核酸思维导图

这是一篇关于核酸思维导图，包含组成成分、核酸一级结构、DNA高级结构等。希望对你有所帮助！

核酸

• 发现核酸
  • 1869 核素 Miescher
  • 1944 肺炎球菌转化 Avery
  • 1953 双螺旋结构 Watson Crick
  • 1958 中心法则 Crick
  • 60年代 RNA
  • 70年代 DNA
  • 至今
    • 除少数病毒以RNA为遗传物质外，多数生物遗传物质为DNA
    • 原核生物“染色体”由一个环状DNA分子和少量蛋白质构成
    • 真核生物染色体由DNA和约等量蛋白质构成
• 组成成分
  • 戊糖
    • 第一位碳原子与碱基形成糖苷键——核苷
      • 嘌呤形成有顺式和反式
      • 嘧啶只有反式结构稳定，顺式结构存在空间位阻
      • 核苷酸
        • 核苷的磷酸酯
        • 作用
          • 1.核酸结构单位
          • 2.能量携带
          • 3.酶辅因子
          • 4.能量传导
        • 腺苷酸AMP
          • 与一分子磷酸结合=ADP
            • 再加一个磷酸=ATP（三磷酸腺苷）
              • 1.生物体能量代谢
              • 2.ATP在所有生物系统化学能的转化和利用中起关键作用
              • 3.UTP参与糖的互相转化与多糖合成
              • 4.CTP参与磷脂合成
              • 5.GTP参与蛋白质合成
        • 脱氧核苷酸dAMP
          • 哺乳动物细胞中3',5'-环腺苷酸（cAMP）激素发挥作用的媒介物——第二信使
        • 260nm吸收峰
    • 糖环的4个原子处于同一平面，突出的原子偏向C-5'一侧——内式（反之——外式)
  • 含氮碱
    • RNA主要 胞嘧啶C 尿嘧啶U
    • DNA含 胞嘧啶 胸腺嘧啶T
    • 均含 腺嘌呤A 鸟嘌呤G
    • 修饰嘧啶（微量碱基/稀有碱基）
      • 经过化学修饰过的产物
    • 异构体
      • 酮式
        • 正常生理pH下的主要
      • 烯醇式
• 核酸一级结构
  • 各核苷酸残基沿多核苷酸链排列的顺序
    • 3',5'-磷酸二酯键
• DNA的二级结构
  • DNA双链的螺旋形空间结构
    • X射线衍射数据
    • 碱基成对（Chargaff规律）
    • DNA滴定曲线
  • 双螺旋结构模型要点
    • 碱基之间的互补关系（碱基配对）
    • 成对碱基平面之间的Π电子云形成碱基堆积力——螺旋桨式扭曲
    • 窄角形成小沟 广角形成大沟——特异性与蛋白质相互作用
  • B-DNA Z-DNA A-DNA
• DNA高级结构
  • 环状DNA的超螺旋结构
    • 进一步扭曲成超螺旋DNA（共价闭环DNA）
    • 一条链断裂形成开环DNA
      • 线性DNA
    • 负超螺旋DNA
      • 正超螺旋DNA
    • 意义
      • 1.形成高度致密状态得以装入核中
      • 推动DNA结构的转化以满足功能的需要
  • 真核生物染色体结构
    • 核小体（核粒）：双螺旋DNA分子盘绕组蛋白
    • 常染色体：间期细胞核中的遗传物质中压缩程度较低的，转录活性高
    • 异染色体：反之
    • 非组蛋白（序列特异性DNA结合蛋白）：高迁移率蛋白、转录因子、DNA聚合酶、染色体骨架蛋白——参与DNA复制和基因表达的调控
• DNA和基因组
  • 转录：生物体可用碱基配对的方式合成与DNA核苷酸序列相对应的RNA
    • 信使RNA（mRNA）：指导蛋白质合成
  • 翻译：mRNA指导蛋白质合成的过程
    • 核糖体RNA（rRNA）
  • 基因：遗传学将DNA分子中最小的功能单位
    • 间隔序列：基因之间有一些序列，既不转录RNA，也不调节基因表达的功能
      • 基因组：某物种所含的全套遗传物质
  • 病毒和细菌基因组的特点
    • 操纵子：功能相同的基因常串连在一起，有共同的调控元件调控并转录成同一mRNA分子，可指导多种蛋白质的合成
    • 正链病毒： RNA进入宿主细胞后，可直接指导蛋白质的合成
    • 负链病毒：进入宿主细胞后，要先合成与其碱基序列互补的RNA才能合成相应的蛋白质
    • 双联病毒：进入宿主细胞后，要以双链RNA的负链为模板合成正链RNA，用于指导蛋白质的合成，随后合成负链RNA，构成双链RNA并和蛋白质组装成新的病毒
    • 逆转录病毒：进入宿主细胞后，要在逆转录酶的作用下合成与其碱基序列互补的DNA称作互补DNA，再由cDNA转录生成mRNA指导蛋白质的合成
    • 重叠基因：一段核酸序列可以编码多个肽链
    • 质粒：细菌含有的小的环形DNA
  • 真核生物基因组特点
    • 基因组较大
    • 不存在操作子结构
      • 基因簇：功能上密切相关的基因可以排列在一起
    • 存在大量的重复序列
      • 高度重复序列：重复率高达10的六次方——被称为 卫星DNA
      • 中度重复序列：数十至数十万个拷贝
        • 散步重复序列：与其他序列间隔排列
          • 短散步元件SINE
          • 长散步元件LINE
          • 转座子：一些序列在染色体上的位置可以移动
        • 串联重复序列：列成串排列在一个区域
          • 小卫星序列（小卫星序列DNA分布在常染色体内）
          • 微卫星序列（微卫星DNA/短串联重复序列STR/简单串联重复序列SSR）
          • rDNA
      • 低度重复序列
        • 假基因：某些基因由于突变丧失了表达活性
      • 单一序列/非重复序列
    • 有断裂基因
      • 内含子：基因中不编码的居间序列
        • 使真核生物基因成为不连续基因或断裂基因
      • 外显子：编码的片段
• RNA的结构和功能
  • tRNA
    • 占总量15%
    • 将氨基酸转运到核糖体-mRNA复合物的相应位置用于蛋白质的合成
    • 三叶草二级结构/四环四臂结构
    • 三级结构 倒L型
  • rRNA
    • 占总量80%
  • mRNA和hnRNA
    • mRNA占总量3-5%
      • 代谢活跃，寿命较短
    • 前体在细胞核内合成，包括内含子和外显子的整个基因均被转录，形成分子大小极不均一的核内不均一RNA（hnRNA）
      • 剪接和加工转化为成熟的mRNA
  • snRNA和snoRNA
    • 核小RNA（snRNA）
      • 均与蛋白质连在一起，以 核糖核蛋白RNP的形式存在
    • 核仁小RNA（snoRNA）
      • 参与rRNA前体的加工，部分snRNA及tRNA中某些核苷酸的甲基化修饰
  • asRNA和RNAi
    • 反义RNA（asRNA）
      • 抑制mRNA的翻译、DNA的复制和转录
    • RNA干扰（RNAi）
      • 双链RNA抑制特定基因表达
  • 非编码RNA（ncRNA）的多样性
    • 按功能
      • 催化RNA（cRNA）/核酶
        • 大部分参与RNA的加工和成熟
      • 类似mRNA的RNA
        • 是细胞的生长分化，胚胎的发育，肿瘤的形成和抑制密切相关的调节因子
      • 指导RNA（gRNA）
        • 知道mRNA转录产物中加入U的过程
      • tmRNA
        • 翻译时可以作为转运氨基酸，又可以合成肽链的模板
      • 端粒酶RNA
        • 真核染色体端粒复制模板
      • 信号识别颗粒（SRP）
        • 与细胞内蛋白质转运有关
      • 微小RNA（miRNA）
        • 在基因表达细胞周期及个体发育的调控中发挥重要作用
      • 小干扰RNA（siRNA）
        • 在RNAi途径中介导靶mRNA的降解
    • 在细胞内
      • 细胞质小RNA（scRNA）
        • 细胞质有关蛋白质合成
      • Cajal小体（CBs）小RNA
        • 参与核糖甲基化和假尿嘧啶形成
    • 大小
      • 21-25nt的ncRNA
        • 真核细胞基因表达的重要调控因子
      • 100-200nt的smallRNA
        • 细菌细胞的翻译调节因子
      • 大于10000nt的ncRNA
        • 参与高等真核生物的基因沉默
  • 可做遗传物质 可实现通常由蛋白质完成的使命
• 核酸的性质和研究方法
  • 一般理化性质
    • 物理性质
      • 都通常为酸性
      • DNA纯品为白色纤维状固体
      • RNA纯品为白色粉末
      • 微溶于水
      • 不溶于一般有机溶剂，用乙醇沉淀核酸
    • 两性解离性质
    • 变性，复性，增减色效应，分子杂性
    • 熔解温度
    • 离心分离
    • 序列测定
  • 酶水解
    • 酶按作用的底物
      • 核糖核酸酶RNase
        • 牛胰核糖核酸酶
        • 核糖核酸酶T1
        • 核糖核酸酶T2
      • 脱氧核糖核酸酶DNase
        • 牛胰脱氧核糖核酸酶 Ⅰ
        • 牛脾脱氧核糖核酸酶
    • 水解部位
      • 内切核酸酶
      • 外切核酸酶
    • 非特异性核酸酶
      • RNA,DNA都可以水解
  • RNA稀碱水解
    • 测定RNA的碱基组成或除去溶液中的RNA杂质
  • 紫外吸收性质
    • 增色效应
      • 将核酸水解为核苷酸，紫外吸收值增加30%~40%
      • 应用
        • 核算定量分析及纯度鉴定A260/A280
          • 纯RNA=2.0
          • 纯DNA=1.8
          • 蛋白质或者酚污染<1.8
          • 降解>2.0
    • 同一条DNA有不同吸收性质max=260
    • 碱基起吸收作用
      • 变性后A260上升（碱基暴露）
  • 核酸结构的稳定性
    • 碱基对间的氢键
      • 三级结构稳定的重要因素
    • 碱基堆积力
      • 碱基平面间的范德华作用力和疏水作用力的统称
    • 环境中的正离子
      • 消除静电斥力
  • 核酸的变性
    • 双链核酸的变性
      • 双螺旋区氢键断裂，空间结构破坏，形成单链无规线团状态的过程
      • 只涉及次级键的变化
    • 熔解温度Tm
      • 紫外吸收的增加量达最大增量一半时的温度值
      • 影响因素
        • 
        • DNA序列的复杂性越小，Tm越小
        • 与G-C含量成正比
        • 离子强度较低的介质中，Tm较低
        • 碱性增加，Tm增加
        • 氢键增加，Tm增加
    • 变性后生物学功能丧失，紫外吸收增加，溶液粘度下降，浮力密度增高
  • 核酸复性
    • 复性
      • 变性核酸的互补链在适当条件下重新缔合成双螺旋的过程
    • 退火
      • 变性核酸复性时需缓慢冷却
    • 减色效应
      • 复性后，核酸的紫外吸收降低
    • 影响因素
      • 复性的温度 Tm-25°
      • 单链片段的浓度
      • 单链片段的长度
      • 单链片段的复杂度（越多越难）
      • 溶液的离子强度
  • 核酸分子杂交和DNA芯片
    • 分子杂交
      • 退火条件下，不同来源的DNA互补区形成双链，或DNA单链和RNA单链的互补区形成DNA-RNA杂合双链的过程
    • 探针
      • 通常对天然或人工合成的DNA或RNA片段进行放射性同位素或荧光标记
    • Southern印迹法/Southern杂交
      • 电泳分离的DNA片段将凝胶转移到适当的膜（硝酸纤维素膜或尼龙膜）
    • Northern印迹法/Northern杂交
      • 电泳分离后的变性RNA吸印到适当的膜上再进行分子杂交的技术
    • DNA芯片技术/DNA微阵列
  • 核酸的序列测定
    • F.Sanger提出 链终止法
      • 1.用凝胶电泳分离DNA单链片段
      • 2.用合适的聚合酶可以在试管内合成单链DNA模板的互补链
    • 新发展的高通量测序技术（PCR）/聚合酶链式反应
      • 循环芯片测序法
• 磷酸二酯键的断裂称核酸降解
• 不少小分子RNA有重要的调节功能和催化功能