核酸的结构与功能

这是一篇关于生物化学与分子生物学第三章核酸的结构和功能的思维导图。该思维导图归纳总结了核算的结构与功能的基本知识点。

核酸的结构与功能

• 分类：
• 化学组成
  • 核苷酸和脱氧核苷酸是构成核酸的基本组成单位
• 一级结构
  • 定义：把RNA 的核苷酸和DNA的脱氧核苷酸从5’-端至3’端的排列顺序定义为核酸的一级结构
  • 化学键：核苷酸之间通过3’，5’-磷酸二酯键相连，构成多聚核苷酸链
  • 方向：5’➡️3’（题目默认这个方向）
• DNA的空间结构和功能
  • DNA的二级结构是双螺旋结构
  • Chargaff规则
    • (1). 不同生物个体的DNA其碱基组成不同
    • (2). 同一个体不同器官或不同组织的DNA具有相同碱基组成
    • (3). 对于以特定组织的DNA ，其组分不随年龄、营养状态和环境而变化。
    • (4). 对于一个特定生物体而言，嘌呤和嘧啶的摩尔数相等。
  • 双螺旋结构模型特点
    • a. DNA 有两条多聚脱氧核苷酸链组成。反向平行的右手螺旋结构，直径2.37nm，螺距3.54nm
    • b. 脱氧核糖与磷酸（主链）位于外侧，碱基在内侧
    • c. DNA 双链之间形成了互补碱基对。A与T两对氢键，CG三对
    • d. 碱基对的堆积力和氢键共同维持着DNA的稳定
  • DNA的高级结构是超螺旋结构
    • 原核生物DNA的超螺旋结构是环形双螺旋分子。
    • 真核生物DNA的超螺旋结构：核小体是染色质的基本组成单位，由H 1、H2A、H2B、H3、H4组成。两分子的H2A、H2B、H3、H4形成八聚体的核心组蛋白
    • 生理意义：DNA超螺旋结构整体和局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程中具有关键作用
• RNA的结构与功能
  • 分类
    • 非编码RNA
    • 编码RNA ：仅mRNA一种
  • mRNA
    • 1| 来源：hnRNA
    • 2| 特点：“三最”丰度最小，种类最多，寿命最短
    • 3| 真核生物mRNA 的5’-端有帽结构（反式7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核甘m7Gppp）
      • 与帽结合蛋白GBP形成复合体，维持RNA的稳定性，协同mRNA从细胞核向细胞质转运，以及在蛋白质生物合成中促进核糖体和翻译起始因子的结合
    • 4| mRNA 的碱基序列决定蛋白质的氨基序列：mRNA 为蛋白质的生物合成提供模版，成熟mRNA由编码区和非编码区组成
  • tRNA
    • “三叶草”结构，具有高度保守性，倒L形
    • 3’-端的CCA-OH结构：最后三个核苷酸均为CCA，为氨基酸的结合部位
    • 含有最多的稀有碱基
  • rRNA
    • 结构与功能：rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体，参与蛋白质的合成。
    • 特点：rRNA是细胞含量最多的RNA
    • 分类：大亚基28S、5S、8S；小亚基18S
• 调控性非编码RNA参与了基因表达调控
• 核酸的理化性质
  • (1). 具有强烈的紫外吸收：中性条件下最大吸收值在260nm
  • (2). DNA变性：某些极端的lg化条件温度pH离子强度的可以断裂DNA双链互补碱基对之间的氢键以及破坏碱基堆积力，使一条DNA双链解离成为两条单链
    • 1| 变性因素：最常用的是加热
    • 2| 结构变化：碱基对氢键断裂，不破坏一级结构中的核酸序列
    • 3| 吸收值增加：DNA变性时，解链过程中，由于更多的共轭双链暴露，DNA溶液在260nm的吸光度增加，称为增色效应，是检测DNA双链是否发生变形的最常用指标。
    • 4| 溶液粘度降低
    • 5| Tm值
      • • 含义：据核酸分子内双链解开50%的温度，也称解链温度。
        • 关系：Tm与DNA 长短以及碱基中GC含量有关。GC含量越高，Tm越高，离子强度越高，Tm越高。
  • (3). 复性与杂交
    • 复性（renaturation ）： 把变性条件缓慢地除去后，两条解离的DNA互补链可重新互补配对，形成DNA双链恢复原来的双螺旋结构。
    • 杂交：将不同种类的DNA单链或RNA放在同一溶液中，只要两种核酸单链之间存在一定程度的碱基配对关系，他们就有可能形成杂化双链。可在DNA-DNA,DNA-RNA,RNA-RNA 之間形成