summary
nucleic acid
核酸，以核苷酸为基本单位，通过3’，5‘磷酸二酯键连接的生物大分子，携带并传递遗传信息
deoxyribonucleic acid, DNA
（判断）
真核细胞 DNA 存在 细胞核、线粒体，以复制的方式传递下一代
绝大多数生物中，RNA是DNA的转录产物； 某些病毒 RNA 也可作 遗传信息载体
structure and function of RNA
characteristic
以单链的形式存在，但可通过链内碱基配对，形成局部双链二级结构和特定的空间三级结构
RNA种类 缩写 细胞内位置 功能
核糖体RNA rRNA 细胞质 核糖体组成部分
信使RNA mRNA 细胞质 蛋白质合成模板
转运RNA tRNA 细胞质 转运氨基酸
线粒体核糖体RNA mt rRNA 线粒体 核糖体组成部分
线粒体信使RNA mt mRNA 线粒体 蛋白质合成模板
线粒体转运RNA mt tRNA 线粒体 转运氨基酸
mRNA
真核细胞
初级结构为不均一核RNA， hnRNA（含有内含子和外显子），需经过剪接为成熟mRNA,后转移核外翻译
messenger RNA, mRNA——蛋白质合成模板
真核生物 mRNA的5‘端有特殊帽结构
5’端有一反式7-甲基鸟嘌呤-三磷酸腺苷（m7Gppp）
真核生物 mRNA的3‘端有多聚腺苷酸尾
3’端有长短不一的多聚核苷酸结构，多聚A尾（poly(A)-tail）
功能：
维系mRNA稳定性
协调mRNA由核内向胞质的转移
翻译起始调控
mRNA碱基序列决定蛋白质氨基酸序列
开放读框 ORF
成熟mRNA 5‘第一个AUG（起始密码子）到终止密码子间的核苷酸序列
非编码序列 UTR
位于mRNA 开放读框的两侧，分为5’-UTR，3‘-UTR
transfer RNA， tRNA——氨基酸转运载体
含有多种稀有碱基
双氢尿嘧啶、甲基鸟嘌呤、假尿嘧啶（不含别的碱基，但碱基与糖环连接变化）
茎环/发卡结构
tRNA 间核苷酸序列碱基互补配对形成局部、链内结构，而双链结构中不能互补配对的则膨出形成环状结构
二级结构——三叶草形
三环一臂：DHU环与TφC环（稀有碱基）、反密码子环、氨基酸臂
反密码子识别mRNA密码子
酪氨酸 tRNA反密码子是-GUA-，
与mRNA编码的-UAC-配对
ribosomal RNA, rRNA——核糖体组分
非编码RNA，ncRNA
长链非编码RNA，lncRNA
结构类似mRNA, 并无开放读框，由RNA聚合酶Ⅱ转录剪辑，被多聚腺苷化，具有生物学功能与发病机制有关
短链非编码RNA，sncRNA
核仁小RNA，snoRNA
参与rRNA的加工与修饰，如rRNA中的核糖C-2'甲基化修饰
胞质小RNA，scRNA
参与形成信号识别颗粒，引导含有信号肽的蛋白质进入内质网定位合成
催化性小RNA，核酶
具有催化特定RNA降解的活性，在RNA剪接修饰中有重要作用
小干扰RNA，siRNA
生物宿主对于外源侵入基因表达的双链进行切割产生特定长度（21~23bp）和特定序列的小片段RNA
可以单链形式与外源基因表达的mRNA结合，并诱导其降解
微RNA，miRNA
长度22nt内源性,结合mRNA选择性调控基因表达
真/原核细胞RNA——时空特性 （考博，背图）
真核
由于核膜存在，RNA和蛋白质在不同空间完成，且有时间差异
physicochemical property of nucleic acids
universality
分离纯化
高分子性质
有一定的粘度：DNA>RNA; dsDNA>ssDNA
紫外线吸收
因含共轭双键，最大值吸收260nm，蛋白质为280nm
因双螺旋结构，碱基包埋在分子内部，单核苷酸 > ssDNA/RNA > dsDNA
定量
A260=1.0 相当于 50μg/ml的dsDNA = 40μg/ml 的ssDNA / RNA =20μg/ml 寡核苷酸
纯DNA A260/A280=1.8； 纯RNA A260/A280=2.0
DNA变性——双链解为单链
hyperchromatic effect
增色效应：DNA解链过程，更多的共轭双键得以暴露，使DNA溶液在260nm处的吸光度值随之增加
Tm
解链温度/溶解温度：解链过程紫外吸光度变化在 δA260 达到最大变化值的一半所对应的温度
Tm值与DNA长短和CG量有关；CG、离子强度越高，Tm越高
经验公式：（G+C）%=（Tm-69.3）*2.44; 小于20bp: Tm=4（G+C）+2（A+T）
DNA复性——形成杂交双链
核酸杂交
不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液，只要他们间存在一定程度的配对关系，适宜条件可以在不同分子间形成杂交双链
实质
检测待测核酸分子和已知核酸分子间是否存在互补或同源序列的方法
应用
DNA印迹、RNA印迹、斑点印迹、PCR扩增、基因芯片
nuclease
具有酶活性的核酸
催化性DNA
人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段，也能序列特异性降解RNA
Chemical composition and primary structure of nucleic acids
basic composition
nucleotide 核苷酸
nucleoside 核苷
base 碱基
碱基，核苷酸的基本组成成分之一，含氮的杂环化合物，分为嘧啶(pyrimidine)和嘌呤（purine）
五种碱基的酮基或氨基+PH→酮-烯醇互变异构体或氨基-亚氨基互变异构体
戊糖
1’→β-N-糖苷键——碱基
2’→羟基——区别是否核糖
5‘→磷脂键——磷酸
区别在于核糖的 C-2‘原子上连接羟基，而脱氧核糖则不是
半缩醛羟基，具有较高反应活性
Phosphoric acid 磷酸 （选择填空）
核苷（包括碱基）与磷酸连接的数目不同，可分为
核苷一磷酸 NMP， 核苷二磷酸 NDP， 核苷三磷酸 NTP
命名eg
碱基 核苷 核苷酸
DNA A 腺苷 腺苷一磷酸， AMP
RNA A 脱氧腺苷 脱氧腺苷一磷酸，dAMP
Connections between DNA
脱氧核糖核苷三磷酸的3‘羟基与另一个脱氧核糖核苷三磷酸的α-磷酸基团缩合，生成3’，5‘磷酸二脂键 phosphodiester bond （填空）
（有疑惑）为什么DNA链具有5’→3‘的方向性？
母链解开，母链的碱基与游离的三磷酸脱氧核糖核苷酸配对
用NTP而不用NMP、NDP的目的是DNA聚合（包括酶）
需要分解两个磷酸基团获得能量
DNA聚合酶只能将脱氧核糖三磷酸的磷酸基团加在新链的3’羟基上
逆向思维，1、假设是从3‘→5’方向，核苷酸必须要有三个磷酸基团的能量供酶及DNA聚合，
2、与之结合的NTP也具有三磷酸，由于负电荷间的排斥作用，导致必须切除先2磷酸再与NTP结合，从进化的角度是不利的
Connections between RNA
（With DNA differences）（选择）
一级结构——核苷酸序列
核酸的一级结构是构成DNA的脱氧核糖核苷酸及RNA的核糖核苷酸自5‘-3’的排列顺序
spatial structure and function of DNA
二级结构——双螺旋
实验基础
chargaff 规则 （选择）
2. 同一个体不同器官或不同组织DNA具有相同碱基组成
3. 对于一特定组织DNA，其碱基组不随年龄、营养状况、环境而改变
4. DNA碱基中含量存在 [A]=[T]，[C]=[G]
Watson 和Crick 1953年提出DNA双螺旋结构（大题考过）
1. DNA分子由两条多聚脱氧核苷酸链组成
反向平行
一条链5'-3'自上而下；另一条链是5’-3'自下而上
2. 核糖与磷酸位于外侧，含氮碱基位于内侧
DNA能溶于水
亲水骨架（脱氧核糖和磷酸基团）位于外侧，疏水碱基位于内侧
4. 碱基对的疏水作用力和氢键共同维持着DNA双螺旋结构的稳定
variousness
DNA 双螺旋多样性
B型 DNA Watson-Crick提出、 A型 DNA 、 Z型 DNA -左手螺旋
高级结构——超螺旋结构
noun
DNA 双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构
根据盘绕方向是否和双螺旋方向相同分为 正/负超螺旋
原核生物DNA的环状超螺旋结构
原核生物DNA多为环状的双螺旋分子，以负超螺旋的形式存在，平均每200个碱基就有一个负超螺旋形成
真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构
真核细胞DNA以非常有序的形式存在与细胞核内，在细胞周期以松散的染色质存在，在细胞分裂期，形成高度致密的染色体
第一层次折叠（染色质细丝）
染色质的基本组成单位是核小体，由 DNA 、H1（核心颗粒） 和组蛋白（组蛋白核心）H2A、H2B、H3、H4构成染色质细丝
此后
继续折叠 超螺旋管纤维→染色单体
DNA多次折叠被压缩了 8000~10000 倍，形成染色体，组装在直径4微米的细胞核
染色体的两个功能区（考）
telomere 端粒
染色体末端膨大的粒状结构，由端粒DNA与DNA结合蛋白构成
与染色体结构的稳定性、完整性以及肿瘤和衰老发生发展相关
centromere 着丝粒
细胞分裂时，着丝粒分开使得染色体均等有序的进入子代细胞
DNA功能
高度稳定性、保持生物遗传相对稳定性，高度复杂性，可发生重组突变
