生物化学考点小结

1、核酸的发现

1868年，瑞士青年科学家米歇尔(F．Miescher)从包裹伤口绷带的脓细胞的细胞核中提取到一种可溶于稀碱而不溶于稀酸，并含磷量之高超过任何当时已经发现的有机化合物的强酸性物质,当时就称它为核素（nuclein） 2、核酸的种类、分布和特点

DNA: 通过复制传递遗传信息至子代,主要的遗传物质

环状双链DNA: 原核生物染色体、细胞器及质粒DNA 线型双链DNA: 真核核内染色体DNA

病毒DNA有环状、线性、单链、双链之分 RNA:转运RNA(tRNA):翻译氨基酸, 转运到核糖核蛋白体

信使RNA(mRNA):将DNA遗传信息传递到核糖核蛋白体

核糖RNA(rRNA):核糖核蛋白体主要部分,参与蛋白合成 3、核酸的组成：

成分：碱基，戊糖，磷酸；单位（结构单元）：核苷酸

4、核酸的结构： 一）核酸的一级结构

由四种不同的核苷酸单元按特定核苷酸顺序（碱基顺序）组合而成的线性结构聚合物。核酸的碱基顺序是核酸的一级结构。 5、DNA双螺旋结构的要点

(1)主链(backbone)：由脱氧核糖和磷酸基通过酯键交替连接而成。主链有二条, 相互平行而走向相反,围绕同一中心轴形成右手双螺旋结构。碱基平面与纵轴垂直，磷酸与核糖在外侧，糖环平面与纵轴平行，双螺旋就是针对二条主链的形状而言的。

(2)碱基对(base pair)：位于螺旋的内侧, 垂直于螺旋轴通过糖苷键与主链糖基相连。

同一平面的碱基在二条主链间形成碱基对。DNA结构中的碱基对与Chatgaff的发现正好相符。

两条链通过碱基配对，由疏水作用和氢键维系在一起，A与T，G与C结合，由一条链通过碱基互补决定另一条链。

(3)大沟和小沟：双螺旋表面凹下去的较大和较小沟槽。

(4)结构参数：双螺旋平均直径为2nm，相邻碱基对平面的间距0.34nm，两核苷酸间夹角为3610对核苷酸，螺距为3.4nm

(5)碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制。但根据碱基配对原则，当一条多核苷酸链的序列被确定后可决定另一条互补连的序列。表明遗传信息由碱基的序列所携带 6、稳定DNA双螺旋结构的化学键 （1）互补碱基对之间的氢键

（2）双螺旋结构内部形成的疏水区，消除了介质中水分子对碱基之间氢键的影响。 （3）碱基堆积力包括疏水作用力和范德华力

（4）磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子之间形成的离子键 ，降低了DNA链之间的排斥力

7、比较蛋白质α-螺旋和DNA双螺旋结构中的氢键，包括它在稳定这两种结构中的作用 在蛋白质多肽链α-螺旋中多肽主链上羰基氧与酰胺基的氢之间形成氢键，大体上与螺旋轴平行。残基的侧链从主链中伸出，不出现在螺旋内，不参与螺旋内的氢键形成。螺旋中众多氢键累积可稳定螺旋的结构，特别是蛋白质疏水的内部，没有水分子竞争氢键的形成。 在DNA分子中，氢键的形成不涉及糖-磷酸骨架，大体上与螺旋轴垂直，每个碱基对可形成两个或三个氢键。允许一条链对另一条链起模板的作用，碱基堆积力对螺旋的稳定作用更大 8、DNA的双螺旋结构的意义

揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征

确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。

奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。 9、

双螺旋DNA的结构参数

10、DNA和基因的关系

DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。

基因从结构上定义，是指DNA分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。

11、.非共价键有哪几种？论述这些非共价键在稳定核酸和蛋白质构象中的重要作用 非共价键主要有氢键、离子键、范德华力、疏水相互作用

氢键：氢键是稳定蛋白质二级结构的主要作用力。氢键是维持DNA双螺旋结构的横向作用力。

离子键：在生理pH下，蛋白质中酸性氨基酸的侧链可解离成负离子，碱性氨基酸的可解离成正离子。在大多数情况下这些氨基酸残基都分布在球状蛋白质分子的表面，与介质水分子发生电荷-偶极之间的相互作用，形成排列有序的水化层，这对稳定蛋白质的构象有一定的作用。在生理条件下，DNA带有大量的负电荷，吸引着各种阳离子如多胺、组蛋白、Mg2+等形成离子键，消除了自身各部位之间因负电荷而产生的斥力，增加了DNA分子的稳定性。 疏水相互作用：水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋在分子内部，疏水相互作用是稳定蛋白质三级结构和四级结构的主要作用力。DNA中芳香碱基的π电子之间相互作用，使碱基发生缔合，碱基有规律层层堆积，在DNA内部形成一个疏水核心区，有助于氢键形成，是维持DNA双螺旋结构稳定的纵向作用力。

范德华力：包括吸力和斥力。非共价键结合原子或分子相互靠得太近时产生斥力；非共价键结合原子处于一定距离时范德华吸力会达到最大。范德华力相互作用数量大且具有加和效应和位相效应，是稳定蛋白质和核酸构象不可忽视的一种作用力 12、DNA双螺旋模型建立的重要意义在于： A. 证明了遗传物质是DNA，而不是蛋白质

B、揭示了DNA的结构奥秘，为解决“DNA是如何遗传的”这一难题提供了依据 C、表明DNA的两条链反向平行排列，呈右手螺旋结构 D、表明DNA的3个连续的核苷酸组成1个遗传密码 13、核酸的性质：

DNA为白色类似石棉样的纤维状物 大都呈酸味，肌苷酸、鸟苷酸具有鲜味 溶于水，不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂。DNA钠盐在水中为10g/L，呈黏性胶体溶液。 RNA钠盐在水中溶解度可达40g/L。

在酸性溶液中，DNA、RNA易水解，在中性或弱碱性溶液中较稳定，DNA在碱中变性，但不水解，RNA水解。

DNA溶液的粘度很大，抗剪切力差，而RNA溶液的粘度小得多。核酸发生变性或降解后其粘度降低。

加热条件下，D－核糖＋浓盐酸＋苔黑酚 绿色 D－2－脱氧核糖＋酸＋二苯胺 蓝紫色 14、核酸的变性和复性与分子杂交 1）、 变性

稳定核酸双螺旋的次级键断裂，空间结构破坏，变成单链结构的过程。核酸的一级结构(碱基顺序)保持不变。 变性表征

生物活性部分或全部丧失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收（260nm）增加（增色效应）

变性因素 pH（>11.3或<5.0）

变性剂（脲、甲酰胺、甲醛） 低离子强度 加热 融点(Tm)

DNA双螺旋结构发生一半变性时的温度，又叫做熔解温度、变性温度、解链温度

2）、复性

变性核酸的互补链在适当的条件下，重新缔合成为双螺旋结构的过程称为复性

DNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复，具有减色效应

将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。变性的DNA缓慢冷却时可复性，因此又称为“退火”。

退火温度＝Tm－25℃ 3）、 分子杂交与印渍技术

不同来源的单链核酸（DNA或RNA），只要它们具有大致相同的碱基序列，经过退火处理，就能重新形成杂种双螺旋，这一现象称为分子杂交（molecular hybridization）。 15、DNA的复制和RNA的转录 1）中心法则的几个基本概念

复制：以亲代DNA或RNA为模板，根据碱基配对的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则合成RNA，即将DNA所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程

翻译：以mRNA为模板，将mRNA的密码解读成蛋白质的氨基酸顺序的过程 逆转录：以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程 2）以DNA为模板的DNA复制

A、DNA复制是半保留的(semiconservative replication) B、DNA复制起点和方向的多样性 C、DNA复制是半不连续复制

DNA双螺旋的两条链是反向平行的，而合成方向只能是53’。所以在DNA复制时，1条链的合成方向和复制叉的前进方向相同，可连续复制，称为前导链；而另一条链的合成方向和复制叉的前进方向正好相反，不能连续复制，只能分成几个片段合成，称为滞后链。滞后链的片段叫作冈崎片段，它们合成后再连接起来 D、DNA复制需要多种酶协同作用 E、DNA的合成步骤

解旋：由拓扑异构酶解除DNA的超螺旋结构

DNA解开

DNA为模板在引物酶作用下完成

DNA的生成：在RNA引物3’末端按碱基互补原则经DNA聚合酶III催化生成

DNA聚合酶I催化切除引物即冈崎片段

DNA聚合酶I按碱基互补原则沿5’—3’方向填补两个冈崎片段之间的缺口，

在DNA连接酶催化下最终形成模板链的新的互补链 16、复制的忠实性

DNA复制具有高度精确性，在大肠杆菌的细胞DNA复制中其错误率约为1/109～1/1010，即每109～1010个核苷酸才出现一个错误。这么高的精确性的保证主要与下列因素有关： DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配对原则，错配率仅为7x10-6 ）

DNA聚合酶的校对功能（错配碱基被3’-5’外切酶切除）使碱基的错配几率又降低100～1000倍

DNA的损伤修复系统 起始时以RNA作为引物