核酸的结构及功能

本文格式为Word版，下载可任意编辑——核酸的结构及功能核酸的分子结构、性质和功能

核酸—以核苷酸为基本单位组成的生物大分子，是遗传信息的载体所有的生命体均含有核酸RNADNA1

DNA的结构与功能

一级结构：DNA分子中脱氧核苷酸连接及其排列顺序，是物种间差异的根本原因1为RNA和蛋白质一级结构编码的信息2基因选择性表达的调控信息

二级结构：是指通过分子间相互作用形成的双链DNA或称为双螺旋DNA三级结构：双螺旋DNA进一步扭曲盘绕则形成其三级结构，超螺旋是DNA三级结构的主要形式

三链DNA:DNA分子中的单链与双链相互作用形成的三链结构基因表达抑制物：选择性阻断靶基因，抑制其转录

阻断序列专一性蛋白质的结合，影响DNA与蛋白质结合及DNA复制、转录

RNA的结构与功能

根据结构和功能，真核生物细胞的RNA主要分为：信使RNA（messengerRNA，mRNA）；转移RNA（transferRNA，tRNA）；核糖体RNA（ribosomalRNA，rRNA）；

细胞内小RNA（intracellularsmallRNA）

依照编码功能分类：

编码RNA：从编码蛋白质的基因转录而来，能够被翻译成蛋白质的RNA。仅由mRNA分子组成

非编码RNA：rRNA、tRNA和细胞内其他小分子RNA8mRNA

是蛋白质合成的直接模板，将细胞核内DNA的碱基顺序按互补配对原则，抄录并转送到胞质的核糖体，用以决定蛋白质合成的氨基酸序列

核内不均一RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)：真核生物mRNA的原始转录物是分子量极大的前体，在核内加工过程中形成分子大小不等的中间产物，被称为hnRNA开放阅读框（openreadingframe,ORF）：mRNA分子上从起始密码（AUG）开始到终止密码子终止这一段连续的核苷酸序列，即mRNA分子上的编码区。是一个特定蛋白质多肽链的编码序列

特点半衰期翻译模板5'帽子3'尾巴内含子SD序列稀有碱基生成方式原核生物数分钟多顺反子无无无有（AGGAGG）无边转录边翻译真核生物数小时/天单顺反子有，保护mRNA及蛋白合成正确起始polyA，与mRNA半衰期及核到浆转运有关有无有，但极少前体hnRNA修饰后转入胞质tRNA

含有稀有碱基

3’末端含有CCA序列二级结构呈三叶草形三级结构呈倒L型

蛋白质生物合成中识别密码子，特异性搬运氨基酸的作用

二级结构三级结构

单链、三叶草叶形、四臂四环在二级结构基础上进一折叠扭曲形成倒L型rRNA

与核糖体蛋白构成核糖体，是蛋白生物合成的场所

mRNA结合位点、起始部分的识别、密码子与反密码子的相互作用肽键形成、AA-tRNA、肽基-tRNA的结合15

其他小分子RNA

核小RNA和胞浆小RNA（snRNA/scRNA）snRNA—核内、与蛋白质结合在一起形成小分子核内蛋白颗粒，参与mRNA的剪切加工scRNA—蛋白质定位于内质网的信号肽识别粒子的组成成分起始RNA—作为DNA生物合成的通用引物指导RNA—RNA编辑的模板

其他小分子RNA端粒酶RNA和核酶

端粒：短而数目确切的串联重复DNA小片段与蛋白质够成的特别结构端粒酶(telomerase):自身携带RNA模板的逆转录酶，催化端粒DNA合成端粒酶RNA：形成端粒重复序列的模板RNA

核酶(ribozyme)：具有酶作用特征的一类RNA,无需能量可以自我催化和切割，使RNA被降

解而无法进行转录和翻译1

RNA种类mRNAhnRNA

功能

转录自编码蛋白质基因的RNA，携带翻译信息。mRNA剪接前体。

在翻译过程中的转接分子。在反转录病毒复制的过程中，tRNA可以作为DNA复制的引物

是核糖体的主要结构组成部分，蛋白质合成过程所必需在DNA合成中作为后滞链合成引物的短RNA片段

tRNA

rRNA

iRNA(起始RNA）snRNA(核内小RNA)

参与内含子的剪切及其他加工过程

scRNA(胞质内小RNA)端粒酶RNAgRNA(指导RNA)反义RNA核酶

是信号肽识别颗粒的组成部分

作为形成端粒重复序列的模板的核RNA，是端粒的组成部分在锥虫动基粒中合成的RNA种类，可作为RNA编辑过程的模板反义RNA与mRNA互补，可与其形成双螺旋结构阻断蛋白质的合成。指具有化学催化功能的RNA分子（RNA酶）。它寻常具有自我催化功能

核酸的分子杂交

DNA的变性(Denaturation)：维持双螺旋稳定性的氢键和疏水键的断裂，DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。

断裂可以是部分的或全部的，是可逆的或是非可逆的，但不涉及DNA一级结构的变化

核酸分子杂交(hybridization):具有一定互补序列的不同来源的核苷酸单链在一定条件下，依照碱基互补配对原则形成异源双链的过程

印记技术

Southernblot:检测目标DNANorthernblot:定性分析mRNA

原位杂交:在组织或细胞水平，使用标记探针与细胞内DNA或RNA杂交Western—检测Protein

生物芯片—通过微电子、微加工技术在平方厘米大小的固相介质表面构建的微型分析系统，以实现对组织细胞中DNA、蛋白质及其他生物组分的快速、高效敏感地处理分析

反义核酸及药物

反义核酸（antisensenucleicacid）：是一段与靶基因的某段序列互补的自然存在或人工合成的核苷酸序列。通过碱基配对与细胞内核酸特异结合形成杂交分子，从而在复制、转录和翻译水平调理靶基因的表达

反义DNA：与DNA双链中的有义链互补结合的短小DNA分子

反义RNA：与mRNA完全互补的小分子RNA或寡聚核苷酸片段反义核酸作用原理

在细胞核中反义核酸与mRNA前体结合，影响mRNA的加工、阻挡成熟mRNA向细胞质的运输在细胞质中反义核酸与靶mRNA结合，阻止核糖体与mRNA结合

在细胞质内反义核酸与mRNA结合形成双链，激活内源性RNaseH，降解mRNA反义DNA与靶细胞DNA双螺旋的调控区特异结合形成DNA三聚体，或与DNA编码区结合，终止正在转录的mRNA链延长

RNA干扰(RNAinterference,RNAi)

RNAi—在进化过程中高度保守的、由双链RNA诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象1、长双链RNA被细胞源性的双链RNA特异的Dicer成21-23个碱基对的短双链RNA—小干扰性RNA（smallinterferingRNA，siRNA）

2、siRNA与细胞源性的酶和蛋白质形成复合体—RNA诱导的默然复合体（RISC）→识别与siRNA有同源序列的mRNA，并在特异的位点将该mRNA切断。

siRNA特点

长度约在22nt左右的双链RNA

siRNA合成是由双链的RNA或RNA前体形成的。

依靠Dicer酶的加工，是Dicer的产物。在Dicer酶的加工过程中，siRNA来源于双链RNA的前体。是RISC组分

人工体外合成的siRNA，通过转染进入人体内，是RNA干扰的中间产物siRNA可作用于mRNA的任何部位

siRNA只能导致靶标基因的降解，即为转录水平后调控

病毒核酸

由蛋白质和核酸构成

预先形成的组分装配而成，不能自身生长或分裂能量代谢依靠于宿主细胞

生物大分子的合成依靠于宿主细胞

DNA病毒—多数动物病毒、双链DNA(环型或线型)

RNA病毒—RNA携带全部遗传信息。单链、双链和逆转录病毒

DNA和RNA病毒的优缺点

优点DNA病毒

DNA是稳定的遗传物质

DNA是细胞基因组的材料，因此可以利用细胞复制装置

缺点

线性基因组的病毒需要5’末端复制策略

病毒必需战胜细胞周期只复制一次的限制

病毒可以利用细胞的DNA修复功能RNA病毒

RNA不如DNA稳定，没有RNA校正和修复的细胞功能，因此RNA

由于细胞RNA合成的原料是始终存在的，复制时间没有限制

病毒丧失功能的突变频率被限制在一定的大小范围。好多RNA病毒因此利用空间保守机制：重叠基因，不同的剪接，翻译移框

细胞不需要RNA复制酶，所以RNA病毒必需编