核酸的分子结构
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。
第三节核酸的分子结构
Company Logo
DNA双螺旋进一步扭曲即成三级结构。 天然DNA有双链DNA（dsDNA）， 有的病毒为单链DNA（ssDNA） 在dsDNA中： 线形分子（大多数） 环状分子（dcDNA）：质粒、线粒体、 叶绿体、病毒、细菌
Company Logo
Company Logo
核酸的结构层次
核酸的一级结构：
碱基的排列顺序 DNA 5'- ATGCATGC……3' 3'- TACGTACG……3' RNA 5'- AUGCAUGC……3'
核酸的二级结构：
形成双螺旋和单链环 核酸的三级结构： 空间构象
Company Logo
1）共价封闭的环状 双螺旋分子 2）超螺旋结构：双 螺旋基础上的螺旋化 正超螺旋(positive supercoil):盘绕方向 与双螺旋方同相同 负超螺旋(negative supercoil):盘绕方向 与双螺旋方向相反
Company Logo
Company Logo
（三）DNA在真核生物细胞核内的组装
核小体(nucleosome)： 由DNA和组蛋白构成。
组蛋白核心： H2B ,H2A ,H3 ,H4 DNA：以负超螺旋缠 绕在组蛋白上 H1组蛋白在核小体之间
Company Logo
Company Logo
核小体的结构：
组蛋白八聚体： H2A H2B H3 H4 各2分子
H1
1分子
DNA盘绕八聚体1.６５圈， 共146bp, 中间连接60bp， 每个核小体重复单位约占 DNA 200bp。
Company Logo
第2节核酸的分子结构
第二节核酸的分子结构核酸的一级结构是指其结构中核苷酸的排列次序。
在庞大的核酸分子中，各个核苷酸的唯一不同之处仅在于碱基的不同。
因此核苷酸的排列次序也称碱基排列次序。
核酸就是由许多核苷酸单位通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的长链状化合物。
核酸具有方向性的长链状化合物，多核苷酸链的两端，一端称为5’-端，另一端称为3’-端。
组成DNA的核苷酸虽然只有四种，但是各种核苷酸的数量、比例和排列次序不同，并且DNA分子中的核苷酸（碱基）数量都多达百万乃至千万，因此可以形成各种特异性的DNA片段，由这些排列方式所提供的信息，几乎是无限的，从而造就了自然界丰富多彩的物种和个体之间的千差万别。
二、DNA的二级结构——双螺旋结构模式DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式，它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型。
双螺旋模型的要点如下：1．DNA分子是由两条长度相同、方向相反的多聚脱氧核糖核苷酸链平行围绕同一“想象中”的中心轴形成的双股螺旋结构。
二链均为右手螺旋。
双螺旋表面存在着两条凹沟，与脱氧核糖-磷酸骨架平行。
较深的沟称为大沟（major groove），较浅的称为小沟（minor groove）。
这些沟状结构与蛋白质和DNA的识别及结合有关，通过这样的相互作用，实现对基因表达的调控。
2．两条多核苷酸链中，脱氧核糖和磷酸形成的骨架作为主链位于螺旋外侧，而碱基朝向内侧。
两链朝内的碱基间以氢键相连，使两链不至松散。
碱基间的氢键形成有一定的规律：即腺嘌呤与胸腺嘧啶以二个氢键配对相连；鸟嘌呤与胞嘧啶以三个氢键相连（即A=T，G≡C）。
这种碱基配对规律被称为“碱基互补规律”。
这些配对的碱基一般处在同一个平面上，称碱基平面，它与双螺旋的长轴垂直。
正因为两链间的碱基是互补的，所以两链的核苷酸排列次序也是互补的，即两链互为互补链。
当知道一条链的一级结构，另一条互补链也就被确定。
第二章核酸的分子结构
核酸的研究历史和重要性（续） 历史
70年代 建立DNA重组技术，改变了分子生物学的面貌，并导 致生物技术的兴起。 80年代 RNA研究出现第二次高潮：ribozyme、反义RNA、 “RNA世界”假说等等。 90年代以后 实施人类基因组计划（HGP）, 开辟了生命科学 新纪元。
人类基因组测序完成后，生命科学进入后基因组时代： 功能基因组学（functional genomics） Hapmap(单体型图 ) (基于SNP) 蛋白质组学（proteomics）
RNA分子中各核苷之间 的连接方式（3´-5´磷酸二 酯键）和排列顺序叫做 RNA的一级结构
RNA与DNA的差异
DNA
RNA
糖 脱氧核糖 核糖
碱基 AGCT
AGCU
不含稀有碱基 含稀有碱基
OH
5´
3´ OH
OH
4.1.2 RNA的类别
信使RNA（messenger RNA，mRNA）：在蛋白 质合成中起模板作用；
反转重复（inverted repeated)：由反方向互补的 两个DNA片段组成，两个反转重复序列又叫回 文序列(palindrome sequence)。(第47页)
镜像重复(mirror repeat)：由反方向完全相同的 两个序列组成。
直接重复(direct repeat)：由同一方向完全相同 的两个序列组成。正向重复序列、顺向重复序 列。
2 核酸的基本结构单位—核苷酸
2.1 核苷酸的化学组成与命名 2.1.1 碱基、核苷、核苷酸的概念和关系 2.1.2 常见碱基的结构与命名法 2.1.3 常见（脱氧）核苷酸的基本结构与命名 2.1.4 稀有核苷酸 2.1.5 细胞内游离核苷酸及其衍生物
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，是生命的最根本的物质之一。
最早是瑞士的化学家米歇尔于1870年从脓细胞的核中别离出来的，由于它们是酸性的，并且最先是从核中别离的，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，它们的根本结构单位都是核苷酸〔包含脱氧核苷酸〕。
1．核酸的根本单位——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种碱基的结构式如下列图所示。
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，为这种异构体的容量混合物。
在生物体内那么以酮式占优势，这对于核酸分子中氢键结构的形成非常重要。
例如尿嘧啶的互变异构反响式如下列图。
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〕通常与嘌呤的第9氮原子或嘧啶的第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，因为这种戊糖与碱基的连接方式特殊〔为C—C 连接〕，故称为假尿苷如下列图。
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。
第二章核酸的分子结构
第二章核酸的分子结构核酸是一类重要的生物大分子，包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）。
它们是细胞内负责遗传信息存储和传递的关键分子。
核酸的分子结构是由不同的分子组成，形成了独特的双螺旋结构，这种结构使得核酸能够实现遗传信息的稳定传递以及多种生物功能的实现。
DNA是由鸟嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四种碱基组成的核酸分子。
碱基通过N-糖苷键链接到核糖磷酸分子上，形成了核苷酸，进而形成了DNA的整个分子结构。
DNA的双螺旋结构采用了著名的Watson-Crick结构模型，即两根互相以螺旋形状缠绕的链。
这种结构由两条链通过碱基间的氢键相互连接，形成了DNA的双螺旋结构。
其中，鸟嘌呤通过三个氢键连接到胸腺嘧啶，胞嘧啶通过两个氢键连接到鸟嘌呤。
这种碱基之间的选择性配对使得DNA能够实现信息的复制和传递。
在DNA的分子结构中，糖苷和磷酸通过磷酸二酯键链接在一起，形成了DNA的骨架。
两条糖磷酸链反向排列，形成了DNA的双螺旋结构。
糖苷分子是由五个碳原子组成的环状结构，每个碳原子上有一个氧原子和一个氢原子，还有一个碱基。
两条DNA链互相以反向排列的方式连接，即一个链上的3'-OH基团连接到另一个链上的5'-磷酸基团。
这种反向排列使得DNA具有了方向性，即5'端和3'端。
与DNA不同，RNA由磷酸核糖分子和碱基组成。
在RNA分子中，脱氧核糖被核糖取代，并且鸟嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）不再是碱基对，取而代之的是鸟嘌呤（A）和尿嘧啶（U）。
RNA的磷酸二酯键连接在一起，形成了RNA的线性结构。
虽然RNA也可以形成双螺旋结构，但大部分的RNA通常是单链结构。
RNA还具有许多不同的结构和功能，例如mRNA（信使RNA）、rRNA（核糖体RNA）和tRNA（转运RNA），它们参与了蛋白质的合成过程。
总之，核酸的分子结构是由不同的分子组成，形成了特殊的双螺旋结构。
核酸的分子结构PPT课件
1 核酸通论
2 核酸基本构件单位—核苷酸
3 DNA的分子结构
4 RNA的分子结构
.
1
• 重点内容：①核苷酸的化学组成与命名； ②DNA的二级结构(双螺旋模型)；③真核生 物mRNA和原核生物mRNA的结构比较；④ tRNA的二级结构。
• 难点内容：①DNA分子结构与功能的关系； ②RNA分子结构与功能的关系。
.
31
DNA双螺旋的不同构象
三种DNA双螺旋构象比较
外型
A 粗短
B 适中
Z 细长
螺旋方向 右手
右手
左手
螺旋直径 碱基直升
2.55nm 0.23nm
2.37nm 0.34nm
1.84nm 0.38nm
每圈碱基数 11
10
12
碱基倾角 200
00
70
大沟
很窄很深 很宽较深
平坦
小沟
Z-DNA B-DNA A-DNA
• 1869 Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一 种含磷酸的有 机物，当时称为核素（nuclein）,后称为核酸（nucleic acid）； 此后几十年内，弄清了核酸的组成及在细胞中的分布。 • 1944 Avery 等成功进行肺炎球菌转化试验；1952年Hershey等 的实验表明32P-DNA可进入噬菌体内， 证明DNA是遗传物质。 • 1953 Watson和Crick建立了DNA结构的双螺旋模型，说明了 基因的结构、信息和功能三者间的关系，推动了分子生物学的 迅猛发展。 • 1958 Crick提出遗传信息传递的中心法则， • 60年代 RNA研究取得大发展（操纵子学说，遗传密码，逆转 录酶）。
2.2 核苷酸的生物学功能
核酸的基本骨架
核酸的基本骨架
核酸是一类由氮等元素构成的有机分子，它有独特的结构和用途。
它
的基本骨架主要有以下几点。
一、核酸分子的本质
1、核酸的分子由二糖（即糖类）、磷酸根和肝素氨基酸三大要素组成。
换句话说，核酸中还含有少量脂质分子，它们共同形成了核酸的基本
骨架。
2、核酸的分子组成采用了双螺旋构型，是由磷酸根上每一个糖碳基的
胞嘧啶或胸腺嘧啶组成的；肝素氨基酸是终于形成双螺旋构型的重要
分子，它在核酸体系中起贯穿线丝状骨架的作用。
二、核酸分子的作用
1、核酸分子可以存放遗传信息。
核酸分子通过其独特的双螺旋结构，
可以将遗传信息进行包装，从而达到存放遗传信息的目的。
2、核酸分子可以表达遗传信息。
只要提供原料和能量，核酸分子就能
够按其存储的遗传信息生成有特殊功能的蛋白质，它们的功能包括营
养的合成、抗病毒的作用等。
3、核酸分子还可以参与各种生物反应。
核酸分子可以储存酶，它们能够参与生物反应，进而影响细胞的活动，促进细胞的生长、分裂和修复。
三、核酸分子的形成
1、核酸分子的形成受源核酸碱基的引物作用介导。
碱基引物可以识别到正确的模板，一旦源核酸就能够在催化剂的影响下形成核酸分子。
2、另外，核酸分子的形成还与合成酶有关。
细菌体内有一类蛋白质包含酶，叫做核酸合成酶，它可以促进核酸分子的形成，从而对细胞活动起到调节作用。
本文介绍了核酸的基本骨架，即由二糖、磷酸根和肝素氨基酸三大要素组成的双螺旋构型，源核酸碱基的引物作用介导核酸分子的形成，核酸分子可以存放遗传信息，也可以表达遗传信息，以及参与各种生物反应。
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。
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。
核酸分子结构初中生物教案
核酸分子结构初中生物教案教学目标：1.了解核酸分子的基本组成和结构；2.掌握核酸的功能和作用；3.认识核酸在生物体中的重要性。
教学重点：1.核酸的基本组成和结构；2.核酸的功能和作用。
教学难点：1.核酸在生物体中的作用机理；2.核酸的分子结构对生物体的影响。
教学过程：一、课前导入：1.引入问题：你知道核酸是什么吗？它在生物体中起到了怎样的作用？2.通过简短的视频或图片展示，引起学生对核酸的兴趣。
二、核酸分子的基本结构：1.讲解核酸的基本组成：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）；2.介绍RNA和DNA的分子结构：磷酸基团、核苷酸和碱基；3.结合图片展示，让学生了解核酸分子的结构。
三、核酸的功能和作用：1.讲解核酸在生物体中的功能和作用：DNA携带遗传信息，RNA参与蛋白质合成；2.通过案例分析或实验展示，让学生了解核酸在生物体中的重要性。
四、课堂练习：1.设计相关练习题，帮助学生巩固核酸的基本知识；2.组织小组讨论，让学生展示自己对核酸的理解和认识。
五、课堂总结：1.回顾核酸的基本结构和功能；2.强调核酸在生物体中的重要性；3.鼓励学生积极探索核酸的研究领域，培养对生物学的兴趣和热情。
六、作业布置：1.布置相关作业，巩固学生对核酸的理解；2.提醒学生关注生物科技领域的最新发展，思考核酸分子结构对生物体的影响。
教学反思：通过本节课的教学，学生对核酸的基本结构和功能有了初步的了解，对核酸在生物体中的重要性有了更深入的认识。
同时，通过案例分析和实验展示，学生能够将理论知识应用到实际生活中，培养了他们的实践能力和创新思维。
下一步，我们将继续深入探讨核酸在生物体中的作用机理，引导学生积极参与生物科技领域的研究和发展。
核酸组成成分
核酸组成成分
核酸是由核苷酸组成的大分子，其组成成分可分为以下几个部分：
1. 核苷酸：核苷酸是核酸的基本组成单元，由一个五碳糖（脱氧核糖或核糖）、一个碱基和一个磷酸基团组成。
分为脱氧核苷酸和核苷酸两种形式，包括脱氧腺苷酸（dATP）、脱氧胸腺苷酸（dTTP）、脱氧鸟苷酸（dGTP）、脱氧胸腺苷酸（dCTP）和核糖腺苷酸（ATP）、核糖胸腺苷酸（TTP）、核糖鸟苷酸（GTP）、核糖胸腺苷酸（CTP）等。
2. 碱基：碱基是核酸分子中的氮碱的组成部分，分为嘌呤类碱基（腺嘌呤和鸟嘌呤）和嘧啶类碱基（胸腺嘧啶、胸腺嘧啶和胸腺嘧啶）。
碱基通过与核苷酸的糖基进行糖苷键连接。
3. 磷酸基团：磷酸基团连接在核苷酸的糖分子的碳5位上，形成磷酸二酯键，串联成一条链。
磷酸基团是核酸中带有负电荷的部分，决定了核酸的酸性。
以上三个部分组合在一起，形成了DNA和RNA的结构。
DNA是由脱氧核苷酸组成的双链螺旋结构，而RNA是由核糖核苷酸组成的单链结构。
核酸的序列和碱基配对关系决定了生物体遗传信息的编码和传递。
第13章核酸的结构与性质
二、核酸的种类及分布
核酸(nucleic acid)： 以核苷酸(nucleotide)为基本组成单位携 带和传递遗传信息的生物大分子。
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)：
真核生物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。原核细胞没有明显的细胞核结构，DNA 存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染色体，每个 染色体含一个双链环状DNA。
（4）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34 nm，每10 个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。螺旋表面形成 大沟(major groove)及小沟(minor groove)，彼此相间排列。小沟较浅；大沟较深，是蛋 白质识别DNA碱基序列的基础。
4-硫尿嘧啶
(ψ)
5-羟甲基胞嘧啶
3-甲基胞嘧啶
5-甲基胞嘧啶
2）戊糖（pentose）
HOH 2C O OH HH
H
H
OH OH
HOH 2C O OH HH
H
H
OH H
HOH 2C O OH HH
H
H
OH OCH 3
β -D-核糖 β -D-2-脱氧核糖 β -D-2-O-甲基核糖
3)磷酸
2、核苷酸的形成
1）戊糖与碱基依靠糖苷键连接成为核苷(nucleoside)
NH 2
N
N
9
N
N
HOH 2C
O
1'
H
H
H
H
OH
OH
腺嘌呤核苷 （adenosine）
NH 2
N
HOH 2C H
核酸的变态与复性名词解释
核酸的变态与复性名词解释核酸是生命中至关重要的分子之一，它承载着遗传信息并参与细胞的生物合成过程。
近年来，科学家们在研究核酸的变态与复性方面取得了一系列重要的发现。
本文将解释这些名词，并探讨它们在生物学研究中的意义。
一.核酸的变态1. 转录：转录是指在核酸复制过程中DNA的序列被转录成与之对应的RNA序列。
这一过程是基因表达的第一步，它将DNA中的信息转化为RNA分子，从而进一步合成蛋白质。
2. 翻译：翻译是指在核酸复制过程中，RNA分子被翻译成蛋白质的过程。
翻译是生物体合成蛋白质的关键步骤，通过编码RNA序列的特定顺序，合成具有特定功能的蛋白质分子。
3. 突变：突变是指DNA序列的改变，它是生物体遗传变异的主要来源之一。
突变可以导致生物体的性状和功能的改变，不同类型的突变会产生不同的效应。
4. 重组：重组是指在DNA分子中发生的交换、插入或删除碱基的过程。
重组是生物体进化和遗传多样性的重要推动力，它可以导致DNA序列的重新组合和新的遗传组合。
二.核酸的复性1. 结构：核酸的复性与其三维结构密切相关。
核酸分子的结构包括一条或多条DNA或RNA链，以及这些链之间的化学键和非共价相互作用。
核酸的结构决定了其功能和稳定性。
2. 双螺旋结构：DNA分子通常呈现出双螺旋结构，由两条互补的DNA链以螺旋状紧密缠绕。
这种结构使得DNA分子具有较高的稳定性，并且能够确保准确的DNA复制和遗传信息传递。
3. 平面结构：RNA分子通常呈现出平面结构，由一条单链上的碱基之间的碱基配对形成。
这种结构使得RNA分子能够通过碱基配对与其他核酸分子相互作用，从而参与到多种生命活动中。
三. 核酸的变态与复性的意义1. 生命起源：核酸的变态与复性过程是生命起源和进化的基石。
通过核酸的转录和翻译过程，生物体能够合成蛋白质并表达其基因。
这些基因编码的蛋白质决定了生物体的性状和功能。
2. 遗传疾病：核酸的突变和重组过程是导致遗传疾病的主要原因之一。
第二章 核酸的分子结构与功能(间)
32
33
图
不同类型的DNA双螺旋结构
34
B型双螺旋DNA的结构特点：
1. 为右手反平行双螺旋；
2. 主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；
3. 两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形
成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢
键，G与C为三个氢键）；
4. 螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；
5. 螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。
参与hnRNA的剪接、转运 rRNA的加工、修饰 蛋白质内质网定位合成 的信号识别体的组分
40
胞浆小RNA
一、mRNA的结构与功能
mRNA是在细胞核内以DNA为模板合成;
mRNA又作为模板将来自DNA的信息经翻译， 指导合成蛋白质。称信使RNA，或模板RNA 。
在细胞内合成的mRNA初级产物分子大小不 一，被称为核内不均一RNA(heterogeneous nuclear RNA,hnRNA) 。
3
分类
功能 遗传的物质基础, 携带、传递遗传信 息。
分布
细胞核和 线粒体内
DNA 核酸
mRNA RNA tRNA
模板（信使） 转运氨基酸 识别密码子 细胞质和 细胞核内
rRNA 构成核蛋白体
合成蛋白质的场所
4
核酸是存在于细胞中的一类大分子酸性物质， 包括核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）和脱 氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA）两 大类。
42
3’-末端的多聚A尾结构:
真核生物mRNA的3’-末端，大多数 有数十个至百余个腺苷酸连接而成的 多聚腺苷酸结构称为多聚A尾结构，即 poly(A)结构。
43
核酸的分子结构
第二节核酸的分子结构一个核苷酸分子戊糖的3′-羟基和另一个核苷酸分子戊糖的5′-磷酸可脱水缩合形成3′,5′-磷酸二酯键。
许多核苷酸借助于磷酸二酯键相连形成的化合物称为多聚核苷酸。
多聚核苷酸呈线状展开，称为多聚核苷酸链，它是核酸的基本结构形式。
多聚核苷酸链有两个末端，戊糖5′位带有游离磷酸基的称为5′末端，戊糖3′位带有游离羟基的一端称为3′末端（图3-2-1）。
图3-2-1 多聚核苷酸链一、DNA的分子结构（一）DNA的碱基组成特点在50年代初，经Chargaff等人的分析研究表明，DNA的碱基组成有下列一些特点：1．各种生物的DNA分子中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔数相等，即A=T；鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔数相等，即G=C。
因此，嘌呤碱的总数等于嘧啶碱的总数，即A+G=C+T。
2．DNA的碱基组成具有种属特异性，即不同生物种属的DNA具有各自特异的碱基组成，如人、牛和大肠杆菌的DNA碱基组成比例是不一样的。
3．DNA的碱基组成没有组织器官特异性，即同一生物体的各种不同器官或组织DNA 的碱基组成相似。
比如牛的肝、胰、脾、肾和胸腺等器官的DNA的碱基组成十分相近而无明显差别。
4．生物体内的碱基组成一般不受年龄、生长状况、营养状况和环境等条件的影响。
这就是说，每种生物的DNA具有各自特异的碱基组成，与生物的遗传特性有关。
DNA碱基组成的这些规律称Chargaff规则，这些规则为研究DNA双螺旋结构提供了重要依据。
（二）一级结构DNA是由许多脱氧核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接起来的多聚核苷酸。
DNA分子中脱氧核糖核苷酸的排列顺序，称为DNA的一级结构。
它是形成二级结构和三级结构的基础。
（三）二级结构DNA的二级结构是一个双螺旋结构，其结构模型于1953年由美国的Watson和英国的Crick两位科学家共同提出，从本质上揭示了生物遗传性状得以世代相传的分子奥秘。
其基本内容如下：1．主干链反向平行：DNA分子是一个由两条平行的脱氧多核苷酸链围绕同一个中心轴盘曲形成的右手螺旋结构，两条链行走方向相反，一条链为5′→3′走向，另一条链为3′→5′走向。
- 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)。
核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的结构
沃森和克里克
1953年4月25日
我们拟提出脱氧核糖核酸（DNA）盐的一种结构。
这种结构的新特点具有重要的生物学意义。
鲍林和考瑞曾提出过一个核酸结构。
在发表这一结构之前，他们将手稿送给我们一阅。
他们的模型由含接近纤维轴的磷酸及在外周碱基的三条双链组成。
我们觉得这样的结构是不够满意的，其理由有二：（1）我们认为进行过X射线衍射分析的样品是DNA的盐而不是游离的酸。
没有酸性氢原子，接近轴心并带负电的磷酸会相互排斥。
在这样的条件下，究竟是什么力量把这种结构维系在一起，尚不清楚。
（2）范德瓦尔力距似显太小。
弗雷泽曾提出过另外一种三条多核苷酸链的结构（将出版）。
在他的模型中，磷酸在外边，碱基在内部，并由氢键维系着。
他描述的这种结构也不够完善，因此，我们将不予评论。
我们拟提出一个完全不同的脱氧核糖核酸盐的结构。
该结构具有绕同一轴心旋转的两条螺旋链（见图）。
根据化学常识我们假定，每条链包括联结β-D-脱氧呋喃核糖的3',5'磷酸二酯键。
两条链（不是它们的碱基）与纤维轴旋转对称垂直，并呈右手螺旋。
由于旋转对称性，两条链的原子顺序方向相反。
每条链都与弗尔伯格的第一号模型粗略地相似；即碱基在螺旋内部，磷酸在外边。
糖的构型及其附近的原子与弗尔伯格“标准构型”相似，即糖和与其相联的碱基大致相垂直。
每条链在z向每隔3.4埃有一个核苷酸。
我们假定，同一条链中相邻核苷酸之间呈36度角，因此，一条链每10个核苷酸，即34埃出现一次螺旋重复。
磷原子与纤维轴之间的距离为10埃。
因为磷酸基团在螺旋的外部，正离子则易于接近它们。
这个结构模型仍然有值得商榷之处，其含水量偏高，在含水量偏低的情况下，碱基倾斜，DNA的结构会更加紧凑些。
这个结构的一个新特点就是通过嘌呤和嘧啶碱基将两条链联系在一起。
碱基平面与纤维轴垂直。
一条链的碱基与另一条链的碱基通过氢键联系起来形成碱基对。
两条链肩并肩地沿共同的之向联系在一起。
为了形成氢键，碱基对中必须一个是嘌呤，另一个是嘧啶。
在碱基上形成氢键的位置为嘌呤的1位对嘧啶的1位；嘌呤的6位对嘧啶的6位。
假定核酸结构中碱基仅以通常的互变异构形成（即酮式而非醇式构型）出现，则只能形成专一的碱基对。
这些专一碱基对为：腺嘌呤（嘌呤）和胸腺嘧啶（嘧啶），鸟嘌呤（嘌呤）和胞嘧啶（嘧啶）。
换言之。
按照这种假设，如果一个碱基对中有一个腺嘌呤，在另一条链上则必然是胸腺嘧啶。
同样地，一条链上是鸟嘌呤，另一条链上必是胞嘧啶。
多核苷酸链的碱基顺序不受任何限制。
因此，如果仅仅存在专一碱基对的话，那么，知道了一条链的碱基顺序，则另一条链的碱基顺序自然也就决定了。
以前发表的关于脱氧核糖核酸的X射线资料，不足以严格验证我们提出的这种结构。
至今，我们只能说它与实验资料粗略地相符合，但在没有用更加精确的结果检验以前，还不能说它已经得到了证明。
在本文后面发表的一篇短文提供了一些精确的数据。
但是，我们在搞出这个DNA结构以前，并不知道该文报告的详细结果。
这个结构模型虽然不是完全地，但主要地是根据已发表的资料和立体化学原则建造起来的。
我们当然注意到了，我们提出的专一碱基对直接地表明遗传物质的一种可能的复制机制。
该结构的全部细节，包括建造模型的一些条件以及原子的同向性等问题将另行发表。
我们非常感谢多纳休经常向我们提出建议和批评，特别是关于原子间距问题。
我们也得到伦敦金氏学院威尔金斯博士、富兰克林博士及其同事们一些尚未发表的实验结果和思想的鼓舞。
作者之一（沃森）由美国小儿麻痹症国家基金会（Natiortal Foundation for lnfantile Para1ysis，U.S.A。
）奖学金资助。
剑桥卡文迪什实验室，医学研究委员会生物分子结构研究单位，1953年4月2日。