核酸的结构与功能思维导图

这是一篇关于核酸的结构与功能思维导图，核苷酸为基本组成单位的生物大分子，具有复杂的空间结构和重要的生物学功能

核酸的结构与功能

核酸的理化性质

RNA的空间结构和功能

DNA的空间结构和功能

结构

DNA的二级结构是双螺旋结构

研究背景

Chargaff规则

DNA的碱基组成具有种属特异性

DNA碱基组成不变

A+G=C+G

A=T，G=C

DNA碱基组成没有组织器官特异性

DNA的X射线衍射分析结果

核酸及核苷酸化学结构的数据

结构特点

反向平行双链，右手螺旋（表面交替形成大沟和小沟）

直径2.37nm，螺距3.4nm，每一圈10对碱基

亲水性的脱氧核糖和磷酸基团骨架位于双螺旋结构外侧，疏水的碱基位于内侧

互补碱基对

AT两个氢键，CG三个氢键

碱基对平面与螺旋轴垂直

疏水作用力+氢键维持其稳定

两个碱基对平面重叠产生了碱基堆积力作用

意义

揭示了遗传信息复制及传递的分子机制

半保留复制

定义

子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整接受过来，另一股完全从新合成，两个子细胞的DNA和亲代DNA碱基序列一致。

开创了分子生物学的新时代

聚合酶链式反应（PCR技术）

多样性

右手螺旋

A型

B型

左手螺旋

Z型

DNA双链经过盘绕折叠形成高级结构

真核生物DNA高度有序和高度致密的结构

电镜下DNA染色质呈现出串珠样结构

染色体的基本单位

核小体

组成成分

DNA

约200bp

组蛋白

连接组蛋白

H1

核小体组蛋白

H2A，H2B，H3，H4

构成方式

150bpDNA双链在核小体组蛋白上盘绕约1.75圈形成核心颗粒

核心颗粒间由60bpDNA和H1构成连接区

折叠过程

第一层次折叠形成核小体

DNA长度压缩6～7倍

第二次折叠形成中空螺旋管

每圈6个核小体，H1位于内侧

DNA长度压缩40～60倍

第三次折叠形成超螺旋管

超螺旋结构

DNA双螺旋链再盘绕形成

分类

正超螺旋

盘绕方向与DNA双螺旋方向相同

负超螺旋

盘绕方向与DNA双螺旋方向相反

原核生物DNA环状超螺旋

负超螺旋

DNA长度压缩40倍

第四次折叠形成染色体

功能

DNA是遗传信息的物质基础

基因是DNA分子中的特定区段

核苷酸的排列顺序决定基因的功能

核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序

DNA的一级结构

构成DNA链中的各个脱氧核苷酸之间的排列顺序

键

3’，5’磷酸二酯键

主链

交替的磷酸基团+戊糖

侧链

碱基

末端

5’和3’端

写法

核酸分子的大小表示方法

单链：nt

双链：bp

长度＞1000的双链：kb

小的核酸片段（＜50bp）：寡核苷酸

核酸的定义

核苷酸为基本组成单位的生物大分子，具有复杂的空间结构和重要的生物学功能

核酸的分类

脱氧核糖核酸

分布

90%以上分布在细胞核

线粒体，叶绿体，质粒

作用

携带遗传信息，决定基因型

核糖核酸

分布

胞核，胞液，线粒体

作用

参与DNA遗传信息的表达

某些病毒RNA也可作为遗传信息载体

核酸的生物学功能

遗传变异的物质基础

生物遗传信息的传递者

基因的定义

含有合成一个功能性分子所需信息的特定DNA片段

产生一条多肽链或功能RNA的全部核苷酸序列

生物学调控作用

microRNA

LncRNA

circRNA

某些具有酶活性

核酶

核酸的化学组成

元素

C，H，O，N，P（含量稳定）

少量无机盐离子：Na，K，Mg，Mn等

分子

核苷酸是核酸的基本组成单位

组成

磷酸

核苷（脱氧核苷）

组成

戊糖

核糖

脱氧核糖

碱基

嘌呤

A

G

嘧啶

C

T（仅在DNA）

U（仅在RNA）

形成

糖苷键（戊糖的1*C）

核苷

AR，GR，CR，UR

脱氧核苷

dAR，dGR，dCR，dTR

形成

磷酸酯键（连接戊糖的5*C）→戊糖的羟基+磷酸

体内游离核苷酸

多磷酸核苷酸

NDP，NTP

环化核苷酸（第二信使）

cAMP，cGMP

生物活性物质

NAD+，NADP+，FAD等都含有AMP

核酸是核苷酸通过3’，5’磷酸二酯键形成的多核苷酸链

方向性：5’→3’