03 核酸的结构与功能
核酸的结构与功能
核酸的结构与功能核酸，这个生物体的基本组成部分，以其独特的结构和功能，影响着生物体的生命活动。
它包括DNA和RNA两种主要类型，各有其独特的特点和功能。
一、核酸的结构核酸是由磷酸、核糖和四种不同的碱基组成。
这四种碱基分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。
它们通过特定的方式连接在一起，形成DNA或RNA。
DNA，也被称为脱氧核糖核酸，是生物体遗传信息的主要载体。
它是由两条相互旋转的链组成的双螺旋结构，其中碱基通过氢键以特定的配对方式连接，即A与T配对，G与C配对。
这种配对方式保证了DNA 的稳定性和遗传信息的正确复制。
RNA，也被称为核糖核酸，是生物体内重要的信息传递者和调节者。
它通常是由单链结构组成，也可以是双链结构。
与DNA不同，RNA的碱基配对方式相对简单，通常是A与U配对，G与C配对。
二、核酸的功能1、遗传信息的储存和传递：DNA是生物体遗传信息的主要载体，负责储存和传递生物的遗传信息。
这些信息通过DNA的复制传递给下一代，并指导生物体的生长和发育。
2、基因表达的调控：RNA在基因表达中起着重要的调控作用。
它可以通过碱基配对原则识别并携带DNA中的遗传信息，将遗传信息从DNA传递到蛋白质合成的地方。
同时，一些RNA还可以作为调节分子，影响基因的表达。
3、蛋白质合成：RNA不仅是遗传信息的载体，还是蛋白质合成的模板。
在蛋白质合成过程中，RNA将DNA中的遗传信息翻译成蛋白质中的氨基酸序列。
4、细胞内的信号传导：某些RNA分子可以作为分子开关，调控细胞内的信号传导通路。
这些RNA可以结合并调控蛋白质的活性，从而影响细胞内的生物化学反应。
5、免疫反应的调节：某些RNA分子还可以作为免疫反应的调节剂。
它们可以影响免疫细胞的活性，从而影响免疫反应的强度和持续时间。
总结起来，核酸是生物体中至关重要的分子，其结构和功能共同保证了生物体的正常生长和发育。
从DNA中的遗传信息传递到RNA的信息载体作用，再到蛋白质的合成和细胞内信号传导的调控，核酸都发挥着不可或缺的作用。
生命物质-核酸的结构和功能
N 代表各种碱基的名称
环化核苷酸：cNMP
目录
指出下列核苷酸的名字
核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸：
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
核苷酸：（一磷酸） 腺苷, 鸟苷, 尿苷, 胞苷 脱氧核苷酸： （一磷酸）
真考虑并向同事们请教后，决然地否定了权威的结论。 Watson 和 Crick 在 1953 年 5 月 25 日出版的英国《Nature》杂志上报告了这一发 现。1962年，诺贝尔奖。
在1953年2月底，33岁的Franklin已经在日记中写道，DNA具有两条链的结构。
这时她已经确认这个生物分子具有两种形式，链外面有磷酸根基团。
目录
一、一般性质
两性电解质的性质，一般表现为酸性 DNA为线性高分子，黏度极大，RNA分子小，黏度小 极性化合物，不溶于乙醇等有机溶剂，微溶于水
目录 目录
二、紫外吸收性质
260nm处有最大吸收峰，可用于定性、定量分析
目录 目录
三、DNA的变性(denaturation)
定义：在某些理化因素作用下，DNA分子互补碱 基对之间氢键断裂，DNA双链解开成两条 单链的过程。 方法：过量酸，碱，加热，尿素、酰胺以及某些 有机溶剂如乙醇、丙酮等。
5、 稳 定 DNA 双 螺 旋 的 横 向力是互补碱基的氢键， 碱基堆积力 维持双链纵 向稳定性。
1．某生物细胞的DNA分子中，碱基A的数 量占38％，则C和G之和占全部碱基的： （ ） A．76％ B．62％ C．24％ D．12％ 2．DNA完全水解，得到的化学物质是（ ） A．氨基酸 葡萄糖 含氮碱基 B．氨基酸 核苷酸 葡萄糖 C．核糖 含氮碱基 磷酸 D．脱氧核糖 含氮碱基 磷酸
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生命体中非常重要的一类化合物，它们呈现出多种不同的结构和功能，具有广泛的生理活性和重要的医学应用价值。
因此，本文将从核酸的结构和功能两个方面对其进行详细的探讨和分析。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸构成的，其中核苷酸是由糖、碱基和磷酸组成的。
糖和碱基是核苷酸的主要结构单元，而磷酸则是连接各个核苷酸单元的桥梁。
糖的选择在DNA和RNA中有所不同，DNA中的糖是脱氧核糖，而RNA中的糖是核糖。
这种区别使得DNA和RNA结构上存在一些差别，比如在酸碱度条件下，DNA更容易形成稳定的结构，背景下我们来详细讨论DNA和RNA的结构特点。
1. DNA的结构DNA是双链结构，由两个聚合物互相结合而成，这些聚合物通过碱基间的氢键相互连接。
DNA的结构是基于鲍尔理论建立的，它是由两个不合位置条，其中的一条旋转了一定的角度，使得这两个链在三维空间中形成一个双螺旋结构。
这种双螺旋结构基本上是由两个不同形式的基对构成，互补的碱基间相互配对，即腺嘌呤和胸腺嘧啶之间存在两个氢键，而鸟嘌呤和胞嘧啶之间则存在三个氢键。
这种氢键结构赋予了DNA一定程度上的稳定性，保证了基因信息的稳定性和传递性。
2. RNA的结构RNA是单链结构，由一个核苷酸链构成，在链上存在一系列氨基酸残基、一个五碳糖和一个碱基，其中的碱基和DNA是相同的。
在RNA中，碱基的选择和排列方式是独立于它的糖和磷酸残基的。
这种构造决定了RNA的结构和功能具有很大的多样性，比如，一些RNA可以形成自身结构，同时也能与其他分子发生特异性的相互作用，这些相互作用可以形成多种不同的RNA-RNA、RNA-蛋白质和RNA-糖等复合物。
二、核酸的功能核酸具有多种复杂的生理和生化功能，其中一些主要功能如下：1. 遗传信息的存储和传递DNA是生物体内最重要的分子之一，它通过氢键和反选配的规则对碱基进行配对来存储和传递生物体的遗传信息。
由于这种针对性的选择性，碱基对之间的氢键是典型的尺度互补，这种互补性导致了新链的合成，比如，DNA复制过程中就是通过这种互补性黏连在新的链上的。
大学化学-核酸的结构与功能
（3）、Watson 和Crick提出双螺旋模型（1953）
2011-9
20
Franklin, Rosalind Elsie
(UK,1920-58), who conducted X-ray
diffraction studies on the structure of
the DNA molecule, the carrier of hereditary information, while working
1´
3´ 2´
5´
HOCH2 O OH
4´
1´
3´ 2´OH ຫໍສະໝຸດ HOH H-D –型
- D – 核糖
- D – 2 – 脱氧核糖
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两类核酸的基本成分
成分
磷酸 戊糖 嘌呤碱 嘧啶碱
RNA
磷酸 D-核糖 A、G C、U
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DNA
磷酸 D-2-脱氧核糖 A、G C、T
9
核苷、核苷酸与多核苷酸
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二、DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸
脱氧核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成具 有方向性的线性DNA大分子，即多聚脱氧核苷酸 (polydeoxynucleotide)，常称DNA链。
H2O
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5´-末端
核酸是有方向性的： C 方向：5 → 3
磷酸二酯键 磷酸二酯键
(deoxyribonucleic acid, DNA)
存在于细胞核和线粒体
携带遗传信息，并通过复制传递 给下一代。
核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)
分布于细胞核、细胞质、线粒体
核酸的结构和功能
缠绕1.75圈 约140~160bp
60bp
核心颗粒 2 (H2A·H2B ·H3 ·H4 )
染色质纤维
人类46条染色体的DNA总长可达 1.7m，经过螺旋化压缩，实际总 长只有200nm。
中心法则 (Central Dogma)
Replication
Reverse transcription
OH
HN
HCH3
H
H
ON
H
胸腺嘧啶 thymine
（T）
DNA
胸腺嘧啶 (T)
腺嘌呤 (A)
鸟嘌呤 (G)
胞嘧啶 (C)
RNA
尿嘧啶 (U)
（二）戊糖
HOH2C5’ O OH
4’
1’
3’ 2’
OH OH
β-D-2-核糖
核糖 (Ribose) 构成 RNA
HOH2C5’ O OH
4’
1’
3’ 2’
（2）碱基互补配对：AT配对（两个氢键）， GC配对（三个氢键）；碱基对平面垂直纵轴 （3）右手双螺旋：螺距为3.4 nm，直径为2.0 nm，10.5 bp/圈
（4）表面功能区：小沟较浅；大沟较深，是蛋 白质识别DNA碱基序列的基础 （5）维持结构稳定的力量：氢键维持双链横向 稳定，碱基堆积力维持螺旋纵向稳定
脱氧 d
碱基 A G T C U
磷酸基数目 M D T
磷酸 P
• DNA、RNA组成异同
DNA与RNA在组成成份上略有不同：
DNA
RNA
磷酸 碱基
戊糖
磷酸 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） D-2脱氧核糖（dR）
磷酸 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U）
核酸的结构与功能-3
Tm是指什么情况下的温度？ A 双螺旋DNA达到完全变性时
B 双螺旋DNA开始变性时
C 双螺旋DNA结构失去1/2时
D 双螺旋结构失去1/4时
双链DNA的解链温度的增 加，提示其中含量高的是 A A和G
B C和T C A和T
D C和G
核酸变性后，可发生哪种效应？
A 减色效应
B 增色效应 B 增色效应
＊粘度
DNA粘度大 RNA粘度小
＊旋光性
均很强
＊密度
RNA>双链DNA； 环状DNA >开环、线状DNA 单链DNA >双链DNA
＊沉降速度：
RNA >环状DNA >开环、线状DNA
二、核酸的紫外吸收特性
嘌呤碱和嘧啶碱有共轭双键，都能 强烈吸收紫外光，最大吸收波长为
260nm
蛋白质对紫外光的最大吸收波长 是280nm
∣
真核
28S
5S
小亚基16S
分布 细胞核 细胞质（真核） 细胞质 细胞质
18S
其他小分子RNA及RNA组学
snmRNAs
除了上述三种RNA外，细胞的不同 部位存在的许多其他种类的小分子RNA ，统称为非mRNA小RNA(small nonmessenger RNAs, snmRNAs)。
snmRNAs的种类
核内小RNA 核仁小RNA 胞质小RNA 催参与hnRNA和rRNA的加工和转运。
RNA组学
RNA组学研究细胞中snmRNAs 的种类、结构和功能。同一生 物体内不同种类的细胞、同一 细胞在不同时间、不同状态下 snmRNAs的表达具有时间和空间 特异性。
DNA纯品: OD260/OD280 = 1.8
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生命体内十分重要的一种生物大分子，它不仅可以储存遗传信息，还可以传递遗传信息和控制遗传信息的表达。
核酸的结构和功能一直是生物学研究中备受关注的重要领域，本文将从核酸的结构和功能两个方面进行探讨。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸单元组成的，每个核苷酸单元由一个糖分子、一个碱基和一个磷酸基团组成。
糖分子是五碳糖，对于RNA来说，是核糖，对于DNA来说，是脱氧核糖。
碱基有四种类型，分别为腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶，它们可以自由地组合在一起，形成不同的核苷酸单元。
核苷酸单元通过磷酸基团的连接形成了核酸链。
RNA是单链结构，而DNA是双链结构，其中一条链具有正向朝向，另一条链具有反向朝向。
DNA两条链通过氢键相互串联在一起，即A碱基配对T碱基，C碱基配对G碱基，这种配对方式保证了DNA两条链互补性，且不同的DNA序列具有不同的特异性。
RNA在一些特殊情况下可以形成双链结构，例如siRNA和微小RNA可以通过与靶序列的互补配对来抑制基因表达。
二、核酸的功能核酸的功能主要包括储存遗传信息、传递遗传信息和控制遗传信息的表达。
1. 储存遗传信息DNA作为遗传物质的载体，在细胞分裂和繁殖的过程中，能够确保一定程度的遗传稳定性和连续性。
它能够储存所有生物的遗传信息，并且在细胞复制过程中保持遗传信息的准确复制。
当细胞分裂时，DNA能够在细胞的两个子细胞之间进行遗传信息的传递，从而保证遗传信息的传承。
2. 传递遗传信息RNA作为DNA的转录产物，能够通过核糖体进行翻译，合成蛋白质。
RNA分为mRNA、tRNA和rRNA三类，其中mRNA是将DNA上的遗传信息转录并运送到核糖体的，tRNA是将氨基酸运送到核糖体，rRNA是核糖体的主要构成部分之一。
RNA通过转录和翻译过程，将DNA上的遗传信息传递到蛋白质上，控制蛋白质的合成和功能性质。
3. 控制遗传信息的表达DNA序列中含有许多启动子和基因调控元件，它们能够通过结合转录因子调节基因的表达。
核酸结构与功能的相互作用关系
核酸结构与功能的相互作用关系核酸是生命中不可或缺的分子，包括DNA和RNA，它们构成了遗传信息的基础，控制着细胞生长和分裂等基本生命过程。
核酸的结构和功能密不可分，它们之间的相互作用关系对整个生命体系的稳定和正常运转具有至关重要的作用。
一、核酸的结构DNA和RNA的结构非常相似，都是由核苷酸单元组成的线性聚合物。
核苷酸是由磷酸基团、五碳糖和氮碱基组成的。
DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖，它们分别与磷酸基团和氮碱基形成磷酸二酯键和N-糖苷键，将核苷酸单元连接成链状结构。
在DNA中，氮碱基由A、C、G和T四种组成，它们之间可以通过氢键相互配对，形成螺旋结构。
这样的配对方式使得DNA具有较高的稳定性和可复制性，因为新合成的链可以通过氢键与模板链上的氮碱基配对而复制成一份完整的DNA分子。
在RNA中，A、C、G和U四种氮碱基分别代表腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和尿嘧啶，它们之间也可以通过氢键配对，但RNA的结构相对DNA更加复杂，主要是由于RNA链的长度较短，容易形成自身配对和簇状结构。
RNA还可以通过结合蛋白质形成核糖核酸复合物，参与到基因表达的调控过程中。
二、核酸的功能核酸的主要功能是传递和存储遗传信息，由此控制细胞的生长和分裂等基本生命过程。
DNA是生命中最重要的分子之一，它负责遗传信息的长期储存和复制，同时参与到调控基因表达和细胞分化等过程中。
RNA则主要负责基因的转录和翻译，将DNA中的信息转化为蛋白质，参与到细胞代谢和信号转导等过程中。
除了传递和存储遗传信息，核酸还可以参与到其他生物学过程中。
例如，RNA可以发挥催化作用，促进特定反应的发生。
这种能力被称为核酸酶活性，是RNA分子特有的性质。
此外，核酸还能够通过序列特异性结合蛋白质，调控基因表达和其他互动过程。
三、核酸结构与功能的相互作用核酸的结构和功能是密不可分的，它们之间的相互作用关系十分复杂。
细胞内的核酸分子必须保持稳定的结构和动态的功能，以便参与到生命过程中。
核酸的结构与功能
二、核酸的结构与功能1.核酸：是以核苷酸为基本结构单位的组成贮存和传递遗传信息的生物大分子，是生命的基础物质之一，存在于所有的生物中。
2.参与蛋白质合成的RNA分类：3.RNA 种类：rRNA（核糖体）tRNA（转移）mRNA（信使）比例80%—82%15%—16%3%—5%代谢稳定性稳定稳定不稳定存在形式与多种蛋白质形成核糖蛋白体，位于粗面内质网上，或以单体形式存在与氨基酸结合或以游离状态存在与核糖体结合或单独存在存在部位细胞浆细胞浆细胞浆生理功能蛋白质合成场所在蛋白质合成中运输活化氨基酸蛋白质合成的模板4.核酸的分布：真核生物原核生物病毒DNA主要分布于细胞核中分布于“拟核”中只存在一种核酸，RNA或DNA线粒体、叶绿体也有少量RNA主要分布于细胞质中分布于细胞质中核仁、线粒体、叶绿体也有少量5.核酸的生物学功能DNA:贮存遗传信息 传递遗传信息DNADNARNA蛋白质生物学功能是通过蛋白质体现的。
RNA：病毒RNA 贮存遗传信息转录DNA 的遗传信息，指导参与蛋白质生物合成 参与基因表达调控 生物催化作用（酶的作用）6.核酸的元素组成C、H、O、N、P、S（个别有硫）PDNA(9.9%)RNA(9.5%)7.核酸的化学组成亲代复制子代转录翻译备注：DNA包含碱基：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶TRNA包含碱基：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U8.核苷定义：是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的糖苷。
核苷类型：RNA核糖核苷（核苷）：A、G、C、UDNA脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：dA、dG、dC、dT9.核苷酸定义：是由核苷和磷酸经脱水缩合而生成的磷酸脂类化合物。
核苷酸类型：RNA核糖核苷酸（N MP）：AMP、GMP、CMP、UMPDNA脱氧核糖核苷酸（d N MP）：dAMP、dGMP、dCMP、dTMP。
核酸的结构与功能
RNA）通过碱基配
对形成杂交分子的
过程。
• 特点：灵敏度高、
专一性强
（G+C）%=（Tm-69.3）×2.44
• DNA的均一性：均质DNA Tm范围窄；
• 介质的离子强度：低离子强度，Tm较低，范
围较宽；高离子强度，Tm较高，范围较窄。
（二）复性（renaturation）
1、定义：热变性DNA在温度逐渐降低时，在一定 浓度的盐溶液中，两条分开的单链重新恢复双螺 旋结构的过程，又称为退火（annealing） 。 2、复性的特征 • 减色效应（hypochromicity） • 粘度上升，浮力密度下降 • 生物活性部分恢复
• 分子量最小、不同tRNA分子的大小很相似
• 功能：转运活化的 Aa 到生长肽链的正确位
置。
• 每个Aa至少有一个对应的tRNA（如丙氨酸
tRNA、tRNAAla）。
3、rRNA（核糖体RNA）
• 比例最大，
• 是核糖体的主要组成部分。 • 功能：与蛋白质生物合成相关。
已经发现的RNA种类
名称 核糖体RNA 缩写 rRNA 功能 核糖体组成成分
水
磷酸phosphate
核苷nucleoside
解
戊糖ribose
碱基base
嘌呤碱purine
嘧啶碱pyrimidine
1、戊糖（Ribose）
β —D—核糖 (in RNA)
β —D— 2’－脱氧核糖
(in DNA)
2、碱基 （Base）
嘧啶环
RNA
DNA
胞嘧啶 C
尿嘧啶 U
胸腺嘧啶 T 腺嘌呤 A
核酸的结构功能
一、核酸的种类、分布和功能
核酸的结构与功能 ppt课件
OH
脱氧核糖(deoxyribose)
（构成DNA）
ppt课件
15
脱氧核苷
NH2 N
N
HOH2C
N
O
H
H
H OH
H H
N 糖苷键
嘌呤N-9 或嘧反啶式脱N氧-腺1苷与脱氧核糖C-1通过β-N-
糖苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。
ppt课件
16
核苷
NH2
N
N
N 9N
CH2OH O 1'
三、RNA也是具有3’,5’-磷酸二酯键 的线性大分子
H H H2' H
OH
O
H
糖苷键
嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1通过β-
N-糖苷键相连形成核苷(ribonucleoside)。
ppt课件
17
核苷酸(ribonucleotide)
NH2
酯键 N
N
9
O
N
N
HO P O CH 2 OHH
O
1'
H 2'
H
OH OH
糖苷键
核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸
胸腺嘧啶（T）
ppt课件
23
A
T
CHale Waihona Puke GATA
T
C
G
G
C
A
T
G
C
ppt课件
磷酸 脱氧核糖 含氮碱基
24
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
核酸的结构与功能
核酸的结构与功能
核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
核酸的结构包括核苷酸、磷酸基骨架和碱基。
核苷酸由一分子磷酸、一分子五碳糖（脱氧核糖或核糖）和一分子含氮碱基组成。
磷酸基骨架连接核苷酸形成线性或环状的核酸分子。
碱基分为嘌呤和嘧啶两类，包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、尿嘧啶（U）等。
核酸的功能主要包括以下几个方面：
1.遗传信息传递与储存：DNA是细胞内遗传信息的主要储存库，而
RNA则将这些信息从DNA中传递到蛋白质的合成过程中。
2.蛋白质合成：RNA在蛋白质合成过程中起着重要的角色。
其中，
转录过程将DNA上的信息转录成RNA分子，而翻译过程则利用RNA 的遗传信息来合成特定的蛋白质。
3.酶的活性调节：某些RNA分子本身具有催化活性，称为核糖酶。
这些核糖酶可以催化特定的生化反应，从而调节细胞内的代谢和信号传递过程。
4.调控基因表达：RNA通过调控基因表达来控制细胞的发育和功能。
其中，小干扰RNA（siRNA）和微小RNA（miRNA）等RNA分子可以与特定的mRNA结合，从而抑制或加强特定基因的转录和翻译过程。
5.病毒的复制与感染：一些病毒利用RNA作为基因材料进行复制和
传播。
例如，HIV等病毒具有RNA基因组，通过感染宿主细胞并复制RNA来使病毒持续存在。
核酸的结构与生物学功能
核酸的结构与生物学功能核酸是生物体内极其重要的生物大分子，是生命的最基本的物质之一。
最早是瑞士的化学家米歇尔于1870年从脓细胞的核中分离出来的，由于它们是酸性的，同时最先是从核中分离的，故称之核酸。
核酸的发现比蛋白质晚得多。
核酸分为脱氧核糖核酸（简称DNA）与核糖核酸（简称RNA）两大类，它们的基本结构单位都是核苷酸（包含脱氧核苷酸）。
1．核酸的基本单位——核苷酸每一个核苷酸分子由一分子戊糖（核糖或者脱氧核糖）、一分子磷酸与一分子含氮碱基构成。
碱基分为两类：一类是嘌呤，为双环分子；另一类是嘧啶，为单环分子。
嘌呤通常均有A、G2种，嘧啶通常有C、T、U3种。
这5种碱基的结构式如下图所示。
由上述结构式可知：腺嘌呤是嘌呤的6位碳原子上的H被氨基取代。
鸟嘌呤是嘌呤的2位碳原子上的H被氨基取代，6位碳原子上的H被酮基取代。
3种嘧啶都是在嘧啶2位碳原子上由酮基取代H，在4位碳原子上由氨基或者酮基取代H而成，关于T，嘧啶的5位碳原子上由甲基取代了H。
凡含有酮基的嘧啶或者嘌呤在溶液中能够发生酮式与烯醇式的互变异构现象。
结晶状态时，为这种异构体的容量混合物。
在生物体内则以酮式占优势，这关于核酸分子中氢键结构的形成非常重要。
比如尿嘧啶的互变异构反应式如下图。
酮式（2，4–二氧嘧啶）烯酸式（2，4–二羟嘧啶）在一些核酸中还存在少量其他修饰碱基。
由于含量很少，故又称微量碱基或者稀有碱基。
核酸中修饰碱基多是4种要紧碱基的衍生物。
tRNA中的修饰碱基种类较多，如次黄嘌呤、二氢尿嘧啶、5–甲基尿嘧啶、4–硫尿嘧啶等，tRNA中修饰碱基含量不一，某些tRNA中的修饰碱基可达碱基总量的10％或者更多。
核苷是核糖或者脱氧核糖与嘌呤或者嘧啶生成的糖苷。
戊糖的第1碳原子（C1）通常与嘌呤的第9氮原子或者嘧啶的第1氮原子相连。
在tRNA中存在少量5–核糖尿嘧啶，这是一种碳苷，其C1是与尿嘧啶的第5位碳原子相连，由于这种戊糖与碱基的连接方式特殊（为C—C连接），故称之假尿苷如下图。
核酸的结构与功能
核酸的结构与功能核酸是生物体内重要的生物大分子之一，它不仅参与到遗传信息的传递和转录过程中，还在细胞生理活动中发挥着重要的功能。
本文将重点介绍核酸的结构和功能。
一、核酸的结构核酸主要由核苷酸组成，而核苷酸又由糖基、碱基和磷酸残基构成。
1. 糖基：核酸中的糖基有两种，即脱氧核糖和核糖。
脱氧核糖是构成DNA的糖基，而核糖则是RNA的糖基。
2. 碱基：碱基是核苷酸的重要组成部分，它可分为两类，嘌呤和嘧啶。
嘌呤包括腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），而嘧啶则包括胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）。
3. 磷酸残基：磷酸残基是核苷酸的磷酸部分，通过醣苷酸的骨架连接在一起，形成了核酸的链状结构。
二、核酸的功能1. 遗传信息的传递：核酸承载着生物体的遗传信息，其中DNA是生物体遗传信息的主要媒介。
DNA分子通过编码自身的碱基序列，传递给下一代，从而实现了生物遗传的连续性。
2. 转录过程中的模板：DNA作为模板参与到转录过程中，转录酶根据DNA的碱基序列合成RNA，这个过程被称为转录。
RNA承载着从DNA传递过来的信息，进一步参与到蛋白质的合成中。
3. 蛋白质的合成：核酸在蛋白质的合成过程中发挥着重要的功能。
由DNA转录形成的RNA分子将遗传信息带到细胞质中的核糖体，核糖体根据RNA的信息合成特定的氨基酸序列，最终形成特定的蛋白质。
4. 能量传递：核酸有能量转移的功能。
在细胞生理活动中，ATP（腺苷三磷酸）作为一种常见的核苷酸，通过释放相应的磷酸，将化学能转化为细胞内能量。
5. 调节基因表达：核酸还通过一系列的调控机制来调节基因的表达。
例如，RNA干扰技术能够通过干扰特定基因的转录过程，实现对基因表达的调控。
结语：通过对核酸的结构与功能进行了解，我们深刻认识到核酸在生物体内的重要性。
作为遗传信息的承载者和调控蛋白质合成的关键参与者，核酸在维持生物体的正常功能和生理过程中起着不可忽视的作用。
进一步研究核酸的结构和功能有助于揭示生命活动的本质，并为生物技术领域的发展提供新的思路和路径。
核酸的结构与功能
核酸的结构与功能核酸是生物体内重要的生物大分子之一，它在遗传信息的传递和蛋白质的合成中都发挥着关键的作用。
本文将主要探讨核酸的结构特点以及它们在生物体内的功能。
1. 核酸的结构1.1 DNA的结构DNA（脱氧核糖核酸）是细胞中最重要的核酸分子，它由两条互补的单链组成的双螺旋结构。
每条DNA链由磷酸、脱氧核糖和四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶）组成。
DNA的碱基通过氢键相互结合，形成基对，其中腺嘌呤和鸟嘌呤之间通过三个氢键连接，胸腺嘧啶和胞嘧啶之间通过两个氢键连接。
这种碱基的配对方式使得DNA具有高度的稳定性和准确性。
1.2 RNA的结构RNA（核糖核酸）是一类单链结构的核酸分子，它和DNA一样都由磷酸、核糖和碱基组成。
和DNA不同的是，RNA中的胸腺嘧啶被尿嘧啶取代，而核糖代替了脱氧核糖。
此外，RNA的碱基配对方式也与DNA不同，腺嘌呤与尿嘧啶之间通过两个氢键连接，胸腺嘧啶与腺嘌呤之间通过三个氢键连接。
2. 核酸的功能2.1 遗传信息的传递DNA是细胞中遗传信息的存储库，它通过基因的方式储存着生物体的遗传信息。
在细胞分裂的过程中，DNA能够准确地复制自己，并将复制得到的两条DNA链分给两个新生物体。
这样，生物体的遗传信息得以准确传递给下一代。
2.2 蛋白质的合成DNA中的遗传信息需要转录为RNA分子，然后通过翻译作用转化为蛋白质分子。
这个过程被称为基因表达。
在基因表达过程中，DNA 的特定区域被RNA聚合酶酶识别并转录为RNA。
这个RNA分子被称为信使RNA（mRNA），它携带着遗传信息到细胞质中，然后通过核糖体的翻译作用合成蛋白质。
这样，DNA的遗传信息转化为蛋白质，实现了生物体内重要生化过程的调控和实现。
3. 核酸的重要性核酸在生物体内具有重要作用，它不仅是遗传信息的携带者，还参与了许多生物过程的调控和控制。
例如，核酸能够通过碱基对的配对选择性地与其他分子结合，从而实现特定的功能。
核酸的结构和功能PPT精品文档
酸 材内容，千上万种基因，这些基因编码着不同的 遗传信息，
填写右 的
指导和控制着生物体的形态 、形态和行为等多种性
栏空白 功
状的表达和变化。
能
2．绝大多数的生物，其遗传信息贮存在DNA中，
部分病毒的遗传信息，直接贮存在RNA中，
如 HIV 、 SARS 等。
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7
核酸有哪几种？ 核酸有 DNA和RNA 2种； 四、 五碳糖有哪几种？ 五碳糖包括核糖和脱氧核糖 ； 总结 碱基共有哪几种？ 碱基有 A、G、C、T、U ；
核苷酸有哪几类？ 核苷酸有脱氧核苷酸和核糖核苷酸。
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8
新知探究
核酸的化学组成
1．元素组成 核酸由C、H、O、N、P 5种元素组成。 (1)相对分子质量很大，大约是几十万到几百万。 (2)核苷酸是核酸的基本组成单位，即组成核酸分子的单体。
.
9
2．核苷酸 (1)组成：一个核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一 分子磷酸组成。如下图所示：
A．核苷酸
B．脱氧核苷酸
C．核糖核苷酸
D．氨基酸
答案：A
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12
2．在生命活动中，由DNA分子蕴藏的信息所支配合成的
RNA在完全水解后，得到的化学物质是(பைடு நூலகம்)
A．氨基酸、核苷酸、葡萄糖 B．氨基酸、葡萄糖、碱基
C．脱氧核糖、碱基、磷酸
D．核糖、碱基、磷酸
解析：核酸是一类高分子化合物，其基本组成单位是核苷
.
22
典例剖析
核酸的分子组成与结构 下列关于核酸知识的表示，正确的是( )
.
23
易错点提示：核酸包括脱氧核糖核酸(简称DNA)和核糖核酸 (简称RNA)。其基本结构单位分别是脱氧核糖核苷酸(简称脱 氧核苷酸)和核糖核苷酸，由C、H、O、N、P 5种元素组成。 解析：磷酸＋脱氧核糖＋碱基组成的是DNA，磷酸＋核糖＋ 碱基组成的是RNA。 答案：D
核酸的结构与功能.pptx
Z-DNA
DNA双螺旋构象的类型
2019-10-7
感谢你的欣赏
28
中心区域 回文序列
十字形结构
发夹式结构
2019-10-7 DNA回文序列感谢及你的几欣赏种结构形式
29
D
N
A
二
级
结
Holliday结构
构
富于AT
的
多
样
性
富于AT
2019-10-7
DNA分子中十感谢字你形的欣结赏 构的形成
30
限制性酶切割
3´
A Ala
C C 5´
氨基酸臂
2019-10-7
DHU环
TψC环 可变环
2019-10-7
感谢你的欣赏
25
DNA双螺旋的不同构象
2019-10-7
感谢你的欣赏
26
Z-DNA B-DNA A-DNA
2019-10-7
三种DNA双螺旋构象比较
A
外型
粗短
螺旋方向 螺旋直径
右手 2.55nm
碱基直升 碱基夹角
0.23nm 32.70
每圈碱基数
轴心与碱 基对关系
11 2.46nm
B 适中 右手 2.37nm 0.34nm 34.60 10.4 3.32nm
Z 细长 左手 1.84nm 0.38nm 60.00 12 4.56nm
碱基倾角
190
10
90
糖苷键构象 反式
大沟
很窄很深
小沟
感谢很你宽的欣、赏浅
反式 C、T反式，G顺式
很宽较深
平坦
窄、深
较窄很2深7
A-DNA
B-DNA
“核酸的结构和功能”课后反思
“核酸的结构和功能”课后反思“核酸的结构和功能”是普通高中课程标准实验教科书《分子与细胞（必修1）》中图版第2章第一节的重点内容之一。
本节主要内容有核酸的在细胞中的分布、核酸的结构及功能等。
本节的内容还是学习生物必修2──遗传与进化中“DNA的分子结构”的重要基础。
在备课中，先明确本节课的教学目标⒈知识目标：简述核酸的结构和功能。
⒉能力目标：培养科学思维方法及分析问题、解决问题的能力。
⒊情感态度与价值观目标：认同生命的物质性，认同生物界在物质组成上的统一性；体验探究过程的乐趣，积极参加讨论、合作、交流看法。
紧接着再明确重难点。
本节课的教学重点是核酸的结构和功能。
难点是DNA 和RNA的比较。
然后针对本节课的教学目标及重难点想出解决办法如下：（1）充分发挥多媒体计算机的独特功能，把DNA的基本组成单位、平面结构和立体结构等重、难点知识编制成多媒体课件。
将这些较难理解的重、难点知识变静为动、变抽象为形象，转化为易于吸收的知识。
（2）通过制作核苷酸及核酸结构模型，加深对核苷酸及核酸结构特点的理解和认识。
（3）通过讨论交流、通过提高学生的识图能力、思维能力，通过配合适当的练习，将知识化难为易。
在教学中，我把核苷酸及核酸结构模型的制作活动穿插其中，让学生分组制作核苷酸及核酸模型，这对学生理解核苷酸及核酸的结构非常有益。
这样可以使核苷酸的碱基种类及连接方式等教学重难点轻松突破，同时情感态度也得以升华。
另外我在教学中不断创设情境，引导学生去思考，提出问题，并运用不同的方法（如材料阅读、观察法、比较法、讨论法等）调动多种感官，促使学生自主探究去解决问题，从理论方面体验科学探究的过程、思想和乐趣，及时小结、反馈或进一步探究，层层深入，构建知识网络。
在准备这节课的授课内容和授课过程时，我时刻注意对学生情感态度与价值观的培养。
同时作为教师，我意识到，不只要激励我的学生勇攀科学的高峰，同时也要不断鞭策自己，使自己在教学教研领域有所建树。
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一级要求核酸单选题1 下列关于核苷酸生理功能的叙述哪一项是错误的?A 核苷酸衍生物作为许多生物合成过程的活性中间物B 生物系统的直接能源物质C 作为辅酶的成分D 生理性调节物E 作为质膜的基本结构成分E2 RNA和DNA彻底水解后的产物是A核糖相同,部分碱基不同B碱基相同,核糖不同C碱基不同,核糖不同D碱基不同,核糖相同"E以上都不是C 3对于tRNA来说下列哪一项是错误的?A5'端是磷酸化的B它们是单链C含有甲基化的碱基D反密码环是完全相同的E3'端碱基顺序是-CCA D 4绝大多数真核生物mRNA5'端有A polyA B帽子结构C起始密码D终止密码E Pribnow盒B 5下列关于tRNA的叙述哪一项是错误的?A tRNA的二级结构是三叶草形的B 由于各种tRNA，3'-末端碱基都不相同,所以才能结合不同的氨基酸C tRNA分子中含有稀有碱基D 细胞内有多种tRNAE tRNA通常由70-80个单核苷酸组成B6 下列关于tRNA的描述哪一项是错误的?A 在大肠杆菌中所有的tRNA分子在3'-末端均携带5'-CCA-3'序列B 在tRNA中的许多碱基转录后被修饰C 大多数t-RNA分子的二级结构可以用""三叶草型""描述D t-RNA分子的反密码子上的第一个碱基经常是次黄嘌呤E t-RNA分子的5'末端是三磷酸核苷E 7核酸中核苷酸之间的连接方式是A 2',3'磷酸二酯键B3',5'磷酸二酯键C 2',5'-磷酸二酯键D糖苷键E 氢键B 8核酸的各基本单位之间的主要连接键是A 肽键B 磷酸二酯键C 二硫键D 糖苷键E 氢键B9 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和辅酶A(CoA),三种物质合成的共同点是A 均需要尼克酸B 均需要泛酸C 含有来自磷酸核糖焦磷酸(PRPP)的核糖基团D 均接受半胱氨酸基团E 均属于腺苷酸的衍生物E10 Watson-Crick DNA分子结构模型A 是一个三链结构B DNA双股链的走向是反向平行的C 碱基A和G配对D 碱基之间共价结合E 磷酸戊糖主链位于DNA螺旋内侧B11 下列关于B-DNA双螺旋结构模型的叙述中哪一项是错误的?A 两条链方向相反B 两股链通过碱基之间的氢键相连维持稳定C 为右手螺旋,每个螺旋为10个碱基对D 嘌呤碱和嘧啶碱位于螺旋的外侧E 螺旋的直径为20A° D12 在DNA的双螺旋模型中A 两条多核苷酸链完全相同B 一条链是左手螺旋,另一条链是右手螺旋C A+G/C+T的比值为1D A+T/G+C的比值为1E 两条链的碱基之间以共价键结合C13 下列关于双链DNA碱基的含量关系哪个是错误的?A A=T,G=C BA+T=G+CC G=C+mCD A+G=C+TE A+C=G+T B14 下列关于核酸的叙述哪一项是错误的?A 碱基配对发生在嘧啶碱与嘌呤碱之间B 鸟嘌呤与胞嘧啶之间的联系是由两对氢键形成的C DNA的两条多核苷酸链方向相反,一条为3'→5',另一条为5'→3'D DNA双螺旋链中,氢键连接的碱基对形成一种近似平面的结构E 腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的联系是由两对氢键形成的B15 下列哪种碱基只存在于mRNA而不存在于DNA中?A 腺嘌呤B 胞嘧啶C 鸟嘌呤D 尿嘌呤E 胸腺嘧啶D16 在mRNA中,核苷酸之间以何种化学键连接?A 磷酸酯键B 疏水键C 糖苷键D 磷酸二酯键E 氢键D17 核酸变性后可发生哪种效应?A 减色效应B 高色效应C 失去对紫外线的吸收能力D 最大吸收峰波长发生转移E 溶液粘度增加B18 DNA受热变性时A 在260nm波长处的吸光度下降B 多核苷酸链水解成寡核苷酸C 碱基对以共价键连接D 溶液粘度增加E 在有RNA存在下,DNA溶液冷却时,DNA链能与互补的RNA链杂交E19 DNA的热变性特征是A 碱基间的磷酸二酯键断裂B 一种三股螺旋的形成C 对于一种均一DNA,其变性温度范围不变D 熔解温度因鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对的含量而异E 在260nm处的光吸收降低D20 下列关于DNA变性的叙述哪一项是正确的?A 升高温度是DNA变性的唯一原因B DNA热变性是种渐进过程,无明显分界线C 变性必定伴随有DNA分子中共价键的断裂D 核酸变性是DNA的独有现象， RNA无此现象E 凡引起DNA两股互补链间氢键断裂的因素,都可使其变性E21 下列关于DNA双螺旋结构的叙述哪一项是正确的?A 磷酸核糖在双螺旋外侧,碱基位于内侧B 碱基平面与螺旋（中心？）轴垂直C 遵循碱基配对原则,但有摆动现象D 碱基对平面与螺旋轴平行E 核糖平面与螺旋轴垂直A22 下列关于DNA Tm值的叙述哪一项是正确的?A 只与DNA链的长短有直接关系B 与G-C对的含量成正比C 与A-T对的含量成正比D 与碱基对的成分无关E 在所有的真核生物中都一样B23 下列几种DNA分子的碱基组成比例各不相同,哪一种DNA的Tm较低A DNA中的A-T占A5%B DNA中G-C占25%C DNA中G-C占40%D DNA中A-T占80%E DNA中G-C占35% D24 下列哪组碱基的含量高,则双螺旋DNA的熔解温度也高A 腺嘌呤+鸟嘌呤B 胞嘧啶+胸腺嘧啶C 腺嘌呤+胸腺嘧啶D 胞嘧啶+鸟嘌呤E 腺嘌呤+胞嘧啶D25 在下列哪一种情况下,互补的两条DNA单链将会结合成DNA双链?A 变性B 退火C 加连接酶D 加聚合酶E 以上都不是B26 真核细胞RNA帽样结构中最多见的是:A m7ApppNmp(Nm)pNB m7GpppNmp(Nm)pNC m7UpppNmp(Nm)pND m7CpppNmp(Nm)pNE m7TpppNmp(Nm)pN B 27DNA变性后理化性质有下述那个改变:A对260nm紫外光吸收减少B溶液粘度下降C磷酸二酯键断裂D糖苷键断裂E嘌呤环破裂B 28DNA的二级结构是:A α-螺旋B β-折叠β-转角D 超螺旋结构E 双螺旋结构E29 决定tRNA携带氨基酸特异性的关键部位是:A -XCCA 3'末端B TψC环C HDU环D 额外环E 反密码环A30 构成多核苷酸链骨架的关键是:A 2',3'-磷酸二酯键B 2',4'-磷酸二酯键C 2',5'-磷酸二酯键D 3',4'-磷酸二酯键E 3',5'-磷酸二酯键E31 含有稀有碱基比例较多的核酸分子是:A 细胞核DNAB 线粒体DNAC tRNAD mRNAE rRNA C32 有关DNA的叙述哪项绝对错误:A A=TB G=C C Pu=PyD C=C+mCE A=G、T=C E33 在DNA的Watson-Crick分子模型中:A 两条链的核苷酸顺序相同B 一条链是右手螺旋,另一条链是左手螺旋C 两条链反向缠绕D 两条链同向缠绕E 两条链实际上是一条链回折而成C34 双链DNA的Tm较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致:A A+GB C+TC A+TD C+GE A+C D35 组成核酸的基本结构单位是:A 戊糖和脱氧戊糖B 磷酸和戊糖C 含氨碱基D 单核苷酸E 多聚核苷酸D36 将脱氧核苷酸彻底水解时产物中含有:A 脱氧核苷和核糖B 核糖、磷酸C D-核糖、磷酸、含氮碱基D D-α-脱氧核糖、磷酸、尿嘧啶E D-α-脱氧核糖、磷酸、含氮碱基E37 RNA是:A 核糖核蛋白体B 脱氧核糖核蛋白体E 核糖核苷D 38 核酸溶液的紫外吸收峰在波长多少nm 处?A 260nmB 280nmC 230nmD 240nmE 220nmA 39 DNA 的碱基组成规律哪一项是错误的? A 分子中A=C,G=TB 分子中A+G=C+TC 人与兔DNA 碱基组成可有不同D 同一个体不同组织器官其DNA 碱基组成相同E 年龄、营养状态及环境的改变不影响DNA 的碱基组成A 40 DNA 的一级结构是指: C A 各核苷酸中核苷与磷酸的连键性质B DNA 分子由数目庞大的C 、A 、U 、G 四种核苷酸通过3',5'-磷 酸二酯键连接而成 C 各核苷酸之间的连键性质及核苷酸的排列顺序D 核糖与含氮碱基的连键性质E DNA 的双螺旋结构41 DNA 双螺旋结构的特点之一是:A 碱基朝向螺旋外侧B 碱基朝向螺旋内侧C 磷酸核糖朝向螺旋内侧D 糖基平面与碱基平面平行E 碱基平面与螺旋轴平行B 42 DNA 两链间氢键是: A G-C 间为两对 B G-C 间为三对 C A-T 间为三对D G-C 不形成氢键E A-C 间为三对B 43 下列关于RNA 的说法哪项是错误的?A 有rRNA 、mRNA 和tRNA 三种B mRNA 中含有遗传密码C tRNA 是最小的一种RNAD 胞浆中只有mRNAE rRNA 是合成蛋白质的场所D 44 tRNA 的分子结构特征是A 有密码环B 有反密码环和3'-端C-C-AC 3'-端有多聚AD 5'-端有C-C-AE 有反密码环和5'-端C-C-AB 45 DNA 变性是指: A 分子中3',5'-磷酸二酯键断裂 B 核苷酸游离于溶液中C 链间氢键断裂、双螺旋结构解开D 消光系数值降低E 粘度增加C 46 下面关于Tm 值的论述哪项是错误的?A 不同种属的DNA 有其特定的Tm 值B Tm 值与DNA 中G-C 含量有关C 含G-C 多的DNA;其Tm 值较低D Tm 值与介质中离子强度有关E 介质离子强度低时,DNA 的Tm 值亦低C一级要求 名词解释1 核苷2 核苷酸3 单核苷酸4 磷酸二酯键5 核酸6 DNA 变性7 DNA 复性或退火8 分子杂交9 核酸的一级结构10 DNA 一级结构11 碱基配对规律12 DNA的二级结构13 环腺苷酸14 增色效应15 限制性核酸内切酶16 发夹结构17 熔解温度、变性温度或Tm18 核内不均一RNA19 内含子20 外显子21 基因22 基因组23 polyA尾。