核酸
核酸的种类和分布
核酸的生物学功能
DNA是主要的遗传物质
直接证据：
- 肺炎链球菌转化实验
- 噬菌体感染实验
- DNA双螺旋结构模型
基因与基因组
- 遗传学属性：基因指在染色体上占有一定位置的遗传单元
- 基因的三个属性：
- 可通过复制将遗传物质由亲代传递给子代
- 经转录对表型有一定的效应
- 可突变形成各种等位基因
- DNA的研究表面，基因就是DNA的一个片段
- 基因即一段有功能的DNA片段，是最小功能单位
核酸的结构
核酸的化学组成
核酸的基本结构单位——核苷酸
碱基
- 嘧啶碱
- 嘌呤碱
- 次黄嘌呤、黄嘌呤、尿酸
- 稀有碱基
核苷酸
- 核糖核苷酸
- 脱氧核糖核酸（2’位上少了一个氧原子）
- 多磷酸核苷酸
- 环化核苷酸：cAMP作为信号分子，参与调节细胞的糖代谢、脂代谢
- 辅酶类核苷酸：Col、FAD
脱氧核糖核酸
DNA碱基组成
腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶
DNA的一级结构
DNA是dAMP、dGMP、dCMP、dTMP通过3’, 5’-磷酸二酯键连接起来的线形或者环形多聚体，没有分支
5’ → 3’
DNA的二级结构
- DNA分子由两条DNA单链组成（反向平行）
- 嘌呤碱和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖位于螺旋外侧
- 螺旋横截面的直径为20埃，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为3.4埃，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺距高度为34埃
- 链间碱基间具有严格的配对规律，即A对T，G对C
- 大沟与小沟是蛋白质的主要识别位点
维持双螺旋结构稳定的因素
- DNA双螺旋结构在生理条件下是很稳定的
- 维持这种稳定性的因素
- 碱基堆积力（疏水相互作用+范德华力）
- 两条DNA链之间形成的氢键
- 疏水作用
- 改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性
DNA的高级结构
DNA超螺旋是指DNA双螺旋本身再次发生缠绕和扭转所发生的更高层级的螺旋结构
双链闭环DNA：细菌染色体、质粒DNA、某些病毒DNA、线粒体和叶绿体等为环形DNA，在细胞中以负超螺旋形式存在
正超螺旋
方向：与DNA双螺旋的原始旋转方向相同
效果：使DNA缠绕得更紧
生物学意义：抑制基因的读取
负超螺旋
方向：与DNA双螺旋的原始旋转方向相反
效果：使DNA双螺旋整体变得松弛，甚至出现解旋
生物学意义：最常见的超螺旋形式，使得DNA双链更容易解开，从而极大的促进能复制和转录过程
DNA与蛋白质的复合物
- 病毒：核酸+蛋白
- 细菌：DNA与碱性蛋白和少量RNA结合，形成拟核
- 真核生物的染色体
- 染色质的基本结构单位是核小体
- 核小体化学组成：DNA:组蛋白:非组蛋白=1:1:0.6:0.1
- 组蛋白：碱性蛋白，富含碱性氨基酸（Lys，Arg），分为H1, H2A, H2B, H3, H4五类
- 非组蛋白：包含各种结构蛋白、参与复制与转录的蛋白等
- 核心：146bp DNA，H2A、H2B、H3、H4
- 桥：连接DNA：20~80bp，H1
- 真核生物染色体组装的不同层次
- 染色质的基本结构单位是核小体
DNA与基因组
原核动物基因组的特点
- DNA大部分是为蛋白质编码的基因，且每个基因在DNA1分子中只出现一次或几次
- 功能相关的基因常常串联在一起，并转录在同一RNA分子中
- 有基因重叠现象
真核生物基因组的特点
核糖核酸
RNA的类型
- rRNA（占~80%)
- tRNA（占~15%）
- mRNA（占5~6%）
- SnRNA
- vRNA
RNA的碱基组成
tRNA的结构
- 相对分子质量25000左右，沉降系数4S
- 一级结构：通常由73-93个核苷酸组成，含稀有碱基
- 二级结构：三叶草形，“四环一臂”
反密码区
反密码区一般含有7个核苷酸，其中中间3个核苷酸称为反密码子
rRNA的结构
mRNA的结构
- 单顺反子：mRNA只为一条多肽链编码
- 多顺反子：mRNA可为两条或多条多肽链编码
- 原核生物：mRNA为单顺反子或多顺反子
- 真核生物：mRNA都是单顺反子