导图社区 核酸知识总结
人民卫生出版社，第二章核酸知识总结，内容丰富严谨，简单直观。
“酶”是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA。酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。
人民卫生出版社，第一章蛋白质思维导图，结构完整，知识丰富。
人民卫生出版社，细胞核知识总结，内容丰富严谨，知识框架完整。
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核酸
化学组成及一级结构
定义
以核苷酸为基本组成单位的生物大分子， 具有携带和传递遗传信息的功能
脱氧核糖核酸
DNA
90%细胞核，其余线粒体
携带遗传信息，通过复制传递给下一代
核糖核酸
RNA
细胞核和胞浆(细胞质 线粒体)
DNA的转录产物，参与遗传信息的复制和表达
某些病毒RNA也可以携带遗传信息
基本组成单位 (核苷酸/脱氧核苷酸)
组成
磷酸
碱基 (含氮的杂环化合物）
嘌呤(腺嘌呤A,鸟嘌呤G)
嘧啶(尿嘧啶U，胸腺嘧啶T，胞嘧啶C)
DNA(A、G、C、T) RNA(A、G、C、U)
结构互变异构体
为氢键的形成提供了结构基础
核糖/脱氧核糖
脱氧核糖的化学稳定性优于核糖
核苷/脱氧核苷
碱基与核糖的缩合反应产物(糖苷键)
核糖和碱基处存在反式构象
分类(根据连接的磷酸集团的数目多少)
核苷一磷酸
核苷二磷酸
核苷三磷酸
其他衍生物
生物学功能
化学能载体:ATP
细胞信号转导的信使分子：cAMP
辅酶的结构成分：CoA、FAD、NAD
治疗肿瘤的化疗药物：5-FU
一级结构
核苷酸从5'-端到3'-端的排列顺序
挂核苷酸：长度短于50个核苷酸
理化性质
具有强烈的紫外吸收
碱基是含有杂环的分子
共轭双键具有强烈的紫外吸收
DNA变性
一条双链解离为两条单链的过程
因素:加热、过量酸或碱
增色效应:在DNA变性过程中，它在260nm处的OD值会发生增加
双链解链
解链曲线
解链温度
DNA复性
主线去除变形条件，两条ssDNA会换慢的形成一条dsDNA，恢复天然的双螺旋结构
退火：热变性的DNA经缓慢冷却后的复性
条件：两条ssDNA之间满足碱基互补。
核酸分子杂交
具有碱基序列互补的两条不同ssDNA、或一条ssDNA与另一条ssDNA、或两条不同ssDNA之间都可以形成双链现象
应用
基因结构分析
PCR扩增技术
基因诊断
基因治疗
mRNA分离
由脱氧核糖核苷酸通过3'，5'-磷酸二酯键聚合而成的线性大分子
只能从它的3'-端得以延长
有5'→3'的方向性
空间结构
构成DNA的所有原子在三维空间的相对位置
分类
二级结构 (双螺旋结构)
实验基础
Chargaff规则
不同生物体DNA碱基组成不同
同一个体不同器官，组织的DNA具有相同的碱基组成
DNA不随年龄、营养状态和环境变化
A＝T G＝C
DNA纤维X射线衍射图像
碱基对的结构参数
DNA双螺旋结构的发现 是现代生物学和医学 发展史的一个里程碑
结构特征
由两条多聚脱氧核苷酸链组成
围绕同一个螺旋轴形成右手螺旋结构
两条多聚脱氧核苷酸链反向平行
直径为2.37nm,螺距为3.54nm
双螺旋结构的沟槽
亲水性骨架:多聚脱氧核苷酸链的脱氧核糖和磷酸基团构成
亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧 疏水性的碱基对包埋在双螺旋结构的内部
反向平行使碱基对与磷酸骨架的连接 呈非对称性，产生一个大沟和一个小沟
互补碱基对
腺嘌呤与胸腺嘧啶形成两个氢键 鸟嘌呤与胞嘧啶形成三个氢键
碱基对平面与螺旋轴近乎垂直，脱氧核糖平面垂直于碱基平面
每一螺旋有10.5个碱基对，每两个相邻 的碱基对之间的相对旋转角度为36°
碱基堆积作用
在DNA双螺旋结构的旋进过程中， 相邻的两个碱基对平面彼此重叠产生
共同维系着DNA双螺旋结构的稳定
多样性
环境的变化(溶液的离子强度或相对湿度)可以使DNA双螺旋结构的沟槽、螺距、旋转角度、碱基对倾角等发生变化
天然的双螺旋结构:A型-DNA、B型-DNA、Z型-DNA
多链结构
Hoogsteen氢键
Watson-Cricj氢键
三碱基平面
三链结构的设想
当DNA双链中一条链的核苷酸序列富含嘌呤时，对应的互补链必然是富含嘧啶，他们形成了正常的DNA双链
第三条是富含嘧啶的单链，且具有碱基互补型，在环境条件为霜尽是第三条链，就会与双链形成了DNA三链结构
DNA的四链结构
自身可以回折形成的四链结构
作用：稳定端粒的单链结构
高级结构
高级结构以超螺旋结构为基础。高度致密结构
超螺旋结构
DNA双链的盘绕可以形成超螺旋结构
盘绕方向与DNA双螺旋方向相同，超螺旋结构为正超螺旋，反之则为负超螺旋。
自然界中环状DNA双链是以负超螺旋形式存在的。
生物体可以通过不同的超螺旋结构调节其功能
封闭环状DNA具有超螺旋结构
绝大部分原核生物的DNA是环状的双螺旋分子
负超螺旋结构：避免DNA双键之间的相互纠缠，有利于DNA双链的解链
线粒体DNA
叶绿体和叶绿素是真核细胞中含有核外遗传物质的细胞器
线粒体DNA是真核细胞核以外的遗传物质。
线粒体dna具有封闭环状的超螺旋结构
真核生物DNA被逐级有序的组装成高级结构
DNA双链需要进行一系列的盘绕，折叠和压缩
一般DNA为染色质 分裂期为染色体
染色质
串珠样特征
以核小体为基本单位
蛋白质成分
DNA成分
经过四次折叠形成DNA
功能
主要的遗传物质
遗传信息以基因的形式存在
基因是DNA中一段特定的核苷酸序列
基因组
指包含在该生物的DNA中的全部遗传信息 及一套染色体中的完整的核苷酸序列
进化程度越高的生物体，其基因组越大越复杂
生物学特征
DNA是生物遗传信息的载体，为基因复制和转录提供了模板，它是生物遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。
DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系 遗传特征的相对稳定性
DNA又有高度可变性的特点，它可以发生各种重组和突变，适应环境的变迁，为自然选择提供机会
由核糖核苷酸通过3'，5'-磷酸二酯键聚合而成的线性大分子
具有5'-3'的方向性
虽然C-2'原子也有羟基，但一般只能在C-3'原子 和C-5'原子之间形成磷酸二酯键
RNA是DNA的转录产物
编码DNA:核苷酸序列可以翻译成蛋白质
mRNA
非编码RNA:不编码蛋白质。
组成性非编码RNA:确保实现基本生物学功能,丰度基本稳定。
tRNA、rRNA
调控性非编码RNA：具有调控基因表达的作用，其丰度随外界环境和细胞性状发生改变
信使RNA:蛋白质生物合成的模板
仅占细胞RNA总重量的2~5%
大小、丰度和稳定性差异巨大
真核生物mRNA比原核生物mRNA更复杂
空间结构与功能
真核生物mRNA的5'端有帽结构
真核生物mRNA的5'-端是一个通过5'-5连接在N7位甲基化的鸟嘌呤
可以与帽结合蛋白结合
与蛋白质的翻译起始和mRNA的稳定性密切有关。
真核生物mRNA的3'-端有多聚腺苷酸尾的结构
真核生物mRNA的3'-端有一段长度约为20-250腺苷酸
可以与多聚A结合蛋白结合。
与mRNA从核内向胞质的转移以及mRNA的稳定性有关。
hnRNA经过修饰成为成熟mRNA
细胞核内新生成的mRNA初级产物被称为不均一核RNA，即hnRNA
hnRNA有外显子和内含子
外显子是编码氨基酸的序列
内含子是非编码序列
hnRNA经过剪接和加工过程，剔除内含子，连接外显子，成为成熟mRNA
tRNA
转运RNA:氨基酸的载体参与多肽链合成
约占RNA总量的15%,100多种RNA,长度为70-95nt
结构非常稳定
含有多种稀有碱基
具有特定的空间结构
茎环结构或发夹：三叶草的形状
DHU环和TψC环(两侧)
氨基酸臂(上方)
反密码子环(下方)
tRNA的3'-端连接着氨基酸
只有连接在tRNA的氨基酸才能参与蛋白质的生物合成
tRNA的反密码子能够识别mRNA的密码子
rRNA
与核糖体蛋白共同组成了蛋白质生物合成的场所核糖体
细胞内含量最多的RNA
稳定的结构，保守的核苷酸序列
核糖体
分子组成
小亚基
大亚基
组成性非编码RNA
参与了RNA的剪接和修饰，蛋白质的转运以及调控基因表达。
催化小RNA
核仁小RNA
核小RNA
胞质小RNA
调控性非编码RNA
不编码蛋白质
具有重要的生物学功能：转录调控、RNA剪切和修饰、mRNA的翻译，蛋白质的稳定和转运，染色体的形成和结构稳定等
关于了胚胎发育、组织分化、信号转导、器官形成等基本的生命活动中以及疾病的发生和发展
短链非编码RNA
微小RNA
小干扰RNA
piRNA:与PIWI蛋白家族成员结合的小RNA
长链非编码RNA
环状RNA
