核酸的结构与功能

核酸的结构和功能 刘不言老师 听课笔记，内容有核酸的结构、核酸的空间结构与功能、其他非编码RNA的分类与功能、核酸的理化性质及应用。

核酸的结构与功能

• 核酸的结构
  • 核酸分子的组成
    • 核酸基本组成单位：核苷酸
    • 核苷酸的结构
      • 核糖
      • 碱基
      • 核苷
      • 磷酸
      • 核苷酸
      • 核代表核糖
        • DNA 脱氧核糖
        • RNA 核糖
      • 苷代表碱基
        • 碱基
          • 嘌呤
            • 腺嘌呤 A
            • 鸟嘌呤 G
          • 嘧啶
            • 胞嘧啶 C
            • 胸腺嘧啶 T——DNA独有
            • 尿嘧啶 U——RNA独有
      • 核苷酸之间以3`,5`-磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸
      • 书写：核酸必须从5`端到3`端
  • 核苷酸的排列顺序（碱基序列）为核酸的一级结构。
  • DNA二级结构是双螺旋结构：DNA由两条多聚脱氧核苷酸组成，一条链的5`端到3`端方向自上而下，另一条链的5`端到3`端方向自下而上，呈反向平行。
  • 脱氧核糖和磷酸基团构成亲水骨架位于双螺旋结构外侧，碱基位于内侧。氢键（横向）和碱基堆积力（纵向）维持着双螺旋结构的稳定。
  • DNA双螺旋结构中碱基遵循互补配对原则
    • A-T
    • G-C
    • A+G=T+C
• 核酸的空间结构与功能
  • DNA双螺旋结构
    • DNA反向平行互补
    • 直径2.37纳米，碱基对平面距离0.34纳米。螺距3.54纳米。
  • RNA空间结构与功能
    • 信使RNA mRNA：数量少，种类最多，寿命短
      • mRNA5`端的帽结构 3`端的多聚腺苷酸尾保证mRNA稳定性。
    • 转运RNA tRNA
      • 茎环结构：DHU环
      • 反密码子环：反密码子辨认mRNA密码配对
      • TY环结构：TY环
      • 氨基酸臂：-CCA-OH
      • 三环一柄
      • 二级结构：三叶草结构
      • 三级结构：倒L形
      • 顺序从左到右，从5`端到3`端
      • 特点
        • 分子量小
        • 稀有碱基多
    • 核糖体RNA rRNA
      • 功能：与核糖体蛋白参与组成核糖体，作为蛋白质生物合成的场所。
      • 分类
• 其他非编码RNA的分类与功能
  • 核小RNA/snRNA:参与hnRNA内含子的剪接
  • siRNA:降解外源mRNA，维持基因组稳定
  • 胞质小RNA/scRNA:蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成
  • microRNA:与mRNA结合，抑制或降解mRNA，调控生长发育
  • snoRNA:核仁中参与RNA加工、修饰
  • 催化小RNA/ribozyme:催化特定RNA降解，参与RNA的剪接修饰
  • piRNA:调控基因沉默
  • IincRNA/长非编码RNA:协助基因调控
  • ircRNA:结合miRNA，解除基因抑制，升高基因表达水平
• 核酸的理化性质及应用
  • 核酸为多元酸，具有较强的酸性
  • DNA是线性高分子，粘度极大，RNA小于DNA
  • 260nm波长有最大吸收峰，由碱基共轭双键决定
  • 用作核酸的定性、定量分析
  • 变性:DNA双链-两条单链切热
    • 本质:双链间氢键断裂设慢冷却空间结构破坏，核苷酸序 列不受影响
    • 理化性质的变化
      • OD260增高 粘度下降，生物活性丧夫
      • 增色效应:DNA变性时其溶液OD260增高的现象。
      • Tm:紫外光吸值达到最大值50%时温度称DNA融解 温度(Tm)。大小与G+C含量成正比。Tm时DNA分子 50%双链结构被打开。氫键破坏。 G和C之间靠三个氢键连接 介质离子强度越高，Tm越高 均质DNA的Tm变化范围较窄 DNA长度与Tm成正比
  • • • DNA复性:适当条件下变性DNA的两条互补链恢复天然双螺旋构象，这一现象称复性。
      • 热变性DNA经缓慢冷却后可复性，这一过程称退火。DNA的片段越大，复性越慢；浓度越大，复性越快。
      • 减色效应:DNA复性时溶液OD260降低。
• 右手螺旋