比较DNA与RNA的功能结构组成的基本组成

比较DNA和RNA.docx功能结构的异同

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1、DNA和RNA的功能结构比较 DNA和RNA都是遗传物质，只是结构组成不同。 DNA的组成是：脱氧核糖核苷酸由脱氧核糖组成，核苷酸由核苷酸组成，而RNA由核糖核苷酸组成，核糖核苷酸由核糖和核苷酸组成。有几种类型的 RNA，每一种都有不同的功能。例如，mRNA 转录 DNA 上的碱基，转录 RNA 将信使 RNA 上的碱基翻译成蛋白质蛋白质互补原则，而 DNA 只储存遗传物质。功能。 一、核酸的化学组成核酸是以核苷酸为基本单位的生物大分子。有两种类型：一种是脱氧核糖核酸（DNA），另一种是核糖核酸（RNA）。 DNA存在于细胞核和线粒体中，携带遗传信息； RNA存在于细胞质和细胞核中，参与细胞内的遗传信息

2、表达式。核酸的基本组成是核苷酸，核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成。 (一)构成核苷酸的碱基主要有五种，分为嘌呤和嘧啶两大类。嘌呤化合物包括腺嘌呤A和鸟嘌呤G。嘧啶化合物有胞嘧啶C、胸腺嘧啶T和尿嘧啶U三种。 （二)戊糖和核苷、核苷酸戊糖是核苷酸的另一个主要成分，构成DNA的核苷酸的戊糖是-D2-脱氧核糖，构成DNA的核苷酸的戊糖是-D核糖。即-OH连接在RNA糖环上的第2个碳原子上，而-H在这里连接在DNA中，代表碱基和糖环，列出每个原子的顺序时，标出碱基杂环与序列1、2、3；糖环用1、2、3标记以示区别。碱基和戊糖通过糖苷键连接形成核苷。连接位置为C-1。核苷连接到磷酸键的磷酸化

3、核苷酸连接位置是C-5。此处可连接一个、两个或三个磷酸基团，称为一磷酸核苷、二磷酸核苷和三磷酸核苷。 二、DNA的结构和功能 DNA和蛋白质一样，也有它的一级、二级和三级结构。 (一） DNA的一级结构是指DNA分子中核苷酸的序列。由于核苷酸的差异主要表现在碱基上，所以也称为碱基序列。四个核苷酸按一定的顺序排列。 ，通过磷酸二酯键形成主核苷酸链，连接由前一个核苷酸3-OH和下一个核苷酸5-磷酸基团形成3-5磷酸二酯键，所以核苷酸链的两端，分别, 是5-游离磷酸基团和3-游离羟基，书写应该是从5到3。和胸腺嘧啶含量相等，

4、鸟嘌呤和胞嘧啶的含量相等；因此，DNA中嘌呤和嘧啶的总数相等：即AG=CT 2 双螺旋结构模型 1953年Watson和Crick正式提出DNA的二级结构右旋双螺旋结构模型，主要内容为：(1）一个DNA分子是由两条反平行的多核苷酸链围绕同一个中心轴盘绕而成。平行的一个是53，另一个是35。(2） DNA链由交替的亲水性脱氧核糖和磷酸基团组成，位于双螺旋外侧，碱基配对位于双螺旋内（3）两条多核苷酸链通过碱基之间的氢键配对连接，即即，A与T配对，形成两个氢键，G与C配对，形成三个氢键

5、 氢键对是互补的。 (4)碱基对平面几乎垂直于螺旋轴，相邻碱基对沿轴转36圈上升034nm。每个螺旋结构包含10对碱基，螺旋的距离为34nm , 直径为 20nm. DNA 两条链之间的螺旋线形成一个凹槽: 一个浅的称为小凹槽, 一个深的称为大凹槽. 大凹槽是蛋白质识别的碱基序列相互作用的基础DNA，使蛋白质和DNA可以结合和相互作用。DNA的双螺旋结构与蛋白质的结构要区别开来：DNA是由碱基之间的氢键连接起来的两条核苷酸链形成的，而蛋白质的-螺旋结构是由一条肽链本身盘绕而成，其氢键由第一个肽键的 N-H 和第四个肽键的羰基氧形成。（5）DNA 双螺旋结构的稳定性是主要是因为水互补碱基对之间的基因键和碱基堆积力保持。碱基堆积力是碱基对之间的垂直方向

6、相互作用可以使DNA分子层层堆积，在分子内部形成疏水核，非常有利于DNA结构的稳定，其中碱基堆积力起主要作用在维持DNA的二级结构。 3、DNA结构的多样性 DNA右旋双螺旋结构是DNA分子在水性环境和生理条件下最稳定的结构，但不是一成不变的。当溶液的离子强度或相对湿度发生变化时，DNA结构会发生变化，除了WatsonCrick模型（BDNA）外，还有ZDNA和ADNA（三）DNA三级结构真核DNA分子大，DNA链很长，但必须存在于小核中，所以DNA必须在二级结构的基础上，形成三级结构。1超螺旋原核DNA的三级结构共价闭合环状双螺旋

7、分子，这个环状分子可以重新螺旋形成超螺旋，非环状的DNA分子在一定条件下也可以局部形成超螺旋。 2.真核基因组DNA 真核细胞核中的染色体是DNA高阶结构的主要表现形式。两个组蛋白分子 H2A、H2B 和 H3、H4 各自形成一个组蛋白八聚体。 DNA双螺旋缠绕在其周围形成核心颗粒，颗粒通过DNA和组蛋白H1连接形成核小体。 (四)DNA的功能DNA的基本功能是作为生物遗传信息再生产的模板和基因转录的模板，是生命遗传繁殖的物质基础，是个体生存的基础。 三、RNA的结构和功能性DNA是遗传信息的载体，遗传信息的功能通常是通过蛋白质的功能来实现的，而DNA不是蛋白质的合成

8、是直接模板，蛋白质合成的模板是RNA。正常细胞中遗传信息的流动如下：与DNA相比，RNA种类繁多，分子量相对较小。它通常以单链形式存在，但它可以具有局部二级结构。 RNA分子比DNA分子小，功能多样，种类繁多，主要包括信使RNA、核糖体RNA、转移RNA、小核RNA和核异质RNA。不同类型的 RNA 在将遗传信息表达为氨基酸序列方面发挥着不同的作用。 (一）信使RNA(mRNA)在细胞核内以单链DNA为模板转录生成hnRNA，hnRNA被剪切成成熟的mRNA，出核后为细胞质内的蛋白质合成提供模板. 结构特点：1具有5端帽结构，即在5端加了一个7-甲基鸟苷；而原来的第一个核苷酸C也被甲基化了，

9、这个mGpppGm是一个cap结构。 2. 3端多聚腺苷酸尾在mRNA的3端有一个多聚腺苷酸片段，转录后被切断。这种多尾可能与mRNA从细胞核到细胞质的易位以及mRNA的稳定性有关。 3 生物体内的mRNA种类多，含量少，代谢活跃。在各种RNA分子中，mRNA的半衰期最短，是细胞内蛋白质合成速度的调节点之一。 (二)核糖体RNA(rRNA)的结构和功能rRNA是细胞中含量最多的RNA，与核糖体蛋白一起构成核糖体蛋白的合成位点，参与蛋白质合成。小亚基由16SrRNA组成20多种蛋白质，大亚基由5S、23SrRNA和

10、30多种蛋白质。 2.真核生物：小亚基由18SrRNA和30多种蛋白质组成。大亚基由 5S、5.8S、28S rRNA 和近 50 种蛋白质组成。 (三)转运RNA(tRNA)的结构与功能1.TRNA一级结构tRNA是细胞中分子量最小的一种核酸，含有大量稀有碱基：如甲基化嘌呤、双氢尿嘧啶、次黄嘌呤和假尿苷。tRNA的作用是携带相应的氨基酸，并将其运输到核糖体进行蛋白质合成。2.tRNA具有类似三叶草的二级结构结构：一些可以局部定位的区域互补配对形成局部配对链，不能配对的部分凸出成一个环。该结构5端的第一个环是二氢尿嘧啶环（DHU），第二个环是反密码子环，因为环中间的三个碱基可以与mRNA相互作用

三联密码子

11、 形成互补碱基配对，在蛋白质合成过程中解释密码子并将正确的氨基酸引入合成位点。第三个环为假尿嘧啶环（T），所有tRNA3末端均为CCA-OH结构，与氨基酸缩合形成氨酰基-tRNA，起到转运氨基的作用。 3tRNA的三级结构 tRNA的三级结构呈倒L形。 （四）其他类型的RNA如小核RNA（snRNAs）也参与了hnRNAs的加工。还有一类RNA分子本身具有自催化功能来完成rRNA剪接。这种催化性的RNA称为核酶。四、核酸的理化性质及其应用（一）核酸的一般理化性质核酸是具有强酸性的多酸。DNA是一种具有高粘度的线性大分子，受机械力很容易断裂，所以在DNA提取过程中要小心

12、不要用力过猛，如剧烈震动、吹气等。由于核酸中所含的嘌呤和嘧啶分子具有共轭双键，因此核酸分子的最大吸收峰在波长为260 nm，可用于核酸的定量测定。这与蛋白质在280mm波长处的最大吸收峰不同，而且由于蛋白质是分子生物学实验核酸提取过程中最常见的杂质，因此UD260/UD280常用于检测提取核酸的纯度。 (二) 变性、复性和杂交1 DNA的变性是DNA最重要的性质之一。在某些物理化学因素的作用下，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构变得松散，变成单链，这就是DNA变性。DNA变性只涉及二级结构变化，不伴随初级共价键的断裂。DNA变性从头开始到完全熔解，< @一、在里面的单元格中，D

13、NA可以通过两种方式合成： DNA复制：以原始DNA为模板合成相同的DNA分子，具有普遍意义。逆转录：以RNA为模板合成双链DNA，仅存在于逆转录病毒中。 二、DNA复制（一）DNA半保守复制DNA由两条多核苷酸链组成。两条链的碱基通过A-T和G-C之间的氢键连接在一起，所以这两条链是互补的。一条链上核苷酸的顺序决定了另一条链上核苷酸的顺序。因此任何一条链都包含合成其互补链所需的所有信息。 DNA 半保留复制 1953 年，当 Watson 和 Crick 提出 DNA 双螺旋结构模型时，他们推测DNA复制中碱基之间的氢键使双链断裂；每条链作为模板在其上合成一条新的互补链。原来是亲本

14、DNA分子变成两个具有完全相同核苷酸序列的子代DNA分子。每个后代 DNA 分子的一条链来自亲本蛋白质互补原则，另一条是新合成的。这种复制合成的方式称为半保存复制。 三、DNA复制的整个过程可以概括为八个步骤：解旋酶与复制起点结合，局部解开DNA双链。然后单链结合蛋白与未缠绕的单链结合，防止未缠绕的单链相互重新配对，同时保护其免受核酸酶水解。引物与打开的 DNA 单链结合，合成小 RNA 引物。 DNA 促旋酶在复制叉前的特定位点展开，以释放复制叉前进过程中产生的张力。 DNA聚合酶进入复制起点，识别引物的3-OH端，与模板结合，以四种dNTP为底物，催化5-

15、磷酸基团通过磷酸键与引物3-OH相连，同时释放焦磷酸，延长链。聚合继续进行，直到新链与前一个冈崎片段的 RNA 引物的 5 端相遇，并且 DNA 聚合酶脱离。 DNA 聚合酶切除具有 53 外切核酸酶活性的 RNA 引物，由此产生的空位也被 DNA 聚合酶的 53 聚合酶活性所填补。冈崎片段之间的裂缝通过 DNA 连接酶连接成一条连续的新链。新的合成子链将其父模板链缠绕成双螺旋。 四、RNA生物合成RNA聚合是以DNA为模板，根据碱基互补配对的原理，合成一条与模板碱基序列互补的RNA链。这个过程称为转录。它是生物界合成RNA的主要方式。转录的 RNA 分子通常需要后处理才能转化为成熟分子。在某些情况下，RNA 也可以将自身用作 RNA 复制的模板。

16、 一、转录的DNA指导的RNA合成，由RNA聚合酶催化，以四种NTP为底物，DNA为模板，根据dAU、dGC、dTA、dCG的互补原则，合成了三种类型的RNA：rRNA、mRNA和tRNA。在转录过程中，只有一条 DNA 双链体作为模板，而另一条则没有。 RNA 3UAACGUCCUA 5 DNA 5ATTGCAGGAT 3 模板链（负链，有义链） 3TAACGTCCTA 5 编码链（正链，反义链） DNA 的两条链并不总是使用一条链作为转录模板，有些基因可能会使用此链一条链作为模板转录，而其他基因从另一条链转录为模板。转录过程从模板 DNA 上的特定点（启动子）开始，并在特定点（终止子）结束。每次只转录DNA

17、分子序列，一个或几个基因的长度。 （二）转录过程（以原核生物为例）转录过程可分为起始、延伸和终止三个阶段。1、起始RNA的转录从DNA模板的特定部分开始是的，这个特定的部分称为启动子（或启动子基因）。RNA聚合酶识别启动子并与其结合开始转录DNA序列。原核生物的启动子包含大约40-60个碱基对。有三个功能位点起始位点：这里对应RNA链的第一个核苷酸，后面的核苷酸位于转录下游，用1、2、3等表示；转录起始点上游的核苷酸用<表示@1、2、3等。pribnow框也称为紧密结合位点。它是一个富含AT的保守序列TATAAT，位于转录起始点前10个位置），也称为10序列。

18、识别位点位于转录起始点的前35个碱基附近，其序列特征为TTGACA，又称35序列。序列 35 为 RNA pol 识别提供信号，而序列 10 是 DNA 双链体展开的位点。转录开始，RNA 聚合酶因子识别启动子的 35 个碱基序列，导致 RNA 聚合酶全酶与启动子的特定位点紧密结合，并在 10 个序列处局部打开 DNA 双螺旋，第一个插入三磷酸核苷底物进行转录 起始位点，与模板配对以启动转录。 2、RNA 链的延伸 模板上转录起始处的第一个核苷酸通常是嘧啶核苷酸，因此 RNA 上的第一个核苷酸是嘌呤核苷酸。 RNA 合成不需要引物。当与模板互补的第二个三磷酸核苷的 5-磷酸基团与第一个核苷酸的 3-OH 形成 3,5-磷酸二酯键并释放焦磷酸时，R 开始。 p>

19、NA 链的延伸。高能磷酸键的断裂释放能量以促进不可逆的聚合反应。与模板链配对的 NTP 不断添加，新生 RNA 不断延伸。当RNA链延伸到一定程度时，因子从全酶中脱落，由核心酶催化延伸。新合成的 RNA 和模板 DNA 之间形成了一个杂合双链体，但这种双链体是不稳定的。核心酶移动一段时间后，杂合双链解开，两条 DNA 单链重新结合成双链，而新的 RNA 链游离出来。杂合双链体的长度通常为 1020 个核苷酸。 3、转录终止 当核心酶沿模板 35 的方向移动到终止信号区域时，转录终止。提供终止信号的 DNA 序列称为终止子。终止符在终止位点之前有一个双对称序列（即回文）。当这个序列被转录后，RNA可以形成一种特殊的二级结构，可以被RNA阅读

20、ol 或其辅因子识别并终止转录过程。 RNA聚合酶转录的RNA RNA分子的转录后加工通常是具有较大分子量的无活性前体RNA。前体 RNA 通常需要加工成具有生物活性的 RNA（即成熟 RNA）。不同的RNA分子有不同的加工过程，常见的包括片段化、剪接、修饰等步骤。 DNA复制与转录成RNA的区别 在正常复制中，DNA链是解开的，两条链作为模板，合成新的互补链；而转录是不对称的，只有一条链作为模板。复制时两条链保持分开，DNA-DNA亚螺旋稳定；而转录过程中形成的DNA-RNA杂合双链不稳定，RNA链会迅速从DNA链中脱离。在 DNA 复制过程中，子代 DNA 的分子大小与亲代相同；在转录过程中

21、，许多RNA分子可以在一个DNA分子上合成，而且都比通常的DNA模板小很多。 DNA复制与转录成RNA的区别 在正常复制中，DNA链是解开的，两条链作为模板，合成新的互补链；而转录是不对称的，只有一条链作为模板。 DNA复制是半不连续复制，复制时两条链保持分开，DNA-DNA亚螺旋稳定；而转录过程中形成的DNA-RNA杂合双链不稳定，RNA链迅速从DNA链中脱离。在 DNA 复制过程中，子代 DNA 分子的大小与亲代相同；而在转录过程中，可以在一个 DNA 分子上合成许多 RNA 分子，所有这些分子都比通常的 DNA 模板小得多。以四种NTP为底物，以DNA为模板，以不同起始材料进行DNA定向RNA合成，由RNA聚合酶催化，

22、根据dAU、dGC、dTA和dCG的互补原理，合成了rRNA、mRNA和tRNA三种RNA。 DNA 复制：四种 dNTPs（使用四种脱氧核苷三磷酸 (dNTPs) 作为底物，而不是与 dNMP 直接聚合）；作为底物，根据碱基配对原理催化与模板互补的脱氧核苷酸。 5-磷酸基团通过磷酸键与引物 3-OH 连接。参与合成 DNA 合成的不同酶：解旋酶、单链结合蛋白、DNA 促旋酶、DNA 聚合酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶 RNA 合成：RNA 聚合酶、核心酶 RNA 合成不需要引物。但DNA合成需要引物的参与（反应需要3-OH引物的存在，不能从头开始聚合；）。 7. DNA链的聚合方向为53，模板链的聚合方向为35。

在

23、系统，以复制叉的前进方向为标准。对于方向为 35 的模板链，从其上的 53 连续合成一条新的 DNA 链，新的链称为前导链。另一个53去模板，上面也从53合成了一条新的DNA链，但是新链合成的方向正好与复制叉的方向相反，所以随着复制叉的移动，只有许多不连续的可以合成 DNA 片段。碎片被称为冈崎碎片。在DNA连接酶的作用下，冈崎片段连接成一条完整的DNA链，称为滞后链。前导链的复制是连续的，而滞后链的复制是不连续的，所以这种复制方式称为半不连续复制。 RNA的合成需要模板方向35，新链的延伸方向是53；该反应需要 Mg2+ 或 Mn2+ 参与。 DNA修复。错配修复：修复含有错配碱基的DNA分子中的正常核苷酸序列

24、 方法；主要用于纠正DNA双螺旋上错配的碱基对，也可修复因复制滑移引起的一些小于4nt的核苷酸插入或缺失。 MMR的过程通过母链的甲基化来区分母链和子链，从而只切除子链上错误的核苷酸，而不切除母链上的正常核苷酸。修复过程是：识别出正确的链，切除不正确的部分，然后通过DNA聚合酶和DNA连接酶的作用，合成正确配对的双链DNA。碱基切除修复：所有细胞都有不同类型的糖苷水解酶，识别受损的核酸位点，可特异性切除受损核苷酸上的N-糖苷键，在DNA链上形成脱嘌呤或脱嘧啶位点，统称为AP位点。一种DNA糖苷水解酶一般只对应特定类型的损伤，如尿嘧啶糖苷水解酶，它特异性识别DNA中的胞嘧啶。

25、在不水解 RNA 分子中尿嘧啶上的 N-糖苷键的情况下使尿嘧啶脱氨基。一旦 DNA 分子中产生 AP 位点，AP 内切酶就会裂解受损核苷酸的糖苷-磷酸键，去除包括 AP 位点核苷酸在内的 DNA 小片段，DNA 聚合酶合成新的片段，最后DNA连接酶将两者连接成一条新的修复DNA链。这一过程称为碱基切除修复（BER）核苷酸切割修复：NER主要修复影响区域染色体结构的DNA损伤，包括紫外线引起的嘌呤二聚体、化学分子或蛋白质与DNA或DNA与DNA之间结合的DNA加合物。 DNA 键合 DNA 相互作用 (c

26、ross-link)等。如果不及时消除这些形式的损伤，DNA聚合酶将无法识别并停留在损伤的位置。此时，细胞将激活细胞周期检查点，以完全停止细胞周期。分类：主要包括全基因组核苷酸切除修复和转录偶联核苷酸切除修复。主要过程：损伤识别-蛋白质复合物与损伤位点结合-错配位点上游和下游的几个碱基位置（上游5端和下游3端）切割DNA链-去除两次切割之间的寡核苷酸序列-DNA聚合酶合成一个新的片段来填补空白 - 连接酶将新合成的片段与原始 DNA 链结合起来，将它们连接起来。直接修复：对于一些损伤，生物体不切割或基地，而是直接修复，这样的损伤修复机制就是直接修复。胸腺嘧啶二聚体的形成包括在 DNA 损伤中。真实性保证：复制机制中的碱基互补配对原则。首先，DNA聚合酶本身具有校对功能，可以剪掉错误插入的核苷酸，重新添加正确的核苷酸。此外，RNA 存在于 DNA 合成的开始以及冈崎片段合成的开始。由于 RNA 最终被切除，这提高了 DNA 复制的准确性。由于在 DNA 复制开始时掺入的核苷酸通常容易出错，因此可以在 RNA 引物中切除它们而不影响 DNA 的准确性。真核 DNA 聚合酶没有核酸外切酶活性。修复机制也可用于确保 DNA 复制的准确性。