ácido nucleico
Função do DNA
O principal material genético é o portador da informação genética
Função de RNA
Participar da biossíntese de proteínas
Nos vírus RNA, o RNA é o material genético
Processamento e modificação pós-transcricional de RNA
Envolvido na regulação da expressão gênica e função celular
Nucleotídeo
base
Citosina (C), Uracila (U), Timina (T)
Nucleotídeos raros: como IMP (substância importante para o metabolismo do ácido nucleico)
açúcar pentose
Açúcar pentose no DNA: β-D-2′-desoxirribose
Açúcar pentose do RNA: β-D-ribose
nucleosídeo ou desoxinucleosídeo
ADN
estrutura primária
Refere-se ao modo de conexão e à ordem de arranjo entre os desoxinucleotídeos. O modo de conexão é a ligação 3', 5'-fosfodiéster.
estrutura secundária
Estrutura de dupla hélice (proposta por Watson e Crick)
Dupla hélice antiparalela à direita com ranhuras maiores e menores na superfície
A estrutura de desoxirribose-fosfato está fora e o emparelhamento de bases complementares está dentro
O diâmetro da hélice é de 2 nm, a distância vertical entre os planos de base adjacentes é de 0,34 nm, cada volta é de 10 bp e o passo da hélice é de 3,4 nm.
As principais forças que estabilizam a estrutura de dupla hélice: forças de empilhamento de bases e ligações de hidrogênio de emparelhamento de bases
Lei de composição da base do DNA (lei de Chargaff)
Lei da equivalência de bases: No DNA de quase todos os organismos, A=T, G=C, A G=T C
A composição básica do DNA é específica da espécie, e a razão de assimetria (AT)/(GC) varia de espécie para espécie.
Estrutura terciária
estrutura super-helicoidal
O DNA natural existe principalmente em uma estrutura super-hélice negativa
ARN
ARNm
O mRNA é o modelo para a síntese de proteínas e utiliza principalmente a estrutura primária (método de conexão do ribonucleotídeo e ordem de arranjo) para transmitir informações genéticas.
Estrutura molecular do mRNA procariótico
Composto por uma região líder, diversas regiões de tradução (cístrons) e sequências terminais
Geralmente policistrônico
A região líder da extremidade 5’ possui uma sequência rica em bases purinas, que é a sequência SD.
Estrutura molecular do mRNA eucariótico
Existe uma estrutura cap na extremidade 5', seguida pela região 5' não traduzida, pela região codificante e pela região 3' não traduzida.
A extremidade 3' é uma cauda poli(A).
tRAN
Transportam e transportam aminoácidos ativados, reconhecem os códons no mRNA e transportam aminoácidos específicos para o ribossomo para síntese protéica de acordo com a sequência do código genético no mRNA.
Características da estrutura primária: Contém nucleosídeos mais raros; a extremidade 3′ possui sequência CCA;
As extremidades 4 e 5' são principalmente pG (algumas são pC)
Estrutura secundária: estrutura em forma de trevo, composta por quatro braços e quatro anéis: anel dihidrouracil (anel D), braço D, anel anticódon, braço anticódon (braço AC), anel adicional, anel TψC, braço TψC, braço de aminoácidos (o A extremidade 3´-CCA é o local de ligação para aminoácidos ativados)
Estrutura terciária: estrutura em forma de L invertido
RNAr
As células procarióticas têm 3 tipos de rRNA (5S, 16S, 23S rRNA)
Existem 4 tipos de rRNA em células eucarióticas (5S, 5.8S, 18S, 28S rRNA)
Função: A atividade da transferase que compõe os ribossomos e catalisa a formação de ligações peptídicas existe no rRNA 23S e está envolvida na ligação de tRNA e mRNA.
ribossomo
Vírus
organismos não celulares compostos de ácidos nucléicos e proteínas
cromossoma
A unidade estrutural básica dos cromossomos e da cromatina é o nucleossomo, que é composto de DNA enrolado em histonas.
Propriedades físicas e químicas importantes
Propriedades gerais:
(1) Forma cristalina: DNA em forma de fibra branca, RNA em forma de pó branco
(2) Solubilidade: solúvel em água, insolúvel em solventes orgânicos
(3) Acidez e alcalinidade: acidez óbvia, ponto isoelétrico tão baixo quanto 2,0--2,5,
(4) Viscosidade: o DNA tem alta viscosidade, o RNA tem baixa viscosidade
(5) Características de dissociação anfotérica: hidrólise alcalina e hidrólise ácida
Características de hidrólise alcalina e hidrólise ácida:
(1) Sob condições alcalinas moderadas: as ligações fosfodiéster do DNA são estáveis e as ligações fosfodiéster do RNA são todas decompostas em nucleotídeos cíclicos 2’ e 3’
(2) Exposição prolongada ao ácido diluído (ou aumento da temperatura ou acidez): A purina é separada e um pequeno número de ligações fosfodiéster é decomposto.
(3) Tratamento com ácido médio-forte ou ácido concentrado: a pirimidina se decompõe e mais ligações fosfodiéster se decompõem
Características de absorção UV: absorção máxima perto de 260nm
Desnaturação, renaturação e hibridização molecular de ácidos nucléicos
Desnaturação: Sob a influência de fatores físicos e químicos, as ligações de hidrogênio entre os pares de bases do DNA são quebradas e a dupla hélice é desfiada. Este é um processo climatérico, acompanhado de aumento do A260 (efeito hipercrômico) e perda da função do DNA.
Fatores de desnaturação: desnaturação térmica, desnaturação ácido-base (pH menor que 4 ou maior que 11),
Desnaturante (uréia, cloridrato de guanidina, formaldeído, etc.)
Tm: A temperatura na qual A260 atinge metade do seu valor máximo durante a desnaturação térmica é chamada de temperatura de fusão do DNA, representada por Tm
Renaturação: Sob certas condições, as bases entre as fitas simples de DNA desnaturado são reparadas para restaurar a estrutura de dupla hélice. Junto com a redução do A260 (efeito hipocrômico), a função do DNA é restaurada.
Principais fatores que afetam a regeneração
1. Temperatura: O DNA desnaturado termicamente pode ser renaturado quando resfriado lentamente, mas não pode ser renaturado por resfriamento rápido.
2. Concentração de DNA: Quanto maior a concentração, mais rápida será a renaturação
3. Tamanho do fragmento de DNA: Quanto maior o fragmento, mais lenta é a renaturação
4. O número de sequências repetidas em um fragmento de DNA
5. Força iônica da solução
Hibridização molecular: Enquanto houver uma região de emparelhamento de bases entre fitas simples de DNA de diferentes fontes ou entre DNA de fita simples e RNA, uma região local de dupla hélice pode ser formada durante a renaturação, que é chamada de hibridização molecular de ácido nucleico.
aplicativo:
1. Identificação da pureza (A280 é a absorção máxima de proteínas e substâncias fenólicas)
O A260/A280 do DNA puro deve ser 1,8 (1,65-1,85)
O A260/A280 do RNA puro deve ser 2,0.
Se contiver proteínas ou fenóis, a proporção A260/A280 será significativamente reduzida.
2. Determine se o DNA está desnaturado
Durante o processo de desnaturação do DNA, o coeficiente de absorção molar aumenta (efeito crômico)
Durante o processo de renaturação do DNA, o coeficiente de absorção molar diminui (efeito subtrativo)
Entre os três tipos de RNA, o tRNA é o mais abundante, seguido pelo rRNA e muito pouco mRNA.
Base experimental importante
① Experimento de transformação de pneumococo
② Experimento de infecção por bacteriófago
[Objetivo] Dominar a composição dos nucleotídeos, a lei de Chargaff, as características estruturais e funções do DNA, tRNA, rRNA e mRNA, especialmente os pontos-chave e o significado do modelo de estrutura de dupla hélice do DNA. Domine as propriedades de absorção de UV, desnaturação e renaturação de ácidos nucléicos e hibridização molecular.
[Pontos-chave] A estrutura do DNA, as características estruturais e funções do tRNA, mRNA e rRNA e as propriedades físicas e químicas dos ácidos nucléicos.
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