核酸的结构与功能
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
2011-9
8
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
2011-9
DNA
磷酸 D-2-脱氧核糖 A、G C、T
9
核苷、核苷酸与多核苷酸
2011-9
14
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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15
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
核酸的结构和功能核酸是生物体内的重要生物大分子之一，其结构和功能对于生物体的正常生理活动具有重要意义。
核酸主要包括核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），它们在细胞中扮演着信息传递、遗传、调控等方面的重要角色。
本文将详细介绍核酸的结构和功能。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸单元组成的长链分子。
核苷酸由一个含氮碱基、糖分子和磷酸组成。
核苷酸通过磷酸二酯键连接成链状结构，相邻核苷酸之间的磷酸二酯键被称为链的磷酸骨架。
在DNA中，糖分子是脱氧核糖（deoxyribose），而在RNA中则是核糖（ribose）。
碱基分为嘌呤（鸟嘌呤和胸腺嘧啶）和嘧啶（腺嘌呤、鸟嘌呤和尿嘧啶）两类。
在DNA中，鸟嘌呤和胸腺嘧啶以氢键的方式通过碱基配对相互结合，形成双螺旋结构。
而在RNA中，核糖和碱基之间没有形成稳定的双螺旋结构。
二、核酸的功能1.存储遗传信息：DNA是生物体内存储遗传信息的主要分子。
通过DNA的序列编码了生物体内所有蛋白质的合成信息。
每一个DNA分子都包含了生物体所有的遗传信息，它能够准确地复制自身，并通过遗传信息的传递实现后代群体的生存和繁殖。
2.转录和翻译：DNA的遗传信息通过转录作用被转录成一种中间产物RNA，即RNA的合成过程。
在细胞质中，RNA通过读取DNA上的密码信息并翻译成蛋白质序列，从而实现遗传信息的传递。
这个过程被称为翻译。
3.转运和储存能量：核酸还能承担转运和储存能量的功能。
例如，三磷酸腺苷（ATP）是细胞内的一种重要能量转移分子，在胞吞、细胞呼吸等细胞代谢过程中转运和释放能量。
4. 催化作用：部分RNA分子具有催化作用，被称为酶RNA （ribozyme）。
酶RNA能够在特定条件下催化化学反应，例如：RNA酶能够剪切RNA链，还能参与核酸的合成和修复等生物化学过程。
5.调控基因表达：除了DNA编码蛋白质的功能外，核酸还能调控基因表达过程。
RNA在细胞内扮演着信使RNA、转运RNA和核糖体RNA等不同角色，参与调控基因表达的过程，例如：转录因子通过与一些基因的调控区域结合，将DNA转录为RNA，进而调控该基因的表达。
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）
分子生物学第三章核酸的结构与功能
分子生物学第三章核酸的结构与功能核酸是生物体内重要的生物大分子，在维持遗传信息传递、调控基因表达和蛋白质合成等生物学过程中起着重要的作用。
本文将介绍核酸的结构和功能，包括DNA和RNA的结构、功能以及细胞中的DNA重复序列和嵌合DNA的现象。
核酸是由核苷酸单元组成的大分子。
核苷酸由一糖分子（核糖或脱氧核糖），一个含有一键磷酸基的磷酸基团和一个含有碱基的碱基组成。
DNA的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），而RNA的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。
DNA（去氧核糖核酸）是双链结构，由两条互补的单链以互补碱基配对（A和T，G和C）的方式相互连接而成。
这种双链结构被称为双螺旋结构，其中的两个链通过氢键相互链接。
DNA在细胞中起着存储遗传信息的作用，是遗传物质的主要组成部分。
DNA通过转录过程产生RNA分子，进而通过翻译过程合成蛋白质。
RNA（核糖核酸）有多种类型，包括信使RNA（mRNA）、核糖体RNA （rRNA）和转运RNA（tRNA）。
mRNA是由DNA转录得到的，其中的密码子序列编码蛋白质的氨基酸序列。
rRNA是核糖体的组成部分，参与蛋白质合成的过程。
tRNA将氨基酸带入核糖体与mRNA相匹配的密码子上，完成蛋白质合成的过程。
在细胞中，存在许多DNA重复序列。
其中，基因是密集编码蛋白质的DNA序列，它们在核酸的遗传信息传递和基因表达中起着重要作用。
除了基因，还存在大量的非编码DNA序列，如内含子和调控序列，它们对基因表达的调控起着重要作用。
此外，DNA重复序列还包括微卫星、线粒体DNA和细胞质DNA等。
总之，核酸是生物大分子，在维持遗传信息传递和调控基因表达等生物学过程中起着重要作用。
DNA和RNA具有不同的结构和功能，包括存储遗传信息、编码蛋白质序列、调控基因表达和蛋白质合成等。
此外，细胞中存在多种形式的DNA重复序列和嵌合DNA现象，对维持细胞功能和遗传多样性具有重要作用。
第二章 核酸的结构与功能
核酸的结构与功能
❖ 1868年，瑞士外科医生Fridrich从外科手术绷带上的脓细胞的细 胞核中分离出一种溶于碱而不溶于酸的酸性有机化合物，其分子 中含磷2.5%、含氮14%，该物质被命名为核酸。
❖ 根据核酸分子中所含戊糖的差别： （一）脱氧核糖核酸（DNA）:主要存在于细胞核中（真核细胞的 线粒体中也存在不少量的DNA），携带着决定个体基因型的遗传信 息，是遗传信息的贮存和携带者； （二）核糖核酸（RNA）:主要存在于细胞核和细胞质中，参与细
比DNA复制得多，这与它的功能多样化密切相关。
一、mRNA是蛋白质合成中的模板
❖ 1960年，Jacob 和 Monod 等人用放射性核素示踪实验证实： 一类大小不同的RNA才是细胞内合成蛋白质的真正模板，于 1961年首先提出了信使RNA（mRNA）这个概念。
❖ 在各种RNA分子中，mRNA约占细胞内RNA总量的2～5%，种类 最多，分子大小相差很大；
N H
❖DN生称AN物为稀体有的D碱N基A8 N和79NH。RN45 AN36分12 子N 中NH2还含有一些65含1N4 3量2N 很O 少H的3C碱基65 1，N4 32
N
O
鸟嘌呤
RNA
胞嘧啶
胸腺嘧啶
5´
HOCH2
4´ H
OH O
H 1´
H
H
3´
2´
OH OH
β-D-核糖（构成RNA）
5´
HOCH2
遗传的相对稳定性，又可发生各种重组和突变，适应环境的 变迁，为自然选R型择细提菌供：无机毒会型。肺炎球菌
S型细菌：有毒型肺炎球菌
肺炎球菌转化实验
第三节
RNA 的结构与功能
❖ RNA和蛋白质共同担负着基因的表达和表达调控功能。 ❖ RNA通常以单链形式存在，但可通过链内的碱基配对形成
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。
【高中生物】核酸的结构与生物学功能
（生物科技行业）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别出来的，由于它们是酸性的，并且最先是从核中分其他，故称为核酸。
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）和核糖核酸（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（核糖或脱氧核糖）、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成。
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。
嘌呤一般均有A、G2种，嘧啶一般有C、 T、 U3种。
这 5 种碱基的结构式以以下图所示。
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酮基取代 H 而成，对于 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嘌呤在溶液中可以发生酮式和烯醇式的互变异构现象。
结晶状态时，为这类异构体的容量混杂物。
在生物体内则以酮式占优势，这对于核酸分子中氢键结构的形成特别重要。
比方尿嘧啶的互变异构反应式以以下图。
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，故又称微量碱基或稀有碱基。
核酸中修饰碱基多是 4 种主要碱基的衍生物。
tRNA 中的修饰碱基种类很多，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 ％或更多。
核苷是核糖或脱氧核糖与嘌呤或嘧啶生成的糖苷。
戊糖的第 1 碳原子（ C1）平时与嘌呤的第 9 氮原子或嘧啶的第 1 氮原子相连。
第2章核酸的结构与功能ppt课件
Sanger测序原理
1.2.1.2 DNA的二级结构及其多态性
Watson和Crick在总结前人研究工作的基础上， 在1953年以立体化学上的最适构型建立了与 DNA X-射线衍射资料相符的分子模型—— DNA双螺旋结构模型。 它可在分子水平上 阐述遗传(基因复制)的基本特征。
⑴DNA双螺旋结构的主要依据
核酸根据核酸的化学组成和生物学功能，将核 酸分为：
核糖核酸（ribonucleic acid RNA）和
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid DNA)
所有细胞都同时含有DNA和RNA两种核酸。病 毒只含一种核酸，DNA或RNA，故有DNA 病毒和RNA病毒之分。多数细菌病毒（噬菌 体）属DNA病毒，而植物和动物病毒多为 RNA病毒。
5’pApCpUpUpGpApApCpC3’ RNA
简化为： 5’pACTTGAACG3’ DNA
5’pACUUGAACG3’RNA
简写式的5`-末端均含有一个磷酸残基（与糖基 的C-5`位上的羟基相连），3`-末端含有一个 自由羟基（与糖基的C-3`位相连），若5`端 不写P，则表示5`-末端为自由羟基。
3.4nm 2.8nm 36° 33°
Z-DNA
Wang和Rich等在研究人工 合成的d（CGCGCG）单 晶的X-射线衍射图谱时， 发现这种六聚体的构象不 同于B-构象。
它是左手双螺旋，在主链 中各个磷酸根呈锯齿 （Zigzag）状排列，因此 称Z-构象。
B-DNA与Z-DNA的比较
比较内容
B-DNA
T 24.8
28 25.6 29.7 28.9 29.2 32.9
G 24.1 23.2 21.9 20.5 20.4 20.4 18.7
第2章 核酸的结构与功能
第二章核酸的结构和功能核酸是以核苷酸为基本组成单位的线性多聚生物信息分子。
分为DNA和RNA两大类。
其化学组成见下表：DNA RNA碱基①嘌呤碱 A、G A、G②嘧啶碱 C、T C、U戊糖β-D-2 脱氧核糖β-D-核糖磷酸磷酸磷酸碱基与戊糖通过糖苷键相连，形成核苷。
核苷的磷酸酯为核苷酸。
根据核苷酸分子的戊糖种类不同，核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸，前者是RNA的基本组成单位，后者为DNA的基本组成单位，核酸分子中核苷酸以3’,5’－磷酸二酯键相连，形成多核苷酸链，是核酸的基本结构。
多核苷酸链中碱基的排列顺序为核酸的一级结构。
多核苷酸链的两端分别称为3’－末端与5’－末端。
DNA的二级结构即双螺旋结构的特点：⑴两条链走向相反，反向平行，为右手螺旋结构；⑵脱氧核糖和磷酸在双螺旋外侧，碱基在内侧；⑶两链通过氢键相连，必须A与T、G与C配对形成氢键，称为碱基互补规律。
⑷大（深）沟，小（浅）沟。
⑸螺旋一周包含10个bp，碱基平面间的距离为0.34nm，螺旋为3.4nm，螺旋直径2nm；⑹疏水作用。
氢键及碱基平面间的疏水性堆积力维持其稳定性。
DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，并作为基因复制转录的模板。
mRNA分子中有密码，是蛋白质合成的直接模板。
真核生物的mRNA一级结构特点：5’－末端“帽”，3’－末端“尾”。
tRNA在蛋白质合成中作为转运氨基酸的载体，其一级结构特点：含有较多的稀有碱基；3’－CCA－OH，二级结构为三叶草形结构。
rRNA与蛋白质结合构成核蛋白体，作为蛋白质合成的“装配机”。
细胞的不同部位还存在着许多其他种类小分子RNA，统称为非mRNA小RNA（snmRNAs），对细胞中snmRNA 种类、结构和功能的研究称为RNA组学。
具有催化作用的某些小RNA称为核酶。
碱基、核苷、核苷酸及核酸在260nm处有最大吸收峰。
加热可使DNA双链间氢键断裂，变为单链称为DNA变性。
DNA变性时，OD260增高。
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。
核酸的结构与功能
核酸分子杂交(hybridization)
在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类 的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要 两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系， 在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同 的分子间形成杂化双链(heteroduplex)。
这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形 成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分 子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。
* tRNA的功能 活化、搬运氨基酸到核糖体，参
与蛋白质的翻译。
rRNA的结构与功能
* rRNA的种类（根据沉降系数-单位离心力场里的沉降速度） 原核及真核生物核糖体的组成
核糖体
原核生物 (70S)
亚单位
小亚基(30S) 大亚基(50S)
rRNA
16S rRNA 5S rRNA 23S rRNA
（三）DNA双螺旋结构的多样性
A型DNA
B型DNA
Z型DNA
三螺旋DNA
三、DNA的三级结构-超螺旋结构 及其在染色质中的组装
DNA的超螺旋结构
超螺旋结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同
➢20世纪40年代Chargaff规则-碱基组成分析 ①DNA碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异性。
来源
碱基的相对含量（ｘ） 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶* 胸腺嘧啶
来源
碱基的相对含量（ｘ）
腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶* 胸腺嘧啶
人
30.9 19.9 19.8
29.4
扁豆
29.7 20.6 20.1
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。
核酸的结构与功能
目录
超螺旋(Supercoil): Coiled coils
目录
（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构
盘绕生成超螺旋
解螺旋
原核生物DNA多为环状的双螺旋分子 ，以 负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个 超螺旋形成。
目录
Avery证明遗传物质是DNA 的实验
目录
DNA双螺旋结构的研究背景
1951年， Pauling利用X线晶 体衍射技术研究α角蛋白的 空间结构，发现了蛋白质的 α螺旋结构 α螺旋结构理论首次用分子 形成螺旋这种方式解释生物 大分子的空间结构
Linus Pauling
目录
DNA双螺旋结构的研究背景
嘧啶
尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T)
仅存在于RNA中 仅存在于DNA中
目录
嘧啶(Pyrimidine，Py)
尿嘧啶(uracil, U)
胞嘧啶(cytosine, C)
胸腺嘧啶(thymine, T)
目录
嘌呤(Purine，Pu) 腺嘌呤(adenine, A)
鸟嘌呤(guanine, G)
目录
核糖体RNA 信使RNA 转运RNA
微小RNA 胞质小RNA
rRNA mRNA tRNA
microRNA scRNA/7SLRNA
细胞质 细胞质 细胞质
细胞质 细胞质
核糖体组成成分 蛋白质合成模板 转运氨基酸
翻译调控 信号肽识别体的组成成分
不均一核RNA hnRNA
目录
（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高 度有序致密结构
核小体 （ nucleosome ） : 真核生物染色质 （ chromatin ） DNA 是线性双螺旋，缠绕
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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。
引言“核酸的结构与功能”是生物科学领域的重要内容，也是大学生物学课程的重要组成部分。
核酸作为生命体内的重要分子，其在遗传信息存储、传递和表达等方面发挥着至关重要的作用。
在课程思政教学中引入核酸的内容，不仅可以帮助学生深入理解核酸的结构与功能，还能培养他们的科学素养和爱国情怀。
正文1、核酸的概述核酸是生物体内的一种重要大分子，分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两种。
DNA主要负责遗传信息的存储和传递，而RNA 则在蛋白质翻译和生命活动中发挥重要作用。
2、核酸的结构DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基组成。
DNA的主要特点是双链结构，两条链上的碱基通过氢键相互配对。
RNA的基本单位是核糖核苷酸，由核糖、磷酸和含氮碱基组成。
与DNA 不同，RNA一般为单链结构，其含有的多种碱基可与DNA进行互补配对。
通过比较两者结构，可以发现DNA和RNA在结构和组成上具有明显差异。
这种差异使得它们在生物体内发挥不同的功能。
3、核酸的功能DNA作为遗传信息的载体，其重要功能是存储和传递遗传信息。
DNA 的双链结构使其具有较高的稳定性，能够确保遗传信息在细胞分裂和繁殖过程中保持稳定。
DNA上的基因序列通过转录和翻译过程，控制蛋白质的合成，从而影响生物的性状表现。
RNA在遗传信息传递和蛋白质翻译中起到关键作用。
RNA首先从DNA 模板链上通过转录过程合成，然后通过翻译过程形成蛋白质。
在这个过程中，RNA起到了一个关键的“信使”作用，将细胞核中的遗传信息传递到细胞质中，并指导蛋白质的合成。
RNA还在一些病毒和一些生物的遗传信息传递中发挥关键作用。
例如，某些病毒只含有RNA一种核酸，其RNA在病毒的复制和传播中起着关键作用。
4、课程思政在核酸教学中的探索为了更好地将课程思政融入核酸教学，教师可以从以下几个方面进行探索：（1）挖掘核酸中的思政元素：在教学过程中，注重挖掘核酸中蕴含的思政元素，例如科学精神、创新意识等。
通过介绍核酸研究的历史和最新进展，让学生感受到科学家们在探索核酸奥秘过程中的坚持不懈和开拓创新的精神。
（2）强化核酸的生物学意义：在教学过程中，注重强调核酸在生物学中的重要意义。
让学生明白核酸不仅是遗传信息的载体，还在生命活动中起到至关重要的作用。
通过讲解核酸的功能，让学生感受到生命的复杂和奇妙，从而激发他们对生物学的兴趣和热爱。
（3）突出中国特色：在教学过程中，注重突出中国特色，让学生了解我国在核酸研究和应用方面的突出贡献。
例如，介绍我国科学家在人类基因组计划中所做出的重要贡献，以及我国在新冠病毒研究和疫苗研发方面所取得的举世瞩目的成就。
通过这些实例，培养学生的爱国情怀和民族自豪感。
结论课程思政在“核酸的结构与功能”教学中具有重要意义。
通过引入思政元素，可以帮助学生深入理解核酸的结构与功能，提高他们的科学素养和爱国情怀。
在教学过程中，教师应注重挖掘核酸中的思政元素、强化核酸的生物学意义并突出中国特色，以保证课程思政的有效实施。
在生物科学和纳米科技领域中，功能核酸（ Functional Nucleic Acids, FNA）作为一种生物大分子，以其独特的识别和调控能力，日益引发科研者的兴趣。
尤其是在纳米组装和生物传感领域，功能核酸的应用潜力巨大。
本文将探讨基于功能核酸的纳米组装与生物传感的新方法研究。
一、功能核酸的特性与应用功能核酸是一种具有特殊功能的DNA或RNA分子，它们可以识别并结合到特定的目标分子上，从而在调控基因表达、催化反应等方面发挥重要作用。
功能核酸的这些特性使它们在生物传感、药物筛选、基因治疗等领域具有广泛的应用。
二、基于功能核酸的纳米组装纳米组装是纳米科技的核心，它通过分子自组装、分子识别等手段，构建具有特定结构和功能的纳米材料。
功能核酸在此过程中发挥着关键作用。
通过DNA折纸术（DNA origami）、DNA纳米结构（DNAnanostructure）等技术，我们可以利用功能核酸组装出复杂的三维纳米结构。
这些纳米结构在药物输送、生物成像、光电器件等领域具有广泛的应用前景。
三、基于功能核酸的生物传感生物传感是一种利用生物分子识别和信号转换器来检测目标分子的技术。
功能核酸在生物传感中扮演着重要的角色。
例如，通过功能核酸的特异性识别，我们可以实现对特定基因、蛋白质、小分子的灵敏检测。
功能核酸还可以作为信号放大器，提高生物传感的灵敏度。
四、展望未来随着纳米科技和生物技术的不断发展，基于功能核酸的纳米组装与生物传感将会有更多的新方法和新技术出现。
未来，我们期待通过功能核酸的精妙设计和精准调控，实现更为复杂和精细的纳米组装和更为灵敏和特异的生物传感，为生物医学研究、疾病诊断和治疗提供新的工具和方法。
五、结论基于功能核酸的纳米组装与生物传感是当前科研的热点领域。
通过不断深入的研究，我们有望发现更多基于功能核酸的创新应用，从而进一步推动纳米科技和生物科技的发展。
时间人格：探索结构与功能的综合视角当我们谈论人格时，我们通常指的是个体在社会、心理和行为方面的独特性。
然而，时间人格这个概念鲜为人知，它指的是个体在时间感知和使用方面的特性。
本文旨在探讨时间人格的结构与功能，以便更好地理解这一人格维度。
时间人格的结构时间人格是一个复杂的结构，它包括个体对时间的态度、使用和反应等方面。
时间人格的结构可以由以下要素组成：1、时间意识：个体对时间的感知和意识，表现为对时间的珍惜、放松或焦虑等。
2、时间定向：个体对时间的方向和流动的感知，有些个体偏爱线性时间观念，有些则更倾向于循环时间观念。
3、时间使用：个体如何安排和使用时间，这包括工作、娱乐、休息等时间分配以及时间管理技能。
4、时间认知：个体对时间的认知和理解，这包括对时间的价值观、意义和目的等。
时间人格的结构与人类社会密切相关。
个体的时间人格不仅受到文化、社会环境和教育的影响，同时也影响个体的社会行为和人际关系。
时间人格的功能时间人格具有多种功能，它对人类社会、个体内心世界和个体生活方式都产生着深远的影响。
以下是时间人格的主要功能：1、社会影响：个体的时间人格会影响其社会行为和人际关系。
例如，对时间意识较强的个体可能更注重计划和效率，而时间意识较弱的个体可能更善于即兴发挥和灵活应对。
2、内心世界反映：时间人格可以反映个体的内心世界。
例如，感到时间紧迫的个体可能体验到压力和焦虑，而放松对待时间的个体可能更加愉悦和满足。
3、生活方式改变：时间人格可以改变个体的生活方式。
例如，受到时间约束的个体可能更注重计划和日程安排，而时间意识较弱的个体可能更善于享受当下和尝试新活动。
时间人格的应用时间人格在实践中具有广泛的应用价值。
以下是时间人格在不同领域中的具体应用：1、人际关系：通过了解个体的时间人格，有助于更好地理解和处理人际关系。
例如，对于时间定向偏向于线性的个体，可以引导他们在计划和目标设定方面发挥优势，从而改善沟通和合作。
2、心理健康：时间人格与心理健康之间存在关联。
对时间的认知和态度可能影响个体的情绪和压力水平。
通过调整个体的时间人格，可以协助缓解焦虑和压力，提升心理健康水平。
3、决策制定：时间人格对决策制定具有一定的影响。
例如，对于时间意识较强的个体，可以引导他们在权衡利弊、评估风险时更加周全和审慎，以降低决策失误的风险。
未来发展方向随着心理学的不断发展和人们对人格研究的深入，可以预期时间人格研究将迎来更多的机遇与挑战。
以下是时间人格未来可能的发展方向：1、深入研究：尽管时间人格已经引起了学界的，但关于其结构与功能的认识仍不充分。
未来可以通过更多的实证研究深入探讨时间人格的心理机制、影响因素及作用方式等。
2、跨文化比较：不同文化对时间的观念和态度可能存在差异，这可能影响个体的时间人格。
未来可以开展跨文化比较研究，探讨文化因素如何塑造和影响个体的时间人格。
引言细胞膜是细胞生命活动的基本单位，它包裹和支持着细胞，并为其提供了一个相对稳定的环境。
细胞膜的结构和功能研究对于理解细胞的生命活动和疾病的发生发展具有重要意义。
本文将主要介绍细胞膜的双层磷脂结构与其功能。
细胞膜的结构细胞膜主要由双层磷脂分子构成，这些磷脂分子具有亲水性的头部和疏水性的尾部。
在细胞膜的内部，这些磷脂分子的尾部相对，形成了双层磷脂结构。
蛋白质和糖脂等也镶嵌在这两层磷脂分子之间，进一步增强了细胞膜的复杂性和稳定性。
细胞膜的功能细胞膜具有多种重要功能，这些功能与其双层磷脂结构密切相关。
1、物质运输：细胞膜控制物质进出细胞，包括营养物质的吸收和代谢产物的排泄。
这种物质运输主要通过主动运输和被动运输两种方式进行，而细胞膜的磷脂分子对此起到了关键作用。