核酸的结构与功能

核酸的结构与功能,Nucleic Acid,核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可缺少的组成部分。 核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，它不仅对于生命的延续，生物物种遗传特性的保持，生长发育，细胞分化等起着重要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等也密切相关。

核酸的结构与功能

• 核酸的化学组成及一级结构
  • 核 酸(Nucleic Acid)
    • 定义：以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息，天然存在的核酸包括DNA和RNA。
    • 分类及分布
      • 脱氧核糖核酸
        • 存在于细胞核、线粒体和叶绿体
        • 携带遗传信息，并通过复制传递给下一代。
      • 核糖核酸
        • 分布于细胞核、细胞质、线粒体
        • 是DNA转录的产物，参与遗传信息的转录与表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。
    • 核苷酸（核酸的基本组成单位）
      • 分子组成
        • 碱基（base）：嘌呤碱，嘧啶碱
        • 核糖（ribose）：核糖，（构成RNA）；脱氧核糖（构成DNA）
        • 磷酸（phosphate）
      • 核酸是核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成的大分子
        • DNA链的方向是5 → 3 ； 交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架
  • 核酸的一级结构
    • 核酸中核苷酸的排列顺序。（碱基序列）
• DNA的结构与功能
  • DNA的功能
  • DNA的空间结构（spatial structure）
    • 定义：构成DNA的所有原子在三维空间具有确定的相对位置关系。
    • 分类
      • 二级结构——双螺旋结构
        • 研究要点
        • 多样性
        • DNA的多链螺旋结构
      • 高级结构——超螺旋结构
        • 定义 ：DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
          • 原核生物DNA的环状超螺旋结构（负超螺旋)
          • 真核生物DNA的高度有序和高度致密的结构
            • 染色质
              • 串珠样结构；基本单位是核小体
                • 组成
            • 染色体
• RNA的结构与功能
  • 概述
  • 分类
    • mRNA--信使RNA
      • mRNA是蛋白质合成中的模板
        • 把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。
        • 真核生物mRNA成熟过程是hnRNA的剪接过程
        • 真核生物mRNA结构特点
          • 5´末端形成帽子结构：m7GpppNm（7－甲基鸟嘌呤－三磷酸核苷）
          • . 3´末端有一个多聚腺苷酸(polyA) 尾
          • 从AUG 开始，三联体密码(codon)编码氨基酸
          • 成熟的mRNA包括编码区和非翻译区
    • 核蛋白体RNA--rRNA(>80％,最多)
      • 以rRNA为组分的核糖体是蛋白质合成的场所
        • * rRNA的二级结构——花型（核糖体蛋白的结合）
        • 种类
        • 组成
    • 转运RNA--tRNA
      • tRNA是蛋白质合成的氨基酸载体
        • 一级结构的特点
        • 二级结构——三叶草形
        • 三级结构—— 倒L形
        • tRNA的结构是其功能的基础
          • tRNA的3-末端与不同的氨基酸共价结合（3-末端以CCA-OH结尾；与氨基酸共价连结。）
          • tRNA的反密码子能识别mRNA的密码子（反密码子环上由三个核苷酸构成的反密码子；依照碱基互补的原则识别mRNA上的密码子。）
    • snmRNAs
      • 参与hnRNA和rRNA的加工与转运
      • 核酶（ribozyme）
        • 具有催化特定RNA降解的活性的小RNA或催化性RNA
• 核酸的理化性质
  • 核酸分子具有强烈的紫外吸收——定性和定量分析（波长 260nm 处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定。）
  • DNA变性是双链解离为单链的过程------1.定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。
    • 2.本质是双链间氢键的断裂。
    • 3.DNA解链时的紫外吸收变化：增色效应（hyperchromic effect）：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。
    • 4.DNA的解链曲线：连续加热DNA的过程中以温度相对于A260值作图，所得的曲线称为解链曲线。
    • 5.解链温度（melting temperature，Tm）：解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应的温度。（G+C 含量越高，解链温度就越高。）
  • 变性的核酸可以复性或形成杂交双链
    • 核酸分子杂交
• 常用的核酸分离纯化技术
  • 酚抽提法
  • DNA的琼脂糖凝胶电泳
• 饱和酚：蛋白质强变性剂、抑制DNA酶活性；苯酚溶于有机溶剂，微溶于水。
• 核酸酶是指所有可以水解核酸的酶
  • 依据底物不同分类--DNA酶、RNA酶
  • 依据切割部位不同--核酸内切酶、核酸外切酶
• 功能
  • mRNA的稳定性维系
  • mRNA核内向胞质的转位
  • 转录后修饰及翻译起始的调控
• 超螺旋
  • 正超螺旋
  • 负超螺旋
• 基因的化学本质——核酸