第六章 核酸的结构与功能
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。
《核酸的结构和功能》 导学案
《核酸的结构和功能》导学案一、学习目标1、了解核酸的种类，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
2、掌握核酸的基本组成单位——核苷酸的结构特点。
3、理解 DNA 和 RNA 在化学组成上的区别。
4、阐明 DNA 双螺旋结构的特点和意义。
5、认识核酸在生命活动中的重要功能，如遗传信息的储存、传递和表达。
二、学习重点1、核苷酸的结构。
2、 DNA 和 RNA 的化学组成及区别。
3、 DNA 双螺旋结构的特点。
三、学习难点1、理解 DNA 双螺旋结构的形成机制。
2、核酸功能与结构的关系。
四、知识梳理（一）核酸的种类核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。
DNA 是绝大多数生物的遗传物质，在细胞中主要存在于细胞核内，少量存在于线粒体和叶绿体中。
RNA 主要存在于细胞质中，在遗传信息的表达中发挥重要作用。
（二）核酸的基本组成单位——核苷酸核苷酸由含氮碱基、五碳糖和磷酸基团三部分组成。
含氮碱基分为嘌呤碱和嘧啶碱两类。
嘌呤碱包括腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）；嘧啶碱包括胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。
五碳糖分为核糖和脱氧核糖。
磷酸基团连接在五碳糖的 5'位。
1、脱氧核苷酸构成 DNA 的脱氧核苷酸，其含氮碱基为 A、G、C、T，五碳糖为脱氧核糖。
2、核糖核苷酸构成 RNA 的核糖核苷酸，其含氮碱基为 A、G、C、U，五碳糖为核糖。
（三）DNA 和 RNA 的化学组成区别1、五碳糖不同：DNA 中的五碳糖是脱氧核糖，RNA 中的五碳糖是核糖。
2、含氮碱基不同：DNA 中的碱基为 A、G、C、T；RNA 中的碱基为 A、G、C、U。
（四）DNA 的结构1、 DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。
2、外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架。
3、内侧是碱基对，碱基之间通过氢键连接，遵循碱基互补配对原则，即 A 与 T 配对，G 与 C 配对。
（五）核酸的功能1、核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生命体中的重要有机分子，承载着遗传信息传递和储存的功能。
本文将介绍核酸的结构和功能，并探讨其在生物体内的重要作用。
一、核酸的结构核酸主要由核苷酸单元组成，每个核苷酸由糖、磷酸和碱基三个部分组成。
1. 糖基核酸的糖基可以是核糖（RNA）或脱氧核糖（DNA）。
两者的化学结构略有差异，核糖分子上有一个羟基（-OH），而脱氧核糖则没有。
2. 磷酸基核酸的磷酸基连接在糖基上，形成糖磷酸骨架。
这些磷酸基在核酸的结构中起到支撑和稳定作用。
3. 碱基核酸的碱基分为嘌呤和嘧啶两类。
嘌呤包括腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），它们具有双环结构。
嘧啶包括胸腺嘧啶（T，DNA中）或尿嘧啶（U，RNA中）以及胞嘧啶（C），它们是单环结构。
通过糖基和碱基的结合，核苷酸单元可以形成线性或环状的核酸分子。
二、核酸的功能1. 遗传信息传递与储存核酸是生物体内传递和储存遗传信息的重要分子。
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。
三、核酸的重要性核酸作为生命体中的重要分子，在生物体内扮演着关键的角色。
它们不仅负责生物体遗传信息的传递和储存，还参与了细胞代谢的调控和基因表达的调节。
第六章 核酸的结构与功能
tRNA三级结构之中的氢键配对
tRNA三级结构之中的氢键配对
rRNA
核糖体合成蛋白质
所有的核糖体都含有大小两个亚基 rRNA约占据核糖体的2/3 高度的链内互补序列导致大量的碱基配对 rRNA 充当核糖体蛋白的支架 大肠杆菌的23S rRNA是转肽酶! 一级结构上相似性并不高，但它们的二级结 构却惊人地相似。 核糖体的整体构象由rRNA决定，核糖体蛋 白质一般正好位于RNA螺旋之间
已步入古稀之年的Watson（左）和 Crick（右）在讨论DNA双螺旋结构模型
B型双螺旋
DNA二级结构的主要形式为Watson和Crick于1953年提出的B 型双螺旋，其主要内容是： （1）DNA由两条呈反平行的多聚核苷酸链组成，两条链相互缠 绕形成右手双螺旋； （2）组成右手双螺旋的两条链是互补的，它们通过特殊的碱基 对结合在一起，一条链上的A总是与另一条链的T，G总是和C 配对。其中AT碱基对有二个氢键，GC碱基对有3个氢键； （3）碱基对位于双螺旋的内部，并垂直于暴露在外的脱氧核糖 磷酸骨架。碱基对之间通过疏水键和范德华力相互垛叠在一 起，对双螺旋的稳定起一定的作用； （4）双螺旋的表面含有明显的大沟和小沟（其宽度分别为2.2nm 和1.2nm； （5）双螺旋的其它常数包括相邻碱基对距离为0.34nm，并相差 约36°。螺旋的直经为2nm，每一转完整的螺旋含有10个碱基 对，其高度为3.4nm。
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!
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生命体中非常重要的一类化合物，它们呈现出多种不同的结构和功能，具有广泛的生理活性和重要的医学应用价值。
因此，本文将从核酸的结构和功能两个方面对其进行详细的探讨和分析。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸构成的，其中核苷酸是由糖、碱基和磷酸组成的。
糖和碱基是核苷酸的主要结构单元，而磷酸则是连接各个核苷酸单元的桥梁。
糖的选择在DNA和RNA中有所不同，DNA中的糖是脱氧核糖，而RNA中的糖是核糖。
这种区别使得DNA和RNA结构上存在一些差别，比如在酸碱度条件下，DNA更容易形成稳定的结构，背景下我们来详细讨论DNA和RNA的结构特点。
1. DNA的结构DNA是双链结构，由两个聚合物互相结合而成，这些聚合物通过碱基间的氢键相互连接。
DNA的结构是基于鲍尔理论建立的，它是由两个不合位置条，其中的一条旋转了一定的角度，使得这两个链在三维空间中形成一个双螺旋结构。
这种双螺旋结构基本上是由两个不同形式的基对构成，互补的碱基间相互配对，即腺嘌呤和胸腺嘧啶之间存在两个氢键，而鸟嘌呤和胞嘧啶之间则存在三个氢键。
这种氢键结构赋予了DNA一定程度上的稳定性，保证了基因信息的稳定性和传递性。
2. RNA的结构RNA是单链结构，由一个核苷酸链构成，在链上存在一系列氨基酸残基、一个五碳糖和一个碱基，其中的碱基和DNA是相同的。
在RNA中，碱基的选择和排列方式是独立于它的糖和磷酸残基的。
这种构造决定了RNA的结构和功能具有很大的多样性，比如，一些RNA可以形成自身结构，同时也能与其他分子发生特异性的相互作用，这些相互作用可以形成多种不同的RNA-RNA、RNA-蛋白质和RNA-糖等复合物。
二、核酸的功能核酸具有多种复杂的生理和生化功能，其中一些主要功能如下：1. 遗传信息的存储和传递DNA是生物体内最重要的分子之一，它通过氢键和反选配的规则对碱基进行配对来存储和传递生物体的遗传信息。
由于这种针对性的选择性，碱基对之间的氢键是典型的尺度互补，这种互补性导致了新链的合成，比如，DNA复制过程中就是通过这种互补性黏连在新的链上的。
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
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DNA
磷酸 D-2-脱氧核糖 A、G C、T
9
核苷、核苷酸与多核苷酸
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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
核酸的结构和功能解析
核酸的结构和功能解析核酸是生物体中最重要的化学物质之一，它们在细胞中承担着传递和存储遗传信息的重要作用。
同时，核酸还可参与许多生物反应过程，是生命活动不可或缺的组成部分。
一、核酸的基本结构核酸由核苷酸（Nucleotide）单元连接而成。
每个核苷酸单元由一个脱氧核糖糖分子、一个核苷酸碱基和一个磷酸残基组成。
脱氧核糖糖分子与磷酸残基的连接形成了核苷酸的“排串”结构，而核苷酸碱基则连结在排列在一起的核苷酸单元上。
总体而言，核酸的基本结构可以分为两种类型：DNA（脱氧核酸）和RNA（核糖核酸）。
其差异在于链中的脱氧核糖糖分子的羟基骨架上的一个氧原子。
在DNA中，此氧原子被去除，从而形成较稳定的两条链结构；而在RNA中，氧原子的存在可导致链中形成的折叠的单链结构。
二、DNA的结构DNA是由两条相互补充的聚核苷酸链组成的双螺旋结构。
这两条链是由碱基之间的氢键连接而成的。
其中，A（腺嘌呤）可与T （胸腺嘧啶）形成两条氢键连接，而G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）可形成三条氢键连接。
这种“互补配对”结构对于DNA的稳定性起着重要的作用。
DNA双螺旋结构还涉及的其他因素，包括：- 核苷酸磷酸骨架：由相互连接的磷酸残基形成，这些磷酸残基在堆积成长链时负电荷的作用，引发了DNA与核苷酸之间的强相互作用。
- 堆积相互作用：以及各个碱基之间的排斥效应所产生的弱相互作用。
- DNA的“超结构”：由于双螺旋结构的不规则性，导致DNA链上的碱基呈现出交错性的排列结构，形成DNA“超结构”。
三、RNA的结构与DNA不同，RNA结构通常都是单链的，而且可发生许多类型的拓扑学形态。
RNA的结构与功能之间的相互作用通常涉及其折叠和杂交匹配的方式。
RNA的折叠通常涉及许多结构域，并且通常与其他蛋白质配对形成RNA蛋白复合体，以及与其他RNA单链相互作用形成复合物。
杂交型RNA亦常见，其由两个或多个RNA单链形成，这些通过碱基的互补结构连接而成的单链之间相互穿插，形成了具有一定稳定性的“叉状结构”（folds）。
高中生物学中的核酸结构与功能解析
高中生物学中的核酸结构与功能解析引言：生物学中的核酸是一种重要的分子，它们在细胞中扮演着关键的角色。
核酸分为DNA和RNA两种类型，它们具有不同的结构和功能。
本文将对核酸的结构与功能进行解析，以帮助高中生更好地理解这一重要的生物分子。
一、DNA的结构与功能DNA（脱氧核糖核酸）是一种双链螺旋结构，由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞甘嘧啶）组成。
这些碱基通过氢键相互配对，形成了DNA的双链结构。
DNA的主要功能是存储和传递遗传信息。
通过碱基配对规则，DNA能够复制自身，并在细胞分裂时传递遗传信息给下一代细胞。
此外，DNA还参与了基因的表达和调控，控制了生物体内各种生化过程的进行。
二、RNA的结构与功能RNA（核糖核酸）也是一种核酸分子，与DNA有着相似的碱基组成，但它只有单链结构。
RNA的主要功能是在蛋白质合成过程中起到携带遗传信息的作用。
在转录过程中，DNA的信息被转录成RNA，然后RNA通过核糖体的作用，将信息翻译成蛋白质。
除了携带遗传信息外，RNA还参与了多种细胞过程，如基因调控、细胞信号传导等。
三、DNA与RNA的区别与联系DNA和RNA在结构和功能上有一些明显的区别。
首先，DNA是双链结构，而RNA是单链结构。
其次，DNA的碱基组成包括胸腺嘧啶，而RNA的胸腺嘧啶被鸟嘌呤取代。
此外，DNA主要存在于细胞核中，而RNA则可以在细胞核和细胞质中存在。
然而，DNA和RNA之间也有一定的联系。
RNA是通过转录过程由DNA合成的，它们之间具有亲缘关系。
此外，DNA和RNA都是核酸分子，都参与了细胞的遗传信息传递和调控过程。
四、核酸的重要性与应用核酸作为生物体内一种重要的分子，对生物体的正常功能发挥起着至关重要的作用。
通过研究核酸的结构与功能，我们可以更好地理解生物体内的遗传信息传递和调控机制。
此外，核酸还具有广泛的应用价值。
例如，在医学领域，核酸可以用于诊断疾病、研发新药等；在农业领域，核酸可以用于改良作物品质、提高产量等；在环境领域，核酸可以用于检测环境中的污染物等。
核酸的结构和功能
[互动探究 互动探究2] 有人说 有人说DNA存在于细胞核中，RNA 存在于细胞核中， 互动探究 存在于细胞核中 存在于细胞质中，对吗？ 存在于细胞质中，对吗？ [提示 不对， 提示] 不对， 提示 真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、 主要分布在细胞核中， 真核细胞的 主要分布在细胞核中 线粒体、 叶绿体内也含有DNA； 叶绿体内也含有 ； RNA主要分布在细胞质中，在细胞核中也存在。 主要分布在细胞质中， 主要分布在细胞质中 在细胞核中也存在。
江苏） ．组成DNA分子的 （2009江苏）3．组成 江苏 分子的 基本单位是 A．脱氧核苷酸 B.核糖核苷酸 ． 核糖核苷酸 C．氨基酸 酸各有多少种
• A、5、2、8 、 、 、 • B、4、2、2 、 、 、 • C、5、2、2 、 、 、 • D、4、4、8 、 、 、
1分子磷酸 分子磷酸 分子脱氧核糖 分子 脱氧核糖核苷酸 1分子脱氧核糖 1分子含氮碱基（A、T、G、C 分子含氮碱基（ 、 、 、 分子含氮碱基 1分子磷酸 分子磷酸 核糖核苷酸 1分子核糖 分子核糖 分子 1分子含氮碱基（A、U、G、C） 分子含氮碱基（ 、 、 、 ） 分子含氮碱基
核酸的组成有什么规律？ 核酸的组成有什么规律？
核酸的组成有什么规律？ 核酸的组成有什么规律？
2.化学上常运用 2.化学上常运用降解的方法研究物 质的组成。核酸的降解产物是核苷酸， 质的组成。核酸的降解产物是核苷酸，一 分子核苷酸可进一步降解成一分子嘌呤或 嘧啶碱、一分子五碳糖和一分子磷酸。 嘧啶碱、一分子五碳糖和一分子磷酸。
核酸的组成有什么规律？ 核酸的组成有什么规律？
DNA分子双螺旋结构的发现
[互动探究 互动探究1] 有人说生物的遗传物质是 有人说生物的遗传物质是DNA和 互动探究 和 RNA，正确吗？为什么？ ，正确吗？为什么？
核酸的结构与功能简答题
核酸的结构与功能简答题
核酸是生命体内存储和传递遗传信息的分子，主要包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）。
以下是关于核酸结构和功能的简要说明：核酸的结构：
1.DNA结构：DNA是由两条互相缠绕的螺旋链组成的，形成了著名的DNA 双螺旋结构。
每个DNA链由磷酸、脱氧核糖和四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和鸟嘧啶）组成。
碱基通过氢键相互配对，腺嘌呤与胞嘧啶形成两个氢键，而鸟嘌呤与鸟嘧啶形成三个氢键。
2.RNA结构：RNA同样由核苷酸组成，但其糖是核糖而不是脱氧核糖。
RNA 通常是单链结构，但在某些情况下，它也可以形成二级结构，如tRNA和rRNA。
核酸的功能：
1、遗传信息存储：DNA是细胞内存储遗传信息的主要分子。
基因是DNA 中的特定区域，编码了生物体合成蛋白质所需的信息。
2、遗传信息传递：DNA通过遗传信息的复制和传递确保遗传物质在细胞分裂时得以传递给下一代。
这是生命传承的基础。
3、蛋白质合成：RNA在蛋白质合成中起关键作用。
mRNA（信使RNA）通过转录将DNA上的遗传信息转移到RNA上，然后tRNA（转运RNA）将氨基酸输送到正在合成蛋白质的地方。
4、调节基因表达：一些RNA分子，如miRNA（微小RNA）和siRNA（小干扰RNA），参与基因表达的调控。
它们可以通过与mRNA结合来影响蛋白质合成。
5、能量传递：ATP（腺苷三磷酸）等能量分子包含在核酸中。
这些能量分子在细胞中储存和传递能量，用于许多生物学过程。
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。
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。
核酸的结构与功能
二、核酸的结构与功能1.核酸：是以核苷酸为基本结构单位的组成贮存和传递遗传信息的生物大分子，是生命的基础物质之一，存在于所有的生物中。
2.参与蛋白质合成的RNA分类：3.RNA 种类：rRNA（核糖体）tRNA（转移）mRNA（信使）比例80%—82%15%—16%3%—5%代谢稳定性稳定稳定不稳定存在形式与多种蛋白质形成核糖蛋白体，位于粗面内质网上，或以单体形式存在与氨基酸结合或以游离状态存在与核糖体结合或单独存在存在部位细胞浆细胞浆细胞浆生理功能蛋白质合成场所在蛋白质合成中运输活化氨基酸蛋白质合成的模板4.核酸的分布：真核生物原核生物病毒DNA主要分布于细胞核中分布于“拟核”中只存在一种核酸，RNA或DNA线粒体、叶绿体也有少量RNA主要分布于细胞质中分布于细胞质中核仁、线粒体、叶绿体也有少量5.核酸的生物学功能DNA:贮存遗传信息 传递遗传信息DNADNARNA蛋白质生物学功能是通过蛋白质体现的。
RNA：病毒RNA 贮存遗传信息转录DNA 的遗传信息，指导参与蛋白质生物合成 参与基因表达调控 生物催化作用（酶的作用）6.核酸的元素组成C、H、O、N、P、S（个别有硫）PDNA(9.9%)RNA(9.5%)7.核酸的化学组成亲代复制子代转录翻译备注：DNA包含碱基：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶TRNA包含碱基：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U8.核苷定义：是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的糖苷。
核苷类型：RNA核糖核苷（核苷）：A、G、C、UDNA脱氧核糖核苷（脱氧核苷）：dA、dG、dC、dT9.核苷酸定义：是由核苷和磷酸经脱水缩合而生成的磷酸脂类化合物。
核苷酸类型：RNA核糖核苷酸（N MP）：AMP、GMP、CMP、UMPDNA脱氧核糖核苷酸（d N MP）：dAMP、dGMP、dCMP、dTMP。
【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。
核酸的结构与功能
RNA）通过碱基配
对形成杂交分子的
过程。
• 特点：灵敏度高、
专一性强
（G+C）%=（Tm-69.3）×2.44
• DNA的均一性：均质DNA Tm范围窄；
• 介质的离子强度：低离子强度，Tm较低，范
围较宽；高离子强度，Tm较高，范围较窄。
（二）复性（renaturation）
1、定义：热变性DNA在温度逐渐降低时，在一定 浓度的盐溶液中，两条分开的单链重新恢复双螺 旋结构的过程，又称为退火（annealing） 。 2、复性的特征 • 减色效应（hypochromicity） • 粘度上升，浮力密度下降 • 生物活性部分恢复
• 分子量最小、不同tRNA分子的大小很相似
• 功能：转运活化的 Aa 到生长肽链的正确位
置。
• 每个Aa至少有一个对应的tRNA（如丙氨酸
tRNA、tRNAAla）。
3、rRNA（核糖体RNA）
• 比例最大，
• 是核糖体的主要组成部分。 • 功能：与蛋白质生物合成相关。
已经发现的RNA种类
名称 核糖体RNA 缩写 rRNA 功能 核糖体组成成分
水
磷酸phosphate
核苷nucleoside
解
戊糖ribose
碱基base
嘌呤碱purine
嘧啶碱pyrimidine
1、戊糖（Ribose）
β —D—核糖 (in RNA)
β —D— 2’－脱氧核糖
(in DNA)
2、碱基 （Base）
嘧啶环
RNA
DNA
胞嘧啶 C
尿嘧啶 U
胸腺嘧啶 T 腺嘌呤 A
核酸的结构功能
一、核酸的种类、分布和功能
核酸的结构与功能
DNA是遗传信息的物质基础
DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质 基础，也是个体生命活动的信息基础。 基因从结构上定义，是指DNA分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。
一个脱氧核苷酸3'的羟基与另一个核苷酸5'的α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键。 多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸，即DNA链。
RNA也是具有3'，5''—磷酸二酯键的线性大分子
RNA也是多个核苷酸分子通过酯化反应形成的线性大分子，并且具有方向性； RNA的戊糖是核糖； RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。
这种杂化双链可以在不同的DNA直之间形成，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化。
核酸分子杂交的应用
研究DNA分子中某一种基因的位置 鉴定两种核酸分子间的序列相似性 检测某些专一序列在待检样品中存在与否
核酸酶
核酸酶是指可以水解核酸的酶 根据底物的不同分类：DNA酶（专一降解DNA），RNA酶（专一降解RNA） 依据切割部门不同：核酸内切酶（分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶），核酸外切酶 （5'→3ʻ或3'→5'核酸外切酶）
RNA的结构与功能
Байду номын сангаас
RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。 RNA通常以单链的形式存在，但有复制的局部二级结构或三级结构 RNA比DNA小的多 RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样性。
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。
【生物化学】核酸的结构与功能考点总结
【生物化学】核酸的结构与功能考点总结●核酸的化学组成以及一级结构●核苷酸和脱氧核苷酸是构成核酸的基本组成单位核苷=核糖（脱氧核糖的化学稳定性优于核糖）+碱基核糖的C-1'原子和嘌呤的N-9原子或者嘧啶的N-1原子通过缩合反应形成了β-N-糖苷键●DNA是脱氧核糖核苷酸通过3‘，5’-磷酸二酯键聚合形成的线性大分子多聚脱氧核苷酸链只能从它的3‘端得以延长（5’→3‘）●RNA是脱氧核糖核苷酸通过3‘，5’-磷酸二酯键聚合形成的线性大分子●核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序核酸分子的大小常用核苷酸数目（nt，用于单链RNA或DNA）或碱基对数目（bp 或kp，用于双链DNA）来表示长度低于50个核苷酸的核酸片段称为寡核苷酸●DNA的空间结构与功能●DNA的二级结构是双螺旋结构●DNA双螺旋结构模型的要点DNA由两条多聚脱氧核苷酸链组成：右手螺旋反向平行，螺距为 3.54nm DNA两条多聚脱氧核苷酸链之间形成互补碱基对（A2T、C3G）每一个螺旋有10.5个碱基对，碱基对平面之间的垂直距离为0.34nm 两条多聚脱氧核苷酸链的亲水性骨架将互补碱基对包埋在DNA双螺旋结构内部两个碱基对平面重叠产生了碱基堆积作用●DNA双螺旋结构的多样性环境湿度降低后DNA空间结构参数不同于B型-DNA，人们称其为A型-DNA Z型-DNA（左手螺旋）●DNA的多链结构真核生物染色体3’-端是一段高度重复的富含GT的单链，被称为端粒●DNA双链经过盘绕折叠形成致密的高级结构盘绕方向与双螺旋方向相同——正超螺旋、负超螺旋相反，自然条件下DNA主要是以负超螺旋存在，需要拓补异构酶●封闭环状的DNA具有超螺旋结构人mtDNA的长度是16569bp，编码37个基因●真核生物DNA被逐级有序地组装成高级结构●染色体的基本组成单位是核小体：核小体=一段双链DNA+4种碱性的组蛋白8个组蛋白分子（H2A*2,H2B*2,H3*2,H4*2）共同形成一个八聚体的核心组蛋白，长度约为146bp的DNA双核在核心组蛋白上盘绕1.75圈，形成核小体的核心颗粒。
核酸的结构与功能
核酸的结构与功能核酸是一类重要的生物分子，包括DNA（脱氧核酸）和RNA（核糖核酸）。
核酸在生物体内起着关键的遗传信息传递、蛋白质合成和调控基因表达等重要作用。
本文将详细介绍核酸的结构与功能，并探讨其在生物体内的作用机制。
一、核酸的结构1. DNA的结构DNA是由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳟嘧啶）和磷酸二酯键组成的双螺旋结构。
DNA的两条链通过碱基间的氢键相互配对，形成一个稳定的螺旋结构。
DNA的结构具有方向性，其中一条链的3'末端连着另一条链的5'末端。
2. RNA的结构RNA与DNA相似，也由碱基和磷酸二酯键组成。
然而，RNA中胸腺嘧啶被尿嘧啶取代。
此外，RNA通常是单链的，而不像DNA那样是双螺旋的结构。
RNA的结构也具有方向性，由5'末端到3'末端。
二、核酸的功能1. 遗传信息传递DNA是生物体内遗传信息的载体，具有将父代传递给子代的重要作用。
通过DNA的遗传信息，生物体的一些特征和功能可以在不同代中传递和延续。
2. 蛋白质合成DNA中的遗传信息可以转录成RNA，并进一步翻译成蛋白质。
这是生物体合成蛋白质的基本过程，被称为中心法则。
在蛋白质合成过程中，RNA起着传递遗传信息的作用，而DNA则作为模板参与了RNA的合成。
3. 基因表达调控除了编码蛋白质外，核酸还参与基因表达的调控过程。
通过DNA 和RNA分子之间的相互作用，可以调控基因的转录和翻译过程，从而控制蛋白质的合成速率和水平。
这种调控机制对维持生物体的正常功能非常重要。
三、核酸的作用机制1. DNA复制DNA复制是生物体进行有丝分裂和无丝分裂的基础，也是新细胞生成的重要过程。
在DNA复制过程中，DNA双链解旋并逐个配对碱基，通过酶的作用合成两条新的DNA链。
这种准确的复制机制保证了遗传信息的传递和稳定性。
2. 转录与翻译转录是指DNA模板上的信息转化为RNA的过程。
RNA聚合酶将DNA作为模板合成一条与DNA互补的RNA链。
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tRNA三级结构形成的原因是D环上的碱基与不变碱基 以及TψC环上的碱基之间的发生的氢键作用。这些氢 键将D臂和TψC臂折叠到一起，并将三叶草二级结构弯 曲成稳定的倒L型三级结构。参与三级结构形成的许多 氢键并不是通常的AU和GC碱基对。
DNA超螺旋分为正超螺旋和负超螺旋，其中正超螺旋为左手 超螺旋，由DNA双螺旋过度缠绕引起，负超螺旋为右手超螺 旋，由DNA双螺旋缠绕不足引起。
L（环绕数）=W(超螺旋）+T（ 双螺旋数）
正超螺旋与负超螺旋
tRNA
tRNA只由一条链组成，含有73~94个核苷酸，其中有 不少是修饰的，3′端的最后三个核苷酸总是CCA，链内 的大多数碱基通过氢键相连，但几乎所有的tRNA分子 上不变的核苷酸都在三叶草结构上非氢键区域。
第六章 核酸的结构与功能
提要
一、核酸的分类 二、核酸的一级结构 三、核酸的高级结构
1. DNA的高级结构 2. RNA的高级结构
四、核酸与蛋白质的相互作用
1. DNA与蛋白质形成的复合体 2. RNA与蛋白质形成的复合体
五、核酸的功能
核酸的分类
DNA —— 一种类型，一种功能 RNA —— 多种类型，多种功能
AT和GC碱基对的配对性质
双螺旋稳定的因素
（1）氢键
氢键固然重要，但它们主要决定碱基配对的特异性，而对 双螺旋稳定的贡献不是最重要的。对双螺旋稳定起决定性作 用的是碱基的堆集力。
（2）碱基堆集力
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> 嘌呤与嘧啶之间>嘧啶与嘧啶之间。另外碱基的甲基化能提 高碱基的堆积力。
（3）碱基对位于双螺旋的内部，并垂直于暴露在外的脱氧 核糖磷酸骨架。碱基对之间通过疏水键和范德华力相互 垛叠在一起，对双螺旋的稳定起一定的作用；
（4）双螺旋的表面含有明显的大沟和小沟（其宽度分别为 2.2nm和1.2nm；
（5）双螺旋的其它常数包括相邻碱基对距离为0.34nm，并 相差约36°。螺旋的直经为2nm，每一转完整的螺旋含有 10个碱基对，其高度为3.4nm。
编码RNA和非编码 (NcRNA)
DNA和RNA的结构异同
为什么DNA 2'-脱氧，RNA不是?
RNA临近的-OH使其更容易水解 DNA缺乏2'-OH更加稳定 遗传物质必须更加稳定 RNA需要的时候合成，不需要的时候需要
迅速降解。
为什么RNA通常单链，DNA通常双链？
RNA处于单链状态，使其能够自我折叠成可以 和蛋白质相媲美的各种类型的二级结构和三级 结构，这是形成RNA结构多样性的基础，否则 所有的RNA与DNA一样，只能形成千篇一律的 双螺旋。
DNA分子的一级结构
嘌呤=嘧啶 Chargaff’s Rules
A/T=G/C=1
DNA的碱基组成没有器官和组织特异性，但有种属特异 性
一种生物DNA的碱基组成不随营养状况和年龄的变化而 变
DNA的二级结构
DNA的二级 结构主要是 各种形式的 螺旋，特别 是B-型双螺 旋，此外还 有A-型双螺 旋、Z-型双 螺旋、三链 螺旋和四链 螺旋等
B型双螺旋
DNA二级结构的主要形式为Watson和Crick于1953年提出 的B型双螺旋，其主要内容是：
（1）DNA由两条呈反平行的多聚核苷酸链组成，两条链相 互缠绕形成右手双螺旋；
（2）组成右手双螺旋的两条链是互补的，它们通过特殊的 碱基对结合在一起，一条链上的A总是与另一条链的T， G总是和C配对。其中AT碱基对有二个氢键，GC碱基对 有3个氢键；
RNA在三维结构的多样性使其在细胞内能行使 多项生物学功能。DNA通常是双链的，使其能 够充分地行使作为遗传物质这项唯一的功能
不同类型的RNA的功能和分布
核酸的一级结构
定义：核苷酸或碱基的排列顺序 写法：从左到右，5'端到3'端 意义：DNA一级结构贮存各种遗传信息
构成DNA和RNA核苷酸的结构和连接方式
构却惊人地相似。 核糖体的整体构象由rRNA决定，核糖体蛋
白质一般正好位于RNA螺旋之间
（二） rRNA的结构
核糖体由两个亚基组成，每个亚基由 数十个蛋白质和3－4种rRNA组成
小亚基rRNA
大亚基rRNA
原核生物rRNA的三维结构
mRNA
Байду номын сангаасDNA的转录产物，蛋白质的翻译模板
原核生物多为多顺反子
tRNA三级结构之中的氢键配对
• tRNA的三级结构
tRNA 的三级 结构是 由广泛 的堆积 作用和 螺旋臂 间的碱 基对氢 键来维 持的。
rRNA
核糖体合成蛋白质
所有的核糖体都含有大小两个亚基 rRNA约占据核糖体的2/3 高度的链内互补序列导致大量的碱基配对 rRNA 充当核糖体蛋白的支架 大肠杆菌的23S rRNA是转肽酶! 一级结构上相似性并不高，但它们的二级结
真核生物多为单顺反子，5′端具有帽子，3′端具有多 聚腺苷酸尾巴。
出现在mRNA分子上最多的二级结构部件也是茎环 结构。mRNA分子的二级结构，特别是两端的二级 结构对于翻译有影响，而某些mRNA借助于末端特 殊的二级结构对基因的表达进行调控。
（3）阳离子或带正电荷的化合物对磷酸基团的中和
DNA的ABZ双螺旋和三螺旋
A型双螺旋、B型双螺旋和Z型双螺旋的比较
DNA的三级结构——超螺旋
如果通过某种手段使得DNA双螺旋每一圈的碱基对数目多于 或少于10对，将导致DNA双螺旋缠绕过多或缠绕不足；如果 这时的DNA两端被固定或者DNA本来是共价闭环的，的张 力无法释放而自发地形成超螺旋结构。