核酸组成与结构
第二单元 核酸的结构和功能
(1～2题共用备选答案)
A.G、C、T、U
Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱG、A、C、T
C.A、G、C、U
D.G、A、T、U
E.I、C、A、U
【助理】
1RNA分子中所含的碱基是
四、DNA的功能
DNA是遗传的物质基础，表现生物性状的遗传信息贮存在DNA分子的核苷酸序列中。当细胞分裂时，生物遗传信息通过复制从亲代(细胞)传递给子代(细胞)，使物种得以延续。因此，DNA与细胞增生、生物体传代有关。DNA还可通过转录指导RNA(包括mRNA)合成，将遗传信息传递给mRNA；继而以mRNA为模板合成特异的蛋白质分子。蛋白质赋予生物体或细胞特异的生物表型和代谢表型，使生物性状遗传。
C．DNA双螺旋以右手螺旋的方式围绕同一轴有规律地盘旋
D．两股单链的5′至3′端走向在空间排列上相同
E．两碱基之间的氢键是维持双螺旋横向稳定的主要化学键
答案：D
三、DNA的三级结构
原核生物没有细胞核，其DNA分子在双螺旋基础上进一步扭转盘曲，形成超螺旋，使体积压缩。超螺旋结构就是DNA的三级结构。
在真核生物的染色体中，DNA的三级结构与蛋白质的结合有关。与DNA结合的蛋白质有组蛋白和非组蛋白两类。组蛋白有H1，H2A，H2B，H3和H4共5种，它们都是含有丰富的赖氨酸和精氨酸残基的碱性蛋白质。组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两分子形成八聚体，八聚体之外绕有近1圈约140至146个碱基对的DNA，构成一个核小体。H1位于核小体与核小体之间的连接区，并与约75至100个碱基对的DNA结合，组成串珠状结构。在核小体结构基础上，DNA链进—步折叠，形成染色(单)体。人类细胞核中有46条(23对)染色体，这些染色体的DNA总长达1．7m，经过折叠压缩，46条染色体总长也仅200nm左右。
核酸的结构和功能
一、核酸的化学组成
1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%）
2. 分子组成
碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱
核苷
核苷酸
戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖
磷酸(phosphate)
目录
碱基
N 7
8 9 NH
5 6 1N
43 2 N
嘌呤(purine)
NH2 N
N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"
Francis Harry Compton Crick
James Dewey Watson
Maurice Hugh Frederick Wilkins
（二） DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
DNA分子由两条相互平行但走 向相反的脱氧多核苷酸链组成， 两链以”脱氧核糖-磷酸” 为 骨架，以右手螺旋方式绕同一 公共轴盘。螺旋直径为2nm， 形成 大沟 (major groove) 及小 沟(minor groove)相间。
60S
4718个核苷酸 160个核苷酸 120个核苷酸
占总重量的35%
三种RNA内容小结
mRNA
tRNA
结 单链
局部双链
构 5'—m7GpppNm、 三叶草形、倒L形
NNHHN22H2
N
NNN
细胞中的核酸知识点
核酸知识点【基础知识整合】1．核酸的基本组成单位：，其分子组成为。
3．核酸的功能：细胞内携带的物质，控制合成。
2．核酸的功能特性(1)构成DNA的是4种脱氧核苷酸，但成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是多种多样的，DNA分子具有多样性。
(2)每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比率和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表特定的遗传信息。
(3)有些病毒只含有RNA一种核酸，其核糖核苷酸排列顺序也具有多样性。
考点二核酸与蛋白质【知识拓展】细胞质内核糖体上细胞核、线粒体、叶绿体等2.联系(1)核酸控制蛋白质的合成(2)DNA 多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系【总结提升】蛋白质和核酸两者均存在物种特异性，因此可以从分子水平上为生物进化、亲子鉴定、案件侦破等提供依据，但生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸、核苷酸等不存在物种的特异性。
考点三 “观察DNA 和RNA 在细胞中的分布”实验 【知识拓展】 一、实验原理①DNA 主要分布于细胞核中，RNA 主要分布于细胞质中。
②甲基绿和吡罗红对DNA 、RNA 的亲和力不同： 利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA 和RNA 在细胞中的分布。
③盐酸(HCl)能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
二、实验流程图1、取口腔上载玻片上滴一滴生理盐水↓消毒牙签刮口腔内侧壁后在液滴中涂抹几下载玻片在酒精灯上烘干↓载玻片在酒精灯上烘干载玻片放入盛有30 mL 质量分数为8%的盐酸的小烧杯中↓大烧杯中加入30 ℃温水↓小烧杯放入大烧杯中保温5 min2、水解3、冲洗涂片：用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片10 s染色吸水纸吸去载玻片上的水分↓用吡罗红甲基绿染色剂2滴染色5 min↓吸去多余染色剂，盖上盖玻片4、观察低倍镜观察：选染色均匀、色浅区域移至视野中央、调清晰后观察↓高倍镜观察：调节细准焦螺旋，观察细胞核、细胞质染色情况三、实验现象及相关结论结论：真核细胞的DNA 主要分布在细胞核，少量分布在线粒体、叶绿体。
核酸的化学组成
O
H3C
NH
N
NH
N 1
6
N H O
N H
O
N H
O
2，4-二氧嘧啶
2-氧-4-氨基嘧啶
5-甲基-2，4-二氧嘧啶
U
C
T
组成核酸的稀有碱基
核酸中除了5类基本的碱基外，还有一些含量甚 少的碱基，称为稀有碱基。
O
N N N N O N N
NH2
—CH3
I
m5C
DHU
碱基的结构特征
碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶 环均呈平面或接近于平面的结构。 碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式—烯醇 式或胺式—亚胺式互变异构。
DNA
D-2-脱氧核糖
A
NH2 N
鸟嘌呤
嘌呤
6
1N 2 5
guanine
7 N
O
N 3
4
N 9
8
N
N NH
N H
N
N H
N
NH2
A
G
1.组成核酸的碱基 尿嘧啶 uracil
O
嘧啶
4 3N 2 5
胞嘧啶 胸腺嘧啶 cytosine thymine
O
O
C2’-endo（2E) C5’ 4’ 3’ O 2’ 1’ N C5’ 4’
N O 3’ C3’-exo(E3) 2’ 1’
C2’-exo(E2)
（2）扭转式 糖环的C2’和C3’都偏离平面而且偏离方向相反称 为扭转式折叠（Twist,简写为T ）。如C2’-endo C3’-exo（23T), C2’-exo-C3’- endo(3T2) 。上述几种构 象可分别以侧视简图表示：
生物化学 第13章 核酸结构
Cytosine Thymine Uracil
Adenine
Guanine
Phosphate
Nitrogenous base
Pentose sugar
HOCH2
OH
HOCH2
OH
HO
H
Ribose (in RNA) Doxyribose (in DNA)
（二）核酸的基本结构单位——核苷酸
6、核苷酸的衍生物
OH
2´ H (O)H
（二）核酸的基本结构单位——核苷酸
4、核苷酸 nucleotide
核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的核 苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。
O
HO P OH2C O B OH
O
HO P OH2C O B OH
OH OH
OH
核糖核苷酸
脱氧核糖核苷酸
3、mRNA一级结构的特 点
真核细胞mRNA的3’-末端有一段长达200个核 苷酸左右的聚腺苷酸(polyA) ，5’-末端有一个 甲基化的鸟苷酸，称为“帽子结构” 。
问题：大部分真核细胞mRNA的3′-末端都具有多聚（ ）
三、DNA的高级结构
1953年，J. Watson 和F. Crick 在前人研 究工作的基础上，根 据 DNA 结 晶 的 X- 衍 射图谱和分子模型， 提出了著名的DNA双 螺旋结构模型，并对 模型的生物学意义作 出了科学的解释和预 测。
（三）多聚核苷酸
多聚核苷酸是通过核苷酸的5’-磷酸基与 另一分子核苷酸的C3’-OH形成磷酸二酯 键相连而成的链状聚合物。
由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA 链；
由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链。
核酸的分子组成和结构
核酸的分子组成和结构核酸是构成生物体基本遗传信息的大分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
它们在细胞中起着传递、复制和转录遗传信息的重要作用。
核酸的分子组成和结构是理解其功能和特性的基础。
我们来看核酸的分子组成。
核酸由核苷酸组成，而核苷酸又由糖、磷酸和碱基三个部分组成。
其中，DNA的糖是脱氧核糖，而RNA 的糖是核糖。
糖和磷酸通过磷酸二酯键连接在一起，形成核苷酸的主体结构。
碱基则连接在糖的1号碳上，通过N-糖苷键与糖相连。
DNA的碱基有腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C），而RNA的碱基则是腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
我们来探讨核酸的分子结构。
DNA和RNA的分子结构都是由两条互补的链组成的。
这种结构被称为双螺旋结构。
在DNA中，两条链通过碱基之间的氢键相互连接，形成稳定的螺旋结构。
其中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间是通过两个氢键连接的，而鸟嘌呤和胞嘧啶之间是通过三个氢键连接的。
这种特殊的氢键配对使得DNA的两条链保持互补性。
RNA的结构与DNA类似，但由于RNA含有尿嘧啶而不含胸腺嘧啶，因此RNA是以单链的形式存在的。
除了双螺旋结构，核酸还可以形成其他的二级和三级结构。
在DNA中，双螺旋可以进一步形成超螺旋、环形和染色质等结构。
RNA则可以形成各种不同的二级结构，如发夹结构、环状结构和四链结构等。
这些二级和三级结构的形成与核酸的碱基序列、糖基连接方式以及环境条件等因素有关。
总结起来，核酸的分子组成和结构是由核苷酸、糖、磷酸和碱基等部分组成的。
核酸分为DNA和RNA两种类型，其糖的种类和碱基的组成略有不同。
核酸以双螺旋结构为基础，通过碱基之间的氢键相互连接，形成稳定的结构。
此外，核酸还可以形成其他的二级和三级结构，这些结构对于核酸的功能和特性具有重要影响。
对于生物学研究和遗传工程等领域来说，对核酸的分子组成和结构有深入的理解是至关重要的。
了解核酸的组成和结构有助于我们理解生命的起源和进化，揭示基因的功能和调控机制，以及开发新的药物和治疗方法。
最经典总结-核酸的组成和结构、功能
考点一 核酸的组成、结构与功能1.核酸的组成(1)组成元素：C 、H 、O 、N 、P 。
(2)基本单位——核苷酸核苷酸的组成成分：a.磷酸、b.五碳糖、c.含氮碱基，其相关种类：b 是2种，c 是5种。
(3)基本单位的种类⎩⎪⎨⎪⎧脱氧核糖核苷酸(4种)――→组成DNA核糖核苷酸（4种）――→组成RNA■助学巧记巧记DNA 组成结构的“五、四、三、二、一”2.核酸的种类和功能(1)分类：脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
(2)“三看”法快速确认DNA 、RNA3.DNA 和RNA 的比较分类脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)组成单位成分碱基共有A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)特有T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶) 五碳糖脱氧核糖核糖磷酸磷酸功能是主要的遗传物质，携带和复制遗传信息，并决定蛋白质的生物合成(1)针对RNA病毒：是RNA病毒的遗传物质(2)mRNA：传递遗传信息(3)tRNA：运输氨基酸(4)rRNA：组成核糖体(5)极少数RNA可作为酶，具有催化功能存在①真核生物：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体②原核生物：拟核、质粒主要存在于细胞质中1.真题重组判断正误(1)人轮状病毒是一种双链RNA病毒，利用吡罗红染色，可以鉴别小肠上皮细胞是否被轮状病毒感染(2016·四川，6A)(×)(2)核酸→核苷酸属于水解反应(2016·经典高考)(√)(3)tRNA分子中含有一定数量的氢键(2014·江苏卷，1A)(√)(4)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接(2014·江苏，1D)(×)(5)DNA和RNA分子的碱基组成不完全相同(2013·重庆高考)(√)以上内容考查了DNA和RNA分子的化学组成及空间结构、功能及鉴定，其主要源自教材必修1P26～29关于核酸的相关知识，大多属识记内容。
2.(教材必修1P28图2－9改编)下图为某核苷酸链的示意图，下列相关叙述中，正确的是()A.图示化合物的元素组成只有C、H、O、NB.图示化合物为DNA的一条链C.图中的T、C、G可参与合成6种核苷酸D.图示化合物只能在细胞核中找到解析核苷酸链的组成元素有C、H、O、N、P，A错误；图中含有碱基T，为DNA的一条链，B正确；T、C、G可参与合成5种核苷酸，C错误；DNA主要分布在细胞核中，此外在细胞质中也有少量DNA，D错误。
高一生物必修一知识点核酸
千里之行，始于足下。
高一生物必修一知识点核酸核酸是生物体内一种重要的生物大分子，是传递、复制和控制遗传信息的基础。
核酸主要由核苷酸组成，是由多个核苷酸单元通过磷酸二酯键连接而成的。
核酸分为DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）两种。
下面将从核酸的结构、功能及复制等方面详细介绍核酸的知识点。
一、核酸的结构1.核苷酸的组成与结构：核苷酸是核酸的组成单元，由一个五碳糖（脱氧核糖或核糖）、一个含氮碱基和一个磷酸基团组成。
2.核酸的结构：DNA的结构是双螺旋结构，由两股互补的链以螺旋形状排列，两条链通过碱基对之间的氢键连接在一起。
RNA的结构通常是单链状。
二、核酸的功能1.储存遗传信息：核酸是细胞内遗传信息的主要储存和传递分子。
DNA携带着生物体遗传信息的全部，通过DNA复制和RNA转录传递给下一代。
2.指导蛋白质合成：DNA通过RNA转录来合成RNA分子，其中包括mRNA（信使RNA）、rRNA （核糖体RNA）和tRNA（转移RNA）。
mRNA带着DNA的信息转移到核糖体，指导蛋白质的合成。
3.调控基因表达：一些特定的RNA分子能干扰基因或调节基因的表达，参与生物体发育、分化和生理代谢等过程。
三、核酸的复制第1页/共2页锲而不舍，金石可镂。
DNA的复制是细胞分裂的前提和基础，是生命物质的自我复制。
DNA的复制遵循半保留复制规律，即一个DNA分子在复制过程中产生两个完全相同的DNA分子，并且每个新的DNA分子包含一条模板链和一个新合成的链。
1.复制酶与复制起始点：DNA复制过程中的复制酶主要有DNA聚合酶和DNA连接酶，它们在复制起始点上起到关键作用。
2.复制过程：DNA复制可分为三个主要步骤：解旋、复制和连接。
解旋过程是由解旋酶催化DNA两条链的分离，形成复制起始点，为DNA复制提供模板。
复制过程中，DNA聚合酶沿着模板链合成新链，每个核苷酸由它的三个基本组件（脱氧核糖、碱基、磷酸）组成。
连接过程由DNA连接酶完成，将新合成的DNA片段粘贴在一起。
人教版高中生物：核 酸 的 结 构 和 功 能
磷酸、核糖和 A、U、C、G 四种含氮碱基
代谢 产物
CO2、H2O、含N废物
二.核酸功能： 核酸是一切生物(除朊病毒外)的遗传物质。
DNA是绝大多数生物的遗传物质，是遗传信 息的载体。
细胞生物：体内既有DNA也有RNA，但 仅是DNA
病毒：体内只有一种核酸，并以这种核酸
为遗传物质。
如：噬菌体是DNA病毒的代表，烟草花叶病 毒、HIV、SARS病毒都是RNA
不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况
生物类别
核酸
核苷酸 碱基
遗传 物质
举例
原核生物 含有DNA
和真核生 和RNA两 8
物
种核酸
5
DNA
细菌、 人等
只含DNA 4
4 DNA 噬菌体
病毒
只含RNA 4
烟草花
4 RNA 叶病毒
2.两大高分子化合物间的关系：核酸控制蛋白质的合成。 (1)核酸控制蛋白质的合成
核酸的结构和功能
• 一、核酸的结构 • 1.组成元素： C、H、O、N、P • 2.分类： DNA和RNA
• DNA:
A
P
C、H、 N O
T C G
脱氧核糖
a.基本单位：
b.结构：两条脱氧核苷酸长
脱氧核 DNA 链盘旋成双螺旋结构。
苷酸
脱氧核
（4种） 糖核酸 c.分布：真核细胞：细胞核
（主要）、线粒体、叶绿体
分离，使DNA水解 C．酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防
止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏 D．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色
的染色体和呈红色的RNA分子
【答案】C
【解析】核酸是由 C、H、O、N、P 等 5 种元素组成的 1 种 高分子化合物，分为核糖核酸和脱氧核糖核酸两大类，前者的基 本单位是核糖核苷酸，后者的基本组成单位是脱氧核苷酸。核酸 是一切生物的遗传物质，包括病毒在内，所以病毒内也存在核酸。
生物化学第二章核酸
（五）体内重要的游离核苷酸及其衍生物
1、多磷酸核苷酸
NDP NTP (A，G, C, U）
dNDP dNTP (A，G, C, T）
H N
N H
N
H
9
N
H
O-
O-
O-
腺嘌呤
~ ~ -O— P -O— P -O— P HOH2C5′ O OH
‖
‖
O
O
‖
O
4′
1′
3′ 2′
M-单 D-二 T－三 P-磷酸
Erwin Chargaff （1905－1995）
3、 DNA 分子X射线衍射照片
DNA 分子 X射线衍射照片
4、DNA双螺旋结构模型（double-helical structure） 1953年，James Watson & Francis
James Watson & Francis Crick
第二章 核酸的结构和功能
Structure and function of Nucleic Acid
核 酸(nucleic acid)
是以核苷酸为基本组成单位的生 物大分子，携带和传递遗传信息。
核酸的种类、分布和功能
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
分布于细胞核（98％），线 粒体，叶绿体， 质粒。
由于几何形状的限制，碱基对只能由嘌呤和嘧啶配对，即A 与T，G与C。这种配对关系，称为碱基互补。A和T之间形 成两个氢键， G与C之间形成三个氢键。
碱基配对和氢键形成
3、双螺旋横截面的直径约为2 nm，相邻两个 碱基平面之间的距离（轴距）为0.34 nm， 每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺距（即螺 旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。
核酸的名词解释
核酸的名词解释
核酸是一类复杂的生物大分子，由核苷酸基本单位按特定顺序连接而成。
它是构成生物体遗传信息的主要分子之一，能够存储和传递遗传信息。
核酸分为脱氧核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类。
DNA是一种双螺旋结构的大分子，由四种不同的核苷酸单元（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和脱氧核糖）组成。
它们按特定序列连接在一起，形成由磷酸骨架支撑的双链结构。
DNA是
细胞遗传信息的载体，存储了构成生物体发育和功能的指令。
RNA是一种单链分子，由核苷酸单元通过磷酸骨架连接而成。
与DNA相比，RNA的碱基组成基本相同，只在核糖糖基上缺少了一个氧原子。
RNA具有多种功能，可以参与蛋白质的合成、基因调控和信使传递等生物过程。
核酸具有重要的生物学功能。
首先，它们能够存储生物体的遗传信息，这是由于核酸中的碱基序列可以编码特定的氨基酸，进而决定了蛋白质的合成和功能。
此外，核酸还可以通过复制和传递机制，将遗传信息从父母代传递给子代，实现生物的遗传连续性。
除了遗传信息的保持和传递，核酸还扮演着其他重要的角色。
例如，RNA在转录过程中可以通过调控基因表达来控制细胞
的发育和分化。
此外，RNA还可以通过RNA酶的作用，参与
蛋白质合成过程中的剪切和修饰，从而影响蛋白质的功能和结构。
总之，核酸是构成生物遗传信息的重要分子，在细胞的遗传信息传递、基因调控和蛋白质合成等过程中起着关键的作用。
通过对核酸的研究，人类能够更好地理解生命的本质，深入探索生物体的发育和功能调控机制。
核酸的组成和分类
核酸的组成和分类核酸的基本结构单位是核苷酸，核苷酸由核苷和磷酸组成，核苷由碱基和戊糖组成。
DNA 中戊糖为 D-2-脱氧核糖 （D-2-deoxyribose ） ，碱基为腺嘌呤、 鸟嘌呤、 胞嘧啶和胸腺嘧啶； RNA 中戊糖为 D-核糖 （D-ribose ） ，碱基为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶。
碱基和戊糖的化学结构 组成核酸的碱基主要为嘌呤衍生物和嘧啶衍生物，核酸中的嘌呤衍生物都是腺嘌呤和 鸟嘌呤。
嘌呤碱基由母体化合物嘌呤衍生而来。
DNA ：嘧啶衍生物为胞嘧啶和胸腺嘧啶， RNA ： 嘧啶碱为胞嘧啶和尿嘧啶，但 核酸中还发现一些修饰碱基，也称稀有碱基，它们绝大部分也都是嘌呤和嘧啶类化合 物。
稀有碱基含量很少，种类却很多，以甲基化的碱基居多。
核酸中， tRNA 含稀有碱基最 多，含量可高达 10％。
（自己画结构） DNARNA嘧啶碱基是母体化合物嘧啶的衍生物，tRNA 中含有少量胸腺嘧核酸根据戊糖的种类分类，构成DNA 的戊糖是D-2- 脱氧核糖，RNA 链的戊糖是D- 核糖。
此外, 还发现有D-2-O- 甲基核糖。
糖环上的 C 原子编号为1'，2'，3'，4'，5'。
核苷戊糖与碱基缩合而成的化合物称为核苷。
1、核苷的分类 按照戊糖种类的不同：核糖核苷，脱氧核糖核苷， 2-O-甲基核苷；按照碱基的不同：嘌呤核苷和嘧啶核苷2、核苷的结构特点 核苷结构中糖基与碱基以 β-糖苷键相连，称为 N-糖苷键，核苷中戊糖 均为呋喃型环状结构。
在空间结构上碱基与糖环平面互相垂直，在 DNA 双螺旋中碱基配对 是以反式定位的，碱基上的氨基或酮基可以互变异构为亚氨基或烯醇基。
不同 pH 条件下核 苷有不同的解离态。
核苷酸1、种类 核苷的磷酸酯叫核苷酸，分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两大类。
核糖核苷 的戊糖分别可形成 2'、 3'、5'三种核苷酸；脱氧核糖核苷只能形成 3'和 5'-核苷酸； 2'-O-甲基核苷也只有两种核苷酸。
核酸检测物理知识点总结
核酸检测物理知识点总结一、核酸的结构与性质1.1 核酸的化学结构核酸是一种由核苷酸经过磷酸二脂酸酯键连接形成的生物大分子，包括DNA和RNA两种类型。
DNA由脱氧核糖核苷酸组成，RNA由核糖核苷酸组成。
核苷酸由核苷和磷酸二脂酸组成，核苷包括一个含氮碱基和一个糖分子，磷酸二脂酸作为链的连接部分。
1.2 核酸的物理性质核酸具有许多特殊的物理性质，如双螺旋结构、碱基配对、DNA超螺旋等。
其中双螺旋结构是DNA的典型结构，由两条螺旋形成，而碱基配对是通过氢键将两条链连接在一起，碱基的配对规律是腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）之间形成两个氢键，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之间形成三个氢键。
此外，DNA还具有超螺旋结构，这种结构形式使得DNA在细胞分裂时更容易分离。
1.3 核酸的光学性质核酸具有一定的光学性质，如吸收光谱、荧光光谱等。
DNA和RNA在紫外光下有显著的吸收，其中DNA在260nm处有最大吸收峰，而RNA在260nm处有一个稍微红移的吸收峰。
此外，核酸还具有荧光发射的性质，一些荧光染料可以与核酸结合产生荧光信号，用于核酸的检测和定量分析。
二、核酸检测的原理与技术2.1 核酸检测的原理核酸检测的原理是通过特定的技术手段来识别和检测样品中的核酸序列，常用的技术包括PCR（聚合酶链式反应）、分子杂交、核酸电泳、原位杂交等。
PCR是最常用的核酸扩增技术，通过模拟细胞内DNA复制的过程来扩增目标DNA序列，从而实现对目标基因的检测和分析。
2.2 核酸检测的技术手段核酸检测的技术手段包括一系列的实验方法和设备，如核酸提取、PCR扩增、凝胶电泳、原位杂交、微阵列技术等。
其中核酸提取是核酸检测的首要环节，其目的是从样品中提取出目标DNA或RNA序列，为后续的PCR扩增和检测做准备；PCR扩增是一种快速、高效、特异性强的核酸扩增技术，可将目标核酸的复制数量扩大上百万倍，从而实现对微量核酸的检测和分析。
2.3 核酸检测的应用核酸检测技术在临床医学、疾病预防和控制、食品安全监测等领域有着广泛的应用，如临床诊断中的传染病检测、肿瘤基因检测、遗传病筛查等；疾病预防和控制中的病毒核酸监测、病原微生物检测、环境污染监测等；食品安全监测中的食源性疾病的检测、转基因食品的检测等。
生物化学第一节 核酸的化学组成以及一级结构
第一节核酸的化学组成以及一级结构2015-07-06 71573 0第二章核酸的结构与功能核酸( nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子，具有复杂的结构和重要的生物学功能。
核酸可以分为脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)两类。
真核生物DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息，并通过复制的方式将遗传信息进行传代。
细胞以及个体的基因型( genotype)是由这种遗传信息组成的。
在绝大多数生物中，RNA是DNA的转录产物，参与遗传信息的复制和表达。
真核生物RNA 存在于细胞质、细胞核和线粒体内。
在某些病毒中，RNA也可以作为遗传信息的载体。
第一节核酸的化学组成以及一级结构核酸在核酸酶作用下水解成核苷酸( nucleotide)，而核苷酸完全水解后可释放出等摩尔的碱基、戊糖和磷酸。
这表明构成核酸的基本组分之间具有一定的对应关系。
DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸( deoxyribonucleotide)，而RNA的基本组成单位是核糖核苷酸(ribonucleoti- de)。
一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位碱基( base)是构成核苷酸的基本组分之一。
碱基是含氮的杂环化合物，可分为嘌呤( purine)和嘧啶(pyrimidine)两类（图2-1）。
常见的嘌呤包括腺嘌呤(adenine，A)和鸟嘌呤(gua- mne，G)，常见的嘧啶包括尿嘧啶(uracil，U)、胸腺嘧啶(thymine，T)和胞嘧啶(cytosine，C)。
DNA 中的碱基有A、G、C 和T；而RNA中的碱基有A、G、C和U。
碱基的各个原子分别加以编号以便于区分。
这五种碱基的酮基或氨基受所处环境pH的影响可以形成酮-烯醇(keto-enol)互变异构体或氨基-亚氨基（amino-imino）互变异构体，这为碱基之间形成氢键提供了结构基础（图2-2）。
生物化学第13章核酸的结构
拓 扑 异 构 体 的 电 泳 图 同样大小的
DNA L值递 减1
环状DNA的正超螺旋
环状DNA的负超螺旋
环状DNA的不同构象
负超螺旋为右手螺旋，正超螺旋为左手螺旋。
线状DNA的负超螺旋
L=-2,
负超螺旋为左手螺旋，正超螺旋为右手螺旋。
DNA
染 色 体
中 的 超 螺 旋
拓扑异构酶的作用
Dickerson模型中碱基对的 螺旋桨状扭曲
不同类型的DNA双螺旋
Watson和Crick模型代表DNA钠盐在较高湿度 下（92%）制得的纤维的结构，该结构称为B型。 由于它的水分含量较高，可能比较接近大部分 DNA在细胞中的构象。DNA能以多种不同的构象 存在，除B型外通常还有A型、C型、D型、E型， 以及左手螺旋的Z型。其中A型和B型是DNA的两 种基本的构象， C型、D型、E型与B型类似，Z型 则比较特殊。
核苷 (nucleoside)
碱基上的原子以数字编号，核糖上的原子以加撇的数字编号。
糖苷键
DNA和RNA中的各种核苷
核苷酸 (nucleotide)
核苷酸 (nucleotide)
5’-腺苷酸
3’-腺苷酸
2’-腺苷酸
多磷酸核苷酸
环化核苷酸
（cAMP）
（cGMP）
二、核酸的共价结构
5’ 3’
B型
A型
DNA中碱基的顺反构象
碱基平面绕N－糖苷键旋转就产生顺式 （syn）和反式（anti）构象，反式构象是指嘌 呤的六元环或嘧啶的2位O远离糖链方向，顺式 构象是指它们靠近糖链方向。
DNA中碱基的顺反构象
顺式
反式
反式
DNA中碱基的顺反构象
B－DNA中碱基的反式构象 Z－DNA中碱基的顺式构象
核酸知识点总结图
核酸知识点总结图一、核酸的结构1. 核苷酸的结构核苷酸是核酸的基本组成单元，包括磷酸基团、五碳糖和碱基三部分。
在DNA中，糖是脱氧核糖；在RNA中，糖是核糖。
碱基分为嘌呤碱基和嘧啶碱基两类，嘌呤碱基有腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），嘧啶碱基有胸腺嘧啶（T）（在DNA中）和胸腺嘧啶（U）（在RNA中）以及胞嘧啶（C）。
核苷酸是碱基和五碳糖的糖苷化产物，碱基与糖通过N-糖苷键相连。
2. 核酸的二级结构DNA的二级结构是由两股互补的链以双螺旋形式相互缠绕而成，肝氏结构为DNA最常见的二级结构形态。
RNA的二级结构更为多样，可以形成双股RNA结构和多股RNA结构。
具体的二级结构形式有很多，如折叠、打结、环形等。
3. 核酸的三级结构DNA的三级结构通常是一个肝氏螺旋形态，即多个二级结构相互缠绕而成。
RNA的三级结构呈现出多样性，可以形成复杂的空间结构，包括各种结构域和RNA酶等。
通过多种非共价键作用形成具有特定功能的特殊结构。
4. 结构特点（1）DNA的碱基配对规律：腺嘌呤与胸腺嘧啶之间通过三个氢键结合；鸟嘌呤与胞嘧啶之间通过两个氢键结合。
这种碱基配对规律保证了DNA在复制和转录时能够准确地传递遗传信息。
（2）RNA具有自身稳定性差的特点，易受酶的降解。
所以RNA的寿命相对较短。
二、核酸的功能1. 存储生物遗传信息核酸作为生物体内基因的物质基础，能够存储生物遗传信息，包括生物体形态、生长发育和功能表型等各种信息。
DNA分子中的基因序列编码了遗传信息，通过遗传物质的传递和表达，决定了生物个体的遗传特征。
2. 指导蛋白质的合成DNA通过转录合成RNA，再通过翻译合成蛋白质，这是中央法则的基本过程。
在这个过程中，DNA编码的遗传信息被复制和转录成RNA，再通过翻译转化成蛋白质。
蛋白质是生物体内最重要的功能分子，通过蛋白质的合成和活性发挥对生物体内各种生理过程的调控作用。
3. 调控生物体的生长和发育核酸通过编码蛋白质来控制生物体的生长和发育过程。
核酸的基本结构名词解释
核酸的基本结构名词解释核酸是一种重要的生物分子，它在细胞中具有存储和传递遗传信息的功能。
核酸分为两类，即脱氧核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），它们在生物体内发挥着不同的功能。
一、脱氧核酸（DNA）脱氧核酸是一种复杂的分子，在细胞核中以双螺旋结构存在。
它由四种不同的碱基组成，包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
这些碱基通过氢键的配对形成碱基对，其中腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有两条氢键相连，鸟嘌呤与胞嘧啶之间有三条氢键相连，这种配对规则保证了DNA的稳定性。
DNA的核酸骨架由脱氧核糖和磷酸基团交替排列而成，脱氧核糖通过磷酸基团连接在一起，形成DNA链。
两条DNA链以互补的碱基配对方式相互缠绕，形成了双螺旋结构。
这种结构使得DNA能够进行复制和转录过程，从而传递和储存遗传信息。
二、核糖核酸（RNA）核糖核酸是一种单链结构的分子，与DNA不同，它使用核糖作为糖分子，而不是脱氧核糖。
此外，RNA中的碱基组成也略有不同，包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。
与DNA相比，RNA中的胸腺嘧啶被尿嘧啶取代。
RNA具有多种功能，它不仅能传递和储存遗传信息，还能参与蛋白质的合成过程。
在细胞中，基因的信息首先由DNA转录成为RNA分子，然后通过蛋白质合成机器将其转译为蛋白质。
这个过程被称为转录和翻译，是生命活动的重要基础。
除了传递遗传信息外，RNA还在细胞中起着许多其他重要的功能。
例如，特定的RNA分子可以作为酶参与催化生化反应，这些RNA被称为“核酸酶”。
此外，还有许多非编码RNA（ncRNA）在调控基因表达、细胞分化和发育中发挥重要作用。
结语：核酸是生物体中重要的分子之一，它以其独特的结构和功能贡献着生命的奇迹。
脱氧核酸（DNA）通过双螺旋的形式在细胞中存储和传递遗传信息，而核糖核酸（RNA）则在复制和转译过程中参与蛋白质的合成，同时也参与调控基因表达。
对核酸的深入了解不仅有助于我们理解生命的奥秘，也有助于推动生命科学的进步。
核酸的种类和分布及化学组成
核酸的化学组成
碱基
碱基是核酸分子中的信息携带者。DNA中 的碱基有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶 (C)和胸腺嘧啶(T)；RNA中的碱基有腺嘌 呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶 (U)。这些碱基通过氢键相互配对，形成 稳定的核酸结构。在DNA中，A与T配对，G 与C配对；在RNA中，A与U配对，G与C配对 。这些配对原则保证了核酸分子中的遗传 信息能够准确地进行复制和转录
RNA
核糖核酸(RNA)在生物体内起着多种多样 的作用。它可以是遗传信息的传递者，也 可以是蛋白质的合成者。RNA通常以单链 的形式存在，也可以形成一些复杂的结构 ，如tRNA和rRNA。RNA中的核苷酸由磷酸 、核糖和四种不同的碱基组成：腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)
2
核酸的种类和分布 及化学组成
-
目录
CONTENTS
1
2
3
4
核酸的种类
核酸的分布 核酸的化学组成
总结
1
核酸的种类
4
核酸的种类
核酸分为两种基本类型：脱氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸(RNA)
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• 第二级 • 第三级 • 第四级
• 第五级
这两种核酸都是由许多核苷酸通过磷酸 二酯键连接而成的长链
核酸的分布
DNA
DNA主要分布在生物 体的细胞核中，这里 是遗传信息的储存地 。然而，在线粒体和 叶绿体等细胞器中， 也发现了DNA的存在
核酸的分布
核酸的分布
RNA
RNA在细胞中的分布比DNA更为广泛。除了在细胞核中， RNA还在细胞质、线粒体和叶绿体中发挥作用。其中， mRNA和tRNA是在翻译过程中起到关键作用的两种RNA
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核酸的一级结构
知识点5
1. 定义：硷基的排列顺序 ⑴ 骨架链：糖-磷酸链（R-P) ⑵ 连接键：3’,5’—磷酸二酯键 ⑶ 侧链：碱基 ⑷ 方向：5’P末端 → 3’-OH末端
2. 核苷酸的连接 3. 核酸分子结构表示法
第21页/共147页
AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸：
OH OH
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
第16页/共147页
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
多磷酸核苷酸：NMP、NDP、NTP
NNHH2N2H2
O OO OO O
NN N
NN N
HO PHOO PHPOOOPP POO OCCHHC22OHO2ONN N NN N OH OHOH OOHHOH
第6页/共147页
图3-1 核酸分子的组成
知识点 1
磷酸（P）
核酸
水解 单核苷酸 （B-R-P）
水解
核苷水解 戊糖(R,dR）
（B-R）
碱基（B）
第7页/共147页
核酸的基本组成单位—— 核苷酸
戊糖 碱基 核苷：核糖或脱氧核糖与碱基生成的糖苷 核苷酸：核苷与磷酸形成的磷酸酯
第8页/共147页
达。某些病毒RNA也可作为遗
传信息的载体。
第4页/共147页
核酸的化学组成
1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%）
2. 分子组成 —— 碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱 —— 戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖 —— 磷酸(phosphate)
第5页/共147页
§1 核酸的组成单位
核酸的基本组成单位—— 核苷酸 核酸的一级结构
胸腺嘧啶(thymine, T)
第11页/共147页
磷酸
O OH－ P －OH = H3PO4
OH - P = -H2PO3
第12页/共147页
核酸的基本组成单位—— 核苷酸
戊糖 碱基 核苷：核糖或脱氧核糖与碱基生成的糖苷 核苷酸：核苷与磷酸形成的磷酸酯
第13页/共147页
核苷：核糖或脱氧核糖与碱基生成的糖苷
书写方法
AGT GCT
5 P P P P P P OH 3
5 pApCpTpGpCpT-OH 3
5 A C T G C T 3
第24页/共147页
§2 DNA的空间结构 一、DNA的二级结构－双螺旋结构模型 二、DNA的三级结构
第25页/共147页
一、DNA的二级结构－双螺旋结构模型 1. 双螺旋结构的主要依据 2. 结构要点 3. DNA结构的多样性
核 酸 (nucleic acid) 是以核苷酸为基本组成单位
的生物大分子，携带和传递遗传 信息。
第2页/共147页
核酸的发现和研究工作进展
1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 1994年 中国人类基因组计划启动 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP
环化核苷酸: cAMP，cGMP
含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP
NH2
N
N
O CH2O N
N
NAD+
cAMP
OP O
OH
第19页/共147页
OH NADP+
§1 核酸的组成单位
知识点 2
N N
NH
N
腺嘌呤(adenine, A)
O
N NH
NH
N
NH2
鸟嘌呤(guanine, G)
第10页/共147页
嘧啶(pyrimidine)
5 4 3N
6
2 1
NH
5 4 3N
612 NH
NH2
N
O NH
知识点 3
NH
O
尿嘧啶(uracil, U)
O
H3C NH
NH
O
NH
O
胞嘧啶(cytosine, C)
ADAPTPAMP OOHHOHOOHHOH
第17页/共147页
ATP 分子的最显著特点 是含有两个高能磷酸键。 ATP水解时, 可以释放出 大量自由能。
ATP 是生物体内最重要 的能量转换中间体。ATP 水解释放出来的能量用 于推动生物体内各种需 能的生化反应。
第18页/共147页
ATP的性质
戊糖
HO CH2
OH HO CH2
OH
5´
O
O
4´
1´
3´ 2´
OH OH
核糖(ribose) （构成RNA）
OH
脱氧核糖(deoxyribose) （构成DNA）
第9页/共147页
碱基
嘌呤 (purine)
N 7
8 9 NH
5 6 1N
43 2 N
N 7
8 9 NH
6 5
1N
43 2 N
NH2
NH2
HO
CH2 O
N
1
NO
1´
OH OH 第14页/共147页
核酸的基本组成单位—— 核苷酸
戊糖 碱基 核苷：核糖或脱氧核糖与碱基生成的糖苷 核苷酸：核苷与磷酸形成的磷酸酯
第15页/共147页
核苷酸：核苷与磷酸形成的磷酸酯
知识点 4
NH2
N O
核苷酸：
HO P O CH2 O N O OH
单核苷酸的连接
-O
O P O-
5´端 5'
O CH2
O
O3' OP O
C TC5'5H´端2到3´端核苷酸/碱基的排列顺序
O
多个O核-苷酸 O
3'
O
5'
P O CH2
O
A
O-
3´端 OH
第22页/共147页
5´端
C
核苷酸之间以 磷酸二酯键连接形
A
成多核苷酸链，即 核酸。
G
3´端
第23页/共147页
第3页/共147页
核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid,
DNA)
90% 以 上 分 布 于 细 胞 核 ， 其 余分布于核外如线粒体，叶绿 体，质粒等。
携带遗传信息，决定细胞和 个体的基因型(genotype)。
核糖核酸
分布于胞核、胞液。
(ribonucleic acid, RNA) 参与细胞内DNA遗传信息的表
第26页/共147页
Байду номын сангаас
Chargaff 规则
（20世纪40－50年代）
不同物种的DNA碱基组成 不同；
同一生物体的不同组织的 DNA的碱基组成相同；