核酸的结构与功能思维导图

核酸是生物体内的 高分子化合物 ，包括DNA和RNA两大类。 Watson和Crick建立的 DNA双螺旋结构模型 ，不仅阐明了 DNA分子 的结构特征，而且揭示了DNA作为执行生物遗传功能的分子。

核酸的结构与功能

• RNA的空间结构与功能
  • mRNA是蛋白质生物合成的模板
    • hnRNA(核不均一RNA)：mRNA前体
      • 修饰剪接：内含子被剪掉，外显子连接在一起，加帽，加尾
    • 真核生物mRNA5‘有帽结构+帽结合蛋白=复合体~复合体有利于mRNA的稳定以及转运，促进翻译的进行；
    • 真核生物和和某些原核生物的3’有多聚腺苷酸尾结构+poly(A)结合蛋白=复合物~复合物作用与帽结构复合物作用类似；
    • mRNA的结构：5‘-非翻译区+可读框+3’-非翻译区
  • tRNA是蛋白质合成中氨基酸的载体
    • tRNA具有稳定的结构
    • tRNA含有多种稀有碱基，都是经过转录后修饰而成的
    • tRNA二级结构:三叶草形状；tRNA的空间结构，即三级结构：倒“L”形状；
    • tRNA在氨酰-tRNA合成酶的作用下，通过酯键将氨基酸连接在3’端的CCA上，并且tRNA的反密码子可以识别mRNA的密码子；
  • 以rRNA为主要成分的核糖体是蛋白质合成的场所
    • 细胞中含量最多的RNA
    • A位：结合氨酰-tRNA 的氨酰位
    • P位：结合氨酰-tRNA 的肽酰位
    • E位:释放已经卸载了氨基酸的tRNA的排出位
  • 组成性非编码RNA是保障遗传信息传递的关键因子
    • 参与了RNA的剪接和修饰；蛋白质转运；基因表达调控；
    • 催化小RNA也称核酶
  • 调控性非编码RNA参与了基因表达调控
• 核酸的理化性质
  • 核酸具有强烈的紫外线吸收
    • A260=1.0时对应双链DNA为50微克每毫升；单链DNA或者RNA为40微克每毫升；寡核苷酸为20微克每毫升；
    • 原因：嘌呤和嘧啶含有共轭双键；最大吸收峰在260nm处
  • DNA变性是一条DNA双链解离成两条DNA单链的过程
    • 破坏了DNA的空间结构，但没有改变DNA的核苷酸序列
    • 增色效应：DNA解链，使碱基得以暴露，DNA的吸光度在260nm处上升
    • DNA解链曲线中紫外吸光度懂得变化达到最大变化值的一半时对应的温度成DNA的解链温度，即Tm(溶解温度)
      • 影响Tm的因素：1，DNA的长短；2，碱基G,C的含量（C,G之间有三个氢键）；3，离子强度；
      • 小于200bp的寡核苷酸片段的Tm=4（G+C）+2(A+T),大体估算
  • 变性的核酸可以复性或者形成杂交双链
    • 复性：变性条件去除后，解离的DNA双链重新恢复为双螺旋结构
      • 退火
        • 利用这一性质来保持解链后的DNA单链处于变性状态
    • 核酸分子杂交
• DNA的空间结构与功能
  • DNA的二级结构是双螺旋结构
    • chargaff规则
    • 反向平行的右手螺旋；DNA两条链形成碱基配对；互补碱基被包埋在双螺旋结构的内部，亲水骨架在外侧；
      • DNA双螺旋结构稳定的原因：1.碱基对之间的氢键；2.碱基堆积力；
    • 右旋：A型-DNA;B型-DNA;左旋：Z型-DNA;
    • DNA的多链结构
      • Hoogsteen氢键；Waston-Crick氢键；CGC,TAT,端粒的G-四链结构；
  • DNA双链经过盘绕折叠形成致密的高级结构
    • 原核生物DNA通过负超螺旋形成环状
      • 超螺旋结构（正，负 ）
    • 真核生物DNA被逐级有序组装成高级结构
      • 核小体（7倍）
        • 30nm纤维（6倍）
          • 超螺线管（40倍）
            • 染色单体（5倍）
              • DNA长度总共被压缩将近10000倍
  • DNA是主要的遗传物质
    • 基因组
    • DNA是遗传信息的载体
• 核酸的化学组成以及一级结构
  • 核苷酸和脱氧核苷酸是构成核酸的基本组成单位
    • 碱基
      • DNA:A,G,C,T
      • RNA:A,G,C,U
    • 核糖
      • 脱氧核糖和核糖
        • 区别：C-2'上是否脱氧
    • 磷酸
  • DNA，RNA是两种核糖核苷酸通过3‘，5’-磷酸二酯键聚合形成的线性大分子
    • 两种线性大分子都具有5‘到3’的方向性，即为核酸的一级结构
  • 核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序
    • 核酸大小的表示
      • 核苷酸数目(nt)
        • 用于单链DNA,RNA
      • 碱基对的数目（kb）
        • 用于双链DNA
• RNA
  • 编码RNA
    • mRNA（信使RNA）
  • 非编码RNA
    • 组成性非编码RNA
      • tRNA,rRNA,端粒RNA,信号识别颗粒RNA等
    • 调控性非编码RNA