关于生物化学核酸
生物化学核酸知识点总结
生物化学核酸知识点总结
核酸是由核苷酸组成的，核苷酸是核酸的基本组成单位。
核苷酸由碱基-核糖-磷酸基团组成。
核酸可分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。
碱基可分为5大类，即腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）和胸腺嘧啶（T）。
DNA分子中出现的碱基有A、T、C和G；RNA分子中所含的碱基是A、U、C和G。
核酸中含量相对恒定的元素是磷。
DNA分子由2条脱氧核糖核苷酸链组成，绝大部分RNA由1条核糖核苷酸链组成。
DNA碱基组成有一定的规律，即DNA分子中A的摩尔数与T相等，C与G相等。
碱基与碱基之间的连接中，（A）和（T）之间靠2个氢键连接，（C）和（G）之间靠3个氢键连接。
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)。
生物化学第二章核酸化学
核酸分类及命名规则
核酸可分为DNA和RNA两大类，根据来源不同可分为基因组DNA、病毒DNA、mRNA、tRNA、 rRNA等。
核酸的命名通常包括种类、来源和特定序列信息，如人类基因组DNA可命名为hgDNA，mRNA可命 名为信使RNA等。
02
DNA结构与性质
DNA双螺旋结构模型
DNA由两条反向平行的多核苷酸链 组成，形成右手螺旋结构。
长约21nt的双链RNA，可引导RISC复合物识别并切割靶mRNA，实现基因沉默。
其他小分子RNA
如piRNA、snoRNA等，在基因表达调控、RNA修饰等方面发挥作用。
04
核酸理化性质与分离纯化方法
核酸溶解度和沉淀条件
溶解度
核酸在不同溶剂中的溶解度不同，一般易溶于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶 剂。其溶解度受温度、pH、离子强度等因素的影响。
非同源重组
发生在非同源序列之间的重组过程。这种重 组不依赖于序列之间的相似性，而是通过一 些特殊的蛋白质和酶的作用来实现DNA片 段的连接。非同源重组可能导致基因的重排 和染色体的不稳定，进而对生物体产生遗传 影响。
07
总结与展望
核酸化学领域重要成果回顾
核酸结构与功能研
究
揭示了DNA双螺旋结构和RNA多 种功能，阐明了遗传信息存储、 传递和表达机制。
05
核酸酶及其作用机制
限制性内切酶和外切酶作用方式
限制性内切酶
识别DNA分子中的特定核苷酸序 列，并在该序列内部进行切割， 产生特定的DNA片段。
外切酶
从DNA或RNA链的末端开始，逐 个水解核苷酸，释放单个的核苷 酸或寡核苷酸。
DNA连接酶在基因工程中应用
连接DNA片段
生物化学课件核酸
Watson Crick DNA双螺旋结构（B型DNA）
当DNA钠盐纤维相对湿度和盐的种类改变时， DNA的构象发生改变。
不同DNA纤维的空间结构
类型
结晶状态
A
Na盐，相对湿度75%时结晶
B
Na盐，相对湿度92%时结晶
C
锂盐，相对湿度66%时结晶
Z-DNA
OH
OH
OH
5´
3´
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
第二节 RNA的结构
一、RNA的概述
3´,5´-磷酸二酯键
RNA 的类别
信使 RNA （mRNA ）：在蛋白质合成中起模板作用； 核糖体 RNA （ rRNA ）：与蛋白质结合构成核糖体,核糖体是蛋白质合成的场所； 转移 RNA （ tRNA ）：在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用。
1、mRNA
例2
四、染色体结构
侧
顶
DNA （2nm）
核小体链（ 11nm，每个核小体200bp）
纤丝（ 30nm，每圈6个核小体）
突环（ 150nm，每个突环大约75000bp）
玫瑰花结（ 300nm ，6个突环）
螺旋圈（ 700nm，每圈30个玫瑰花）
染色体（ 1400nm， 每个染色体单体含10个螺旋圈200bp）
螺旋方向 右手 右手 左手
螺旋直径 2.55nm 2.37nm 1.84nm
碱基直升 0.23nm 0.34nm 0.38nm
每圈碱基数 11 10.4 12
螺距
2.8nm 3.32nm 4.56nm
氢键 碱基堆集力（base-stacking forces） 磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和 碱基处于疏水环境中
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。
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。
生物化学核酸生物化学医学知识
核酸是一种线形多聚核苷酸(polynucleotide), 其 基本结构单位是核苷酸(nucleotide)。
核酸
核苷酸
磷酸 核苷
戊糖 碱基
核 苷 酸 的 基 本 结 构
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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（一）核酸中的戊糖
D-核糖（D-ribose） D-脱氧核糖
关系。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
核酸化学的发展过程
1869年 F.Miescher首先从伤员绷带的脓细胞 中分离得到称为“核素”的核酸
1944年 O.N.Avery通过转化实验证实DNA是 主要的遗传物质
1953年 J. D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA双 螺旋结构模型
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O
HN
H
O
1H N
H
尿嘧啶
O
HN1
NH
H5 CO
HOH2C5′ O OH
4′
1′
3′ 2′
OH OH 核尿苷糖
HOH2C5′ O OH
4′
1′
3′ 2′Biblioteka OH OH 假核尿苷糖（ψ）
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核苷的表示：
核苷：A、G、 C 、U 脱氧核苷：dA,dG,dC,dT 修饰核苷： 如5-甲基脱氧胞嘧啶：
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（三）核苷： (nucleoside)
核苷：戊糖与碱基 缩合而成，并以糖 苷键相连接。 糖苷键： 二者的连接是C-N 键，称N-糖苷键。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
H N
生物化学中的核酸序列分析
生物化学中的核酸序列分析生物化学是研究生命现象与生理功能的科学，而核酸是构成生命的分子之一，它们在生物体内扮演着重要的角色。
核酸是由核苷酸单元组成的长链，其中DNA是一个双螺旋分子，可以储存生物遗传信息，而RNA则可以转录DNA的信息并参与蛋白质合成。
在生物研究中，对核酸序列的分析非常重要。
通过对DNA序列的分析，可以推测出蛋白质编码信息并预测基因功能；而对RNA序列的分析，则可以了解基因的表达和调控。
本文将从分子生物学和生物信息学的角度来探讨核酸序列分析。
1. PCR扩增与测序分析PCR(聚合酶链式反应)是一种常用的分子生物学技术，可以从少量的DNA或RNA样品中扩增出目标片段，为进一步的分析提供足够的材料。
PCR过程中需要用到一组引物，其可以通过生物信息学分析DNA序列寻找到设计合适的引物。
PCR扩增得到的产物可以进一步进行测序分析，最常用的测序方式为Sanger测序技术。
此技术基于DNA链延伸过程中的dNTP和ddNTP的竞争关系，通过荧光信号和电泳进行测序。
测序结果可以通过生物信息学工具进行比对、序列注释和统计分析。
2. 基因功能预测高通量基因组测序技术的出现，导致了大量未知基因序列的暴增。
对于这些基因序列的功能预测，通常需要先进行同源比对。
同源比对基于多序列比对的原理，将物种间已知的方向同源序列，与未知序列比对，寻找到相似的序列区域，从而对未知序列的基因功能进行推测。
同源比对时，需要注意序列的物种来源和序列的质量。
不同物种间的序列可能在不同位置发生突变，导致序列的比对不准确；若序列存在较多的突变，也可能会影响比对结果。
因此，如何选择合适的工具和参数进行同源比对很关键。
同时，基因家族和重复序列也可能会干扰比对结果，因此需要进行筛除和过滤。
3. RNA测序与转录组分析RNA测序技术可以获得全基因组水平的转录信息，从而了解基因的表达状态和调控机理。
RNA测序通常经过文库构建和深度测序等多个步骤。
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。
生物化学重点_第二章核酸化学
生物化学要点 _第二章核酸化学第二章核酸化学一、核酸的化学构成 :1、含氮碱 : 参加核酸与核苷酸构成的含氮碱主要分为嘌呤碱与嘧啶碱两大类。
构成核苷酸的嘧啶碱主要有三种——尿嘧啶 (U) 、胞嘧啶 (C)与胸腺嘧啶 (T),它们都就是嘧啶的衍生物。
构成核苷酸的嘌呤碱主要有两种——腺嘌呤 (A) 与鸟嘌呤 (G),它们都就是嘌呤的衍生物。
2、戊糖 :核苷酸中的戊糖主要有两种,即β-D- 核糖与β-D-2- 脱氧核糖 ,由此构成的核苷酸也分为核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。
3、核苷 :核苷就是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。
由“罕有碱基”所生成的核苷称为“罕有核苷”。
如 :假尿苷 (ψ)二、核苷酸的构造与命名:核苷酸就是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物,包含核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。
核苷酸又可按其在 5’位缩合的磷酸基的多少 ,分为一磷酸核苷 (核苷酸 )、二磷酸核苷与三磷酸核苷。
别的 ,生物体内还存在一些特别的环核苷酸 ,常有的为环一磷酸腺苷 (cAMP) 与环一磷酸鸟苷 (cGMP),它们往常就是作为激素作用的第二信使。
核苷酸往常使用缩写符号进行命名。
第一位符号用小写字母 d 代表脱氧 ,第二位用大写字母代表碱基 ,第三位用大写字母代表磷酸基的数量 ,第四位用大写字母 P 代表磷酸。
三、核酸的一级构造 :核苷酸经过 3’ ,5-磷’酸二酯键连结起来形成的不含侧链的多核苷酸长链化合物就称为核酸。
核酸拥有方向性,5’-位上拥有自由磷酸基的尾端称为5’-端,3’-位上拥有自由羟基的尾端称为3’-端。
DNA 由 dAMP 、dGMP、dCMP 与 dTMP 四种脱氧核糖核苷酸所构成。
DNA 的一级构造就就是指 DNA 分子中脱氧核糖核苷酸的摆列次序及连结方式。
RNA由AMP,GMP,CMP,UMP 四种核糖核苷酸构成。
四、 DNA 的二级构造 :DNA 双螺旋构造就是 DNA 二级构造的一种重要形式 ,它就是 Watson与 Crick 两位科学家于 1953 年提出来的一种构造模型 ,其主要实验依照就是 Chargaff 研究小组对 DNA 的化学构成进行的剖析研究,即 DNA 分子中四种碱基的摩尔百分比为 A=T 、 G=C、 A+G=T+C(Chargaff 原则 ),以及由 Wilkins 研究小组达成的 DNA晶体 X 线衍射图谱剖析。
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04.核酸
核骨架相连，再由突环组成玫瑰花结，进而组成
螺旋圈，由螺旋圈再组装成染色单体。
长度 1400nm 染色体
700nm 螺旋圈(每圈30个玫瑰花结)
300nm 玫瑰花结(6个突环)
核骨架
150nm 突环（平均75000bp）
30nm 纤丝（每圈6个核小体） 11nm 核小体链（每个核小体200bp） 2nm DNA
1. 核苷酸之间的连接方式： 3´, 5´- 磷酸二酯键 2. DNA分子有极性： 5´ 3´ 3. 不同DNA分子碱基的数目、比例、排列顺序千 变万化。
• DNA一级结构的两种缩写方式：
线条式：
文字式： …pTpGpCpApT…
…pT-G-C-A-T…
（二）DNA的二级结构
Watson and Crick’s paper in Nature 1953.
B 适中 右手 2.37nm 0.34nm 34.6º 10.4 3.54nm 1º
Z 细长 左手 1.84nm 0.38nm 60º 12 4.56nm 9º
（三） DNA的三级结构
• 定义：
在双螺旋的基础上进一步螺旋化，形成超螺旋 DNA。
1. 环形DNA
细菌染色体、质粒DNA、某些病毒DNA、线粒体 和叶绿体DNA等为环形DNA。 在细胞中以超螺旋形式存在。
Backbone of DNA
（3）碱基对位于内侧，两条链上的碱基借助 H键一一配对，A与T配对, 形成两个H键，C 与G配对，形成三个H键——以上碱基配对原 则，称碱基互补（base complementary） 。 碱基平面与纵轴相垂直。
4 6 1 3
4 6 1 2 3 2
生物化学复习要点-核酸化学
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。
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O
NH2
N
N
NN
I
N
—CH3
ON
m5C
hm5C
DHU
1．核苷酸
碱基的结构特征
• 碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶环 均呈平面或接近于平面的结构。
• 碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式—烯醇式 或胺式—亚胺式互变异构。
胺 式 亚 胺 式 互 变 异 构
酮 式 烯 醇 式 互 变 异 构
已公认：氢原子在碱基上有固定的位置
嘧啶
uracil cytosine thymine
4 3N 5
2
6
N
1
O NH
NH 2 N
H3C
O NH
N H
O
N
H
O
N H
O
U
C
T
DNA的碱基组成：A G C T RNA的碱基组成：A G C U
1．核苷酸
组成核酸的稀有碱基
• 核酸中除了5类基本的碱基外，还有一些含量甚 少的碱基，称为稀有碱基。
核酸的研究历史： 1889年，Altmann首先制备了不含蛋白的核酸制品 并引入“核酸”这一名词。 20世纪20年代测定了核酸的化学组成，并将核酸分 为DNA和RNA。 1943年，E .Chargaff的工作：嘌呤：嘧啶=1：1， 由此推理出碱基配对的理论。 1944年，Avery的肺炎双球菌转化实验，证明遗传 物质即为DNA。 1953年，Watson-Crick建立了DNA的双螺旋结构 模型。
一、核酸的元素组成
基本元素：C H O N P 核酸的元素组成有两个特点：
1. 一般不含S。 2. P含量较多，并且恒定（9%-10%）。
因此，实验室中用定磷法进行核酸的 定量分析。（DNA9.9% 、 RNA9.5%）
二 核酸的分子组成
• 核酸（DNA和RNA）是一种线性多聚核苷酸， 它的基本结构单元是核苷酸。
（二）核酸的分布
真核生物
原核生物
细胞核（95%） 核质区（拟核） DNA 线粒体、叶绿体
（5%）
细胞质（75%） 细胞质 RNA 线粒体、叶绿体
（15%）
细胞核（10%）
二、核酸的生物学功能 （一）DNA是主要的遗传物质
1928年，英国科学家Griffith 发现肺炎链球菌使小鼠死亡的 原因是引起肺炎。细菌的毒性是 由细胞表面中的多糖所决定的。
（一）DNA是主要的遗传物 质
1952年，美国冷泉港 Hershey-Chase 噬菌体浸染细菌的实验。
（二）RNA生物学功能
RNA的功能：
1.参与蛋白质的合成 rRNA(75-80%) tRNA(10-15%) mRNA(2-5%)
2.遗传物质 3.具有生物催化剂功 能
第二节：核酸的化学组成
• 核苷酸本身由核苷和磷酸组成, • 而核苷则由戊糖和碱基形成
所以， 核酸
核苷酸
磷酸
核苷
戊糖 碱基
1．核苷酸
（1）组成核酸的碱基
嘌呤
腺嘌呤 Adenine
鸟嘌呤 guanine
6
1N
5
7 N
2 N4N 8 39
NH 2 N
N
N H
N
A
O
N NH
N H
N
NH 2
G
1．核苷酸
（1）组成核酸的碱基
尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶
关于生物化学核酸
引 言：核酸概述
核酸的发现：
1868年，瑞士青年科学家 F.Miescher
从外科绷带上脓细 胞的 细胞核中分离得到 一种 含磷较高的酸性物 质， 称之为核素 （nuclein）
核素实质是一种核糖核蛋白
• 1944年,Oswald Avery,Colin Macleod和Maclyn McCarty发现，一种有夹膜、表面光滑、具致病 性的肺炎球菌中提取的核酸 DNA(deoxyribonucleic acid,脱氧核糖核酸)， 可使另一种无夹膜，表面粗糙、不具致病性的肺 炎球菌的遗传性状发生改变，转变为有夹膜，具 有致病性的肺炎球菌，且转化率与DNA纯度呈正 相关，若将DNA预先用DNA酶降解，转化就不发 生。该项实验彻底纠正了蛋白质携带遗传信息这 一错误认识，确立了核酸是遗传物质的重要地位；
NH2 N
N
N
9 NN
HOCH2 O
HH
H H
OH H
dA
O
1 N
HOCH2 O
HH
H H
OH O H
U
假尿苷
胸腺嘧啶核糖核苷
稀有核苷（tRNA）
小分子细胞核RNA（snRNA）、染色质RNA（chRNA）、 反义RNA（antisense RNA）、双链RNA（dsRNA）、 细胞质小RNA（scRNA）、具有催化活性的RNA （ribozyme）、各种病毒RNA
功能 ：三者共同参与遗传信息的表达。 脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid- DNA） 功能：遗传信息的载体，负责遗传信息的贮存和发布。
二、核酸的生物学功能 （一）DNA是主要的遗传物质
S
1944年，O.T.Avery（美） R 肺炎链球菌的转化实验,首次 证明DNA是细菌遗传性状的转化 因子。
十年后证明 DNA是遗 传物质
S+R S菌体的DNA + R
S
转化作用：
• 感受态的微生物或离体培养的细 胞获得外源DNA并产生新的形 状特征。
▪ 因此，核酸的研究是现代生物化学、分子生物学
和医学的重要基础之一。
克隆羊-dolly
第一节 核酸的种类、分布与功能
一、核酸的种类与分布 （一）核酸的种类（ RNA、DNA、）
核糖核酸（ribonucleic acid-RNA）:转移RNA(transfer RNAtRNA) 、信使RNA(messenger RNA-mRNA)、核糖体 RNA（ribosomal RNA-rRNA）
1．核苷酸
（2）戊糖
• 组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的戊 糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的戊糖 则为β-D-核糖。
HOCH2 O OH HH
H
H
OH OH
HOCH2 O OH HH
H
H
OH HD-ຫໍສະໝຸດ 糖D-2-脱氧核糖1．核苷酸
（3）核苷 nucleoside
• 核苷由戊糖和碱基缩合而成，嘌呤的N9或嘧啶 的N1与戊糖C-1’-OH以C-N糖苷键相连接O。
遗传密码的阐明、内切核酸酶的发现、核酸的合成 与分析技术、基因重组技术等的建立形成了分子生 物学的基本完整体系。
引 言：核酸概述
▪ 核酸与蛋白质一样，是一切生物有机体不可缺少
的组成部分。
▪ 核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，它不仅
对于生命的延续，生物物种遗传特性的保持，生 长发育，细胞分化等起着重要的作用，而且与生 物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等也密切相关。