核酸的结构和功能

这是一篇关于核酸的结构和功能的思维导图，包括核算的化学组成、核酸的分子结构、核酸的理化性质及应用等内容。

核酸的结构和功能

• DNA的分子结构
  • 一级结构
    • DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序 一级结构的走向的规定为5´→3´。 不同的DNA分子具有不同的核苷酸排列顺序，因此携带有不同的遗传信息。
    • 表示方法：结构式，线条式，字母式
  • 二级结构
    • 双螺旋结构（Watson-Crick模型）
      • 特征
        • （1）反平行, 共同轴, 右旋 （2）外侧：戊糖、磷酸；内侧：碱基，碱基平面 与轴垂直，糖平面与轴平行 （3）互补配对，氢键 （4）直径2nm，碱基平面间隔0.34nm，10个碱基上升一个螺旋 ，螺距3.4nm （5）两凹槽，大沟，小沟。
      • 影响结构稳定性因素
        • 氢键;碱基堆集力;带负电荷磷酸基团的静电斥力;碱基分子内能
      • 多态性
        • 右手螺旋:A-DNA，C-DNA，D-DNA，E-DNA
        • 左手螺旋:Z-DNA
    • 三股螺旋结构
      • 第3条链位于双螺旋中的大沟中，与同方向平行链的碱基以Hoogsteen方式配对
      • 结构可能与基因表达调控有关
    • 四链螺旋结构
      • 只出现在富含鸟嘌呤的序列片段，称为G4-DNA
      • 富含鸟嘌呤的RNA也可折叠形成G4-RNA，作为一种结构信号调节基因表达与蛋白质翻译
  • 三级结构
    • 负超螺旋：形成超螺旋时，旋转方向与DNA双螺旋方向相反，旋转的结果使DNA分子内部张力减小，称为松旋效应。在自然条件下共价封闭环状DNA呈负超螺旋结构。
    • 正超螺旋：与负超螺旋相反，形成超螺旋时的旋转方向与DNA双螺旋方向相同，结果加大了DNA分子内部张力，有紧旋效应。
    • 核小体
      • DNA
      • 组蛋白
• RNA的分子结构
  • 分子结构
    • 一级结构: RNA分子中各核苷之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做RNA的一级结构
    • 高级结构: RNA通常是单链线形分子 自身回折形成局部双螺旋（二级结构） 进而折叠（三级结构） 多数形成核蛋白复合物（四级结构），如核糖体等。
  • tRNA
    • ①氨基酸臂：由7对bp组成，富含G，末端为CCA，接受活化AA
    • ②二氢尿嘧啶环（DHU环）：由8－12个核苷酸组成
    • ③反密码环：识别密码子
    • ④额外环：大小是tRNA分类的重要指标
    • ⑤假尿嘧啶核苷-胸腺嘧啶核苷环:（T Ψ C环）含有稀有碱基胸腺核苷T和假尿苷ψ
  • rRNA
    • 原核生物核糖体含3种:23S rRNA，5S rRNA，16S rRNA 真核生物核糖体含4种:28S rRNA，5.8S rRNA，5S RNA，18S rRNA
    • 特征：单链，螺旋化程度较tRNA低 与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能
  • mRNA
    • 真核生物mRNA特征： “帽子”（m7G-5´ppp5´-N-3´p）+单顺反子+“尾巴”（Poly A）
    • 原核生物mRNA特征： 先导区+翻译区（多顺反子）+末端序列
• 核酸的理化性质
  • 两性解离性质
  • 紫外吸收性质
    • 利用260nm与280nm吸光度比值（A260/A280）判断样品纯度 纯DNA的A260/A280为1.8，纯RNA的A260/A280为2.0 不纯的样品一般不能用紫外吸收法作定量测定
  • 变性与复性
    • 变性：在物理、化学因素影响下， DNA碱基对间的氢键断裂，双螺旋解开，这是一个是跃变过程，伴有A260增加（增色效应）,DNA的功能丧失。
    • Tm：熔解温度（melting temperature）
      • DNA的变性发生在一个很窄的温度范围内，通常把热变性过程中A260达到最大值一半时的温度称为该DNA的熔解温度，用Tm表示
      • Tm的大小与DNA分子中（G+C）的百分含量成正相关，测定Tm值可推算核酸碱基组成及判断DNA纯度
    • 复性：在一定条件下，变性DNA 单链间碱基重新配对恢复双螺旋结构，伴有A260减小（减色效应）,DNA的功能恢复。
  • 分子杂交
    • Sounthern印迹法:DNA-DNA杂交
    • Northern印迹法:DNA-RNA杂交
    • RNA-RNA杂交
  • 沉降系数
    • 生物大分子在单位离心力场作用下的沉降速度称为沉降系数。即沉降系数是微颗粒在离心力场的作用下，从静止状态到达极限速度所需要的时间。其单位用Svedberg，即s表示，s=1×10ˇ（-13）秒。
• 核酸的化学组成
  • 核苷酸
    • 磷酸
    • 核苷
      • 核糖或脱氧核糖
      • 碱基
        • 嘌呤
          • 腺嘌呤A
          • 鸟嘌呤G
        • 嘧啶
          • 胞嘧啶C
          • 胸腺嘧啶T
          • 尿嘧啶U
        • 稀有碱基（修饰碱基）:tRNA中含有较多的稀有碱基
  • 鸟嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（UMP 脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP）脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP） 线粒体DNA ：mtDNA 叶绿体DNA ：ctDNA
• 核酸的种类，分布和生物学功能
  • DNA
    • 主要存在于细胞核，少量存在核外
    • 遗传物质,遗传信息的载体, 负责遗传信息储存和发布, 并通过复制将遗传信息传给子代。
  • RNA
    • 主要存在于细胞质，少量存在于核仁中
    • 负责遗传信息的表达, 它转录DNA的遗传信息, 直接参与蛋白质的生物合成,将遗传信息翻译成各种蛋白质
    • mRNA是合成蛋白质模板 tRNA合成蛋白质转运氨 rRNA是合成蛋白质车间