03核酸的结构与功能

核酸知识点总结，分为核酸的结构与功能，核酸分子组成，核酸分子结构，核酸的理化性质，引申几个部分。

核酸

• 核酸分子组成
  • 元素组成
    • C. H. O. N. P
  • 基本组成单位
    • 核苷酸
      • 核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸或脱氧核苷酸
      • 核苷／脱氧核苷
        • 嘌呤N-9或嘧啶N_1与核糖(脱氧核糖)C_1'通过核苷酸相连形成核苷(脱氧核苷)
      • 寡核苷酸
        • 小的片段（<50bp）
    • 碱基
      • 嘌呤
        • 腺嘌呤（A）
        • 鸟嘌呤（G）
        • 存在于DNA和RNA
      • 嘧啶
        • 胞嘧啶（C）
        • 尿嘧啶（U）
          • 主要存在于RNA
        • 胸腺嘧啶（T）
          • 主要存在于DNA
    • 戊糖
      • 核糖，脱氧核糖
    • 磷酸
• 核酸分子结构
  • 核酸的一级结构
    • 碱基序列
      • 化学键 3', 5'-磷酸二酯键
      • 方向 5'--3'
      • 书写 5'ACTGCT3'
  • DNA的空间结构与功能
    • DNA的所有原子在三维空间的相对位置称为DNA的空间结构，包括二级结构和高级结构
    • DNA的二级结构--双螺旋结构
      • DNA的双螺旋结构的研究基础
        • Chargaff规则→获得了高质量的DNA分子x射线衍射照片→提出了DNA分子双螺旋结构模型
      • DNA双螺旋结构模型要点
        • DNA是由两条多聚脱氧核苷酸链组成，在空间的走向呈反向平行，围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋的结构
        • 表面脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧
        • 双螺旋结构直径2nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，螺距3.4nm，每队脱氧核苷酸残基沿纵轴旋转36°，结构表面形成大沟和小沟
        • 双螺旋内部碱基按规则配对:
          • A-T形成2个氢键 G-C形成3个氢键
            • 碱基互补配对
        • 维系：
          • 氢键维持双链横向稳定性
          • 碱基堆积力维持双链纵向稳定性
            • 碱基堆积作用力：范德华力 疏水作用
    • DNA的高级结构--超螺旋结构
      • DNA双螺旋再盘绕即形成超螺旋结构（正负）
  • RNA
    • 信使RNA
      • 合成蛋白质的模板
      • （hnRNA）不均一核RNA含有内含子和外显子
      • 成熟的真核生物mRNA
        • • 特点：1分子量大小不一，几百至几千 2polyA尾 3帽结构 4hnRNA外显子，内含子 5密码子
    • tRNA
      • 转运RNA在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体，将氨基酸转运到核蛋白体上
      • 一级结构特点
        • 含有多种稀有碱基
      • 二级结构
        • 三叶草形
          • 氨基酸臂 DHU环 反密码环 TψC环 附加叉
      • 三级结构
        • 倒L形
          • 二级结构基础上进一步折叠扭曲形成倒L型
    • rRNA
      • 核蛋白体RNA是细胞内含量最多的RNA
      • rRNA与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体，为蛋白质的合成提供场所
• 引申
  • 染色质的基本单位
    • 核小体
      • 组成：H1, H2A, H2B, H3, H4.(后四个各两分子)
• 核酸的理化性质
  • 核酸具有强烈的紫外吸收
    • 碱基是具有杂环的分子
    • 共轭双键具有强烈的紫外吸收
      • a260 max
    • 确定样品中DNA或RNA的含量
      • OD260=1. 0等同于
        • 50μg/ml双链DNA(dsDNA)
        • 40μg/ml单链DNA(ssDNA 0r RNA)
        • 20μg/ml寡苷酸
    • 确定样品中DNA或RNA的纯度
      • 纯DNA
        • OD260/OD280=1.8
      • 纯RNA
        • OD260/OD280=2.0
  • DNA变性是一条双链解离为两条单链的过程
    • DNA变性
      • 在某些理化因素作用下，一条双链DNA中碱基对之间的氢键会断裂，解离成为两条单链DNA
      • 因素：加热，加量酸碱，离子强度
    • DNA变性的增色效应
      • 在DNA变性过程中，DNA在260nm处的OD值会发生增加
        • 原因：碱基暴露增多
    • 解链温度
      • DNA在解链过程中，紫外光吸收值达到最大变化值的50%时的温度
  • 变性的核酸可以复性或形成杂交双链
    • DNA复性
      • 逐渐去除变性条件，两条ssDNA会缓慢的形成一条ds DNA，恢复天然的双螺旋结构
        • 条件：两条ssDNA之间满足碱基互补
    • 退火
      • 热变性的DNA经缓慢冷却后的复性
    • 减色效应
      • 若变性DNA复性形成双螺旋结构后，其260nm紫外吸收会降低
    • 核酸分子杂交
      • 具有碱基序列互补的两条不同ssDNA或一条ssRNA与一条ssRNA或两条不同ssRNA之间形成双链现象
      • 应用
        • 基因结构分析
        • 基因诊断
        • 基因治疗
        • mRNA分离
        • PCR扩增技术
          • 高温变性
          • 低温退火
          • 中温延伸
            • 热稳定性DNA聚合酶，即TaP酶