Wondershare EdrawMind
Галерея диаграмм связей Глава 2. Химия нуклеиновых кислот.
- 1
Глава 2. Химия нуклеиновых кислот.
Это интеллектуальная карта главы 2 «Химия нуклеиновых кислот». Основное содержание включает: нуклеотиды, РНК, важные физические и химические свойства, рибосомы, ДНК и нуклеиновые кислоты.
Отредактировано в 2024-02-08 16:05:38
Глава 2. Химия нуклеиновых кислот.
- Рекомендовано вам
- Структура
Глава вторая Химия нуклеиновых кислот
нуклеиновая кислота
Функция ДНК
Основной генетический материал является носителем генетической информации.
Функция РНК
Участвуют в биосинтезе белка.
Биокатализ (рибозимы)
У РНК-вирусов РНК является генетическим материалом.
Посттранскрипционный процессинг и модификация РНК
Участвует в регуляции экспрессии генов и функции клеток.
Нуклеотид
база
Гуанин (G), аденин (А)
Цитозин (С), Урацил (U), Тимин (Т)
Редкие нуклеотиды: такие как ИМФ (важное вещество для метаболизма нуклеиновых кислот).
пентозный сахар
Пентозный сахар в ДНК: β-D-2'-дезоксирибоза.
Пентозный сахар РНК: β-D-рибоза.
нуклеозид или дезоксинуклеозид
ДНК
первичная структура
Относится к способу соединения и порядку расположения между дезоксинуклеотидами. Способ соединения представляет собой 3',5'-фосфодиэфирную связь.
вторичная структура
Структура двойной спирали (предложенная Уотсоном и Криком)
Антипараллельная правая двойная спираль с большими и малыми бороздками на поверхности.
Дезоксирибозофосфатный остов находится снаружи, а комплементарная пара оснований находится внутри.
Диаметр спирали составляет 2 нм, расстояние по вертикали между соседними базовыми плоскостями — 0,34 нм, каждый виток — 10 пар оснований, шаг спирали — 3,4 нм.
Основные силы, стабилизирующие структуру двойной спирали: силы стэкинга оснований и спаривания водородных связей оснований.
Закон базового состава ДНК (закон Чаргаффа)
Закон эквивалентности оснований: В ДНК почти всех организмов A=T, G=C, A G=T C
Базовый состав ДНК видоспецифичен, а соотношение асимметрии (AT)/(GC) варьируется от вида к виду.
третичная структура
Суперспиральная структура
Природная ДНК в основном существует в отрицательной суперспиральной структуре.
РНК
мРНК
мРНК является матрицей для синтеза белка и в основном использует первичную структуру (способ соединения и порядок расположения рибонуклеотидов) для передачи генетической информации.
Молекулярная структура прокариотической мРНК
Состоит из лидерной области, нескольких областей трансляции (цистронов) и концевых последовательностей.
Обычно полицистронный
Лидерная область на 5'-конце имеет последовательность, богатую пуриновыми основаниями, которая представляет собой последовательность SD.
Молекулярная структура эукариотической мРНК
На 5'-конце имеется кэп-структура, за которой следуют 5'-нетранслируемая область, кодирующая область и 3'-нетранслируемая область.
является моноцистроном
3'-конец представляет собой поли(А)-хвост.
ТРАН
Переносят и транспортируют активированные аминокислоты, распознают кодоны на мРНК и транспортируют специфические аминокислоты к рибосоме для синтеза белка в соответствии с последовательностью генетического кода мРНК.
Характеристики первичной структуры: Содержит более редкие нуклеозиды, на 3'-конце имеется последовательность CCA; 4- и 5-концы в основном представляют собой pG (некоторые — pC)
Вторичная структура: структура в форме клевера, состоящая из четырех плеч и четырех колец: дигидроурациловое кольцо (кольцо D), плечо D, кольцо антикодона, плечо антикодона (плечо AC), дополнительное кольцо, кольцо TψC, плечо TψC, аминокислотное плечо (плечо AC). Конец 3´-CCA является местом связывания активированных аминокислот)
Третичная структура: перевернутая L-образная структура.
рРНК
Прокариотические клетки имеют 3 типа рРНК (5S, 16S, 23S рРНК). В эукариотических клетках имеется 4 типа рРНК (5S, 5,8S, 18S, 28S рРНК).
Функция: Трансферазная активность, которая образует рибосомы и катализирует образование пептидных связей, существует на 23S рРНК и участвует в связывании тРНК и мРНК.
рибосома
Вирус
неклеточные организмы, состоящие из нуклеиновых кислот и белков
хромосома
Основной структурной единицей хромосом и хроматина является нуклеосома, состоящая из ДНК, обернутой вокруг гистонов.
Важные физические и химические свойства
Общие свойства: (1) Кристаллическая форма: ДНК в форме белых волокон, РНК в форме белого порошка. (2) Растворимость: растворим в воде, нерастворим в органических растворителях. (3) Кислотность и щелочность: очевидная кислотность, изоэлектрическая точка всего 2,0-2,5, (4) Вязкость: ДНК имеет высокую вязкость, РНК имеет низкую вязкость. (5) Характеристики амфотерной диссоциации: щелочной гидролиз и кислотный гидролиз.
Характеристики щелочного гидролиза и кислотного гидролиза: (1) В умеренно щелочных условиях: фосфодиэфирные связи ДНК стабильны, а все фосфодиэфирные связи РНК распадаются на 2’- и 3’-циклические нуклеотиды. (2) Воздействие разбавленной кислоты в течение длительного времени (или повышение температуры или кислотности): Пурин отделяется и небольшое количество фосфодиэфирных связей разлагается. (3) Обработка кислотой средней силы или концентрированной кислотой: пиримидин разлагается, и больше фосфодиэфирных связей разлагается.
Характеристики поглощения УФ-излучения: максимальное поглощение около 260 нм.
Денатурация, ренатурация и молекулярная гибридизация нуклеиновых кислот.
Денатурация: Под воздействием физических и химических факторов водородные связи между парами оснований ДНК разрываются и двойная спираль расплетается. Это климактерический процесс, сопровождающийся увеличением А260 (гиперхромный эффект) и утратой функции ДНК.
Факторы денатурации: термическая денатурация, кислотно-щелочная денатурация (рН менее 4 или более 11), Денатурирующие вещества (мочевина, гидрохлорид гуанидина, формальдегид и др.)
Tm: Температура, при которой A260 достигает половины своего максимального значения во время термической денатурации, называется температурой плавления ДНК и обозначается Tm.
Ренатурация: при определенных условиях основания между одиночными цепями денатурированной ДНК повторно спариваются, чтобы восстановить структуру двойной спирали. Наряду с уменьшением А260 (гипохромный эффект) восстанавливается функция ДНК.
Основные факторы, влияющие на регенерацию
1. Температура. Термически денатурированная ДНК может быть ренатурирована при медленном охлаждении, но не может быть ренатурирована при быстром охлаждении.
2. Концентрация ДНК: чем больше концентрация, тем быстрее ренатурация.
3. Размер фрагмента ДНК: чем больше фрагмент, тем медленнее ренатурация.
4. Количество повторяющихся последовательностей во фрагменте ДНК.
5. Ионная сила раствора
Молекулярная гибридизация: пока существует область спаривания оснований между одиночными цепями ДНК из разных источников или между одноцепочечной ДНК и РНК, во время ренатурации может образовываться локальная область двойной спирали, которая называется молекулярной гибридизацией нуклеиновой кислоты.
приложение: 1. Идентификация чистоты (А280 – максимальное поглощение белков и фенольных веществ) А260/А280 чистой ДНК должен составлять 1,8 (1,65–1,85). A260/A280 чистой РНК должен составлять 2,0. Если он содержит белок или фенолы, соотношение А260/А280 будет значительно снижено. 2. Определить, денатурирована ли ДНК. В процессе денатурации ДНК увеличивается молярный коэффициент поглощения (хромный эффект). В процессе ренатурации ДНК молярный коэффициент поглощения снижается (субтрактивный эффект).
Среди трех типов РНК наиболее распространена тРНК, за ней следуют рРНК и очень мало мРНК.
Важная экспериментальная база ① Эксперимент по трансформации пневмококка ② Эксперимент по заражению бактериофагом
[Цель] Освоить состав нуклеотидов, закон Чаргаффа, структурные характеристики и функции ДНК, тРНК, рРНК и мРНК, особенно ключевые моменты и значение модели структуры двойной спирали ДНК. Освойте свойства поглощения УФ-излучения, денатурацию и ренатурацию нуклеиновых кислот и молекулярную гибридизацию. [Основные положения] Строение ДНК, структурные характеристики и функции тРНК, мРНК и рРНК, физические и химические свойства нуклеиновых кислот.