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学生党看过来!一张对核酸知识总结和归纳的思维导图,针对大学课程生物化学,有机化学,分析化学、高中化学知识等进行整理。
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核酸
由许多核苷酸单位通过3`,5`-磷酸二酯键连接起来 形成的不含侧链的具有方向性长链状化合物 一端3`端,一端5`端
一、 水解产物:核苷酸
由核苷和磷酸经脱水缩合生成的磷酸酯类化合物 
5'位核苷酸:一磷酸核苷(核苷酸)AMP,ADP, ATP
磷酸
核苷
由戊糖和含氮碱基脱水缩合而成的化合物
戊糖
核糖
脱氧核糖
含氮碱
嘌呤碱
嘧啶碱
二、 组成
DNA
1. 分布
真核~:细胞核,线粒体mDNA,叶绿体ctDNA
原核~:拟核,质粒DNA,病毒DNA
2. 一级结构:由dAMP,dGMP,dCMP和dTMP四种脱氧核苷酸组成的多聚脱氧核苷酸链
DNA分子中脱氧核糖核苷酸的排列顺序及连接方式(3`,5`-磷酸二酯键)
dAMP脱氧腺苷酸,核苷酸序列=碱基序列
3. 二级结构:
双螺旋结构
依据
1||| DNA碱基组成有物种差异,且物种亲缘关系越远,差异越大
2||| 同生物,不同组织器官DNA碱基组成相同,且不因年龄,环境及营养变化
3||| DNA分子:A=T,G=C,A+G=T+C(Chargaff规则)碱基互补原则
模型特点
1||| 螺旋两条链反向平行,共同围绕一假想中心轴呈右手双螺旋结构
2||| 疏水碱基:双螺旋内侧,平面与螺旋轴垂直; 亲水磷酸和脱氧核糖基:外侧,脱氧核糖平面与中心轴平行
3||| 只能A与T(两个氢键),C与G(三个氢键)碱基互补配对
4||| 双螺旋表面大小两个凹槽-大沟和小沟,交替出现
5||| 双螺旋截面直径2nm,相邻两个碱基平面距离(轴距)0.34nm,每10个核苷酸形成一个螺旋(螺距)3.4nm
6||| 两条链(碱基互补关系)借碱基间氢键和碱基堆积力(碱基间范德华力)牢固连接
稳定因素:氢键,碱基堆积力,磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正电荷中和,碱基处于疏水环境中
意义:
1||| 揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征
2||| 确认了碱基配对的原则
3||| 是DNA复制,转录,反转录的分子基础;遗传信息传递和表达的基础
三种类型:
三链,四链:Hoogsteen氢键
超螺旋结构
双螺旋链再盘绕形成
正超螺旋:越盘越紧(同向)
负超螺旋:越盘越松(相反)
4. 组装:染色质(DNA+蛋白质)-核小体组成染色质
核小体:双螺旋的DNA分子围绕一蛋白质八聚体,形成特殊串珠状结构 (DNA的高级结构)
5. 功能:遗传物质的载体,为生物遗传信息复制以及基因信息转录提供模板
基因:结构上,是指DNA分子中的特定区段,核苷酸排序决定基因功能 基因组:一个生物体的全部DNA序列,包括编码和非编码序列
RNA
1. 遗传物质的表达
2. 分布
真核~:细胞质,核仁
原核~:细胞质,病毒RNA
3. 一级结构:由AMP,GMP,CMP,UMP四种核糖核苷酸组成的多聚核苷酸链
RNA分子中核糖核苷酸的排列顺序及连接方式
4. tRNA
结构:分子最小,但含稀有碱基最多(20%)的RNA;单链核酸,单分子中某些局部可形成双螺旋结构
二级结构:“三叶草”结构:氨基酸臂(携带氨基酸),二氢尿嘧啶环(辨认并结合氨基酰tRNA合成酶),反密码环(识别mRNA上的密码),额外环,(识别并结合蛋白体)
三级结构:倒L形
功能:活化,搬运氨基酸到核糖体,参与蛋白质翻译
5. mRNA
结构:可形成局部双螺旋结构的二级结构;在真核生物中的初级产物为HnRNA
结构特点:
mRNA
1||| 种类多,大小不均一;半衰期短,实际含量低;
2||| 原核生物mRNA一般为多顺反子,真核生物多为单顺反子
3||| 真核生物mRNA在5`端有个帽子结构,3`端有多聚腺苷酸尾巴
成熟真核mRNA:5`端反式7-甲基鸟苷三磷酸(m7GTP)帽子结构和3`端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴结构
mRNA带有遗传密码,为蛋白质合成提供模板
遗传密码:每三个相邻的核苷酸组成一组,在蛋白质翻译和城市代表一个特定的氨基酸为遗传密码
6. rRNA
特征:单链,螺旋化程度比tRNA低;与蛋白质组成核糖体后方能发挥功能
功能:参与组成核蛋白体,作为蛋白质生物合成的场所
7. 其他小分子RNA和RNA组学
小分子RNA=非mRNA小RNA(snmRNA)
RNA组学:研究细胞中snmRNA种类,结构,功能
核酶:有特定降解活性,有催化作用的小RNA
三、 性质,变性,复性及应用
性质:酸碱性,粘度大能吸收紫外光,最大吸收峰260nm。常用紫外分光光度法测核酸含量
变性
DNA变性:理化因素作用下,DNA双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链,从而导致DNA的理化性质及生物学性质发生改变的现象
原因:高温,强酸,强碱,有机溶剂导致
变性/解链/溶解温度Tm;加热DNA溶液,使其对260nm紫外光的吸收度突然增加,达到其最大值一半时的温度C+G含量越高,则Tm越高
变性后:增色效应(DNA变性后对260nm紫外光吸收度增加),旋光度下降,粘度降低,生物学功能丧失或改变
降解:核苷酸骨架上3`,5`-磷酸二酯键断裂
DNA复性与分子杂交
DNA复性:变性DNA在适当条件下,两条互补链可重新配对,恢复天然的双螺旋结构的现象
退火:将热变性后的DNA溶液缓慢冷却,在低于变性温度约25-30℃的条件下保温一段时间,即可恢复原有的性质的过程。
减色效应:DNA复性时,其溶液OD260降低
核酸的分子杂交:
核酸的分子杂交:两条来源不同的单链核酸(DNA或RNA),只要它们有大致相同的互补碱基顺序,经退火处理即可复性,形成新的杂化双螺旋的现象。
作用:可以确定或寻找不同物种中具有同源顺序的DNA或RNA片段
常用技术:原位杂交,斑点杂交
同源顺序:不同来源的,具有大致相同互补碱基顺序的核酸片段
探针:带有一定标记的已知顺序的核酸片段
四、 核酸酶
核酸酶:能水解核酸的酶
核酸外切酶:从多核苷酸链末端开始水解核酸的酶
核酸内切酶:从多核苷酸链内部开始水解核算的酶
限制性核酸内切酶:能识别特定的核苷酸顺序,并从特定定位点水解核酸的内切酶