核酸化学
- 核酸
- 核苷
- 戊糖+碱基
- N-糖苷键，碱基与糖环平面垂直
- 有 2’、3’、5’核糖核苷，3’、5’脱氧核糖核苷
- 核苷酸
- 核苷+磷酸基团
- 主要是 5’-核苷酸
- 核苷酸衍生物
- 三磷酸腺苷（NTP）和脱氧三磷酸腺苷（dNTP）
- 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）
- 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）
- 黄素嘌呤二核苷酸（FAD）、cAMP、cGMP、COA
- 假尿嘧啶（tRNA）
- 核酸
- DNA 与 RNA
- DNA
- 线型负超螺旋，ACGT（嘌呤多为反式，T 在 tRNA 中存在）
- 结构
- 一级结构：核苷酸序列，4 中 dNTP 以 3,5-磷酸二酯键相连
- 二级结构
- 次级键形成的双螺旋
- 特征
- 多为右手螺旋，两链绕同一中心轴旋转
- 碱基在内，核糖和磷酸在外
- 走向取决于磷酸二酯键，平均直径 2nm
- 每个核苷酸长 0.34nm，两核苷酸之间夹角 36°
- 一圈 10 个残基高度 3.4nm
- DNA 形成三股螺旋：一条链全是嘌呤其他两条全是互补嘧啶
- 三级结构：超螺旋
- 双螺旋 DNA 弯曲，引入正或负超螺
旋而造成的 DNA 分子的进一步扭曲
- 通常为负超螺旋，即左手螺旋
- 迁移速率超螺旋>线型>开环
- 构象
- 包括 A、B、C、D、E、Z 型
- 大多为 B 型 DNA
- A、B 为反式，Z 存在顺式（细长）
- Z 型常出现于 G 和 T 交替出现的序列
- 真核染色体 DNA 与组蛋白结合，原核与碱性精胺/亚精胺结合
- DNA 中最保守的组蛋白是 H3、H4
- C 值悖论
- RNA
- 结构
- 一级结构：3,5-磷酸二酯键连接，无支链，线性或环状
- 二级结构
- 局部双螺旋
- 类似 DNA 的 A 型（短粗），不配对碱基在螺旋区外形成突起
- 溶液中可通过碱基堆积形成单链右手螺旋
- tRNA：三叶草结构
- 氨基酸臂
- 二氢尿嘧啶环
- 反密码环
- 额外环和 TΨC 环
- 三级结构
- 核酸三级结构是核酸聚合物的三维形状
- tRNA
- 倒 L 型
- 横：氨基酸臂与 TΨC 环
- 竖：DHU 环、额外环、反密码子茎环
- 氢键和碱基堆积力稳定
- rRNA
- 原核：5S、16S、23S
- 真核：5S、5.8S、18S、28S
- 四级结构
- RNA 与蛋白质组成核蛋白复合物
- rRNA
- tRNA 和 mRNA 无四级结构
- 其它 RNA
- 核内小 RNA（snRNA）：指导 mRNA 前体剪接
- 核仁小 RNA（snoRNA）：指导 rRNA 前体剪接，存在于所有真核生物
- 长链非编码 RNA（lncRNA）：参与基因表达和调控
- 环状 RNA（circRNA）：调节 miRNA，参与基因表达调控
- 核内不均一 RNA（hnRNA）：等同于不均一核 RNA（pre-mRNA）
DNA 最初转录生成的 RNA 经剪接形成 mRNA
- 微 RNA（miRNA）：一小段单链非编码 RNA 装载成 Risc 后使互补配对的 mRNA
降解，抑制 mRNA 翻译，降低靶蛋白水平但不影响 mRNA 水平，只存在于真核
- 小干扰 RNA（siRNA）：又称短的干扰 RNA 或沉默 RNA，参与 RNA 干扰
- ncRNA：非编码 RNA，除了 mRNA 外的 RNA 都是 ncRNA
- Xist RNA：X 染色体的失活
- 转运-信使 RNA（tmRNA）：回收停滞的核糖体，利于异常 mRNA 降解，原核特有
- 向导 RNA（gRNA）：CRISPR-Cas9 系统的一部分，作用于 RNA 编辑后转录修饰中
- mRNA 干扰（RNAi）：最初在秀丽新小杆线虫中发现，由双链 RNA 通过阻碍特定基因的转录或翻译
来抑制基因表达的现象，由 siRNA 与蛋白质结合形成的 RISC 所导致，存在于多数真核生物
- 性质
- 水解
- DNA 抗碱水解，RNA 被碱水解，糖苷键比磷酸酯键更易被酸水解，最易的是嘌呤与脱氧核糖间的
- 碱水解得到 2’和 3’核苷酸的混合物
- 酶水解
- 核苷酸酶：水解核苷酸为核苷和无机磷酸
- 核苷磷酸化酶：水解核苷为碱基和 R-1-P
- 核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶：作用于 RNA 和 DNA 的磷酸二酯键
- 核糖核酸酶 H：水解与 DNA 杂交的 RNA
- 胰核糖核酸酶水解 RNA 得到 3’嘧啶核苷酸结尾的核苷酸和寡聚核苷酸
- 核酸内切酶：作用于超螺旋的环状病毒 DNA 分子，使超螺旋变为松弛态
- EcoRⅠ：DNA 内切核酸酶，产生一种双链 DNA 片段
- 两性电解质、PI、溶解温度 Tm、单核苷酸多态性、紫外吸收 260nm（芳香共轭双键）
- 摩尔磷吸光系数ε(p)=A/cl，增色效应、减色效应
- 变性、复性与退火
- DNA 双螺旋结构被破坏，形成无规则卷曲，粘度下降
- 沉降系数和浮力密度增加，碱基堆积被破坏，核苷酸暴露，紫外吸收增加