生物化学 第5章 核酸
生物化学-核酸的代谢
感谢您的观看
THANKS
RNA的合成和降解
RNA合成
RNA的合成是指以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。在RNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则， 逐个添加核糖核苷酸形成RNA链。
RNA降解
RNA降解是指RNA在细胞内的分解过程。RNA降解由多种酶催化，包括核糖核酸酶和脱氨酶等。这些酶能够将 RNA分解成单核苷酸或更小的片段，以便重新利用或排出体外。
核酸具有紫外吸收特性，最大吸收峰 在260nm处，可用于核酸的定量分析。
核酸分子具有变性和复性的特点，在 一定条件下可以发生解旋和复性过程。
核酸分子具有黏性，可以形成DNA双 螺旋结构，这种黏性与DNA的长度和 浓度有关。
02
核酸的合成
DNA的复制
01
02
03
复制的起始
DNA复制起始于特定的起 始点，称为复制子或复制 起始点。
通过研究DNA损伤修复机制 的异常，可以更好地了解癌 症的发病机制，并开发出更 有效的预防和早期诊断方法 。此外，这种机制的研究也 有助于发现新的治疗靶点， 为癌症治疗提供新的思路。
病毒感染与RNA复制
要点一
总结词
RNA复制是病毒生命周期的重要环节，也是抗病毒药物的 主要作用靶点。
要点二
详细描述
病毒是一种非细胞生物，它们必须寄生在宿主细胞内才能 进行复制和繁殖。RNA复制是病毒生命周期中的关键步骤 之一，它涉及到病毒RNA的合成和转录。这个过程是由病 毒自身的酶催化完成的，而这些酶也成为抗病毒药物的主 要作用靶点。通过抑制病毒RNA复制酶的活性，可以有效 地阻止病毒的复制和传播，从而达到治疗疾病的目的。
05
核酸代谢异常与疾病
基因突变与疾病
第5章核酸的化学 第四节 核酸的性质
食品生物化学
图5-15 RNA紫外吸收曲线
波长nm
食品生物化学
四、核酸的变性与复性
当核酸在某些理化因素（如有机溶剂、酸、碱、尿素、加 热及酰胺等）作用下，互补碱基对间的氢键断裂，双螺旋结构 松散，变成单链的过程称为变性(denaturation)。变性使核酸的 二级结构、三级结构改变，但核苷酸排列顺序不变。变性后的 核酸理化性质改变，生物学活性丧失。
核酸是相对分子质量很大的高分子化合物，高分子溶液比 普通溶液黏度要大得多，高分子形状的不对称性愈大，其黏度 也就愈大，不规则线团分子比球形分子的黏度大，线形分子的 黏度更大。由于DNA分子极为细长，因此即使是极稀的溶液也 有极大的黏度，RNA的黏度要小得多。
二、核酸的酸碱性质
核酸和蛋白质一样，也是两性电解质，在溶液中发生两性 电离。因磷酸基的酸性比碱基的碱性强，故其等电点偏于酸性。 利用核酸的两性解离能进行电泳，在中性或偏碱性溶液中，核 酸常带有负电荷，在外加电场力作用下，向阳极泳动。利用核 酸这一性质，可将相对分子质量不同的核酸分离。
DNA的变性是可逆的。变性DNA在适当条件下，变性的两 条互补链重新结合，恢复原来的双螺旋结构和性质，这个过程 称为复性(renaturation)。热变性的DNA经缓慢冷却（称退火处 理）即可复性。最适宜的复性温度比Tm值约低25℃，这个温度 又叫退火温度。
食品生物化学
图5-16 两种不同来源的DNA在260nm的吸收值与温度变化的关系
食品生物化学
DNA的解链过程发生于一个很窄的温度区内，DNA的变性 过程是爆发式的，有一个相变过程，把A260达到最高值的一半时 对应的温度称为该DNA的解链温度或融解温度，用Tm表示。 Tm值大小与DNA碱基组成有关，由于G-C之间的氢键联系要比 A-T之间的氢键联系强得多，故G＋C含量高的DNA其Tm值越高。 通过测定Tm值可知其G＋C碱基的含量。
第5章核酸的化学 第二节 核酸的化学组成
食品生物化学
二、核酸的水解产物
3.次黄嘌呤衍生物——次黄嘌呤核苷酸（IMP）
在肌肉组织中，腺嘌呤核苷酸循环过程中由AMP脱氨形成 次黄嘌呤核苷酸。
次黄嘌呤核苷酸在生物体内是合成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤 核苷酸的关键物质，对生物的遗传有重要的功能。另外，它还 是一种很好的助鲜剂，有肉鲜味，与味精以不同比例混合制成 具有特殊风味的强力味精（见第九章第二节鲜味）。
2.腺苷衍生物——环腺苷酸（cAMP）
cAMP是由ATP经腺苷酸环化酶催化而成的。
食品生物化学
图5-7 环腺苷酸（cAMP）
食品生物化学
cAMP广泛存在于一切细胞中，浓度很低。它们的主要作 用不是作为能量的供体，而是在生物体内参与细胞内多种调节 功能，如它可调节细胞内催化糖和脂肪反应的一系列酶的活性， 也可以调节蛋白激酶的活性。一般把激素称为第一信使，而称 cAMP为“第二信使”。
核酸是一种聚合物，它的结构单位是核苷酸 。
核酸
核苷酸
磷酸
核苷
碱基
戊糖
(嘌呤碱和嘧Ch啶em碱Pa)st(e核r 糖或脱氧核糖)
图5-1 核酸的水解产物
食品生物化学
三、核酸水解产物的化学结构
1．戊糖
DNA和RNA的主要区别是所含戊糖不同，DNA分子中的戊 糖是β-D-2-脱氧核糖，而RNA分子中的戊糖是β-D-核糖 。
碱基 Ade Gua Cyt Ura
生物化学 第5章 核酸(2)
核酸含有嘧啶碱和嘌呤碱基，因而DNA 和RNA在紫外光 区具有吸收特性，其最大吸收在260nm处。
利用核酸和蛋白质紫外吸收差别，可鉴定核酸制品中蛋 白质杂质。例如，纯净的DNA A260:A280的比值大约介于 1.65～1.85. 若比值过高，则表明污染有RNA, 比值过低 则表明有蛋白质或酚污染。
分四组,每组加入四种5‘-dNTP(其中一种含
放射线标记)和一种2',3'-ddNTP,并加入E.coli
DNA聚合酶Ⅰ,满足DNA合成所需条件,进行该片段 互补链的合成。当加入的2',3'-ddNTP参入到链中 后,因该类似物脱氧核糖的C-3’位上无OH,不能与 下一个核苷酸连接,故链的延长被终止。例如，加
3 介质中离子强度 离子强度高，Tm高。测定Tm需要特定的条件：即在
四 DNA的变性与复性
（一） DNA的变性
在水溶液中，双股DNA分子在某些物理因素或化学因素 的影响下，双螺旋结构中的碱基堆积力和碱基对间的氢键受 到破坏，严密的双股螺旋变成了两条单一的随机卷曲的多核
苷酸链，该现象称作DNA变性。
热变性是DNA的一个极其重要的性质，在研究DNA时常用到 这一性质。若将DNA稀溶液加热到80℃左右几分钟，双螺旋 结构就会受到破坏，氢键逐步断开，形成无规线团。这种变 化叫做螺旋→线团转换（helix-coil transition）.
增色效应：
当DNA溶液慢慢加热到双螺旋开始解链前，在260nm 处的吸收基本保持不变。但当温度达到一定高度(一般在 750C以上)时，紫外吸收急剧增加直到两条单链完全分开 成随机卷曲状态为止。紫外吸收随变性程度加剧而升高
的现象称为高色效应或增色效应(hyper-chromoc
生物化学 第五章 核酸化学习题含答案
核酸的化学一、是非题1．嘌呤碱分子中含有嘧啶碱结构。
2．核苷由碱基和核糖以β型的C—N糖苷键相连。
3．核苷酸是由核苷与磷酸脱水缩合而成，所以说核苷酸是核苷的磷酸酯。
4．核苷酸的碱基和糖相连的糖苷键是C—O型。
5．核糖与脱氧核糖的差别是糖环的2’位有无羟基。
6．核苷酸的等电点的大小取决于核糖上的羟基与磷酸基的解离。
7．在DNA双链之间，碱基配对A-T形成两对氢键，C-G形成三对氢键，若胸腺嘧啶C－2位的羰基上的氧原于质子化形成OH，A－T之间也可形成三对氢键。
8．任何一条DNA片段中，碱基的含量都是A=T，C=G。
9．DNA碱基摩尔比规律仅适令于双链而不适合于单链。
10．用二苯胺法测定DNA含量必须用同源的DNA作标准样品。
11．DNA变性后就由双螺旋结构变成线团结构。
12．Tin值低的DNA分子中（A－T）％高。
13．Tin值高的DNA分子中（C-G）％高。
14．由于RNA不是双链，因此所有的RNA分子中都没有双螺旋结构。
15．起始浓度高、含重复序列多的DNA片段复性速度快。
16．DNA的复制和转录部必须根据碱基配对的原则。
17．某氨基酸tRNA反密码子为GUC，在mRNA上相对应的密码子应该是CAG。
18．细胞内DNA的核苷酸顺序都不是随机的而是由遗传性决定的。
19．RNA链的5 ′核苷酸的3′羟基与相邻核昔酸的5′羟基以磷酸二酯键相连。
20．假如某DNA样品当温度升高到一定程度时，OD260提高30％，说明它是一条双链DNA。
21．核酸外切酶能够降解所有的病毒DNA。
二、填空题1．核苷酸是由＿＿＿、＿＿＿＿和磷酸基连接而成。
2．在各种RNA中＿＿含稀有碱基最多。
3．T m值高的DNA分子中＿＿＿的％含量高。
T m值低的DNA 分子中＿＿＿％含量高。
4．真核生物的DNA存在于＿＿＿＿，其生物学作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
5．细胞内所有的RNA的核苷酸顺序都是由它们的＿＿＿＿＿＿决定的。
6．将双链DNA放置在pH2以下或pH12以上，其OD260＿＿＿，在同样条件下单链DNA的OD260＿＿＿＿＿＿。
生物化学第5章核酸化学
生物化学第5章核酸化学课外练习题一、名词解释1、核苷酸；2、核酸的一级结构；3、增色效应；4、DNA变性；5、T m值；二、符号辨识1、DNA；2、RNA；3、mRNA；4、tRNA；5、rRNA；6、AMP；7、dADP；8、A TP；9、NAD；10、NADP；11、FAD；12、CoA；13、DNase；14、RNase；15、Tm；三、填空1、RNA有三种类型，它们是（）, （）和（）；2、除（）只含有DNA或者只含有RNA外，其它生物细胞内既含有DNA也含有RNA；3、核酸具有不同的结构，（）通常为双链，（）通常为单链；4、原核生物染色体DNA和细胞器DNA为（）状双链，真核生物染色体DNA为（）双链；5、核苷酸由核苷和（）组成，核苷由（）和（）组成；6、构成核苷酸的碱基与戊糖连接的类型属于（）连接，糖的构型为（）型；7、稀有碱基在RNA中的含量比在DNA中的丰富，尤其在（）中最为突出，约占10%左右；8、具有第二信使功能的核苷酸是（）和（）；9、辅酶类核苷酸包括（）、（）、（）和（）；10、多聚核苷酸是通过核苷酸的C5’-（）与另一分子核苷酸的C3’-（）形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。
11、两个核苷酸之间形成的磷酸二酯键通常称为（）磷酸二酯键；12、核酸的一级结构是指单核苷酸之间通过（）相连接以及单核苷酸的（）及排列顺序；13、真核生物的mRNA分子存在5’-（）结构（甲基化的鸟苷酸）和3’-（）尾结构；14、1953年，J.Watson和F.Crick提出了著名的（）模型；15、DNA分子由两条DNA单链组成，为（）双螺旋结构，螺旋中的两条主干链方向（），侧链（）互补配对；16、碱基的相互结合具有严格的配对规律，即A与（）结合，G 与（）结合，这种配对关系，称为（）；17、碱基互补形成碱基对时，A和T之间形成（）个氢键，G与C之间形成（）个氢键；18、维持DNA双螺旋结构稳定性的因素包括：两条DNA链之间形成的（）、（）堆积力和（）的负电荷与介质中阳离子的正电荷之间形成的离子键；19、DNA的（）结构是指DNA分子通过扭曲和折叠所形成的特定构象；20、超螺旋是DNA（）结构的一种形式；21、真核生物的核酸通常与蛋白质复合在一起，称为（）。
生物化学第五章核酸
17
第二节 核酸的分子结构
•DNA的分子结构
➢ DNA的一级结构
➢ Dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA的二级结构
➢ DNA的三级结构
•RNA的分子结构
➢ mRNA的结构 ➢ tRNA的结构
➢ rRNA的精结选构ppt课件
18
连键：
3`，5`磷酸二 酯键
方向：
3`-末端
5`-末端
一、核酸的一级结构
精选ppt课件
19
在多聚核苷酸中，多聚核苷酸链一端的C5′带有 一个自由磷酸基，称为5′-磷酸端（常用5’-P表 示）；另一端C3’带有自由的羟基，称为3′-羟基 端（常用3’-OH表示）。
糖苷键
胞嘧啶核苷
腺嘌呤核苷
糖的第一位碳原子（C1）与嘧啶碱的第一位氮原子
（N1）相连，或与嘌呤碱的第九位氮原子（N9 ）相
连。
精选ppt课件
11
核苷酸
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。
精选ppt课件
12
常见的核苷酸及其缩写符号
4. 疏水相互作用 碱基处于双螺旋内部的疏水 环境中，可免受水溶性活性小分子的攻击。
精选ppt课件
30
DNA，双螺旋，正反向，互补链。 A对T，GC连，配对时，靠氢键。 十碱基，转一圈，螺旋34点中间。 碱基力和氢键，维持螺旋结构坚。
精选ppt课件
31
DNA双螺旋结构的类型
B-DNA A-DNA Z-DNA
真核： 细胞核DNA：98%与组蛋白结合
染色体
细胞器DNA：一般裸露，环状双链
精选ppt课件
3
天津大学生物化学05第五章核酸化学
（二）DNA的二级结构1(总)
1．DNA双螺旋结构模型的要 点 2．双螺旋结构的稳定因素 3．DNA双螺旋的不同类型
.
（二）DNA的二级结构2
➢公 认 的 为 1953 年 watson 和 crick 提 出 的 DNA 双 螺旋结构模 型
.
（二）DNA的二级结构3
➢此模型的建立主要基于两方面的根据 ➢（1）碱基组成A=T，C=G，并证明A 与T之间可生成两个氢键，而C与G之间 三个氢键。 ➢（ 2 ） X 衍 射 结 构 分 析 ： 不 同 来 源 的 DNA纤维具有相似的X光衍射图谱。
➢含量:占总RNA的5% ➢存在：在细胞核中以DNA为模板被合成以后，
可能暂存于核仁内，也可能立即转移到胞质中， 并以每分子mRNA与几个或几十个核蛋白体结合 成串珠样的多核蛋白体形式而存在。
➢特点：一般都很不稳定，代谢活跃，更新迅速，
寿命较短，种类很多。
➢功能:在蛋白质生物合成中起传递遗传信息的作
➢（2）离子键及范德华力：DNA分子中磷酸基因在生理 条件下解离，使DNA成为一种多阴离子，这有利于它与 带正电荷的其它阳离子基团发生静电作用，这样减少双链 间的静电排斥，有利于双螺旋的稳定。
➢（3）碱基堆积力：目前普遍认为堆积碱基间的疏水作 用是稳定DNA结构的更重要的因素。大量碱基层层堆积， 两相邻碱基的平面十分贴近，于是使双螺旋结构内部形成 一个强大的疏水区，与介质中的小分子隔开，有利于互补 碱基之间氢键的形成。
.
1．DNA双螺旋结构模型要点1（1）
➢（1）DNA分子是由两条方向相反的平行 的多核苷酸链构成。即p5’-糖3‘-p的结构 与p3’-糖5‘-p的结构相对;两条链的糖－磷 酸主链都是右手螺旋，有一共同的螺旋轴。
生物化学-核酸
核糖 + H +
Δ
糠醛 Δ
甲基间苯二酚 FeCl3
绿色产物
RNA和DNA定性、定量测定 脱氧核糖 + H+ ω-羟基-γ-酮 戊醛
二苯胺
蓝色产物
15
（二）嘌呤碱和嘧啶碱
6
嘌呤碱 (purine)：
NH2 N N
1N 2 N 3
5 N7
DNA和RNA均含 有腺嘌呤、鸟 嘌呤
8
4 N 9 H HN
2HN
哺乳动物的b-珠蛋白的基因长度
内含子（intron)：基因中不为多肽编码，不在mRNA中出现。 外显子（exons）：为多肽编码的基因片段。
43
２、二级结构：
DNA的二级结构是指DNA的双螺旋结构（double helix model），又称Watson-Crick结构。是Watson与 Crick于1953年提出的。
17
稀有碱基（修饰碱基）
NH2
5
NH2
3
O
5
C
4
CH3
3
C
4
CH2OH
3
C
4
5
N C O
2
C CH
6
N C O
2
C CH
6
HN C O
2
CH2 CH2
6
1
1
1
N H
N H
N H
5－甲基胞嘧啶
5－羟甲基胞嘧啶
二氢尿嘧啶
18
OH H N HO N H 烯醇式 酮式
O
H
H
H N O N H 酮式
H H
• 约占全部RNA的80%， • 是核糖核蛋白体的主要组成部分。 • rRNA 的功能与蛋白质生物合成相关。
华中农业大学生物化学本科试题库 第5章 核酸化学
第5章核酸化学单元自测题(一) 名词解释1．核酸，2．核酸一级结构，3．DNA二级结构，4．碱基互补规律，5．稀有碱基、稀有核苷酸，6．环化核苷酸，7．多磷酸核苷酸，8．增色效应，9．减色效应，10．发卡结构11．分子杂交，12．Tm值，13. 回文序列，14. 同裂酶，15. 限制性物理图谱（二）填空题1．核酸可分为和两大类，其中主要存在于中，而主要存在于。
2．核酸完全水解生成的产物有、和，其中糖基有，碱基有和两大类。
3．生物体内的嘌呤碱主要有二种，和，嘧啶碱主要有、和，某些RNA分子中还含有微量的其它碱基，称为。
4．DNA和RNA分子在物质组成上有所不同，主要表现在和的不同，DNA分子中存在的是和，RNA分子中存在的是和。
5．RNA的基本组成单位是、、、，DNA的基本组成单位是、、、，它们通过键相互连接形成多核苷酸链。
6．DNA的二级结构是结构，其中碱基组成的共同特点是(若按摩尔数计算) 、、。
7．测知某一DNA样品中，A＝0.53mol，C＝0.25mol、那么T＝mol，G＝mol。
8．嘌呤环上的第位氮原子与戊糖的第位碳原子相连形成键，通过这种键相连而成的化合物叫。
9．嘧啶环上的第位氮原子与戊糖的第位碳原子相连形成键，通过这种键相连而成的化合物叫。
10. 有两个主要的环核苷酸是、，它们的主要生理功用是。
11．写出下列核苷酸符号的中文名称：ATP 、dCDP 。
12. DNA的Tm值的大小与其分子中所含的的种类、数量及比例有关，也与分子的、有关。
若含的A—T配对较多其值则、含的G—C配对较多其值则，分子越长其Tm值也越。
13．组成核酸的元素有、、、、等，其中的含量比较稳定，约占核酸总量的，可通过测定的含量来计算样品中核酸的含量。
14．DNA双螺旋结构的维系力主要有和。
15. DNA分子中G，C含量高分子较稳定，同时比重也较、解链温度也。
16．RNA主要有三类，既、和、它们的生物功能分别是、和。
华中农业大学生物化学考研试题库附答案核酸化学
第5章核酸化学一、学大纲基本要求DNA、RNA的结构和性质以及研究技术。
核酸的化学结构，碱基、核苷、核苷酸，DNA的结构,DNA 的一级结构, DNA的二级结构, DNA结构的不均一性和多形性, 环状DNA, 染色体的结构。
RNA的结构, RNA的类型和结构特点,tRNA的结构和功能, mRNA的结构和功能, rRNA的结构和功能。
核酸的性质, 解离性质, 水解性质, 光吸收性质, 沉降特性,变性、复性及杂交。
核酸研究技术,核酸的分离纯化,限制性核酸内切酶,DNA物理图谱,分子杂交,DNA序列分析,DNA的化学合成，DNA 聚合酶链式反应—PCR。
二、本章知识要点(一) 核酸的化学组成1．元素组成核酸分子主要由碳、氢、氧、氮和磷等元素组成。
与蛋白质相比较，核酸的元素组成中一般不含有硫，而磷的含量较为稳定，占核酸9％～10％。
可通过测定磷含量来估计样品中核酸的含量。
2．物质组成核酸在核酸酶的作用下水解为核苷酸，核苷酸完全水解可释放出等摩尔量的含N碱(碱基Base)、戊糖和磷酸。
因此构成核酸的物质成分有三类：包括磷酸、戊糖和碱基。
戊糖可分为核糖和脱氧核糖，碱基又分为嘌呤碱和嘧啶碱两类，DNA中的戊糖和碱基与RNA有所不同。
DNA分子中的戊糖是β-D-2-脱氧核糖,RNA中的戊糖是β-D-核糖。
DNA分子中存在的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。
RNA分子中除含有A，G，C外，还含有尿嘧啶(U)，而不含有T。
因此，DNA和RNA的碱基组成上，嘧啶的组成有所不同。
在DNA和RNA分子中尚含有少量的不常见的其他碱基，称为稀有碱基，它们大多数是常见碱基的甲基化衍生物。
3．核酸的基本单位——核苷酸组成DNA的核苷酸(nucleotide)称为脱氧核糖核苷酸，组成RNA的核苷酸称为核糖核苷酸。
核苷酸则是由磷酸、戊糖、碱基组成。
碱基和核糖或脱氧核糖之间脱水通过糖苷键(glycosidic bond)缩合形成核苷或脱氧核苷，戊糖的第1位碳原子与嘌呤的第9位氮原子相连构成l，9—糖苷键，而与嘧啶的第l位氮原子相连构成1，1-糖苷键。
核酸名词解释生物化学
核酸名词解释生物化学
核酸是一类重要的生物分子，是构成生物体的基本遗传物质。
它们由核苷酸单元组成，每个核苷酸由一个糖分子、一个碱基和一个磷酸基团组成。
在生物体内，核酸分为两种类型：脱氧核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA是一种双链结构，由两根互补的单链组成，形成了著名的双螺旋结构。
RNA则是单链结构。
DNA负责储存和传递遗传信息，而RNA则在蛋白质合成中起着重要的作用。
核酸的碱基是决定其遗传信息的关键部分。
DNA中有四种碱基：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
RNA中胸腺嘧啶（T）被一个类似的碱基尿嘧啶（U）取代。
这些碱基的顺序以及它们在核酸链中的排列方式决定了生物体的遗传信息。
除了遗传信息的储存和传递，核酸还参与了许多生物化学过程。
例如，RNA可以作为一种酶的形式存在，称为核酸酶（RNA酶），它们能够催化和调控生物体内的化学反应。
此外，核酸还参与了细胞信号传导、蛋白质合成、基因调控等许多生物过程。
由于核酸在生物体内的重要作用，对核酸的研究也成为生物化学领域的重要研究方向。
通过研究核酸的结构和功能，科学家们可以更好地
理解生命的本质，并为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
生物化学核酸章节考点总结
第六章核酸核酸是遗传物质1868年瑞士Miesher.从脓细胞的细胞核中分离出可溶于碱而不溶于稀酸的酸性物质。
间接证据：同一种生物的不同种类的不同生长期的细胞，DNA含量基本恒定。
直接证据：T2噬菌体DNA感染E.coli用35S标记噬菌体蛋白质，感染E.coli，又用32P标记噬菌体核酸，感染E.coliDNA、RNA的分布（DNA在核内，RNA在核外）。
第一节核酸的化学组成核酸是一种线形多聚核苷酸，基本组成单位是核苷酸。
结构层次：核酸核苷酸组成核酸的戊糖有两种：：D-核糖和D-2-脱氧核糖，据此，可以将核酸分为两种：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）P330 表5-1 两类核酸的基本化学组成一、碱基1. 嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤2. 嘧啶碱：胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶P331 结构式3. 修饰碱基植物中有大量5-甲基胞嘧啶。
E.coli噬菌体中，5-羟甲基胞嘧啶代替C。
稀有碱基：100余种，多数是甲基化的产物。
DNA由A、G、C、T碱基构成。
RNA由A、G、C、U碱基构成。
二、核苷核苷由戊糖和碱基缩合而成，糖环上C1与嘧啶碱的N1或与嘌呤碱的N9连接。
核酸中的核苷均为β-型核苷P332 结构式腺嘌呤核苷胞嘧啶脱氧核苷DNA 的戊糖是：脱氧核糖RNA 的戊糖是：核糖三、核苷酸核苷中戊糖C3、C5羟基被磷酸酯化，生成核苷酸。
1、构成DNA、RNA的核苷酸P333表5-32、细胞内游离核苷酸及其衍生物①核苷5’-多磷酸化合物A TP、GTP、CTP、ppppA、ppppG在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。
②环核苷酸cAMP（3’，5’-cAMP）cGMP（3’，5’-cGMP）它们作为质膜的激素的第二信使起作用，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。
③核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物ppGpp pppGpp ppApp④核苷酸衍生物HSCoA、NAD+、NADP+、FAD等辅助因子。
GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖基供体。
生物化学ppt核酸
克隆技术
克隆技术是指通过无性繁殖的方 式复制生物体的技术，包括动物
克隆和植物克隆等。
克隆技术在畜牧业、农业和医学 等领域有着广泛的应用，如克隆 动物、转基因植物和组织工程等。
克隆技术的关键在于细胞核移植 和胚胎发育，目前已经成功实现 了哺乳动物的克隆，但技术难度 和伦理问题仍需进一步探讨。
基因治疗与基因诊断
04
核酸的功能
DNA的功能
遗传信息的储存
DNA是遗传信息的载体，通过碱基配对原则，将遗传信息从亲代 传递给子代。
基因表达的调控
DNA中的基因通过转录和翻译过程，控制蛋白质的合成，进而调 控生物体的各种功能。
细胞分裂与增殖的指导
DNA中的遗传信息指导细胞分裂、增殖和分化，维持生物体的正 常生长和发育。
RNA在蛋白质合成过程中起到模板和 催化作用，通过与核糖体的结合指导 氨基酸的合成。
DNA和RNA的比较
DNA和RNA都是核酸， 是生物体的遗传物质， 但它们的结构和功能有
所不同。
01
RNA主要存在于细胞质 中，负责传递遗传信息 并参与蛋白质的合成。
03
DNA中的碱基是A、T、 G、C，而RNA中的碱 基是A、U、G、C。
自然选择与进化
自然选择是指自然界对生物的 选择作用，适者生存，不适者
被淘汰。
自然选择是生物进化的主要动 力，通过自然选择的作用，使 适应环境的生物得以生存和繁
衍，并逐渐形成新的物种。
自然选择具有定向性，即有利 于生存和繁衍的变异会被保留 下来，不利于生存和繁衍的变 异则被淘汰。
自然选择的结果是生物多样性 的形成和生物的不断进化。
03
核酸的研究具有广泛的应用价值
通过对核酸的研究，可以深入了解生物体的生长、发育和代谢等过程，
生物化学-核酸
4.分子杂交
DNA单链与在某些区域有互补序列的异源DNA单链 或RNA链形成双螺旋结构的过程。这样形成的新 分子称为杂交DNA分子。
核酸的杂交在分子生物学和遗传学的研究中具有 重要意义。
Southern 杂交（Southern bolting） Northern 杂交（Northern bolting） Western 杂交 （Western bolting）
1. 变性
稳定核酸双螺旋次级键断裂，空间结构破坏，变成单链 结构的过程。核酸的的一级结构(碱基顺序)保持不变。
变性表征 生物活性部分丧失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸 收增加（增色效应）
变性因素 pH（>11.3或<5.0） 变性剂（脲、甲酰胺、甲醛） 低离子强度 加热
2. 热变性和Tm
的聚腺苷酸(polyA)，称为 “尾结构” ，5’ -末端 有一个甲基化的鸟苷酸，称为” 帽结构“ 。
五、snRNA （small nucleic RNA 核小RNA）
scRNA （small cytoplasmic RNA） asRNA （antisense RNA）
第五节 核酸的性质
一、一般的理化性质
5
二氢尿嘧啶核苷 D
取代核苷的表示方式
OH
7-甲基鸟苷 m5G
四、核苷酸（nucleotide）
核苷酸
核苷+磷酸 戊糖+碱基+磷酸
HH
五、核苷酸衍生物
1. 继续磷酸化
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
生物化学知识点与题目-第五章-核酸
第五章核酸一、DNA/RNA结构与功能RNA结构和功能的多样性，两类核酸的比较脱氧核糖核酸（DNA）的结构：方向性: 5′3′，5’-磷酸端，3’-羟基端Chargaff法则维持DNA结构的作用力：碱基堆积力核糖核酸（RNA）的结构：3′→5′磷酸二酯键tRNA的一级结构特点，tRNA二、三级结构校正tRNAmRNA的结构特征：二、性质及应用核酸的变性、复性及杂交：增色效应与减色效应；DNA的熔点、紫外吸收：260nm 核酸的水解：碱水解，RNA的磷酸酯键易被稀碱水解，得到2′,3′-核苷酸混合物酶水解：核酸酶属于磷酸二酯酶核酸研究技术：Sanger双脱氧终止法DNA测序原理一、DNA/RNA结构与功能RNA结构和功能的多样性，两类核酸的比较脱氧核糖核酸（DNA）的结构：方向性: 5′3′，5’-磷酸端，3’-羟基端Chargaff法则维持DNA结构的作用力：碱基堆积力核糖核酸（RNA）的结构：3′→5′磷酸二酯键tRNA的一级结构特点，tRNA二、三级结构校正tRNAmRNA的结构特征：名词解释反密码子Chargaff规则碱基堆积力DNA的一级结构DNA的二级结构选择题1．A TP分子中各组分的连结方式是：A、R-A-P-P-PB、A-R-P-P-PC、P-A-R-P-PD、P-R-A-P-PE、P-A-P-R-P 2．决定tRNA携带氨基酸特异性的关键部位是：A、3′末端B、T C环C、二氢尿嘧啶环D、额外环E、反密码子环3．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4．含稀有碱基较多的核酸是：A、核DNAB、线粒体DNAC、tRNAD、mRNAE、rRNA 5．有关DNA的叙述哪项绝对错误：A、A＝TB、G＝CC、Pu=PyD、C总=C+mCE、A=G，T=C 6．真核细胞mRNA帽结构最多见的是：A、m7ApppNmPB、m7GpppNmPC、m7UpppNmPD、m7CpppNmPE、m7TpppNmP7．下列哪种辅酶结构中不含腺苷酸残基：A、FADB、NADP+C、辅酶QD、辅酶A填空题1．核酸可分为和两大类，前者主要存在于真核细胞的和原核细胞部位，后者主要存在于细胞的部位。
生物化学5.5 第五章 核酸化学
DNA双螺旋结构的证据
① X射线衍射数据 ② Chargaff 规则 ③ 碱基的互变异构
DNA分子中不同碱基之间的可能配对
分子扁平可紧密堆积 单环与双环配对
密实
配对 防水 不溶于水可稳定贮藏
四种碱基
大沟和小沟
双螺旋稳定的因素
（1）氢键 氢键固然重要，但主要决定碱基配对的特
异性，对双螺旋稳定的贡献不是最重要的，起
常见的核糖核苷酸的化学结构
环核苷酸的化学结构
AMP、ADP和ATP
能量合成、别构效应物 蛋白质合成
CTP：脂肪合成 UTP：糖原合成
OHOHOH O
CH2CHCHCHCH2OPOH
NN
OH
CH3
CO
CH3
NH NC
O
CH3OH O
O
CH2 C CH C NH CH2 CH2 C NH CH2CH2SH
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A型双螺旋、B型双螺旋和Z型双螺旋的比较
Z-DNA
由Alex Rich发现
存在于DNA富含G:C的区域 G为顺式构象 C 保持反式，但整个胞苷酸（碱基和脱
氧核糖）翻转180度 结果是 G:C 氢键在Z-DNA中得以保持!
从DNA双螺旋到染色体
染 色 体 紧 密 包 裹 核 酸
决定性作用的是碱基堆集力。
（2）碱基堆集力
5’
3’
这是碱基对之间在垂直方向上的相互作用
所产生的力。它包括疏水作用和范德华力。碱
基间相互作用的强度与相邻碱基之间环重叠的
面积成正比。总的趋势是嘌呤与嘌呤之间>嘌呤 3’ 与嘧啶之间>嘧啶与嘧啶之间。另外碱基的甲基
5’
化能提高碱基的堆积力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
HH
H 2'
H
糖苷键
脱氧核苷酸：
OH OH
dAMP、dGMP、dTMP、dCMP 腺苷酸
常 见 核 苷 酸 的 结 构 与 命 名
2.核苷酸的其他形式
⑴稀有核苷酸：稀有碱基/核苷/核苷酸 ⑵游离核苷酸及其衍生物： ①多磷酸核苷：NDP、NTP。 ②环化核苷酸：cAMP、cGMP等。 ③辅酶或辅基：NAD、NADP、FAD、CoA等， 均含有AMP。 ④活性代谢物：尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)、 胞嘧啶核苷二磷酸胆碱（CDP-胆碱），等。
尿嘧啶核苷
核糖核苷：AR, GR, UR, CR 脱氧核糖核苷：dAR, dGR, dTR, dCR
⑷核苷酸(ribonucleotide)
核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接
形成核苷酸（脱氧核苷酸）。 NH2
酯键 N
N
O
5'
N
9 N
核苷酸：
HO P O CH2 O-
O
1'
AMP、GMP、UMP、CMP
碱基组成规则 ①Chargaff规则：
[A]=[T]，[G][C]；[A]+[G]＝[T]+[C] （嘌呤与嘧啶的总数相等） ②有种属特异性 ③无组织、器官特异性 ⑤不受年龄、营养、性别及其他环境等影响
⑴DNA双螺旋结构(double helix model)的特点
DNA分子由两条 DNA单链组成。
分布于胞核、胞液。
参与细胞内DNA遗传信息的表达。 某些病毒RNA也可作为遗传信息 的载体。
5.2 核酸的分子组成
5.2.1 元素组成 主要元素组成：C、H、O、N、P(9~11%) 与蛋白质比较，核酸一般不含S，而P的
含量较为稳定，占9~11%。
5.2.2 核酸的组成
1.核酸基本构成单位： 核苷酸(nucleotide)
一级结构是指核酸分子中核苷酸的排列顺 序及连接方式。核苷酸的排列顺序代表了遗传 信息。 1.核苷酸的连接方式：3，5磷酸二酯键 2.核酸的基本结构形式：多核苷酸链
信息量：4n 末端：5端、3端 多核苷酸链的方向：5端→3端(由左至右)
RNA一级结构
DNA一级结构
3.表示方法：结构式、线条式、文字缩写
●ATP也是一种很好的磷酰化剂。 磷酰化反应的底物可以是普通 的有机分子，也可以是酶。磷 酰化的底物分子具有较高的能 量（活化分子），是许多生物 化学反应的激活步骤。
ATP的性质
②cAMP和cGMP
★cAMP(3’,5’-环化腺苷酸) 和cGMP(3’,5’-环化鸟苷酸) 的主要功能是作为细胞的 第二信使。
5´ACTGCATAGCTCGA 3´
DNA双螺旋结构的研究背景
碱基组成分析——Chargaff 规则： [A]=[T]；[G][C]
碱基的理化数据分析：A-T、G-C以氢键 配对较合理
DNA纤维的X-线衍射图谱分析
5.3.2 DNA的空间结构 1.DNA的二级结构（secondary structure）
OH OH 腺嘌呤核苷
糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键。
NH2
OH
N
N
N
N
NH2 N
OH N
NN HOCH2 O
HH
H2N N N HOCH2 O
HH
H
H
H
H
OH OH
OH OH
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷
HO N HOCH2 O
HH
HO N HOCH2 O
HH
H
H
H
H
OH OH
OH OH
胞嘧啶核苷
核苷酸由戊糖、磷酸和含氮碱三部分构成
⑴戊糖
5
CH2OH
O OH
4H H3
H
2
1
H
OH OH
β-D-核糖(ribose)
5
CH2OH O OH
4H H3
H1 2H
OH H
β-D-2-脱氧核糖 (deoxyribose)
⑵碱基
胺 式 亚 胺 式 互 变 异 构
酮 式 烯 醇 式 互 变 异 构
碱基的结构特征
⑴稀有核苷酸（修饰成分） 核酸中也存在一些不常见的稀有碱基（修
饰碱基）。稀有碱基的种类很多，但含量很少， 大部分是上述碱基的甲基化产物。
5’-7-甲基鸟嘌呤核糖核酸
⑵核苷酸的衍生物 ①ATP
●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。
NH2
N
N
N
N
★cAMP和cGMP的环状磷酯
O CH2 O
键是一个高能键。在 pH7.4，cAMP和cGMP的水
HH
HH
解能约为43.9KJ/mol，比 HO P
ATP水解能高得多。
O
O
OH
cAMP
③辅酶类核苷酸
④多聚 核苷酸
5.3 核酸的结构 5.3.1 一级结构（primary structure）
2.核酸的分类及分布、功能
脱氧核糖核酸
90% 以 上 分 布 于 细 胞 核 ， 其 余 分 布
(deoxyribonucleic 于核外，如：线粒体，叶绿体，质
acid, DNA)
粒等。
携带遗传信息，决定细胞和个体的
基因型(genotype)。
核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)
嘌呤碱和嘧啶 碱分子中都含 有共轭双键体 系，在紫外区 有吸收（260 nm左右）。
⑶核苷(nucleoside)
碱基和核糖（或脱氧核糖）通过糖苷键
连接形成核苷（或脱氧核苷）。NH2
NH2
N
N
Nห้องสมุดไป่ตู้
9
1
N
N
CH2OH O O
N 糖苷键
CH2OH O
糖苷键
HH
H 2'
1' H
1'
HH
H 2'
H
OH H 胞嘧啶脱氧核苷
第五章 核酸
5.1 概述 核酸(nucleic acid)
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。
DNA(Deoxyribonucleic acid)脱氧核糖核酸 RNA(Ribonucleic acid)核糖核酸
1.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