棘皮类甲壳类昆虫类软体动物蠕虫类酶菌藻类真菌革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌枝原体10610710810910101011图10-37不同门类生物的C值分布(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997,Fig21.1)（二）原核生物基因组的特点1.DNA大部分为结构基因，每个基因出现频率低。2.功能相关基因串联在一起，并转录在同一mRNA中（多顺反子）。3.有基因重叠现象。ABCDEFG（三）真核生物基因组的特点1.重复序列单拷贝序列：在整个DNA中只出现一次或少数几次，主要为编码蛋白质的结构基因。中度重复序列：在DNA中可重复几十次到几千次。高度重复序列：可重复几百万次高度重复序列一般富含A-T或G-C，富含A-T的在密度梯度离心时在离心管中形成的区带比主体DNA更靠近管口；富含G-C的更靠近管底，称为卫星DNA（satelliteDNA）富含A-T富含G-C主体DNA2.有断裂基因mRNA1872bp内含子（intron)：基因中不为多肽编码，不在mRNA中出现。ABCDEG7700bpF外显子（exons）：为多肽编码的基因片段。：由于基因中内含子的存在。例外：组蛋白基因(histongene)和干扰素基因(interferongene)没有内含子。transcriptionRNA的结构与功能——RNA分子是含短的不完全的螺旋区的多核苷酸链。（一）tRNAtRNA约占RNA总量的15%，主要作用是转运氨基酸用于合成蛋白质。tRNA分子量为4S，1965年Holley测定AlatRNA一级结构，提出三叶草二级结构模型。主要特征：1.四臂四环；2.氨基酸臂3′端有CCAOH的共有结构；3.D环上有二氢尿嘧啶（D）；4.反密码环上的反密码子与mRNA相互作用；5.可变环上的核苷酸数目可以变动；6.TψC环含有T和ψ；7.含有修饰碱基和不变核苷酸。主要特征：1.四臂四环；2.氨基酸臂3′端有CCAOH的共有结构；3.D环上有二氢尿嘧啶（D）；4.反密码环上的反密码子与mRNA相互作用；5.可变环上的核苷酸数目可以变动；6.TψC环含有T和ψ；7.含有修饰碱基和不变核苷酸。tRNA二级结构（二）rRNA占细胞RNA总量的80%，与蛋白质（40%）共同组成核糖体。原核生物真核生物核糖体rRNA核糖体rRNA70S（30S、50S）16S、5S、23S80S（40S、60S）18S、5S、5.8S、28S（三）mRNA与hnRNAmRNA约占细胞RNA总量的3~5%，是蛋白质合成的模板。真核生物mRNA的前体在核内合成，包括整个基因的内含子和外显子的转录产物，形成分子大小极不均匀的hnRNA。（四）snRNA和asRNAsnRNA主要存于细胞核中，占细胞RNA总量的0.1~1%，与蛋白质以RNP（核糖核酸蛋白）的形式存在，在hnRNA和rRNA的加工、细胞分裂和分化、协助细胞内物质运输、构成染色质等方面有重要作用。asRNA可通过互补序列与特定的mRNA结合，抑制mRNA的翻译，还可抑制DNA的复制和转录。（五）RNA的其它功能1981年，Cech发现RNA的催化活性，提出核酶（ribozyme）。大部分核酶参加RNA的加工和成熟，也有催化C-N键的合成。23SrRNA具肽酰转移酶活性。RNA在DNA复制、转录、翻译中均有一定的调控作用，与某写物质的运输与定位有关。核酸的性质（一）一般理化性质1.为两性电解质，通常表现为酸性。2.DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末，不溶于有机溶剂。3.DNA溶液的粘度极高，而RNA溶液要小得多。4.RNA能在室温条件下被稀碱水解而DNA对碱稳定。5.利用核糖和脱氧核糖不同的显色反应鉴定DNA与RNA。（二）核酸的紫外吸收性质核酸的碱基具有共扼双键，因而有紫外吸收性质，吸收峰在260nm（蛋白质的紫外吸收峰在280nm）。核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少30~40%，当核酸变性或降解时光吸收值显著增加（增色效应），但核酸复性后，光吸收值又回复到原有水平（减色效应）。00.10.20.30.4220240260280300波长/nm光吸收Southern印迹法（Southernblotting）：DNA限制片段限制性内切酶带有DNA片段的凝胶琼脂糖凝胶电泳碱液浸泡，并中和凝胶上DNA变性变性的单链DNA转移至硝酸纤维素薄膜上放射性标记探针杂交杂交DNA-DNA分子放射自显影显示出杂交分子的位置04全国）115．下列哪些有关DNA聚合酶链式反应(PCR)的说法是正确的A．反应需要一对引物B．反应始终在高于70℃的条件下进行C．应需要加连接酶D．反应中不需要加限制性内切酶（05全国）1．关于DNA分子的构象，以下哪些说法是正确的？A．DNA二级结构（双螺旋）主要具有A、B、D、E、Z等构象B．B型是右手螺旋，其它是左手螺旋C．活细胞中B型最多，且稳定不变D.细胞中A、B、Z型等都可能存在，在一定的生理条件下发生部分变构E.不同的构象转录活性不一样，A型最高ADAD（05全国）4.在DNA变性过程中，以下哪些现象会出现？A．磷脂键的断裂B.双螺旋之间氢键的断裂C．粘度下降D.沉降速度增加E．紫外吸收增加（07全国）107．下列有关DNA和mRNA的描述中正确的是：A.mRNA易被水解，DNA则较稳定B．DNA可以配对形成双链结构，而mRNA则不能C.在一定条件下，DNA和mRNA都可以形成双链结构D．细菌的mRNA与其DNA一样稳定（07安徽）16．胸腺嘧啶只会出现在下列何种分子中()A．tRNAB．mRNAC．rRNAD．cDNABDEACDD（07安徽）6．下列关于DNA双螺旋结构的描述，正确的是()A．两条链均为左手螺旋B．碱基配对是很准确的，A总是与C配对，G总是与T配对C．配对的碱基不充满双螺旋空间D．一条长链是从5’一3’，另一条长链是从从3’一5’（08全国）70．DNA分子一般有成千上万甚至数百万个碱基对组成，基因中核苷酸的专一序列就是一种信息，编码专一蛋白质的一级序列。双链DNA之所以具有较高的熔解温度是由于它含有较多的：（）A．A+GB．C+TC．A+TD．C+G（09安徽）12．在DNA的凝胶电泳中，聚丙烯酰胺比琼脂糖凝胶电泳A．分辨率低，分离范围广B．分辨率低，分离范围小C．分辨率低，分离纯度低D．分辨率低，操作简练CDDB（09安徽）13．双链DNA中，下列哪一组碱基含量高，则它的的Tm值也高A．腺嘌呤＋鸟嘌呤B．胞嘧啶＋胸腺嘧啶C．腺嘌呤＋胸腺嘧啶D．胞嘧啶＋鸟嘌呤（09安徽）18．关于PCR扩增停滞的原因有很多种，但下列各项中，（）不是主要原因A．底物（模板）过剩B．dNTP的大量消耗C．产物的聚集D．非特异性产物的竞争性抑制DB（10安徽）16、下列关于WatsonandCrick的DNA双螺旋模型的说法，正确的是()。A．组成双螺旋的两条DNA链反向平行B．碱基对位于双螺旋的内侧C．维系双螺旋结构的作用力主要是碱基堆积力D．DNA双链是左手螺旋（10安徽）20、检测DNA片段与蛋白质的相互作用常用的技术为()。A．限制性图谱分析B．Southern杂交C．凝胶电泳阻抑分析D．western印迹分析（11全国）16．DNA的Tm值较高，是由于下列哪组核苷酸含量较高所致：(1分)A．A+GB．G+CC．A+TD．C+TABCCB（11全国）17．DNA分子的双螺旋结构被破坏后，其紫外吸收将会：(1分)A．减小B．增加C．不变D．以上都可能（11全国）20．下列哪些可使DNA双螺旋结构稳定：(2分)A．磷酸二酯键B．氢键C．碱基堆积作用D．离子键（11安徽）16、下列哪一项关于DNA和RNA的描述是错误的是（）A、DNA是双螺旋结构，RNA是单链结构B、DNA的基本结构是脱氧核糖核酸，RNA的基本单位是核糖核酸C、DNA只有酸解离，RNA有两性解离D、DNA没有碱基T（胸腺嘧啶），而有碱基U（尿嘧啶）BBCDD（11安徽）20、一个tRNA的反密码子为3‘UGC5’，它能识别的mRNA的密码子是（）A、5‘ACG3’B、5‘UGC3’C、5‘TCG3’D、3‘ACG5’（12安徽）16．(多选)下列关于核酸的基本结构的说法，正确的是()A．DNA分子是右旋的双螺旋分子B．染色体被吉姆萨染料染色后显示的G带是富含G-C核苷酸的区段C．人体的单倍体基因大约由3×108个碱基对组成D．DNA双螺旋链间以氢键相连AAD（13安徽）13．(多选)下列有关DNA、RNA化学组成的叙述，错误的是()A．两者的嘌呤种类皆相同B．两者的嘧啶种类皆相同C．两者有相同的五碳糖D．两者的嘌呤总量皆等于嘧啶总量（13安徽）18．(单选)下列关于密码子的描述，错误的是()A．每个密码子由三个碱基组成B．每一密码子代表一种氨基酸C．每种氨基酸只有一个密码子D．有些密码子不代表任何氨基酸BCDC