核酸的结构和功能.

第二章核酸的结构和功能

【大纲要求】

一、掌握

1．核酸的化学组成和一级结构；

2. DNA的双螺旋结构特点；

3．信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能、核蛋白体RNA的结构与功能；

4．核酸的紫外吸收、变性和复性及其应用。

二、熟悉

1．核酸的一般理化性质；

2．DNA的变性、DNA的复性与分子杂交。

三、了解

1．核酸酶；

2．其他小分子RNA及RNA组学。

【重点及难点提要】

一、重点难点

1．重点：核酸的化学组成和一级结构、DNA的空间结构与功能；信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能、核蛋白体RNA的结构与功能；核酸的一般理化性质、DNA的变性、DNA的复性与分子杂交。

2．难点：DNA的空间结构与功能、信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能和分子杂交。

二、教学内容概要

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、G

②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，形成多聚核苷酸链，是核酸的基本结构。多聚核苷酸链中碱基的排列顺序为核酸的一级结构。多聚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。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，并作为基因复制和转录的模板。mRNA分子中有密码子，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。OD260达到最大值的50%时的相应温度为DNA解链温度（Tm）。DNA的Tm 与其G和C含量所占比例相关。变性DNA在一定条件下，两链间重新形成氢键而复性。不同来源单链核酸

分子之间碱基互补形成双链称为分子杂交，形成的双链为杂化双链。

能降解核酸的酶称核酸酶。根据其底物不同分为DNA酶和RNA酶；依据切割部位不同分为核酸内切酶与核酸外切酶；具有序列特异性的核酸酶称限制性内切酶。

【自测题】

一、选择题

【A型题】

1.RNA和DNA彻底水解后的产物

A．核糖相同，部分碱基不同 B．碱基相同，核糖不同 C．碱基不同，核糖相同

D．部分碱基不同，核糖不同 E．以上都不是

2．下列哪种碱基只存在于mRNA而不存在于DNA中

A．腺嘌呤 B．胞嘧啶 C．尿嘧啶 D．鸟嘌呤 E．胸腺嘧啶

3．通常不存在RNA中，也不存在DNA中的碱基是

A．腺嘌呤 B．黄嘌呤 C．鸟嘌呤D．胸腺嘧啶E．尿嘧啶

4．核酸中核苷酸之间的连接方式是

A．3′,5′－磷酸二酯键 B．糖苷键 C．2′,3′－磷酸二酯键

D．肽键 E．2′,5′－磷酸二酯键

5．DNA超螺旋结构中描述正确的是

A．核小体由DNA和非组蛋白共同构成 B．核小体由RNA和H1,H2,H3,H4各两分子构成C．核心颗粒组蛋白的成分是H2A,H2B,H3,H4各两分子 D．核小体由DNA和H1,H2,H3,H4各两分子构成E．组蛋白是由组氨酸构成的

6．Watson-Crick的DNA结构模型是指

A．三叶草结构 B．核小体结构 C．α－螺旋结构 D．左手双螺旋结构 E．右手双螺旋结构7．Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的要点不包括

A．右手双螺旋 B．反向平行 C．碱基在外 D．氢键维系 E．碱基配对

8．DNA双螺旋每旋转一周，沿轴上升高度是

A．5.4nm B．3.4nm C．6.8nm D．0.34nm E．0.15nm

9．关于DNA双螺旋结构的叙述，错误的是

A．DNA双链的稳定依靠氢键和碱基堆积力 B．螺旋的直径为2nm

C．戊糖和磷酸在螺旋外侧，碱基位于内侧 D．为右手螺旋，每个螺旋为10个碱基对

E．从总能量意义上来讲，氢键对双螺旋的稳定更为重要

10．下列DNA双螺旋结构的叙述,正确的是

A．一条链是左手螺旋,另一条链是右手螺旋 B．双螺旋结构的稳定纵向靠氢键维系

C．A+T与G+C的比值为1 D．两条链的碱基间以共价键相连

E．磷酸、脱氧核糖构成螺旋的骨架

11．在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于

A．DNA的Tm值 B．序列的重复程度 C．核酸链的长短

D．碱基序列的互补 E．T的含量

12．DNA的三级结构是指

A．双螺旋结构 B．α－螺旋 C．超螺旋 D．无规卷曲 E．开环型结构

13．真核细胞染色质的基本结构单位是

A．组蛋白 B．核心颗粒 C．核小体 D．超螺旋 E．α－螺旋

14．T（胸腺嘧啶）和U（尿嘧啶）在结构上的差别是

A．T的C-2上有氨基，U的C-2上有O B．T的C-5上有甲基，U的C-5上无甲基

C．T的C-4上有氨基，U的C-4上有O D．T的C-1上有羟基，U的C-1上无羟基

E．T的C-5上有羟甲基，U的C-5上无羟甲基

15．自然界游离核苷酸中的磷酸最常位于