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DNA分子双螺旋结构的发现
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生物化学重点
生物化学重点
第一章 绪论
一、生物化学的的概念：
生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。
二、生物化学的发展：
1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。
2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。
3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。
三、生物化学研究的主要方面：
1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。
2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。
3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。
4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。
5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容。
第二章 蛋白质的结构与功能
一、氨基酸：
1．结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。
2．分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类：① 非极性中性氨基酸(8种)；② 极性中性氨基酸(7种)；③ 酸性氨基酸(Glu和Asp)；④ 碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。
二、 肽键与肽链：
肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基经脱水而形成的共价键(-CO-NH-)。氨基酸分子在参与形成肽键之后，由于脱水而结构不完整，称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N端)与自由羧基端(C端)，肽链的方向是N端→C端。
三、肽键平面(肽单位)：
肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转；组成肽键的四个原子及其相邻的两个α碳原子处在同一个平面上，为刚性平面结构，称为肽键平面。
四、蛋白质的分子结构：
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贡献者：jean500当前位置： >
摘要 : 碱基平面与螺旋基本上是垂直的，嘌呤环、嘧啶环上的氨基和酮基是亲水的，因而配对碱基间能形成氢键，嘌呤环、嘧啶环本身是疏水的，因而同一条链中的相邻碱基能形成一种堆积力。
DNA分子携带了氨基酸组成的信息和基因选择表达的信息。
与生物学和有关的大部分信息存在于长程力所引起的低频振动，使DNA的各部分序列间进行长距离对话。
RNA碱解先得一2&、3&环式中间产物，由于五元环稳定性差，很快变成2&核苷酸、3&核苷酸的混合物。
碱基平面与螺旋基本上是垂直的，嘌呤环、嘧啶环上的氨基和酮基是亲水的，因而配对碱基间能形成氢键，嘌呤环、嘧啶环本身是疏水的，因而同一条链中的相邻碱基能形成一种堆积力。
中任一条链绕轴一周所升降的距离叫螺距。
Marmur-Dofy关系式：G+C%在30%-70%内，在0.15M NaCl+0.015M 柠檬酸钠溶液中，Tm值为：Tm=69.3+0.41(G+C)%
尿素、甲酰胺由于减少了氢键形成的机会，Tm值降低。
氢键有高度的方向性，供体原子、氢原子、受体原子处于同一条直线上时，氢键最强。
多聚倾向于有一个三维结构以使高度溶解的磷酸基团与水保持最大的接触，而把碱基与水的接触减少到最低程度。
无规线团：一高聚物的长链上，无任何链内的相互作用，每一单体可以对于相邻的单体自由旋转，其限制仅是两个原子不能占据同一空间。
双链中的碱基比单链DNA中碱基的堆积程度高，是由两条链配对碱基间的氢键引起的。所有的碱基都指向正确方向时，达到最大的氢键键合。已经被堆积的碱基更容易键合，已经被氢键定向的的碱基更容易堆积。
从嘌呤到嘧啶方向的碱基堆积作用大于从嘧啶到嘌呤方向的碱基堆积作用。
呼吸作用：生理状态下，双螺旋碱基对间的氢键不断地断裂、再生。
在双链DNA的两端，有3&&7个碱基对不同程度的处于单链状态。这种现象叫绽裂。(fraying)
大多数原核生物都是共价封闭环，CCC。它再螺旋化为超螺旋分子。超螺旋是有方向性的，有正超螺旋和负超螺旋两种。
超螺旋密度(链环数比差)：&=&/&&=(&-&&)/&&。每圈初级螺旋的超螺旋数。大多数生物的这一数值为&0..05。与许多生命过程有关。在溶液中和细胞内会部分地转化为单链泡状结构。任何时候，负超螺旋DNA中单链部分比重比正超螺旋中单链部分比重大。
在真核细胞中，DNA的负超螺旋是由染色质的结构造成的，因为DNA在组蛋白八聚体外面缠绕的方向有利于DNA向松缠方向转变。原核生物细胞中，是有 TOPⅠ、TOPⅡ在耗ATP过程中引入的。嵌入相邻碱基间的试剂也改变DNA的拓扑状态。
DNA是由脱氧核糖核酸通过3&5&磷酸二酯键连接起来的高聚物。与RNA的最大区别就是核糖2位上氧原子的有无。
在PH为11.5时，DNA的一级结构几乎无任何变化，而RNA;链在几分钟内降解为2&- 单核苷酸、3&--单核苷酸。RNA碱水解先形成2&3&&环式单核苷酸中间产物，后转变为2&- 单核苷酸、3&--单核苷酸混合物。
酶法测序中，从凝胶的放射子显影X-胶片上读出的序列是互补链的序列。这种方法叫间接拷贝法。
决定DNA双螺旋结构状态的因素中，互补的碱基结合力、碱基堆积力利于DAN维持双螺旋结构。磷酸基的静电斥力、碱基分子内能不利于DAN维持双螺旋结构。
浓度都为50&g/ml时，双螺旋DNA的A260为1.00;完全变性的单链DNA的A260为1.37;单核苷的等比例混合物的A260为1.60。由于DNA变性引起的光吸收增加称增色效应。
要维持DNA的单链状态，或者是PH>11.3，或者是使盐浓度低于0.01Mol/L。
DNA复性是一种双分子的二级反应，单链的消失速度为&dC/dt=KC2。K为二级反应常数。单位为升/摩秒。它取决于阳离子浓度、温度、片段大小、DNA分子序列的复杂性。
B构象的条件为：生理盐浓度92%相对湿度。A构象的条件为：Na+、K+/Cs+作为反离子，75%相对湿度。C构象的条件为：Li+作为反离子，66%相对湿度。DNA-RNA、RNA-RNA双链均采用A构象。
沟的深浅取决于螺旋轴的位置，而沟的宽窄主要决定于两个糖苷键与碱基对的相对位置的糖苷键的顺反构象。
在B、A等右手双螺旋构型中，糖苷键均为反式构象。而Z-DNA中嘧啶糖苷键仍为反式构象，而嘌呤糖苷键为顺式构象。
翻板假说：B向Z的转变中，鸟嘌呤绕糖苷键，由反式变为顺式，而胞嘧啶连同核糖一起翻了个身。
A-DNA、B-DNA、Z-DNA不只是代表了单一构象，而是代表了一组相关构象，这一组相关构象称为构象家族。
螺旋桨扭转是一个碱基对中的两个碱基并不处于同一平面中，是两个碱基的长轴各自向着相反的方向扭转。如果沿碱基的长轴看去，最近的一个碱基总是顺时针方向扭转。螺旋桨扭转总定义为正值。A-DNA为15&、B-DNA为12&。
通过碱基对的长轴取两个碱基平面作为碱基对平面。两个相邻的碱基对平面之间的夹角称碱基转角。若开口于小沟方向，碱基转角定义为正值。
DNA复性的机制包括成核作用和拉拉链作用。
DNA结构中，沟的特征在遗传信息的表达过程中起关键作用。调控蛋白质都是通过其分子上的特定氨基酸侧链与沟中碱基对两侧潜在的氢原子供体或受体形成氢键而识别DNA的遗传信息的。
调控蛋白质A-DNA的信息识别方式不同于B-DNA，二者差异比对B-DNA 的识别与对Z-DNA的识别方式差异要大，尽管A-DNA、B-DNA同属于右手螺旋，而Z-DNA属于左手螺旋。
在任何时候，负超螺旋DNA中的单链部分的比重要大于其它任何形式的双链DNA。
DNA拓扑异构酶催化的反应的本质是先切断DNA的磷酸二酯键，改变DNA的链环数后再连接之，兼具DNA内切酶和DNA连接酶的功能，不能连接预先存在的断裂的DNA，既其断裂反应和连接反应是偶联的。
除DNA拓扑异构酶可以产生异构变化外，很多能嵌入相邻碱基间影响碱基堆积作用的试剂，特别是片状的染料分子，也能改变DNA的拓扑状态。
环形DNA在碱变性或热变性时，氢键断裂，而两条链无法分离，生成两条链精密缠绕的分子，即坍缩DNA，它具有异常高的沉降系数，达到3。
一物种的单倍体的染色体的数目为该物种的基因组，一个单倍体基因组的DNA含量是固定的，它通常称为该物种的C值。
在大肠杆菌的对数生长期，每个细胞可以有2-4个同样的DNA分子构成类核。
任何串联重复的DNA序列，不管其中是否含有编码的遗传信息，都将受到均一化作用(homogenization)，其机制为交换固定和基因转换。
核小体定位主要不是由组蛋白八聚体与特定的DNA序列相互作用而决定的，而是由DNA双螺旋本身固有的特性决定的。
组蛋白八聚体对于DNA的特异性识别必须是与整个核心DNA相互作用的结果。而位于八聚体二分对称点处的DNA序列必然要比两侧其它序列更重要。
DNA在核小体上的走向，决定于(H3)3(H 4)3四聚体的构象，DNA在核小体上总是左手方向缠绕的。
端粒、着丝点(centromere)和DNA复制原点是构成染色体不可缺少的三要素。
1、碱基互补配对原则是DNA结构和功能的基础。A-T(或A-U)、G-C的严格配对，既保证了DNA分子的稳定性，又使DNA能够准确地完成复制、转录和翻译等功能。所以，抓住碱基互补配对这个核心，才能深刻地理解DNA的结构和功能。
2、除少数生物是以RNA作为遗传物质外(如烟草花叶病毒)，大多数生物是以DNA作为遗传物质的。所以说DNA是主要的遗传物质。 而DNA又主要存在与细胞核中，细胞核中的DNA是以染色体作为载体的，所以我们又说染色体是遗传物质的主要载体。但对于叶绿体、线粒体中的DNA，以及原核细胞、病毒等生物体内的遗传物质，则不是以染色体作为载体的。
3、学习DNA的结构时，应弄清DNA的结构层次
DNA的这种结构决定了它的稳定性、多样性和特异性
4、DNA的复制是DNA的功能之一。复制方式可概括为两点：①边解旋边复制;②半保留复制。这种复制方式确保了复制的准确性。
复制过程需要模板、原料、能量和酶等基本条件。
5、DNA与RNA的区别：
脱氧核糖核酸
主要分布于细胞核中
主要分布于细胞质中
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
A、G、C、T
A、G、C、U
6、RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)我们通常所说的遗传密码是指mRNA上的碱基排列顺序，而不是指DNA上的碱基序列。当然，mRNA上的遗传密码是转录自DNA上的遗传信息的。
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫做密码子。
从病毒到高等动植物，几乎所有生物都共用同一套密码子的现象是生物彼此间有亲缘关系的一个有力证据。
在翻译过程中，mRNA上相邻密码子之间不重叠，也没有逗号。
作者：weiyanjie 点击：次
热门文章TOPdna与rna在组成及结构上有什么区别
印度奶茶2e
基本单位 碱基 五碳糖 结构DNA 脱氧核苷酸 A T CG 脱氧核糖 双链（规则的双螺旋结构,有空间结构）RNA 核糖核苷酸 A U CG 核糖 单链（较短,松散、无空间结构）
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1）RNA主要存在于细胞质中，DNA主要集中在细胞核内(线粒体和叶绿体中也有各自的DNA)。2）在碱基成分中，RNA包括腺嘌呤、鸟嘌呤、尿嘧啶、胞嘧啶四种，而DNA中尿嘧啶换成了胸腺嘧啶；在核糖成分上，RNA是五碳核糖，而DNA是脱氧核糖；3）在核苷酸链接方式上，DNA与RNA一样，是3‘，5’-磷酸二酯键；4）在结构上，大多数的RNA呈单链，不具有双螺旋结构，只可呈双螺旋区的构象。一般RNA具备40~70%的螺旋区。由磷酸二酯键连接的多核苷酸链可自身回折，链上的碱基对可按一定规律&(A-U,&G-C)&形成碱基对。RNA链由于自身回折的结果可以形成“发夹”结构，这种“发夹”结构可进而形成螺旋结构。其中tRNA高级结构研究较清楚，至今从已研究过的100多种tRNA的二级结构看，都呈“三叶草”形，并且在结构上有某些共同之处，可将其划分为“四臂四环”。tRNA的三级结构在二级结构基础上，未配对碱基再按碱基配对原则，一个突环上的碱基由于空间位置的改变而与另一个突环上的互补碱基形成氢键，这样就形成了三维空间的立体结构，全貌为一倒“L”形。而DNA在一级结构基础上，通过氢键及碱基堆积力形成双螺旋二级结构，如图。并进一步扭曲形成超螺旋的三级结构。
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