生物化学第三章核酸
生物化学第三章核酸PPT课件
DNA与RNA结构差异
五碳糖不同
DNA中的五碳糖是脱氧核糖，而 RNA中的五碳糖是核糖。
碱基不同
DNA中的碱基包括腺嘌呤（A） 、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T） 和胞嘧啶（C），而RNA中的碱 基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（ G）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C
）。
空间结构不同
DNA通常是双链结构，而RNA 通常是单链结构。
核酸药物设计思路及前景展望
核酸药物设计思路
核酸药物是一类以核酸为靶点的药物，通过 特异性地与核酸结合，调节基因表达或抑制 病原体复制，从而达到治疗疾病的目的。设 计核酸药物时需要考虑靶点选择、药物稳定 性、特异性、安全性等因素。
前景展望
随着基因组学和生物信息学的发展，越来越 多的疾病相关基因和靶点被发现，为核酸药 物的研发提供了广阔的空间。未来，核酸药 物有望在肿瘤、遗传性疾病、病毒感染等领 域发挥重要作用，成为一类重要的治疗药物 。同时，随着技术的不断进步和成本的降低 ，核酸药物的研发和应用将更加普及和便捷
DNA拓扑异构酶的作用
拓扑异构酶能够改变DNA的超螺旋状态，从而调节DNA的拓扑结构和功能。拓扑异构酶 在DNA复制、转录、修复和重组等过程中发挥重要作用。
RNA结构与性质
03
tRNA三叶草结构特点
01
02
03
三叶草二级结构
由DHU环、反密码环、 TΨC环、额外环和可接受 茎组成，形似三叶草。
反密码环
人类基因组计划与意义
1 2 3
人类基因组计划的目标
破译人类全部遗传信息，解读人类基因组所蕴含 的生命奥秘。
研究成果及应用
揭示了人类基因组的组成、结构和功能，为医学 、生物技术和制药等领域提供了重要的科学基础 。
生物化学3-核酸作业参考答案
Chapter 4 Nucleic acids专业________ 学号_________ 姓名________ 成绩________一、填空题（20分，每空0.5分）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的部位，后者主要存在细胞的部位。
(DNA,RNA,细胞核,拟核区，细胞质) 2. 构成核酸的基本单位是，由，和连接而成。
(核苷酸，碱基，戊糖，磷酸)3. 在各种RNA中，含量最多，含稀有碱基最多，半寿期最短。
(rRNA,tRNA,mRNA)4. 维持DNA的双螺旋结构稳定的作用力有，，。
(碱基堆积力，氢键，离子键)5. 组成DNA的两条多核苷酸链是的，两链的碱基序列，其中与配对，形成两对氢键，与配对，形成三对氢键。
（反向平行，互补配对，A,T，C,G）6. 当温度逐渐升高到一定的高度时，DNA双链，称为。
当“退火”时，DNA的两条链，称为。
（打开，变性，重新配对，复性）7. 核酸在复性后260nm波长的紫外吸收，这种现象称为效应。
（变性，减小，减色）8. tRNA的二级结构呈形，三级结构的形状象。
（三叶草。
倒“L”）9. 富含的DNA比富含的DNA具有更高的溶解温度。
（GC，AT）10.DNA的双螺旋结构模型是和于1953年提出的。
（Watson，Crick）11.DNA的T m值大小与三个因素有关，它们是，，。
（GC对，DNA均一性，溶液离子强度）12.PCR是通过、和三个步骤循环进行DNA扩增的。
（变性，退火，延伸）二、选择题（20分）1. 细胞内游离核苷酸分子的磷酸基团通常连接在糖的什么位置上？（）aa. C5’b. C3’c. C2’d. C1’2. 关于双链DNA碱基含量的关系哪个是错误的？( )ba. A=Tb. A+T=G+Cc. C=Gd. A+G=C+T3. 下列关于DNA的叙述哪项是错误的？( )ba. 两条链反向平行b. 所有生物中DNA均为双链结构c. 自然界存在3股螺旋DNAd. 分子中稀有碱基很少4. Southern印记法是利用DNA与下列何种物质之间进行分子杂交的原理？（）da. RNAb. 蛋白质c. 氨基酸d. DNA5. RNA分子中常见的结构成分是（）ba. AMP、CMP和脱氧核糖b. GMP、UMP和核糖c. TMP、AMP和核糖d. UMP、CMP和脱氧核糖6. 热变性的DNA（）aa. 紫外吸收增加b. 磷酸二酯键断裂c. 形成三股螺旋d. (G+C)含量增加7. DNA的Tm与介质的离子强度有关，所以DNA制品应保存在（）aa. 高浓度的缓冲液中b. 低浓度的缓冲液中c. 纯水中d. 有机溶液中8. 下面关于核酸的叙述中不正确的是( )ca. 在嘌呤和嘧啶之间存在着碱基对b. 当胸腺嘧啶与嘌呤配对时，由于甲基阻止氢键形成而导致碱基配对效率下降c. NaOH溶液只能水解DNA，不能水解RNAd. 在DNA分子总有氢键连接的碱基平面与螺旋平行9. 在适宜条件下，核酸分子的两条链能否自行杂交，取决于：（）da. DNA的熔点b. 序列的重复程度c. 核酸链的长短d. 碱基序列的互补10.DNA与RNA两类核酸分类的主要依据是：（）ca. 空间结构不同b. 所含碱基不同c. 所含戊糖不同d. 细胞中的位置不同11. 在核酸分子中核苷酸残基之间的连接方式为（）ca. 2’,3’-磷酸二酯键b. 氢键c. 3’,5’-磷酸二酯键d. 糖苷键12.DNA复性的重要标志是（）da. 溶解度降低b. 溶液黏度降低c. 紫外吸收增大d. 紫外吸收降低13.分离出某病毒核酸的碱基组成为A=27%,G=30%,C=22%,T=21%,该病毒为（）aa. 单链DNAb. 双链DNAc. 单链RNAd. 双链RNA14.DNA复制时，序列5’-TpApGpAp-3’将合成下列哪种互补结构？（）aa. 5’-TpCpTpAp-3’b. 5’ApTpCpTp-3’c.5’-UpCpUpAp-3’d.5’-GpCpGpAp-3’15.核酸对紫外线的吸收是由哪一结构所产生的（）ca. 磷酸二酯键b. 核糖c. 嘌呤嘧啶环上的共轭双键d. 核苷键16.在Watson-Crick的DNA结构模型中，下列正确的是（）aa. 双股链的走向是反向平行的b. 嘌呤和嘌呤配对，嘧啶和嘧啶配对c. 碱基之间共价结合d. 磷酸戊糖主链位于螺旋内侧17.DNA变性的原因是（）da. 磷酸二酯键断裂b. 多核苷酸解聚c. 碱基的甲基化修饰d. 互补碱基之间的氢键断裂18.下列关于RNA的叙述哪一项是错误的（）ca. RNA不仅只有是单链的形式存在的b. tRNA是最小的一种RNAc. 胞质中只有一种RNA，即mRNAd. 组成核糖体的主要是rRNA19. 原核生物核体为（）aa.70Sb.80Sc.60Sd.50S20.下列核酸中稀有碱基或修饰核苷相对含量最高的是（）ca. DNAb. rRNAc. tRNAd. mRNA三、是非题（5分）√（）1. DNA和RNA都易溶于水而难溶于有机溶剂√（）2. 不同生物的DNA碱基组成各不相同，同种生物的不同组织器官中DNA组成均相同（）3. 在1mol/L NaOH溶液中，RNA和DNA同样不稳定，易被水解成单核苷酸。
《生物化学》教案(完整)
《生物化学》教案(一)第一章：生物化学导论1.1 生物化学的概念与发展历程1.2 生物化学的研究内容与方法1.3 生物化学在生命科学中的重要性1.4 生物化学实验安全与实验室规范《生物化学》教案(二)第二章：蛋白质化学2.1 蛋白质的基本结构与功能2.2 蛋白质的组成单位——氨基酸2.3 蛋白质的合成与降解2.4 蛋白质的结构与性质分析方法《生物化学》教案(三)第三章：核酸化学3.1 核酸的基本组成与功能3.2 核酸的分类与结构特点3.3 核酸的生物合成过程3.4 核酸酶与核酸分析方法《生物化学》教案(四)第四章：酶学4.1 酶的基本概念与特性4.2 酶的分类与命名4.3 酶的作用机制与动力学4.4 酶的调节与应用《生物化学》教案(五)第五章：碳水化合物与脂质化学5.1 碳水化合物的分类与功能5.2 脂质的分类与功能5.3 糖脂与糖蛋白的结构与功能5.4 碳水化合物与脂质的代谢途径《生物化学》教案(六)第六章：代谢途径与能量转化6.1 概述生物氧化与代谢途径6.2 糖酵解途径6.3 三羧酸循环（TCA循环）6.4 氧化磷酸化与电子传递链《生物化学》教案(七)第七章：生物大分子的结构与功能7.1 蛋白质的结构层次与功能多样性7.2 核酸的结构与功能7.3 碳水化合物的结构与功能7.4 脂质的结构与功能《生物化学》教案(八)第八章：生物膜与信号传导8.1 生物膜的组成与结构8.2 膜蛋白的结构与功能8.3 信号传导途径与细胞内通信8.4 生物膜与信号传导在生理与疾病中的作用《生物化学》教案(九)第九章：遗传信息的传递与调控9.1 DNA复制与损伤修复9.2 转录与翻译过程9.3 遗传密码与氨基酸序列9.4 基因表达调控与细胞分化《生物化学》教案(十)第十章：生物化学实验技术10.1 光谱分析技术与色谱法10.2 电泳技术与质谱法10.3 生物化学实验基本操作与技巧10.4 实验数据处理与分析方法重点解析重点解析：1. 生物化学的概念与发展历程、研究内容与方法、在生命科学中的重要性。
生物化学 核酸结构
(TT)
(UU)
(GG)
(AA)
图3-2 参与组成核酸的主要碱基
5
1.种类: * 嘌呤--腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G) * 嘧啶--胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)
* DNA： A、G、C、T * RNA： A、G、C、U
6
* RNA中：含T，稀有碱基 — 提供信号识别
(在调控和保护遗传信息中)
(a) 分子结构式 (b) 线条式 （c）字母式
26
RNA的一级结构：RNA分子中核苷酸的序列 * 由4种核糖核苷酸(A、G、C、U)组成 * 经3’,5’-磷酸二酯键连接
2. 书写方式: 5’AGGCU3’（5’左，3’右） T -- DNA， U -- RNA
3. 多核苷酸（polynucleotide） > 50 寡核苷酸(oligo nucleotide) < 50
(p82)
(p81)
20
重要生理功能：
1. 构成核酸 — 一磷酸核苷形式
2. 供能物质 — ATP、UTP、CTP
3. 第二信使 — cAMP、cGMP 图3-9
4. 辅酶 — NAD+、 NADP+、 FAD、
FMN
(p82)
(p81)
5. 活化中间产物： UDPG, S-腺苷甲硫氨酸
(p109)
53
图3-19 RNA局部空间结构 (a) 在二级结构中的凸出、环、发夹结构 （b）发夹结构
54
1. tRNA
• 功能：转运氨基酸，识别密码子
• 种类：30-50种/物种
• 共性：
* 分子小
* 单链多核苷酸,局部A型双螺旋
* 三叶草型(二级结构)
【生物化学简明教程】第四版03章 核酸
3 核酸1．①电泳分离四种核苷酸时，通常将缓冲液调到什么pH？此时它们是向哪极移动？移动的快慢顺序如何? ②将四种核苷酸吸附于阴离子交换柱上时，应将溶液调到什么pH？③如果用逐渐降低pH的洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱分离，其洗脱顺序如何？为什么？解答：①电泳分离4种核苷酸时应取pH3.5 的缓冲液，在该pH时，这4种单核苷酸之间所带负电荷差异较大，它们都向正极移动，但移动的速度不同，依次为：UMP>GMP>AMP>CMP；②应取pH8.0，这样可使核苷酸带较多负电荷，利于吸附于阴离子交换树脂柱。
虽然pH 11.4时核苷酸带有更多的负电荷，但pH过高对分离不利。
③当不考虑树脂的非极性吸附时，根据核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度，则洗脱顺序为CMP>AMP> GMP > UMP，但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附，嘌呤碱基的非极性吸附是嘧啶碱基的3倍。
静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱顺序为：CMP> AMP > UMP >GMP。
2．为什么DNA不易被碱水解，而RNA容易被碱水解?解答：因为RNA的核糖上有2'-OH基，在碱作用下形成2',3'-环磷酸酯，继续水解产生2'-核苷酸和3'-核苷酸。
DNA的脱氧核糖上无2'-OH基，不能形成碱水解的中间产物，故对碱有一定抗性。
3．一个双螺旋DNA分子中有一条链的成分[A] = 0.30，[G] = 0.24，①请推测这一条链上的[T]和[C]的情况。
②互补链的[A]，[G]，[T]和[C]的情况。
解答：①[T] + [C] = 1–0.30–0.24 = 0.46；②[T] = 0.30，[C] = 0.24，[A] + [G] = 0.46。
4．对双链DNA而言，①若一条链中(A + G)/(T + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A+G)/(T+C)分别等于多少？②若一条链中(A + T)/(G + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A + T)/(G + C)分别等于多少？解答：①设DNA的两条链分别为α和β则：Aα= Tβ，Tα= Aβ，Gα= Cβ，Cα= Gβ，因为：(Aα+ Gα)/（Tα+ Cα）= (Tβ+ Cβ)/（Aβ+ Gβ）= 0.7，所以互补链中（Aβ+ Gβ）/（Tβ+ Cβ）= 1/0.7 =1.43；在整个DNA分子中，因为A = T，G = C，所以，A + G = T + C，（A + G）/（T + C）= 1；②假设同（1），则Aα+ Tα= Tβ+ Aβ，Gα+ Cα= Cβ+ Gβ，所以，（Aα+ Tα）/（Gα+ Cα）=（Aβ+ Tβ）/（Gβ+ Cβ）= 0.7 ；在整个DNA分子中，（Aα+ Tα+ Aβ+ Tβ）/（Gα+Cα+ Gβ+Cβ）= 2（Aα+ Tα）/2（Gα+Cα）= 0.75．T7噬菌体DNA(双链B-DNA)的相对分子质量为2.5×107，计算DNA链的长度(设核苷酸对的平均相对分子质量为640)。
生物化学第三章核酸
第三节 RNA的结构与功能
Structure and Function of RNA
• DNA和RNA的区别
不同点 戊糖 碱基 二级结构 碱基互补配对 种类 RNA 核糖 G C A U 单链 忠实性较低 多 （mRNA，rRNA， tRNA 等） DNA 脱氧核糖 G C A T 双链 忠实性高 少
碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶(A-T)
4.双螺旋表面存在大沟和小沟
小沟
大沟
（二） DNA二级结构的多样性
• 三种DNA构型的比较
螺距 旋向 (nm) 每圈碱 基数 螺旋直径 （nm） 骨架 走行
存在条件
A型 右手 B型 右手
2.3 3.54
11 10.5
2.5 2.4
平滑 平滑
体外脱水 生理条件
（二）碱基
碱基(base)是含氮的杂环化合物。
腺嘌呤
嘌呤 碱基 嘧啶 鸟嘌呤 存在于DNA和RNA中
胞嘧啶
尿嘧啶 胸腺嘧啶 仅存在于RNA中 仅存在于DNA中
NH2
嘌呤(purine，Pu)
N 7 8 9 NH
N
N
NH
5 4
6 3 N
1N 2
腺嘌呤(adenine, A)
O N
N
NH
NH
鸟嘌呤(guanine, G)
(二) 原核生物DNA的环状超螺旋结构
原核生物DNA多为环状，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。
DNA超螺旋结构的电镜图象
(三) DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成
基本单位是核小体
DNA染色质呈现出的串珠样结构。 染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。
第三章 多聚核苷酸与核酸
二、DNA在二级结构基础上形成超螺旋结构
（一）超螺旋结构具有不同的拓扑异构体
DNA在双螺旋结构基础上通过盘绕 和折叠所形成的空间构象称为三级结构。
松弛态DNA（relaxed DNA） 在溶液中是以能量最低的状态存在的线性
DNA 。
超螺旋结构(superhelix 或supercoil) 将DNA的两端固定，使之旋进过分或旋进
其中B型与Watson-Crick提出的模型一致，是在相 对湿度92％下得到的，这是DNA双螺旋在水性环境 和生理条件下最稳定结构。
A和C型在相对低湿度的条件下形成，它们的螺距 都比B型要短。沟槽、旋转角度等都有变化。
右手螺旋。
Z型DNA首先在富含GC的DNA短片段中发现，后来证 明天然DNA中也有，它是一种左旋螺旋，在细胞中 可能有助解链和调控基因表达的作用。
A
由于核苷酸间
的差异主要是碱基
不同，所以也称为
G
碱基序列。 3端
• DNA 分 子 主 要 由 dAMP 、 dGMP 、 dCMP 和
dTMP 四 种 脱 氧 核 糖 核 苷 酸 所 组 成 。 DNA 的一级结构就是指DNA分子中脱氧核糖 核苷酸的排列顺序及连接方式。
•
• RNA分子主要由AMP，GMP，CMP，UMP四 种核糖核苷酸组成。RNA的一级结构就 是指RNA分子中核糖核苷酸的排列顺序 及连接方式。
（一）3, 5-磷酸二酯键是核酸的基本结构键
• 一分子的核苷
酸 的 3′- 位 羟 基
与另一分子核
苷 酸 的 5′- 位 磷
酸基通过脱水
可形成3′,5′-磷
酸二酯键，从 而将两分子核 苷酸连接起来。
（二）多聚核苷酸 5端 链有方向性
第三章 核酸——生物化学(ssy)
螺旋直径为2nm，相邻碱基
平面距离0.34nm，螺旋一圈
螺距3.4nm，一圈10对碱基。
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内
側，与对侧碱基形成氢键配 对 （ 互 补 配 对 形 式 ： A=T; GC） 。
碱基互补配对 A T G C
氢键维持双链横向稳定性
碱基堆积力维持双链纵向
稳定性。 离子键屏蔽磷酸基团之间 的静电斥力
5′端
C
A
G
3′端
书写方法
A
G
T
G
C
T
线条式
5 P
P
P
P
P
P
OH 3
字母式
5 pApCpTpGpCpT-OH 3
5 A C T G C T 3
2、 DNA二级结构-双螺旋结构
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
第 三 章 核 酸 化 学
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俗
语
生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理 功能上常常相似的现象，就是遗传现象。
牛的后代仍然是牛 早在公元前3世纪，《吕氏春 秋》中就记载着“夫种麦而得麦， 种稷而得稷，人不怪也”
金丝猴的后代 仍然是金丝猴
思考： 到底是什么物质在亲子代的遗传 中起作用呢？
2004年12月26日，圣诞节欢乐的气氛尚未结束， 此时，位处南亚的印尼发生了史上第四大强震， 芮氏规模9.0，引发波及东南亚8个国家的海啸。
b. 多磷酸核苷酸：
指含两个以上磷酸基的核苷酸,如ADP 、ATP 、 GDP、 GTP 、 UDP和UTP等.
ATP在细胞能量代谢上起着极其重要的作用。
核酸的结构与功能(8)PPT
保持世代繁衍和进化的物质基础。
主要内容
一、核酸的分类、分布与功能 二、核酸的分子组成 三、核酸的分子结构 四、核酸的理化性质 五、核酸的提取与定量(自学)
核酸的水解
碱基 嘌呤 嘧啶
二、核酸的分子组成
（一）核苷酸的组成
1. 戊糖（pentose ）
HO 5CH2 O OH
HO CH2
OH
O
4
1
32
OH OH
核糖(ribose) 【 构成RNA】
OH
脱氧核糖(deoxyribose) 【构成DNA 】
二、核酸的分子组成
（一）核苷酸的组成 2. 碱基（base）
ADAPTP AMP OOHOHHOOHOHH
二、核酸的分子组成
（二）核苷酸的结构
3. 酸酐键与高能化合物
一磷酸（脱氧）核苷可以通过酸酐键结
核苷酸(ribonucleotide)
核苷酸结构示意图：
酯
磷酸 键
核糖 或
糖 苷 键
碱基
脱氧核糖
1
5'
1'
或
9
核苷
核苷酸
总结：DNA、RNA分子组成比较
核酸类型 戊糖 DNA 脱氧核糖
碱基组成 A、G、C、T
RNA
核糖
A、G、C、U
DNA组成的基本单位：dAMP dGMP dCMP dTMP RNA组成的基本单位： AMP GMP CMP UMP
稀有碱基：有些核酸中某些碱基的氢可被其他 化学基团如甲基、羟甲基、-F、-S、乙酰基等 取代，形成修饰碱基，通常含量很少，故称 为～。目前已发现几十种稀有碱基。 如7－甲 基鸟嘌呤（m7G)、 5－甲基胞嘧啶（m5C)、 m7A、F5U、 N－m6U等。
生物化学第三章核酸化学
核糖核酸酶类
牛胰核糖核酸酶：存在于牛胰中，简称为 RNaseⅠ，只作用于RNA，十分耐热，是具 有极高专一性的内切酶。 核糖核酸酶T1：从米曲霉中获得的，耐热， 耐酸，专一性更强。 核糖核酸酶T2：来源同T1，核酸酶：也叫做DNaseⅠ， 需要镁离子参与，切断双链DNA或者单链 DNA为寡聚核苷酸，平均长度为4个核苷酸。 ② 牛脾脱氧核糖核酸酶：也叫做DNaseⅡ， 需要钠离子激活，镁离子抑制活性。 ③ 限制性内切酶：主要降解外源性DNA，目 前发现有数千种，是基因工程最重要的工 具酶。
RNA功能的多样性
① ② ③ ④ ⑤ 控制蛋白质的生物合成； 作用于RNA转录后的加工与修饰； 基因表达与细胞功能调节； 生物催化与其他的细胞功能 遗传信息的加工与进化
第三节
核酸的分子结构
一． 核酸中核苷酸的连 接方式 二． DNA的分子结构 三． RNA的分子结构
核酸中核苷酸的连接方式
1. 核苷酸可以被酸、碱 和酶水解，水解后产 生寡核苷酸、核苷酸、 核苷和碱基。 2. 实验证明，核苷酸是 通过磷酸二酯键彼此 相连，并且形成的是 3’-5’磷酸二酯键（后 面核酸降解中详细说 明）。
tRNA的一级结构特点
① 一般由73-78个核苷酸组成； ② 碱基中有较多的稀有碱基； ③ 3’末端均有CCA-OH结构，用以携带氨基 酸，5’多为pG或者pC。
tRNA的二级结构特点
① 氨基酸臂，由3’和5’末端的7对互补碱基构 成，携带氨基酸，富含G，形成双螺旋； ② 二氢尿嘧啶环，8-12个核苷酸组成，由34对碱基构成双螺旋； ③ 反密码子环，7个核苷酸组成，其中3个组 成反密码子环； ④ 额外环，是tRNA分类的重要标志 ⑤ TψC环，是tRNA中起连接作用的。
核酸化学2011
基本碱基结构和命名
嘌呤
嘧啶
Adenine
(A)
Guanine
(G)
Cytosine
(C)
Uracil Thymine
(U) (T)
OD260的应用
1. DNA或RNA的定量 OD260=1.0相当于 50μg/ml双链DNA 40μg/ml单链DNA（或RNA） 20μg/ml寡核苷酸
2.判断核酸样品的纯度 DNA纯品: OD260/OD280 = 1.8 RNA纯品: OD260/OD280 = 2.0
例：变性引起紫外吸收值的改变
DNA的紫外吸收光谱 增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。
热变性
解链曲线：如果在连续加热DNA的过程中以
温度对A260（absorbance，A，A260代表溶液在 260nm处的吸光率）值作图，所得的曲线称为解 链曲线。
Tm：变性是在一个相当窄的温度范围内完成， 在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的 50%时的温度称为DNA的解链温度，又称融解 温 度 (melting temperature, Tm) 。 其 大 小 与 G+C含量成正比。
碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖
NH2
苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。
N
核苷：AR, GR, UR, CR
1
HO CH2 O N O
1´
脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR OH OH
核苷酸(ribonucleotide)的结构与命名
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）。
二、DNA的变性(denaturation)
定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开 成两条单链的过程。
第三章 多聚核苷酸和核酸
第三章多聚核苷酸和核酸§3.0概述核酸的分类及分布核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。
脱氧核糖核酸（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（RNA）分布于细胞核、细胞质、线粒体，是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。
某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。
§3.1多聚核苷酸多个核苷酸（nucleitide）通过3’,5’-磷酸二酯键（phosphodiester bond）连接、形成的链状聚合物，即多聚核苷酸（polynucleotides）。
连接键（基本结构键）：3’,5’-磷酸二酯键5’末端[-P]，游离磷酸集团；3’末端[-OH]，游离羟基多聚核苷酸连具有方向性，书写时从5’→3’寡核苷酸（长度小于50nt）与多核苷酸3’,5’-磷酸二酯键§3.2 DNA的结构与功能一、DNA的碱基组成DNA中的碱基：A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）DNA的碱基组成遵循Chargaff法则：①不同种属生物的DNA碱基组成不同；②同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成；③对于一个特定的组织的DNA，其碱基组份不随其年龄、营养状态和环境而变化；④腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔数相等，鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔数相等。
[A] = [T]，[G] [C]二、DNA的一级结构脱氧核糖核苷酸在多聚核苷酸链中的排列顺序（碱基序列）基本结构键：3’,5’-磷酸二酯键三、DNA的空间结构（一）DNA的二级结构——双螺旋结构1.双螺旋的结构特点（1）两链平行，方向相反，右手双螺旋（2）碱基向内，严格配对，两链互补（3）维系力：碱基堆积力+氢键（4）每一螺圈含10.4bp（碱基对），直径为2 nm，螺距为3.4 nm（5）DNA 双螺旋结构的表面存在一个大沟和一个小沟2.DNA双螺旋结构具多样性（二）DNA的三级结构1.超螺旋结构将DNA的两端固定，使之旋进过分或旋进不足，DNA双链上就会产生额外的张力而发生扭曲，以抵消张力。
生物化学 03核酸
C6 C5
C1’
6 1
C1’
C1’
C1’
一、核酸的组分 5.细胞内的游离核苷酸及其衍生物
——NTP类的高能磷酸化合物
一、核酸的组分 5.细胞内的游离核苷酸及其衍生物
——环状核苷酸
一、核酸的组分 5.细胞内的游离核苷酸及其衍生物
——环状核苷酸
细胞内 : 腺苷酸环化酶
ATP （AC）
cAMP + PPi
构成核酸的核苷酸之间的连接方式：
3’，5’磷酸二酯键
一、核酸的组分 6.核苷酸的性质与功能
性质： 1）互变异构现象
2）紫外吸收：核苷酸的 碱基具有共轭双键结构， 故在260nm左右有强吸收 峰。其紫外吸收光谱受碱 基种类和解离状态的影响， 利用碱基一定的pH下紫外 吸收的差别，可以鉴定各 种核苷酸。
一、核酸的组分 6.核苷酸的性质与功能
3）核苷酸的两性解离和等电点 胞嘧啶核苷酸的解离
pICMP =
pKa1+pKa2 2
=
0.8+4.5 2
= 2.65
一、核酸的组分 6.核苷酸的性质与功能
性质： 从4种核苷酸的解离曲线。 可以看出，当pH处于第一磷 酸基和碱基环解离曲线的交 点时，二者的解离度刚好相 等。在这个pH下，第二磷酸 基尚未解离，所以这一pH为 该苷酸的等电点。当pH小于 等电点时，整个核苷酸带净 正电荷。相反，如果pH大于 该核苷酸的等电点，则整个 核苷酸就带净负电荷。
+0
-1
洗脱顺序是:UMP→GMP→CMP→ AMP。
一、核酸的组分 6.核苷酸的性质与功能
功能：AMP可生成ADP和 ATP。其他单核苷酸也可生成相应的二磷酸 或三磷酸。ATP在化学能的转化和利用中起着关键的作用。UTP参与糖 的互相转化与合成，CTP参与磷脂的合成，GTP参与蛋白质的合成。 ATP、GTP、CTP和UTP是RNA合成的直接原料，dATP、 dGTP、dCTP 和dTTP是 DNA合成的直接原料。
化学生物学 第三章 核酸
一、DNA的结构
▪ 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。
▪ 几乎所有天然DNA都是负超 螺旋类型。
(c)负超螺旋引 起链的分离
(a)松弛环状DNA (b)负超螺旋的DNA
二、RNA的结构
▪ RNA是单链分子，因此，在RNA分子中，并不遵守碱基 种类的数量比例关系，即分子中的嘌呤碱基总数不一定 等于嘧啶碱基的总数。在RNA的双螺旋结构中，碱基的 配对情况不象DNA中严格。G 除了可以和C 配对外，也 可以和U 配对。G-U 配对形成的氢键较弱。 RNA分子 中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋的 部分，则形成突环。这种结构可以形象地称为“发夹型” 结构。
▪ 在多聚核苷酸（DNA或RNA） 链中，由于构成核苷酸单元的 戊糖和磷酸基是相同的，体现 核苷酸差别的实际上只是它所 带的碱基，所以多聚核苷酸链 结构也可表示为：
方向性
在讨论有关核酸 问题时，一般只 关心其中碱基的 种类和顺序，所 以上式可以进一 步简化
第二节 核酸的结构
▪ 多聚核苷酸是由四种不同的核苷酸单元按特定的 顺序组合而成的线性结构聚合物，因此，它具有 一定的核苷酸顺序，即碱基顺序。
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。
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3-核酸作业参考答案
Chapter 4 Nucleic acids专业________ 学号_________ 姓名________ 成绩________一、填空题（20分，每空0.5分）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的部位，后者主要存在细胞的部位。
(DNA,RNA,细胞核,拟核区，细胞质) 2. 构成核酸的基本单位是，由，和连接而成。
(核苷酸，碱基，戊糖，磷酸)3. 在各种RNA中，含量最多，含稀有碱基最多，半寿期最短。
(rRNA,tRNA,mRNA)4. 维持DNA的双螺旋结构稳定的作用力有，，。
(碱基堆积力，氢键，离子键)5. 组成DNA的两条多核苷酸链是的，两链的碱基序列，其中与配对，形成两对氢键，与配对，形成三对氢键。
（反向平行，互补配对，A,T，C,G）6. 当温度逐渐升高到一定的高度时，DNA双链，称为。
当“退火”时，DNA的两条链，称为。
（打开，变性，重新配对，复性）7. 核酸在复性后260nm波长的紫外吸收，这种现象称为效应。
（变性，减小，减色）8. tRNA的二级结构呈形，三级结构的形状象。
（三叶草。
倒“L”）9. 富含的DNA比富含的DNA具有更高的溶解温度。
（GC，AT）10.DNA的双螺旋结构模型是和于1953年提出的。
（Watson，Crick）11.DNA的T m值大小与三个因素有关，它们是，，。
（GC对，DNA均一性，溶液离子强度）12.PCR是通过、和三个步骤循环进行DNA扩增的。
（变性，退火，延伸）二、选择题（20分）1. 细胞内游离核苷酸分子的磷酸基团通常连接在糖的什么位置上？（）aa. C5’b. C3’c. C2’d. C1’2. 关于双链DNA碱基含量的关系哪个是错误的？( )ba. A=Tb. A+T=G+Cc. C=Gd. A+G=C+T3. 下列关于DNA的叙述哪项是错误的？( )ba. 两条链反向平行b. 所有生物中DNA均为双链结构c. 自然界存在3股螺旋DNAd. 分子中稀有碱基很少4. Southern印记法是利用DNA与下列何种物质之间进行分子杂交的原理？（）da. RNAb. 蛋白质c. 氨基酸d. DNA5. RNA分子中常见的结构成分是（）ba. AMP、CMP和脱氧核糖b. GMP、UMP和核糖c. TMP、AMP和核糖d. UMP、CMP和脱氧核糖6. 热变性的DNA（）aa. 紫外吸收增加b. 磷酸二酯键断裂c. 形成三股螺旋d. (G+C)含量增加7. DNA的Tm与介质的离子强度有关，所以DNA制品应保存在（）aa. 高浓度的缓冲液中b. 低浓度的缓冲液中c. 纯水中d. 有机溶液中8. 下面关于核酸的叙述中不正确的是( )ca. 在嘌呤和嘧啶之间存在着碱基对b. 当胸腺嘧啶与嘌呤配对时，由于甲基阻止氢键形成而导致碱基配对效率下降c. NaOH溶液只能水解DNA，不能水解RNAd. 在DNA分子总有氢键连接的碱基平面与螺旋平行9. 在适宜条件下，核酸分子的两条链能否自行杂交，取决于：（）da. DNA的熔点b. 序列的重复程度c. 核酸链的长短d. 碱基序列的互补10.DNA与RNA两类核酸分类的主要依据是：（）ca. 空间结构不同b. 所含碱基不同c. 所含戊糖不同d. 细胞中的位置不同11. 在核酸分子中核苷酸残基之间的连接方式为（）ca. 2’,3’-磷酸二酯键b. 氢键c. 3’,5’-磷酸二酯键d. 糖苷键12.DNA复性的重要标志是（）da. 溶解度降低b. 溶液黏度降低c. 紫外吸收增大d. 紫外吸收降低13.分离出某病毒核酸的碱基组成为A=27%,G=30%,C=22%,T=21%,该病毒为（）aa. 单链DNAb. 双链DNAc. 单链RNAd. 双链RNA14.DNA复制时，序列5’-TpApGpAp-3’将合成下列哪种互补结构？（）aa. 5’-TpCpTpAp-3’b. 5’ApTpCpTp-3’c.5’-UpCpUpAp-3’d.5’-GpCpGpAp-3’15.核酸对紫外线的吸收是由哪一结构所产生的（）ca. 磷酸二酯键b. 核糖c. 嘌呤嘧啶环上的共轭双键d. 核苷键16.在Watson-Crick的DNA结构模型中，下列正确的是（）aa. 双股链的走向是反向平行的b. 嘌呤和嘌呤配对，嘧啶和嘧啶配对c. 碱基之间共价结合d. 磷酸戊糖主链位于螺旋内侧17.DNA变性的原因是（）da. 磷酸二酯键断裂b. 多核苷酸解聚c. 碱基的甲基化修饰d. 互补碱基之间的氢键断裂18.下列关于RNA的叙述哪一项是错误的（）ca. RNA不仅只有是单链的形式存在的b. tRNA是最小的一种RNAc. 胞质中只有一种RNA，即mRNAd. 组成核糖体的主要是rRNA19. 原核生物核体为（）aa.70Sb.80Sc.60Sd.50S20.下列核酸中稀有碱基或修饰核苷相对含量最高的是（）ca. DNAb. rRNAc. tRNAd. mRNA三、是非题（5分）√（）1. DNA和RNA都易溶于水而难溶于有机溶剂√（）2. 不同生物的DNA碱基组成各不相同，同种生物的不同组织器官中DNA组成均相同（）3. 在1mol/L NaOH溶液中，RNA和DNA同样不稳定，易被水解成单核苷酸。
生物化学讲义（3）讲述
⽣物化学讲义（3）讲述第三章核酸（6学时）核酸是⽣命最重要的分⼦，最简单的⽣命仅含有核酸（病毒）。
1868年⾸次在绷带上的脓细胞核中发现⼀种富含磷酸呈酸性⼜不溶于酸溶液的分⼦，命名为核素，其实是核蛋⽩，1898年从⼩⽜的胸腺中提取了⼀种溶于碱性溶液中的纯净物，这才是真正的核酸，从此，对核酸的研究全⾯展开，揭开了⽣物化学领域惊天动地的⼀页。
1944年Avery等所完成的著名肺炎双球菌转化试验，证明了DNA是遗传物质，⽽不是蛋⽩质。
1953年Watson-Crick提出DNA的双螺旋结构模型，从分⼦结构上阐明了DNA的遗传功能。
核酸（nucleic acid）是重要的⽣物⼤分⼦，它的构件分⼦是核苷酸（nucleotide），天然存在的核酸可分为脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）两类。
DNA贮存细胞所有的遗传信息，是物种保持进化和世代繁衍的物质基础。
RNA中参与蛋⽩质合成的有三类：转移RNA（transfer RNA，tRNA），核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）和信使RNA（messenger RNA，mRNA）。
20世纪末，发现许多新的具有特殊功能的RNA，⼏乎涉及细胞功能的各个⽅⾯。
第⼀节碱基、核苷和核苷酸⼀、核酸的种类、分布和化学组成核酸分为两⼤类：脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）。
98％核中（染⾊体中）真核线粒体（mDNA）核外叶绿（ctDNA）DNA 拟核原核核外：质粒（plasmid）病毒：DNA病毒RNA主要存在于细胞质中。
信使RNA －－mRNA核糖体RNA－－rRNA转移RNA－－tRNA核酸的化学组成：对核酸的⽔解发现（脱氧）核酸—--→（脱氧）核苷酸—------→P+（脱氧）核苷----→戊糖+碱基由上⾯可知，核酸的结构单位是（脱氧）核苷酸，核苷酸由戊糖、磷酸和含氮碱三部分构成。
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碱基的性质
紫外吸收
生物化学第三章核酸
核酸的结构
一级结构 指多核苷酸链上核苷酸的排列顺序 表示方法：
P：表示磷酸 A、U、G、C、dT、dA、dG、dC：表示核苷
方向：从左向右为 5’-端→ 3’-端
例如；pACGUCGOH
生物化学第三章核酸
DNA双螺旋二级结构
1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构。
生物化学第三章核酸
ATP
腺苷三磷酸 (ATP)
生物化学第三章核酸
环状核苷酸
生物化学第三章核酸
Regulation of protein kinase A. The binding of four molecules of cAMP activates protein kinase A by dissociating the inhibited holoenzyme (R2C2) into a regulatory subunit (R2) and two catalytically active subunits (C).
生物化学第三章核酸
5
生物化学第三章核酸
假尿苷（ψ）
核苷
核糖核苷（核苷）：A、G、C、U 脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：dA、dG、dC、dT
生物化学第三章核酸
核苷酸（nucleotide, Nt）的形成
生物化学第三章核酸
(2´-AMP)
(3´-AMP)
(5´-AMP)
自然界中游离的核苷酸多为5’-磷酸酯
生物化学第三章核酸
Watson-Crick model of double-helical DNA. One polynucleotide chain is shown in blue and the other in red. The purine and pyrimidine bases are shown in lighter colors than the sugar-phosphate backbone. (A) Axial view. The structure repeats along the helical axis (vertical) at intervals of 3.4 nm which corresponds to 10 nucleotides on each chain. (B) Radial view, looking down the helix axis.
生物化学第三பைடு நூலகம்核酸
（2）嘌呤碱（purine, Pu）
生物化学第三章核酸
戊糖（pentose）
HOH 2C5’ O OH
4’ H
H 1’
H3’
2’ H
OH OH
β-D-核糖
HOH 2C O H
H OH
OH H
H H
β-D-2-脱氧核糖
生物化学第三章核酸
DNA与RNA中所含戊糖与碱基的比较
pentose
信使RNA messenger RNA
(mRNA)
生物化学第三章核酸
核酸的重要性
DNA是主要的遗传物质 1、细胞核内的DNA含量十分恒定； 2、DNA在代谢上高度稳定； 3、DNA可以自我复制。 4、少数病毒以RNA为遗传物质
RNA在蛋白质生物合成中起重要作用
生物化学第三章核酸
核酸的化学组成
核酸 nucleic acid
生物化学第三章核酸
多核苷酸链
生物化学第三章核酸
核苷酸的连接方式：3 ’ ，5’-磷酸二酯键
多核苷酸链结构的特点： 1、主链由戊糖—磷酸组成，侧链由碱基组成； 2、具有方向性： 5’-端→ 3’-端
生物化学第三章核酸
表示方法
ACG
Structure of a DNA chain. The chain has a 5 end, which is usually attached to a phosphate, and a 3 end, which is usually a free hydroxyl group.
bases
purines pyrimidines DNA 2’-deoxyribose A and G C and T
RNA
ribose
A and G C and U
生物化学第三章核酸
核苷(Nucleosides )
9
1
嘌呤第9位上的N或嘧 啶第1位上的N与糖的 半缩醛羟基脱水形成 N苷
腺苷
2-脱氧胸苷
生物化学第三章核酸
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"
核苷酸 nucleotide
核苷 nucleoside
磷酸 phosphoric acid
嘌呤和嘧啶
核糖（或脱氧核糖）
purines and pyrimidines
ribose ( or 2’-deoxyribose )
生物化学第三章核酸
碱基（base）：又称含氮碱
（1）嘧啶碱（pyrimidine, Py）
Francis Harry Compton Crick
James Dewey Watson
生物化学第三章核酸
Maurice Hugh Frederick Wilkins
DNA碱基组成的定量分析 20世纪40年代chargaff规则
① DNA碱基组成有种的特异性，但没有组织、器官特异性。 ② A=T；G=C；A+G=T+C
核 酸 (Nucleic Acid)
生物化学第三章核酸
核酸的分类
核酸 nucleic acid
核糖核酸 ribonucleic acid
(RNA)
脱氧核糖核酸 deoxyribonucleic acid
(DNA)
核糖体RNA ribosomal RNA
rRNA
转移RNA transfer RNA
(tRNA)
生物化学第三章核酸
生物化学第三章核酸
6
4
1
3
2
21
6
4
1
3
2
2
生物化学第三章核酸
The Double Helix Structure for DNA 生物化学第三章核酸
DNA 双螺旋二级结构的要点：
1、DNA分子是由两条方向相反的平行多核苷酸链构成的， 一条链的5’-末端与另一条链的3’-末端相对，两链的糖-磷酸 主链均为右手螺旋，且有一共同的螺旋轴。螺旋表面有一条 大沟，一条小沟。螺旋直径2nm；