【正文】 鳥(niǎo)苷三磷酸（ m7GTP）帽子結(jié)構(gòu)和 3’ 端的多聚腺苷酸 (polyA)尾巴結(jié)構(gòu)。 RNA通常以單鏈存在，但也可形成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)?；蚪M的大小與生物的復(fù)雜性有關(guān)。 DNA分子中具有特定生物學(xué)功能的片段稱(chēng)為基因（ gene）。核小體結(jié)構(gòu)屬于 DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)。 絕大多數(shù)原核生物的 DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋，其三級(jí)結(jié)構(gòu)呈麻花狀。 天然 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)以 B型為主，其結(jié)構(gòu)特征為： ① 為右手雙螺旋，兩條鏈以反平行方式排列；② 主鏈位于螺旋外側(cè)，堿基 位于內(nèi)側(cè)； ③ 兩條鏈間存在堿基互補(bǔ)，通過(guò)氫鍵連系，且 AT、 GC（堿基互補(bǔ)原則）； ④ 螺旋的穩(wěn)定因素為氫鍵和堿基堆砌力； ⑤ 螺旋的螺距為 ，直徑為 2nm。 RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指 RNA分子中核糖核苷酸的種類(lèi)、數(shù)目、排列順 序及連接方式。 DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指 DNA分子中脫氧核糖核苷酸的種類(lèi)、數(shù)目、排列順序及連接方式。核酸具有方向性， 5’ 位上具有自由磷酸基的末端稱(chēng)為 5’ 端， 3’ 位上具有自由羥基的末端稱(chēng)為3’ 端。第一位符號(hào)用小寫(xiě)字母 d代表脫氧，第二位用大寫(xiě)字母代表堿基，第三位用大寫(xiě)字母代表磷酸基的數(shù)目，第四位用大寫(xiě)字母 P代表磷酸。 此外，生物體內(nèi)還存在一些特殊的環(huán)核苷酸，常見(jiàn)的為環(huán)一磷酸腺苷（ cAMP）和環(huán)一磷酸鳥(niǎo)苷（ cGMP），它們通常是作為激素作用的第二信使。最常見(jiàn)的核苷酸為 5’ 核苷酸（ 5’ 常被省略）。假尿苷（ ψ ）就是由 D核糖的 C1’ 與尿嘧啶的 C5相連而生成的核苷。其中由 D核糖生成者稱(chēng)為核糖核苷，而由脫氧核糖生成者則稱(chēng)為脫氧核糖核苷。 3．核苷：核苷是由戊糖與含氮堿基經(jīng)脫水縮合而生成的化合物。組成核苷酸的嘌呤堿主要有兩種 —— 腺嘌呤（ A）和鳥(niǎo)嘌呤（ G），它們都是嘌呤的衍生物。 第三章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能 一、核酸的化學(xué)組成： 1．含氮堿：參與核酸和核苷酸構(gòu)成的含氮堿主要分為嘌呤堿和嘧啶堿兩大類(lèi)。 七、氨基酸順序分析： 蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定，主要有以下幾個(gè)步驟： 1. 分離純化蛋白質(zhì)，得到一定量的蛋白質(zhì)純品； 2. 取一定量的樣品進(jìn)行完全水解，再測(cè)定蛋白質(zhì)的氨基酸組成； 3. 分析蛋白質(zhì)的 N端和 C端氨基酸； 4. 采用特異性的酶（如胰凝乳蛋白酶）或化學(xué)試劑（如溴化氰）將蛋白質(zhì)處理為若干條肽段； 5. 分離純化單一肽段； 6. 測(cè)定各條肽段的氨基酸順序。 5．超速離心：利用物質(zhì)密度的不同，經(jīng)超速離心后，分布于不同的液層而分離。 4．層析：利用混合物中各組分理化性質(zhì)的差異，在相互接觸的兩相（固定相與流動(dòng)相）之間的分布不同而進(jìn)行分離。電泳遷移率的大小主要取決于蛋白質(zhì)分子所帶電荷量以及分子大小。凡能與水以任意比例混合的有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可引起蛋白質(zhì)沉淀。常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。絕大多數(shù)蛋白質(zhì)分子的變性是不可逆的。 4．蛋白質(zhì)的變性：蛋白質(zhì)在某些理化因素的作用下，其特定的空間結(jié)構(gòu)被破壞而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變及生物活性喪失 ，這種現(xiàn)象稱(chēng)為蛋白質(zhì)的變性。蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和表面電荷是穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶膠的兩個(gè)重要因素。蛋白質(zhì)分子所帶正、負(fù)電荷相等時(shí)溶液的 pH值稱(chēng)為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。亞基是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的而又具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。其維系鍵主要是非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵）：氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵等，也可涉及二硫鍵。 ⑷ 無(wú)規(guī)卷曲：主鏈骨架無(wú)規(guī)律盤(pán)繞的部分。 ⑶β 轉(zhuǎn)角：多肽鏈 180176。 影響 α 螺旋形成的因素主要是： ① 存在側(cè)鏈基團(tuán)較大的氨基酸殘基； ② 連續(xù)存在帶相同電荷的氨基酸殘基； ③ 存在脯氨酸殘基。 2．二級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈主鏈骨架盤(pán)繞折疊而形成的構(gòu)象，借氫鍵維系。 1．一級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵。 四、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)： 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)等層次。每條多肽鏈都有兩端：即自由氨基端 (N端 )與自由羧基端 (C端 )，肽鏈的方向是 N端 →C 端。 二、 肽鍵與肽鏈： 肽鍵 (peptide bond)是指由一分子氨基酸的 α 羧基與另一分子氨基酸的 α 氨基經(jīng)脫水而形成的共價(jià)鍵 (CONH)。構(gòu)成 天然蛋白質(zhì)分子的氨基酸約有 20 種，除脯氨酸為 α 亞氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均為 Lα 氨基酸。 5．遺傳與繁殖：對(duì)生物體遺傳與繁殖的分子機(jī)制的研究，也是現(xiàn)代生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。 3．細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：細(xì)胞內(nèi)存在多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，而這些途徑之間通過(guò)一定的方式方式相互交織在一起，從而構(gòu)成了非常復(fù)雜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控細(xì)胞的代謝、生理活動(dòng)及生長(zhǎng)分化。 2．物質(zhì)代謝：物質(zhì)代謝的基本過(guò)程主要包括三大步驟：消化、吸收 → 中間代謝 → 排泄。 3．分子生物學(xué)階段：這一階段的主要研究工作就是探討各種生物大分子的結(jié)構(gòu)與其功能之間的關(guān)系。 2．動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段：是生物化學(xué)蓬勃發(fā) 展的時(shí)期。生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點(diǎn) (1) 20221113 23:44:37 來(lái)源：綠色生命網(wǎng) 第一章 緒論 一、生物化學(xué)的的概念： 生物化學(xué)（ biochemistry)是利用化學(xué)的原理與方法去探討生命的一門(mén)科學(xué)，它是介于化學(xué)、生物學(xué)及物理學(xué)之間的一門(mén)邊緣學(xué)科。 二、生物化學(xué)的發(fā)展： 1．?dāng)⑹錾锘瘜W(xué)階段：是生物化學(xué)發(fā)展的萌芽階段，其主要的工作是分析和研究生物體的組成成分以及生物體的分泌物和排泄物。就在這一時(shí)期，人們基本上弄清了生物體內(nèi)各種主要化學(xué)物質(zhì)的代謝途徑。 三、生物化學(xué)研究的主要方面： 1．生物體的物質(zhì)組成：高等生物體主要由蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)、脂類(lèi)以及水、無(wú)機(jī)鹽等組成，此外還含有一些低分子物質(zhì)。其中，中間代謝過(guò)程是在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，最為復(fù)雜的化學(xué)變化過(guò)程，它包括合成代謝，分解代謝，物質(zhì)互變，代謝調(diào)控， 能量代謝幾方面的內(nèi)容。 4．生物分子的結(jié)構(gòu)與功能：通過(guò)對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)的理解，揭示結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。 第二章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能 一、氨基酸： 1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氨基酸 (amino acid)是蛋白質(zhì)分子的基本組成單位。 2．分類(lèi)：根據(jù)氨基酸的 R基團(tuán)的極性大小可將氨基酸分為四類(lèi)： ① 非極性中性氨基酸 (8 種 )；② 極性中性氨基酸 (7 種 )； ③ 酸性氨基酸 (Glu和 Asp)； ④ 堿性氨基酸 (Lys、 Arg和 His)。氨基酸分子在參與形成肽鍵之后，由于脫水而結(jié)構(gòu)不 完整，稱(chēng)為氨基酸殘基。 三、肽鍵平面 (肽單位 )： 肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)；組成肽鍵的四個(gè)原子及其相鄰的兩個(gè) α 碳原子處在同一個(gè)平面上，為剛性平面結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為肽鍵平面。一級(jí)結(jié)構(gòu)為線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)，二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)。主要有以下幾種類(lèi)型： ⑴α 螺旋：其結(jié)構(gòu)特征為： ① 主鏈骨架?chē)@中心軸盤(pán)繞形成右手螺旋； ② 螺旋每上升一圈是 個(gè)氨基酸殘基，螺距為 ； ③ 相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵； ④ 側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)。 ⑵β 折疊：其結(jié)構(gòu)特征為： ① 若干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片； ② 所有肽鍵的 C=O和N— H形成鏈間氫 鍵； ③ 側(cè)鏈基團(tuán)分別交替位于片層的上、下方。 回折部分，通常由四個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，借 4殘基之間形成氫鍵維系。 3．三級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈所有原子的空間排布。 4．四級(jí)結(jié)構(gòu)：指亞基之間的立體排布、接觸部位的布局等，其維系鍵為非共價(jià)鍵。 五、 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)： 1．兩性解離與等電 點(diǎn)：蛋白質(zhì)分子中仍然存在游離的氨基和游離的羧基，因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性解離的性質(zhì)。 2．蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。 3．蛋白質(zhì)的紫外吸收：蛋白質(zhì)分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸殘基對(duì)紫外光有吸收，以色氨酸吸收最強(qiáng)，最大吸收峰為 280nm。引起蛋白質(zhì)變性的因素有：高溫、高壓、電離輻射、超聲波、紫外線(xiàn)及有機(jī)溶劑、重金屬鹽、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等。 六、蛋白質(zhì)的分離與純化： 1．鹽析與有機(jī)溶劑沉淀：在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出，稱(chēng)為鹽析。鹽析時(shí)，溶液的pH在蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)處效果最好。 2．電泳：蛋白質(zhì)分子在高于或低于其 pI的溶液中帶凈的負(fù)或正電荷，因此在電場(chǎng)中可以移動(dòng)。 3．透析：利用透析袋膜的超濾性質(zhì)，可將大分子物質(zhì)與小分子物質(zhì)分離開(kāi)。主要有離子交換層析，凝膠層析，吸附層析及親和層析等，其中凝膠層析可用于測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量。超速離心也可用來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量，蛋白質(zhì)的分子 量與其沉降系數(shù) S成正比。一般采用 Edman降解法，用異硫氰酸苯酯進(jìn)行反應(yīng)，將氨基酸 降解后，逐一進(jìn)行測(cè)定； 7. 至少用兩種不同的方法處理蛋白質(zhì)，分別得到其肽段的氨基酸順序； 8. 將兩套不同肽段的氨基酸順序進(jìn)行比較，以獲得完整的蛋白質(zhì)分子的氨基酸順序。組成核苷酸的嘧啶堿主要有三種 —— 尿嘧啶（ U）、胞嘧啶（ C）和胸腺嘧啶（ T），它們都是嘧啶的衍生物。 2．戊糖：核苷酸中 的戊糖主要有兩種，即 β D核糖與 β D2脫氧核糖，由此構(gòu)成的核苷酸也分為核糖核苷酸與脫氧核糖核酸兩大類(lèi)。通常是由核糖或脫氧核糖的 C1’ β 羥基與嘧啶堿 N1或嘌呤堿 N9 進(jìn)行縮合，故生成的化學(xué)鍵稱(chēng)為 β ， N糖苷鍵。由 “ 稀有堿基 ” 所生成的核苷稱(chēng)為 “ 稀有核苷 ” 。 二、核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名： 核苷酸是由核 苷與磷酸經(jīng)脫水縮合后生成的磷酸酯類(lèi)化合物，包括核糖核苷酸和脫氧核糖核酸兩大類(lèi)。 5’ 核苷酸又可按其在 5’ 位縮合的磷酸基的多少，分為一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。 核苷酸通常使用縮寫(xiě)符號(hào)進(jìn)行命名。 三、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)： 核苷酸通過(guò) 3’,5’ 磷酸二酯鍵連接起來(lái)形成的不含側(cè)鏈的多核苷酸長(zhǎng)鏈化合物就稱(chēng)為核酸。 DNA由 dAMP、 dGMP、 dCMP和 dTMP四種脫氧核糖核苷酸所組成。 RNA由 AMP， GMP， CMP， UMP四種核糖核苷酸組成。 四、 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)： DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是 DNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)的一種重要形式，它是 Watson和 Crick兩位科學(xué)家于 1953年提出來(lái)的一種結(jié)構(gòu)模型，其主要實(shí)驗(yàn)依據(jù)是 Chargaff研究小組對(duì) DNA的化學(xué)組成進(jìn)行的分析研究，即 DNA分子中四種堿基的摩爾百分比為 A=T、 G=C、 A+G=T+C（ Chargaff原則），以及由 Wilkins研究小組完成的 DNA晶體 X線(xiàn)衍射圖譜分析。 五、 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)： 雙螺旋的 DNA分子進(jìn)一步盤(pán)旋形成的超螺旋結(jié)構(gòu)稱(chēng)為 DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)。 在真核生物中，雙螺旋的 DNA分子圍繞一蛋白質(zhì)八聚體進(jìn)行盤(pán)繞，從而形成特殊的串珠狀結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為核小體。 六、 DNA的功能： DNA的 基本功能是作為遺傳信息的載體，為生物遺傳信息復(fù)制以及基因信息的轉(zhuǎn)錄提供模板。一個(gè)生物體的全部 DNA序列稱(chēng)為基因組（ genome）。 七、 RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能： RNA分子的種類(lèi)較多，分子大小變化較大，功能多樣化。 1． mRNA的結(jié)構(gòu)與功能： mRNA是單鏈核酸，其在真核生物中的初級(jí)產(chǎn)物稱(chēng)為 HnRNA。 mRNA的功能是為蛋白質(zhì)的合成提供模板，分子中帶有遺傳密碼。 2． tRNA的結(jié)構(gòu)與功能： tRNA是分子最小，但含有稀有堿基最多的 RNA。 ②DHU 臂：含有二氫尿嘧啶核苷，與氨基酰 tRNA合成酶的結(jié)合有關(guān)。 ④ TψC 臂：含保守的 TψC 順序，可以識(shí)別核蛋白體上的 rRNA，促使 tRNA與核蛋白體結(jié)合。 3． rRNA的結(jié)構(gòu)與功能： rRNA是細(xì)胞中含量最多的 RNA，可與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合 成的場(chǎng)所。真核生物中的 rRNA有四種：5S， ， 18S， 28S。 九、核酸的一般理化性質(zhì)： 核酸具有酸性；粘度大；能吸收紫外光，最大吸收峰為 260nm。 引起 DNA變性的因素主要有： ① 高溫， ② 強(qiáng)酸強(qiáng)堿， ③ 有機(jī)溶劑等。 加熱 DNA溶液，使其對(duì) 260nm紫外光的吸收度突然增加，達(dá)到其最大值一半時(shí)的溫度，就是 DNA的變性溫度（融解溫度， Tm）。 十一、 DNA的復(fù)性與分子雜交： 將變性 DNA經(jīng)退火處理，使其重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過(guò)程，稱(chēng)為 DNA的復(fù)性。核酸雜交可以是 DNADNA，也可以是 DNARNA雜交。 常用的核酸分子雜交技術(shù)有：原位雜交、斑點(diǎn)雜交、 Southern雜交及 Northern 雜交等。 十二、核酸酶： 凡是能水解核酸的酶都稱(chēng)為核酸酶。能識(shí)別特定的核苷酸順序，并從特定位點(diǎn)水解核酸的內(nèi)切酶稱(chēng)