第三章 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。
核酸的结构与功能
目录
1979年 Rich提出了左手螺旋的Z DNA结构模型。 1979年，Rich提出了左手螺旋的Z-DNA结构模型。 提出了左手螺旋的 结构模型 左手螺旋Z-DNA只是右手螺旋结构模型的一个 左手螺旋Z DNA只是右手螺旋结构模型的一个 补充发展。 补充发展。 Z-DNA可能也是天然DNA存在的二级结构形式，其 DNA可能也是天然DNA存在的二级结构形式， 可能也是天然DNA存在的二级结构形式 功能可能与基因突变、基因复制和表达调控有关。 功能可能与基因突变、基因复制和表达调控有关。 可能与基因突变
目录Biblioteka 四、核苷酸（nucleotide） 核苷酸（nucleotide）
核苷酸是核苷在戊糖羟基上的磷酸酯。 核苷酸是核苷在戊糖羟基上的磷酸酯。 是核苷在戊糖羟基上的磷酸酯 核糖核苷酸： 核糖核苷酸： AMP、GMP、CMP、UMP 、 、 、 脱氧核糖核苷酸： 脱氧核糖核苷酸： dAMP、dGMP、dCMP、dTMP 、 、 、
目录
有的核苷一磷酸能形成3ˊ，5ˊ-磷酸二酯键，构成环 ， 有的核苷一磷酸能形成 -磷酸二酯键， 化核苷酸， 化核苷酸，如3ˊ，5ˊ-环腺苷酸（cyclic ademosine ， -环腺苷酸（ monophophate, cAMP）及3ˊ，5ˊ－环鸟苷酸 ） ， － ( cyclic guanosine monophosphate,cGMP)，是一些激 ) 素等信号分子的第二信使，在信号转导中起重要作用。 素等信号分子的第二信使，在信号转导中起重要作用。
目录
5ˊ-核苷酸还可在5ˊ的磷酸基上再连上一或
两个磷酸基形成核苷二磷酸或核苷三磷酸。 两个磷酸基形成核苷二磷酸或核苷三磷酸。
目录
多种核苷三磷酸，特别是腺苷三磷酸（ ），在 多种核苷三磷酸，特别是腺苷三磷酸（ATP），在 腺苷三磷酸 ）， 细胞的能量代谢中起重要作用， 细胞的能量代谢中起重要作用，ATP属于高能磷酸 属于高能磷酸 化合物，当它被水解为腺苷二磷酸时， 化合物，当它被水解为腺苷二磷酸时，能释放较多 的自由能，后者可被机体直接利用。 的自由能，后者可被机体直接利用。
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
2011-9
DNA
磷酸 D-2-脱氧核糖 A、G C、T
9
核苷、核苷酸与多核苷酸
2011-9
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
2011-9
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
第三章：核酸的结构与功能 一、名词解释 1不对称比率 2碱基互补 3发
第三章：核酸的结构与功能一、名词解释1.不对称比率2.碱基互补3.发夹结构4.DNA的一级结构5.分子杂交6.增色效应7.减色效应8.核酸的变性9.核酸的复性10.DNA的熔解温度（Tm）11.假尿苷（Ψ）12.三叶草型结构13.snRNA 14 ．回文序列15.拓扑异构体16.超螺旋结构17. H-DNA （tsDNA ）18.单顺反子19.多顺反子二、填空题1.( )和( )提出DNA 的双螺旋模型，从而为分子生物学的发展奠定了基础。
2.DNA 与RNA 的结构差别：DNA为( )链，RNA为( )链，DNA 中有( )和( ) ，而RNA 代之为( )和( )。
3．RNA 分为( )、( )和( )，其中以( )含量为最多，分子量( )为最小，( )含稀有碱基最多。
4.胸苷就是尿苷的( )位碳原子甲基化。
5.核酸按其所含糖不同而分为( )和( )两种，在真核生物中，前者主要分布在( )中，后者主要分布在( )中。
6.在核酸分子中由( )和( )组成核苷，由( )和( )组成核苷酸。
（）是组成核酸的基本单位。
无论是DNA 还是RNA 都是有许许多多的（）通过（）键连接而成的。
7.核苷中，嘌呤碱基与核糖是通过( )位( )原子和( )位( )原子相连，嘧啶碱基与核糖是通过( )位( )原子和( )原子相连。
8.一条单链（+）DNA 的碱基组成为A21% ，G9%，C29%，T21%，用DNA聚合酶复制出互补的（-）链，然后用得到的双链DNA 做模板，用RNA聚合酶转录其中的（-）链，产物的碱基组成是( )。
9.常见的环化核苷酸是( )和( ),作用是( )，它们是通过核糖上( )位( )位的羟基与磷酸环化形成酯键。
10.生物体内有一些核苷酸衍生物可作为辅酶而起作用，如：( )、( )、( )和( )等。
11.某双链DNA 中含A为30％(按摩尔计) ，则含C 为( )％，含T 为( )％。
12.某双链DNA 的一段链上，已知碱基(按摩尔计) 组成A=30% ，G=24% ，则同一链中的T+C 是( )％，其互补链中的T 是( )％， C 为( )％，A+G 是( )％。
02 核酸的结构与功能(标注重点的一定要记,其他的也要看)
DNA含G，C多则Tm值高，反之则低。
二、【DNA复性】(重点)
定义 DNA变性后，在去除变性因素后 如条件适宜，DNA恢复双螺旋结构。 DNA热变性后，在适宜条件下的复性过程 叫退火。
三、分子杂交原理
【分子杂交】：异源单链DNA或DNA与RNA 之间经退火形成的杂代双链。(重点)
分类：(重点) mRNA 蛋白质合成模板
tRNA
rRNA HnRNA
转运氨基酸
核蛋白体组成成分 成熟mRNA的前体
一、信使RNA的结构与功能 (重点)
mRNA ： 是不稳定的 RNA ，含量最小， 占细胞内 RNA的2.5%，是合成蛋白质的 模板。 mRNA的前体为HnRNA。
DNA变性
2、DNA热变性与增色效应
变性后的核酸因碱基暴露，对260nm波长的光 吸收增强，称为【增色效应】。(重点)
பைடு நூலகம்
当核苷酸摩尔数相同时 A260 ：单核苷酸＞单链 DNA＞双链 DNA，这种 关系叫【减色效应】。(重点)
加热（80—100OC几分钟）使DNA变性，称热 变性。
【 解 链 温 度 】 （ Tm ） ： 通 常 把 50 %DNA 变性时的温度称为解链温度（融 解温度）。(重点) DNA变性，紫外吸收增高；当紫外吸收 值达到最大值的50%时的温度叫Tm.
第三章 核酸的结构与功能
1.核酸的化学组成
2.核酸的一级结构
3.DNA的空间结构与功能(重点) 4.RNA的空间结构与功能 5.核酸的理化性质及其应用
分类
DNA
RNA
第三章：核酸的结构与功能 一、名词解释 1不对称比率 2碱基互补 3发
第三章：核酸的结构与功能一、名词解释1.不对称比率2.碱基互补3.发夹结构4.DNA的一级结构5.分子杂交6.增色效应7.减色效应8.核酸的变性9.核酸的复性10.DNA的熔解温度（Tm）11.假尿苷（Ψ）12.三叶草型结构13.snRNA 14 ．回文序列15.拓扑异构体16.超螺旋结构17. H-DNA （tsDNA ）18.单顺反子19.多顺反子二、填空题1.( )和( )提出DNA 的双螺旋模型，从而为分子生物学的发展奠定了基础。
2.DNA 与RNA 的结构差别：DNA为( )链，RNA为( )链，DNA 中有( )和( ) ，而RNA 代之为( )和( )。
3．RNA 分为( )、( )和( )，其中以( )含量为最多，分子量( )为最小，( )含稀有碱基最多。
4.胸苷就是尿苷的( )位碳原子甲基化。
5.核酸按其所含糖不同而分为( )和( )两种，在真核生物中，前者主要分布在( )中，后者主要分布在( )中。
6.在核酸分子中由( )和( )组成核苷，由( )和( )组成核苷酸。
（）是组成核酸的基本单位。
无论是DNA 还是RNA 都是有许许多多的（）通过（）键连接而成的。
7.核苷中，嘌呤碱基与核糖是通过( )位( )原子和( )位( )原子相连，嘧啶碱基与核糖是通过( )位( )原子和( )原子相连。
8.一条单链（+）DNA 的碱基组成为A21% ，G9%，C29%，T21%，用DNA聚合酶复制出互补的（-）链，然后用得到的双链DNA 做模板，用RNA聚合酶转录其中的（-）链，产物的碱基组成是( )。
9.常见的环化核苷酸是( )和( ),作用是( )，它们是通过核糖上( )位( )位的羟基与磷酸环化形成酯键。
10.生物体内有一些核苷酸衍生物可作为辅酶而起作用，如：( )、( )、( )和( )等。
11.某双链DNA 中含A为30％(按摩尔计) ，则含C 为( )％，含T 为( )％。
12.某双链DNA 的一段链上，已知碱基(按摩尔计) 组成A=30% ，G=24% ，则同一链中的T+C 是( )％，其互补链中的T 是( )％， C 为( )％，A+G 是( )％。
分子生物学第三章核酸的结构与功能
分子生物学第三章核酸的结构与功能核酸是生物体内重要的生物大分子，在维持遗传信息传递、调控基因表达和蛋白质合成等生物学过程中起着重要的作用。
本文将介绍核酸的结构和功能，包括DNA和RNA的结构、功能以及细胞中的DNA重复序列和嵌合DNA的现象。
核酸是由核苷酸单元组成的大分子。
核苷酸由一糖分子（核糖或脱氧核糖），一个含有一键磷酸基的磷酸基团和一个含有碱基的碱基组成。
DNA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的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。
DNA（去氧核糖核酸）是双链结构，由两条互补的单链以互补碱基配对（A和T，G和C）的方式相互连接而成。
这种双链结构被称为双螺旋结构，其中的两个链通过氢键相互链接。
DNA在细胞中起着存储遗传信息的作用，是遗传物质的主要组成部分。
DNA通过转录过程产生RNA分子，进而通过翻译过程合成蛋白质。
RNA（核糖核酸）有多种类型，包括信使RNA（mRNA）、核糖体RNA （rRNA）和转运RNA（tRNA）。
mRNA是由DNA转录得到的，其中的密码子序列编码蛋白质的氨基酸序列。
rRNA是核糖体的组成部分，参与蛋白质合成的过程。
tRNA将氨基酸带入核糖体与mRNA相匹配的密码子上，完成蛋白质合成的过程。
在细胞中，存在许多DNA重复序列。
其中，基因是密集编码蛋白质的DNA序列，它们在核酸的遗传信息传递和基因表达中起着重要作用。
除了基因，还存在大量的非编码DNA序列，如内含子和调控序列，它们对基因表达的调控起着重要作用。
此外，DNA重复序列还包括微卫星、线粒体DNA和细胞质DNA等。
总之，核酸是生物大分子，在维持遗传信息传递和调控基因表达等生物学过程中起着重要作用。
DNA和RNA具有不同的结构和功能，包括存储遗传信息、编码蛋白质序列、调控基因表达和蛋白质合成等。
此外，细胞中存在多种形式的DNA重复序列和嵌合DNA现象，对维持细胞功能和遗传多样性具有重要作用。
核酸的结构与功能(共68张PPT)
二、DNA通过3,5-磷酸二酯键连接
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(phosphodiester bond)。
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
(polydeoxynucleotide)，即DNA链。
5.5 nm
11 nm
核小体核心颗粒
主要内容：
•核酸的化学组成
DNA
•核酸的分子结构
RNA
•核酸的理化性质
RNA的结构功能
• 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，但有复杂的局部 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
核仁
核糖体组成成分 蛋白质合成模板 转运氨基酸 翻译调控
信号肽识别体的组成成分
成熟mRNA的前体 参与hnRNA的剪接、转运 rRNA的加工和修饰
线粒体核糖体RNA mt rRNA 线粒体
核糖体组成成分
线粒体信使RNA 线粒体转运RNA
mt mRNA mt tRNA
线粒体 线粒体
蛋白质合成模板 转运氨基酸
mRNA成熟过程
内含子
(intron)
外显子(exΒιβλιοθήκη n)hnRNAmRNA
成熟的真核生物mRNA
5' m 7Gppp
AUG
编 码 区
3' UAA AAA… … An
5'非 翻 译 区
3'非 翻 译 区
• 成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。 • 5-末端的帽子(cap)结构和3-末端的多聚A尾(poly-A
核酸的结构与功能-3
Tm是指什么情况下的温度？ A 双螺旋DNA达到完全变性时
B 双螺旋DNA开始变性时
C 双螺旋DNA结构失去1/2时
D 双螺旋结构失去1/4时
双链DNA的解链温度的增 加，提示其中含量高的是 A A和G
B C和T C A和T
D C和G
核酸变性后，可发生哪种效应？
A 减色效应
B 增色效应 B 增色效应
＊粘度
DNA粘度大 RNA粘度小
＊旋光性
均很强
＊密度
RNA>双链DNA； 环状DNA >开环、线状DNA 单链DNA >双链DNA
＊沉降速度：
RNA >环状DNA >开环、线状DNA
二、核酸的紫外吸收特性
嘌呤碱和嘧啶碱有共轭双键，都能 强烈吸收紫外光，最大吸收波长为
260nm
蛋白质对紫外光的最大吸收波长 是280nm
∣
真核
28S
5S
小亚基16S
分布 细胞核 细胞质（真核） 细胞质 细胞质
18S
其他小分子RNA及RNA组学
snmRNAs
除了上述三种RNA外，细胞的不同 部位存在的许多其他种类的小分子RNA ，统称为非mRNA小RNA(small nonmessenger RNAs, snmRNAs)。
snmRNAs的种类
核内小RNA 核仁小RNA 胞质小RNA 催参与hnRNA和rRNA的加工和转运。
RNA组学
RNA组学研究细胞中snmRNAs 的种类、结构和功能。同一生 物体内不同种类的细胞、同一 细胞在不同时间、不同状态下 snmRNAs的表达具有时间和空间 特异性。
DNA纯品: OD260/OD280 = 1.8
高中生物 第三章核酸的结构与功能
第三章核酸的结构与功能一、选择题【A型题】1.下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNAA.腺嘌呤B.胞嘧啶C.胸腺嘧啶D.尿嘧啶E.鸟嘌呤2.DNA和RNA共有的成分是A.D-核糖B.D-2-脱氧核糖C.腺嘌呤D.尿嘧啶E. 胸腺嘧啶3.稀有碱基主要存在于A.核糖体RNAB.信使RNAC.转运RNAD. 核DNAE.线粒体DNA4.核酸中各基本组成单位之间的连接方式是A.磷酸一酯键B.磷酸二酯键C.氢键D.离子键E.碱基堆积力5.DNA碱基配对主要靠A.范德华力B.疏水作用C.共价键D.盐键E.氢键6.DNA分子中与片段pTAGA互补的片段A. pTAGAB.pAGATC.pATCTD.pTCTAE.pUGUA7.双链DNA有较高的解链温度是由于它含有较多的A.嘌呤B.嘧啶C. A和TD.C和GE.A和C8.关于核小体下列哪项正确A.核小体有DNA和非组蛋白共同构成B.核小体有RNA和非组蛋白共同构成C.组蛋白的成分是H1，H2A，H2B，H3，和H4D.核小体由DNA和H1，H2，H3，H4各二分子组成E.组蛋白是由组氨酸构成的9.DNA的热变性时A. 磷酸二酯键发生断裂B. 形成三股螺旋C. 在波长260nm处光吸收减少D. 解链温度随A-T的含量增加而降低E. 解链温度随A-T的含量增加而增加10.DNA的解链温度指的是A.A260nm达到最大值时的温度B.A260nm达到最大变化值时的50%时的温度C.DNA开始解链时所需的温度D.DNA完全解链时所需的温度E.A280nm达到最大变化值时的50%时的温度11.hnRNA是下列哪种RNA的前体A.tRNAB.真核rRNAC.原核rRNAD.真核mRNAE.原核mRNA12.tRNA在发挥其“对号入座”功能时的两个重要部位是A.反密码子臂和反密码子环B.氨基酸臂和D环C.TψC环与可变环D.TψC环与反密码子环E.氨基酸臂和反密码子环13.对于tRNA的叙述下列哪项是错误的A. tRNA通常由70-80个核苷酸组成B.细胞内有多中tRNAC.参与蛋白质的生物合成D.分子量一般比mRNA小E.每种氨基酸都只有一种tRNA与之对应14.核小体串珠状核心蛋白是A. H2A、H2B、H3、H4各一个分子B. H2A、H2B、H3、H4各二个分子C. H1蛋白以及140-145碱基对DNAD. H2A、H2B、H3、H4各四个分子E.非组蛋白15.DNA变性的原因是A.温度升高是唯一原因B.磷酸二酯键断裂C.多核苷酸链解聚D.碱基的甲基化修饰E.互补碱基之间的氢键断裂16.DNA变性后下列哪项正确A.是一个循序渐进的过程B. A260nm增加C.形成三股螺旋D.溶液粘度增大E.变性是不可逆的17.单链DNA 5＇-pCpGpGpTpA-3＇能与下列哪种RNA单链分子进行杂交A. 5＇-pGpCpCpTpA-3＇B. 5＇-pGpCpCpApU-3＇C. 5＇-pUpApCpCpG-3＇D. 5＇-pTpApGpGpC-3＇E. 5＇-pTpUpCpCpAG3＇18.下列关于RNA的论述哪项是错误的A.主要有mRNA,tRNA ,rRNA 等种类B.原核生物没有hnRNA和snRNAC.tRNA是最小的一种RNAD.胞质中只有一种RNA即tRNAE.组成核糖体的RNA是rRNA19.关于真核生物的mRNA叙述正确的是A.在胞质内合成并发挥其功能B.帽子结构是一系列的核苷酸C.有帽子结构和多聚A尾巴D.在细胞内可长期存在E.前身是rRNA20.snRNA的功能是A.作为mRNA的前身物B.促进mRNA的产生成熟C.使RNA的碱基甲基化D.催化RNA的合成E.促进DNA合成21.tRNA分子的3＇末端的碱基序列是A-3＇B.AAA-3＇C-3＇D.AAC-3＇E.ACA-3＇22.关于核酶的叙述正确的是A.专门水解RNA的酶B.专门水解DNA的酶C.位于细胞核内的酶D.具有催化活性的RNA分子E.由RNA和蛋白质组成的结合酶23.人类基因组的碱基数目为A.2.9×109 BPB. 2.9×106 BPC. 4×109 BPD. 4×106 BPE. 4×108 BP24.参与hnRNA剪接的RNA是A.snRNAB.tRNAC. hnRNAD.mRNAE.rRNA25. 对核酸进行加热变性，温度升高到一定程度，核酸溶液的紫外光吸收开始增强；继续升温，在一个较小的温度范围内，光吸收值达到最大值。
核酸化学
第三章核酸的结构与功能一、选择题【A1型题】1.下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNAA.腺嘌呤B.胞嘧啶C.胸腺嘧啶D.尿嘧啶E.鸟嘌呤2.DNA和RNA共有的成分是A.D-核糖B.D-2-脱氧核糖C.腺嘌呤D.尿嘧啶E. 胸腺嘧啶3.稀有碱基主要存在于A.核糖体RNAB.信使RNAC.转运RNAD. 核DNAE.线粒体DNA4.核酸中各基本组成单位之间的连接方式是A.磷酸一酯键B.磷酸二酯键C.氢键D.离子键E.碱基堆积力5.DNA碱基配对主要靠A.范德华力B.疏水作用C.共价键D.盐键E.氢键6.DNA分子中与片段pTAGA互补的片段A. pTAGAB.pAGATC.pATCTD.pTCTAE.pUGUA7.双链DNA有较高的解链温度是由于它含有较多的A.嘌呤B.嘧啶C. A和TD.C和GE.A和C8.关于核小体下列哪项正确A.核小体有DNA和非组蛋白共同构成B.核小体有RNA和非组蛋白共同构成C.组蛋白的成分是H1，H2A，H2B，H3，和H4D.核小体由DNA和H1，H2，H3，H4各二分子组成E.组蛋白是由组氨酸构成的9.DNA的热变性时A. 磷酸二酯键发生断裂B. 形成三股螺旋C. 在波长260nm处光吸收减少D. 解链温度随A-T的含量增加而降低E. 解链温度随A-T的含量增加而增加10.DNA的解链温度指的是A.A260达到最大值时的温度B.A260达到最大变化值的50%时的温度C.DNA开始解链时所需的温度D.DNA完全解链时所需的温度E.A280达到最大变化值的50%时的温度11.hnRNA是下列哪种RNA的前体A.tRNAB.真核rRNAC.原核rRNAD.真核mRNAE.原核mRNA12.tRNA在发挥其“对号入座”功能时的两个重要部位是A.反密码子臂和反密码子环B.氨基酸臂和D环C.TψC环与可变环D.TψC环与反密码子环E.氨基酸臂和反密码子环13.对于tRNA的叙述下列哪项是错误的A. tRNA通常由70-90个核苷酸组成B.细胞内有多种tRNAC.参与蛋白质的生物合成D.分子量一般比mRNA小E.每种氨基酸都只有一种tRNA与之对应14.核小体串珠状核心蛋白是A. H2A、H2B、H3、H4各一个分子B. H2A、H2B、H3、H4各二个分子C. H1蛋白以及140-145碱基对DNAD. H2A、H2B、H3、H4各四个分子E.非组蛋白15.DNA变性的原因是A.温度升高是唯一原因B.磷酸二酯键断裂C.多核苷酸链解聚D.碱基的甲基化修饰E.互补碱基之间的氢键断裂16.DNA变性后下列哪项正确A.是一个循序渐进的过程B. A260增加C.形成三股螺旋D.溶液粘度增大E.变性是不可逆的17.单链DNA 5＇-pCpGpGpTpA-3＇能与下列哪种RNA单链分子进行杂交A. 5＇-pGpCpCpTpA-3＇B. 5＇-pGpCpCpApU-3＇C. 5＇-pUpApCpCpG-3＇D. 5＇-pTpApGpGpC-3＇E. 5＇-pTpUpCpCpAG3＇18.下列关于RNA的论述哪项是错误的A.主要有mRNA、tRNA、rRNA 等种类B.原核生物没有hnRNA和snRNAC.tRNA是最小的一种RNAD.胞质中只有一种RNA即tRNAE.组成核糖体的RNA是rRNA19.关于真核生物的mRNA叙述正确的是A.在胞质内合成并发挥其功能B.帽子结构是一系列的核苷酸C.有帽子结构和多聚A尾巴D.在细胞内可长期存在E.前身是rRNA20.snRNA的功能是A.作为mRNA的前身物B.促进mRNA的产生成熟C.使RNA的碱基甲基化D.催化RNA的合成E.促进DNA合成21.tRNA分子的3＇末端的碱基序列是A-3＇B.AAA-3＇C-3＇D.AAC-3＇E.ACA-3＇22.关于核酶的叙述正确的是A.专门水解RNA的酶B.专门水解DNA的酶C.位于细胞核内的酶D.具有催化活性的RNA分子E.由RNA和蛋白质组成的结合酶23.人类基因组的碱基数目为A. 2.8×109 BPB. 2.8×106 BPC. 4×109 BPD. 4×106 BPE. 4×108 BP24.参与hnRNA剪接的RNA是A.snRNAB.tRNAC. hnRNAD.mRNAE.rRNA25. 对核酸进行加热变性，温度升高到一定程度，核酸溶液的紫外光吸收开始增强；继续升温，在一个较小的温度范围内，光吸收值达到最大值。
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，在细胞中承担着传递、储存和表达遗传信息的重要功能。
核酸的结构与功能是深入了解生物学的基础，对于揭示生命现象的本质和开展相关研究具有重要意义。
一、核酸的结构核酸的结构主要包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）两种形式。
它们都由核苷酸组成，核苷酸是由碱基、糖分子和磷酸组成的。
1.碱基碱基是核酸的重要组成部分，共有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。
在DNA中，A和T以A-T键相互连接，G和C以G-C键相互连接。
而在RNA中，A和U以A-U 键相互连接，G和C以G-C键相互连接。
2.糖分子DNA中的糖分子是脱氧核糖，因此又称作脱氧核糖核酸。
RNA中的糖分子是核糖，因此称为核糖核酸。
这两种糖分子的主要区别在于脱氧核糖缺少一氧化碳基团。
3.磷酸核苷酸的磷酸基团由磷酸根团和糖分子骨架连接而成。
它们在核酸结构中起到连接碱基和糖分子的作用。
二、DNA的功能1.存储遗传信息DNA是生物体遗传信息的主要携带者，能够准确地储存并传递基因信息。
DNA的双螺旋结构具有稳定性和复制能力，通过遗传物质的复制和遗传物质的转录翻译，实现了基因信息的传递和表达。
2.控制基因表达DNA中的基因编码了生物体的蛋白质，通过DNA的转录过程，可以合成RNA分子，进而由RNA转译为蛋白质。
这个过程被称为基因表达，是生物体内复杂的调控过程之一。
三、RNA的功能1.基因转录RNA是DNA转录的产物，通过对DNA进行复制和转录，RNA可以携带DNA的遗传信息，并在细胞质中进行翻译和转录。
2.蛋白质合成RNA通过翻译过程将遗传信息转换为蛋白质的氨基酸序列，促进蛋白质的合成。
这是生物体内的重要生化过程，同时也是维持细胞结构和功能的基础。
3.参与调控某些种类的RNA可以直接调控基因表达，如小干扰RNA（siRNA）和微小RNA（miRNA），它们能够切断信使RNA分子或抑制其转录，从而调控基因表达水平。
核酸的结构与功能
核酸的结构与功能
核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
核酸的结构包括核苷酸、磷酸基骨架和碱基。
核苷酸由一分子磷酸、一分子五碳糖（脱氧核糖或核糖）和一分子含氮碱基组成。
磷酸基骨架连接核苷酸形成线性或环状的核酸分子。
碱基分为嘌呤和嘧啶两类，包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、尿嘧啶（U）等。
核酸的功能主要包括以下几个方面：
1.遗传信息传递与储存：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。
核苷酸
第三章核酸的结构和功能核酸（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。
第一节核苷酸核苷酸可分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两类，核糖核苷酸是RNA的构件分子，而脱氧核糖核苷酸是DNA构件分子。
细胞内还有各种游离的核苷酸和核苷酸衍生物，它们具有重要的生理功能。
核苷酸由核苷（nucleoside）和磷酸组成。
而核苷则由碱基（base）和戊糖构成(图3-1)。
一、碱基构成核苷酸中的碱基是含氮杂环化合物，有嘧啶（pyrimidine）和嘌呤（purine）两类。
核酸中嘌呤碱主要是腺嘌呤和鸟嘌呤，嘧啶碱主要是胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。
DNA 和RNA中均含有腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶，而尿嘧啶主要存在于RNA中，胸腺嘧啶主要存在于DNA中。
在某些tRNA分子中也有胸腺嘧啶，少数几种噬菌体的DNA含尿嘧啶而不是胸腺嘧啶。
这五种碱基受介质pH的影响出现酮式、烯醇式互变异构体。
在DNA和RNA中，尤其是tRNA中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基（rare bases）稀有碱基种类很多，大多数是甲基化碱基。
tRNA中含稀有碱基高达10%。
二、戊糖核酸中有两种戊糖DNA中为D-2-脱氧核糖（D-2-deoxyribose），RNA中则为D-核糖（D-ribose）（图3-5）。
在核苷酸中，为了与碱基中的碳原子编号相区别核糖或脱氧核糖中碳原子标以C-1’，C-2’等。
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mt mRNA 蛋白质合成模板 mt tRNA
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26
第三章
核酸的结构和功能
一 、信使RNA的结构与功能
* mRNA结构特点 1. 大多数真核mRNA的5´末端均在转录后加上一 个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C´2也是 甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。
（一）DNA的超螺旋结构
超螺旋结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同
负超螺旋(negative supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
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21
第三章
核酸的结构和功能
（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，其基本单
位是 核小体
(nucleosome)。
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22
核小体的构成
核心颗粒
第三章
核酸的结构和功能
核小体
连接区
DNA（约146 bp） 组蛋白八聚体
连接区DNA（约60bp） H1
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18
第三章
核酸的结构和功能
（二） DNA双螺旋结构模型要点
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。
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19
第三章
核酸的结构和功能
（三）DNA双螺旋结构的多样性
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20
第三章
核酸的结构和功能
二、DNA的超螺旋结构及其在染色质中组装
O H3C
NH2 N
NH
NH
O
NH
O
胞嘧啶(cytosine, C)
胸腺嘧啶(thymine, T)
第三章
核酸的结构和功能
（二）戊糖
HO CH2 5´ O OH HO CH2 O OH
4´ 3´
OH
1´ 2´
OH OH
核糖(ribose) （构成RNA）
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脱氧核糖(deoxyribose) （构成DNA）
原核细胞
外显子
细胞核
内含子
DNA
DNA
hnRNA
转录
转录
mRNA
翻译
蛋白
mRNA
转录后剪接 转运
翻译
蛋白
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29
第三章
核酸的结构和功能
二、转运RNA的结构与功能
1. tRNA分子含有较多的稀有碱基
含 10-20% 稀有碱基，如 DHU 3´末端为 — CCA-OH
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38
第三章
核酸的结构和功能
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
蛋白质
28S 5.8S 5S 49种
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第三章
核酸的结构和功能
第四节 核酸的理化性质
The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid
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第三章
核酸的结构和功能
一、核酸的一般理化性质
多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP
NH2 N
O OH
O O CH2 N O N
N
HO P O P
OH
ADP
OH OH
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11
二、核酸的一级结构 5′端 定义：核酸中核苷酸的排
列顺序。
由于核苷酸间的差异 主要是碱基不同，所以也 称为碱基序列。 核苷酸之间以磷酸二酯键连 接形成多核苷酸链。
真核生物
（以小鼠肝为例） 40S
rRNA 蛋白质
16S 21种
1542个核苷酸 占总重量的40%
18S 33种
1874个核苷酸 占总重量的 50%
60S 4718个核苷酸 160个核苷酸 120个核苷酸 占总重量的 35% 目 录
大亚基 rRNA
23S 5S 31种
50S 2940个核苷酸 120个核苷酸 占总重量的30%
（一）碱基
嘌呤(purine)
N 7 8 9 NH 5 4 6 3 N 1N 2
N
NH2 N
NH
腺嘌呤(adenine, A)
O N
N
NH
NH
鸟嘌呤(guanine, G)
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N
NH2
目录
6
O
嘧啶 (pyrimidine)
5
4
6 1 NH
3 2
N
NH
NH
O
尿嘧啶(uracil, U)
目录
8
第三章
核酸的结构和功能
（三）核苷
核苷(ribonucleoside)的形成 碱基和核糖（脱 氧核糖）通过糖 苷键连接形成核 苷（脱氧核苷）
核苷：AR, GR UR, CR 脱氧核苷： dAR, dGR，dTR, dCR
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第三章
核酸的结构和功能
（四）核苷酸(ribonucleotide)
变性引起紫外吸收值的改变
增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。
D N A 的 紫 外 吸 收 光 谱
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。
2.
大多数真核mRNA的3´末端有一个多聚腺苷酸 (polyA)结构，称为多聚A尾。
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27
真核生物mRNA的帽子结构
5＇
5＇
第三章
核酸的结构和功能
mRNA的功能
转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序， 并携带至细胞质，指导蛋白质合成中的氨基 酸排列顺序。 真核细胞 细胞质
核酸的结构和功能
核酸的分类
脱氧核糖核酸（DNA）
核酸
核糖核酸（RNA）
mRNA tRNA rRNA
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3
第三章
核酸的结构和功能
第一节 核酸的化学组成及其一级结构
The Chemical Component and Primary Structure
of Nucleic Acid
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30
稀有碱基
第三章
核酸的结构和功能
氨基酸臂
2. tRNA的二级结构 ——三叶草形
氨基酸臂
DHU环
5＇
TΨC环 DHU环
额外环
反密码环
额外环
环
反密码环
反密码子
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32
TΨC环
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第三章
核酸的结构和功能
3. tRNA的三级结构
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第三章
核酸的结构和功能
（二） DNA双螺旋结构模型要点
碱基垂直螺旋轴居双螺 旋内側，与对側碱基形 成氢键配对 （互补配对 形式：A=T; GC） 。 相邻碱基平面距离 0.34nm，螺旋一圈螺距 3.4nm，一圈10对碱基。
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第三章
核酸的结构和功能
C
A
G 3′端
目录
12
书写方法
A G T G C T
5 P
P
P
P
P
P
OH 3
5 pApCpTpGpCpT-OH 3
5 A C T G C T 3
第三章
核酸的结构和功能
第二节 DNA的空间结构与功能
Dimensional Structure and Function of DNA
第三章
核酸的结构和功能
Structure and Function of Nucleic Acid
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第三章
核酸的结构和功能
核酸 (nucleic acid):
单位组成的生
物大分子。是
由单核苷酸为基本
生物遗传的
物质基础。
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2
第三章
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45
第三章
核酸的结构和功能
核心颗粒：由长146bp的双螺旋DNA以超螺旋方式 缠绕组蛋白八聚体1.8圈组成。 连接区：由连接区 DNA 和组蛋白H1组成 连接区DNA：连接相邻两个核心颗粒