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，主要内容有DNA分子结构、核酸的理化性质、核酸、RNA分子结构。

核酸的结构和功能

• DNA分子结构
  • 组成：脱氧核糖，磷酸，碱基（A、G、C、T）
  • 连接：脱氧核糖核苷酸(DNA)之间是通过磷酸二酯键(phosphodiester bond)共价连接的 链的方向 均为5'-端至3'-；
  • 空间结构
    • Chargaff规则
      • ①不同生物个体的DNA 其碱基组成不同；
      • ②同一个体不同器官或不同组织的DNA具有相同的碱基组成;
      • ③对于一个特定组织的DNA 碱基组成不随年龄营养状态和环境变化;
      • ④腺嘌呤A与胸腺嘧啶T的摩尔数相等，鸟嘌呤G胞嘧啶C的摩尔数相等；
    • DNA双螺旋结构
      • ①DNA由两条多聚脱氧私苷酸链组成，遵循反向平行、右手螺旋;
      • ② DNA的两条多聚脱氧核苷酸链之间形成互补碱基对，碱基对平面与双螺旋结构的螺旋轴近乎垂直;
      • ③两条多聚脱氧核苷酸链的亲水性骨架将互补碱基对包埋在DNA 螺旋结构内部，表面产生了一个大沟和小沟；
      • ④两个碱基对平面重叠产生了碱基堆积作用---氢键；
    • DNA双螺旋结构的多样性
      • B型 -DNA,A型-DNA Z型-DNA
    • DNA的多链结构形成Hoogsteen氢键
    • 超螺旋结构
      • 当旋进方向与DNA双链的螺旋方向相同时，为正超螺旋结构；
      • 当旋进方向与DNA双链的螺旋方向相反时，为负超螺旋结构；
  • DNA的功能
    • 是生物体主要的遗传物质
• 核酸的理化性质
  • 核酸的紫外吸收性质：嘌呤和嘧啶碱基具有强烈的紫外吸收，所以核酸也有强烈的紫外吸收。最大吸收值在260nm处。天然DNA变形时，氢键断裂，双键解离，碱基暴露，共轭双键更加暴露，260nm处紫外吸收值明显增加。该现象称为DNA的增色作用。一定条件下，变性核酸可以复性，此时紫外吸收值又回复到原来水平，这一现象叫减色反应。故紫外吸收值可作为核酸变性和复性的指标。
  • 变性和复性
    • 变性：DNA的双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链，导致DNA理化性质和生物学性质发生改变（增色效应、黏度减少、生物学功能丧失或改变）。本质：双键间氢键的断裂。
    • 复性：热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火，减色效应
• 核酸
  • 定义：核酸是细胞中的一类大分子酸性物质，核酸包括核糖核酸和脱氧核糖核酸
  • 基本组成单位为核苷酸
    • 碱基
    • 戊糖
    • 磷酸
  • 连接的化学键：3'-5'磷酸二酯键
  • 分类及其功能
    • 脱氧核糖核酸（DNA）：核内染色质，遗传的物质基础，决定遗传特性（ 基因—DNA分子中的功能片段）
    • 核糖核酸（RNA）：细胞质和细胞核，参与蛋白质的生物合成
      • mRNA（信使RNA）5%蛋白质合成的直接模板
      • t RNA（转运RNA）15%蛋白质合成时氨基酸携带者
      • r RNA（80%）充当蛋白质合成时氨基酸的装配机，提供场所
• RNA分子结构
  • 组成：碱基（A、G、C、U），核酸，磷酸
  • 连接：RNA是多个核苷酸分子在RNA聚合酶催化下通过3'5' -磷磷酸二酯键连接形成的线性大分子并且也具有5'——3'的方向性
  • RNA分类
    • mRNA
      • 信使 RNA（mRNA） 的初级转录产物属于核内不均一 RNA ，经过一系列修饰和剪接成为成熟的 mRNA ．是生物体内种类最多、寿命最短的 RNA
      • 真核生物mRNA的 5'-端以7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核酸为起始为帽子结构 ，3'端有80-250个核苷酸连接形成而成的多聚A尾
      • 作用：mRNA的核苷酸序列决定蛋白质的氨基酸序列
    • tRNA
      • 细胞中一类最小的RNA，tRNA的种类很多。活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质翻译。
      • 结构
        • 一级结构：沉降系数4s，含有10%-20%稀有碱基。
        • 二级结构为：“三叶草”（氨基酸臂、DhU环、反密码环、额外环、TyC环）
        • 三级结构（倒L形）：
    • rRNA
      • 一类代谢稳定，分子量最大的RNA，占总量80%，存在于核糖体内。核糖体由两个亚基组成，大亚基和小亚基，两个亚基都含有r RNA和蛋白质，但种类和数量却不同
      • 构成核糖体和蛋白质合成的场所
      • 原核生物大小亚基50s、30s