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离出来的，由于它们是酸性的，同时最先是从核中分离的，故称之核酸。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）与核糖核酸（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（核糖或者脱氧核糖）、一分子磷酸与一分子含氮碱基构成。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。嘌呤通常均有A、G2种，嘧啶通常有C、T、U3种。这5种碱基的结构式如下图所示。
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者酮基取代H而成，关于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者嘌呤在溶液中能够发生酮式与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。在生物体内则以酮式占优势，这关于核酸分子中氢键结构的形成非常重要。比如尿嘧啶的互变异构反应式如下图。
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，故又称微量碱基或者稀有碱基。核酸中修饰碱基多是4种要紧碱基的衍生物。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％或者更多。
核苷是核糖或者脱氧核糖与嘌呤或者嘧啶生成的糖苷。戊糖的第1碳原子（C1）通常与嘌呤的第9氮原子或者嘧啶的第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，由于这种戊糖与碱基的连接方式特殊（为C—C连接），故称之假尿苷如下图。
腺苷（A）脱氧胸苷（dT）假尿苷（ψ）
核苷酸是由核苷中糖的某一羟基与磷酸脱水缩合而成的磷酸酯。核苷酸的核糖有3个自由的羟基，可与磷酸酯化分别生成2’–、3’–与5’–核苷酸。脱氧核苷酸的脱氧核糖只有2个自由羟基，只能生成3’–与5’–脱氧核苷酸。生物体内游离存在的核苷酸都是5’–核苷酸。以RNA的腺苷酸为例：当磷酸与核糖5位碳原子上羟基缩合时为5’–腺苷酸，用5’–AMP 表示；当磷酸基连接在核糖3位或者2位碳原子上时，分别为3’–AMP与2’–AMP。5’–腺苷酸与3’–脱氧胞苷酸的结构式如下图所示。
核苷酸结构也能够用下面简式（如下图）表示。B表示嘌呤或者嘧啶碱基，直线表示戊糖，P表示磷酸基。
2’–核苷酸3’–核苷酸5’–核苷酸
3’–或者5’–核苷酸简式也可分别用Np与pN表示（N代表核苷）。即当P在N右侧时为3’–核苷核，P在N左侧的为5’–核苷酸，如3’–核苷酸与5’–核苷酸可分别用Ap与pA表示。
在生物体内，核苷酸除了作为核酸的基本构成单位外，还有一些核苷酸类物质自由存在于细胞内，具有各类重要的生理功能。
（1）含高能磷酸基的ATP类化合物：5’–腺苷酸进一步磷酸化，能够形成腺苷二磷酸与腺苷三磷酸，分别为ADP与ATP表示。ADP是在AMP接上一分子磷酸而成，ATP是由AMP接上一分子焦磷酸（PPi）而成，它们的结构式如下图所示。
腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）
这类化合物中磷酸之间是以酸酐形式结合成键，磷酸酐键具有很高的水解自由能，习惯上称之高能键，通常用“～”表示。ATP分子中有2个磷酸酐键，ADP中只含1个磷酸酐键。
在生活细胞中，ATP与ADP通常以Mg2＋或者Mn2＋盐的复合物形式存在。特别是ATP 分子上的焦磷酸基对二价阳离子有高亲与力；加上细胞内常常有相当高浓度的Mg2＋，使ATP 对Mg2＋的亲与力远大于ADP。在体内，凡是有ATP参与的酶反应中，大多数的ATP是以Mg2＋—ATP复合物的活性形式起作用的。当ATP被水解时，有两种结果：一是水解形成ADP与无机磷酸；另一种是水解生成AMP与焦磷酸。ATP是大多数生物细胞中能量的直接供体，ATP－ADP循环是生物体系中能量交换的基本方式。
在生物细胞内除了ATP与ADP外，还有其他的5’–核苷二磷酸与三磷酸，如GDP、CDP、UDP与GTP、CTP、UTP；5’–脱氧核苷二磷酸与三磷酸，如dADP、dGDP、dTDP、dCDP与dATP、dCTP、dGTP、dTTP，它们都是通过ATP的磷酸基转移转化来的，因此ATP是各类高能磷酸基的要紧来源。除ATP外，由其他有机碱构成的核苷酸也有重要的生物学功能，如鸟苷三磷酸（GTP）是蛋白质合成过程中所需要的，鸟苷三磷酸（UTP）参与糖原的合成，胞苷三磷酸（CTP）是脂肪与磷脂的合成所必需的。还有4种脱氧核糖核苷的三磷酸酯。即dATP、dCTP、dGTP、dTTP则是DNA合成所必需的原材料。
（2）环状核苷酸；核苷酸可在环化酶的催化下生成环式的一磷酸核苷。其中以3’，5’–环状腺苷酸（以cAMP）研究最多，它是由腺苷酸上磷酸与核糖3’，5’碳原子酯化而形成的，它的结构式如下图所示。
正常细胞中cAMP的浓度很低。在细胞膜上的腺苷酸环化酶与Mg2＋存在下，可催化细胞中ATP分子脱去一个焦磷酸而环化成cAMP，使cAMP的浓度升高，但cAMP又可被细胞内特异性的磷酸二酯酶水解成5’–AMP，故cAMP的浓度受这两种酶活力的操纵，使其维持一定的浓度。该过程可简单表示如下：
ATP cAMP＋焦磷酸5’–AMP
现认为cAMP是生物体内的基本调节物质。它传递细胞外的信号，起着某些激素的“第二信使”作用。很多激素的作用是通过cAMP进行的，当激素与膜上受体结合后，活化了腺苷酸环化酶，使细胞内的cAMP含量增加。再通过cAMP去激活特异性的蛋白激酶，由激酶再进一步起作用。近年来发现3’、5’–环鸟苷酸（cGMP）也有调节作用，但其作用与cAMP 正好相拮抗。它们共同调节着细胞的生长与发育等过程。此外，在大肠杆菌中cAMP也参与DNA转录的调控作用。
2．核酸的化学结构（或者一级结构）
核酸分子是由核苷酸单体通过3’，5’–磷酸二酯键聚合而成的多核苷酸长链。核苷酸单体之间是通过脱水缩合而成为聚合物的，这点与蛋白质的肽链形成很相似。在脱水缩合过程中，一个核苷酸中的磷酸给出一个氢原子；另一个
相邻核苷酸中的戊糖给出一个羟基，产生一分子水，
每个单体便以磷酸二酯键的形式连接起来。由许多
个核苷酸缩合而形成多核苷酸链。假如用脾磷酸二
酯酶来水解多核苷酸链，得到的是3’–核苷酸，而用
蛇毒磷酸二酯酶来水解得到的却是5’–核苷酸。这证
明多核苷酸链是有方向的，一端叫3’–未端，一端叫5’–末端。所谓3’–末端是指多核苷酸链的戊糖上具有3’–磷酸基（或者羟基）的末端，而具有5’–磷酸基（或者羟基）的末端则称之5’末–端。多核苷酸链两端的核苷酸为末端核苷酸，末端磷酸基与核苷相连的键称之磷酸单酯键。书写多核苷酸链时，通常将5’端写在左边，3’端写在右边。但在书写一条互补的双链DNA时，由于二条链是反向平行的，因此每条链的末端务必注明5’或者3’。通常寡核苷酸链可用右面的简式表示（如右图所示）。
述简式还可简化为pApCpGpU OH，若进一步简化，还可将核苷酸链中的p省略，或者在核苷酸之前加小点，则变为pACGU OH或者pA·C·G·U OH。
3．核酸的性质
（1）通常性质
核酸与核苷酸既有磷酸基，又有碱性基团，为两性电解质，因磷酸的酸性强，通常表现为酸性。核酸可被酸、碱或者酶水解成为各类组分，其水解程度因水解条件而异。RNA在室温条件下被稀碱水解成核苷酸而DNA对碱较稳固，常利用该性质测定RNA的碱基构成或者除去溶液中的RNA杂质。DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末；都微溶于水，不溶于通常有机溶剂。常用乙醇从溶液中沉淀核酸。
（2）核酸的紫外汲取性质
核酸中的嘌呤碱与嘧啶碱均具有共轭双键，使碱基、核苷、核苷酸与核酸在240～290nm 的紫外波段有一个强烈的汲取峰，最大汲取值在260nm邻近。不一致的核苷酸有不一致的汲取特性。由于蛋白质在这一光区仅有很弱的汲取，蛋白质的最大汲取值在280nm处，利用这一特性能够鉴别核酸纯度及其制剂中的蛋白质杂质。
（3）核酸的变性与复性
①核酸的变性：是指核酸双螺旋区的氢键断裂，碱基有规律的堆积被破坏，双螺旋松散，发生从螺旋到单键线团的转变，并分离成两条缠绕的无定形的多核苷酸单键的过程。变性要紧是由二级结构的改变引起的，因不涉及共价键的断裂，故一级结构并不发生破坏。多核苷酸骨架上共价键（3’，5’—磷酸二酯健）的断裂称之核酸的降解，降解引起核酸分子量降低。引起核酸变性的因素很多，如加热引起热变性，pH值过低（如pH＜4＝的酸变性与pH值过高（pH＞11.5）的碱变性，纯水条件下引起的变性与各类变性试剂，如甲醇、乙醇、尿素等都能使核酸变性。此外，DNA的变性还与其分子本身的稳固性有关，由于C—C中有三对氢健而A－T对只有两对氢键，故C＋G百分含量高的DNA分子就较稳固，当DNA分子中A＋T百分含量高时就容易变性。环状DNA分子比线形DNA要稳固，因此线状DNA 较环状DNA容易变性。
核酸变性后，一系列物理与化学性质也随之发生改变，如260nm区紫外汲取值升高，粘度下降，浮力密度升高，同时改变二级结构，有的能够失去部分或者全部生物活性。DNA
的加热变性通常在较窄的温度范围内发生，很像固体结晶物质在其熔点突然熔化的情况，因此通常把热变性温度称之“熔点”或者解键温度，用Tm表示。对DNA而言，通常把DNA的双螺旋结构失去一半时的温度（或者变性量达最大值的一半时的温度）称之该DNA的熔点或者解链温度。在此温度可由紫外汲取（或者其他特性）最大变化的半数值得到。DNA的Tm值通常在70℃～85℃。RNA变性时发生与DNA变性时类似的变化，但其变化程度不及DNA大，由于RNA分子中只有部分螺旋区。
②核酸的复性：变性DNA在适当条件下，又可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构，这个过程称之复性。DNA复性后，许多物理、化学性质又得到恢复，生物活性也能够得到部分恢复。DNA的片段越大，复性越慢；DNA的浓度越高，复性越快。
DNA或者RNA变性或者降解时，其紫外汲取值增加，这种现象叫做增色效应，与增色效应相反的现象称之减色效应，变性核酸复性时则发生减色效应。它们是由堆积碱基的电子间相互作用的变化引起的。
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
考点一 核酸的组成、结构与功能 1.核酸的组成 (1)组成元素：C 、H 、O 、N 、P 。 (2)基本单位——核苷酸 核苷酸的组成成分：a.磷酸、b.五碳糖、c.含氮碱基，其相关种类：b 是2种，c 是5种。 (3)基本单位的种类?????脱氧核糖核苷酸(4种)――→组成DNA 核糖核苷酸（4种）――→组成RNA ■助学巧记 巧记DNA 组成结构的“五、四、三、二、一” 2.核酸的种类和功能 (1)分类：脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。 (2)“三看”法快速确认DNA 、RNA 3.DNA 和RNA 的比较 分类 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
组成单位 成 分 碱基 共有A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤) 特有T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶) 五碳糖脱氧核糖核糖 磷酸磷酸 功能 是主要的遗传物质，携带和 复制遗传信息，并决定蛋白 质的生物合成 (1)针对RNA病毒：是RNA病 毒的遗传物质 (2)mRNA：传递遗传信息 (3)tRNA：运输氨基酸 (4)rRNA：组成核糖体 (5)极少数RNA可作为酶，具有 催化功能 存在 ①真核生物：细胞核(主 要)、线粒体、叶绿体 ②原核生物：拟核、质粒 主要存在于细胞质中 1.真题重组判断正误 (1)人轮状病毒是一种双链RNA病毒，利用吡罗红染色，可以鉴别小肠上皮细胞是否被轮状病毒感染(2016·四川，6A)(×) (2)核酸→核苷酸属于水解反应(2016·经典高考)(√) (3)tRNA分子中含有一定数量的氢键(2014·江苏卷，1A)(√) (4)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接(2014·江苏，1D)(×) (5)DNA和RNA分子的碱基组成不完全相同(2013·重庆高考)(√) 以上内容考查了DNA和RNA分子的化学组成及空间结构、功能及鉴定，其主要源自教材必修1P26～29关于核酸的相关知识，大多属识记内容。2.(教材必修1P28图2－9改编)下图为某核苷酸链的示意图，下列相关叙述中，正确的是()
核酸的结构和功能 核酸是生命体内十分重要的一种生物大分子，它不仅可以储存 遗传信息，还可以传递遗传信息和控制遗传信息的表达。核酸的 结构和功能一直是生物学研究中备受关注的重要领域，本文将从 核酸的结构和功能两个方面进行探讨。 一、核酸的结构 核酸是由核苷酸单元组成的，每个核苷酸单元由一个糖分子、 一个碱基和一个磷酸基团组成。糖分子是五碳糖，对于RNA来说，是核糖，对于DNA来说，是脱氧核糖。碱基有四种类型，分别为 腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶，它们可以自由地组合在一起，形成不同的核苷酸单元。 核苷酸单元通过磷酸基团的连接形成了核酸链。RNA是单链结构，而DNA是双链结构，其中一条链具有正向朝向，另一条链具 有反向朝向。DNA两条链通过氢键相互串联在一起，即A碱基配 对T碱基，C碱基配对G碱基，这种配对方式保证了DNA两条链互补性，且不同的DNA序列具有不同的特异性。RNA在一些特 殊情况下可以形成双链结构，例如siRNA和微小RNA可以通过与靶序列的互补配对来抑制基因表达。
二、核酸的功能 核酸的功能主要包括储存遗传信息、传递遗传信息和控制遗传信息的表达。 1. 储存遗传信息 DNA作为遗传物质的载体，在细胞分裂和繁殖的过程中，能够确保一定程度的遗传稳定性和连续性。它能够储存所有生物的遗传信息，并且在细胞复制过程中保持遗传信息的准确复制。当细胞分裂时，DNA能够在细胞的两个子细胞之间进行遗传信息的传递，从而保证遗传信息的传承。 2. 传递遗传信息 RNA作为DNA的转录产物，能够通过核糖体进行翻译，合成蛋白质。RNA分为mRNA、tRNA和rRNA三类，其中mRNA是将DNA上的遗传信息转录并运送到核糖体的，tRNA是将氨基酸运送到核糖体，rRNA是核糖体的主要构成部分之一。RNA通过
高中生物核酸知识点总结 核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。接下来店铺为你整理了高中生物核酸知识点总结，一起来看看吧。 高中生物核酸知识点总结(一) 1. 核酸： (1)种类 ①脱氧核糖核酸(DNA); ②核糖核酸(RNA)。 (2)功能：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。 2.核酸的组成元素：C、H、O、N、P 3.核酸基本组成单位：核苷酸(1分子核苷酸包括1分子含氮碱基、1分子五碳糖、1分子磷酸)。 4.核苷酸的分类： ①4种脱氧核苷酸：磷酸+脱氧核糖(C5H10O4)+含氮碱基(A/T/G/C) ②4种核糖核苷酸：磷酸+核糖(C5H10O5)+含氮碱基(A/U/G/C) ③DNA和RNA的比较 分类脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA) 组成单位脱氧核苷酸核糖核苷酸 成分磷酸H3PO4 五碳糖脱氧核糖核糖 含氮碱基A/G/C/T A/G/C/U 结构双链双螺旋一般为单链 主要存在部位细胞核细胞质
显色反应遇甲基绿呈绿色遇吡罗红呈红色 5.水解产物 ①核酸初步水解产物：核苷酸;彻底水解产物：五碳糖、磷酸、含氮碱基。 ②DNA初步水解产物：脱氧核苷酸; 彻底水解产物：脱氧核糖、磷酸、含氮碱基(A/G/C/T)。 ③RNA初步水解产物：核糖核苷酸; 彻底水解产物：核糖、磷酸、含氮碱基(A/G/C/U)。 6.DNA和RNA的分布 (1)真核细胞 ①DNA主要分布在细胞核里，少量分布在细胞质里(线粒体和叶绿体); ②RNA主要分布在细胞质里。 (2)原核细胞 ①DNA主要分布在拟核，少量分布在质粒(细胞质里存在的小型环状DNA分子); ②RNA主要分布在细胞质里。 7.总结对比 核酸五碳糖碱基核苷酸 原核生物和真核生物DNA和RNA2种5种8种 病毒DNA或RNA1种4种4种 8.病毒 ①病毒体内只含有1种核酸，DNA或者RNA; ②如果某1种生物体内含有2种核酸，那么它一定不是病毒。 9.总结 ①DNA病毒和所有的细胞生物的遗传物质是DNA; ②RNA病毒的遗传物质是RNA; ③就整个生物界而言，DNA是主要的遗传物质;
第二章 核酸的结构和功能 内容提要 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： 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，形成多核苷酸链，是核酸的基本结构。多核苷酸链中碱基的排列顺序为核酸的一级结构。多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，称为碱基互补规律。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疏水作用。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，并作为基因复制转录的模板。 mRNA 分子中有密码，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，OD 260增高。OD 260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。 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
（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离出来的，由于它们是酸性的，并且最先是从核中分离的，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种碱基的结构式如下图所示。 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，为这种异构体的容量混合物。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非常重要。例如尿嘧啶的互变异构反应式如下图。 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
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。而翻译是指RNA转化为蛋白质的过程，通过核糖体将RNA上的信息翻译成具有特定功能的氨基酸序列。
《核酸的结构和功能》教学设计 教学目标： 1.了解核酸的结构和功能； 2.掌握核酸的基本组成和结构特点； 3.了解基因的组成和传递； 4.能够分析核酸在生物体内的重要作用。 教学内容： 1.核酸的基本组成（核苷酸）：糖、碱基、磷酸残基； 2.DNA和RNA的结构特点； 3.基因的组成和传递； 4.核酸在生物体内的重要作用。 教学过程： 一、导入（10分钟） 1.教师提问：你们是否了解核酸的结构和功能？它在生物体内有着怎样的作用？ 2.学生回答问题，教师进行补充说明，激发学生对核酸的兴趣。 二、核酸的基本组成（20分钟） 1.教师简要介绍核苷酸的结构，包括糖、碱基、磷酸残基。 2.准备示意图，让学生通过图示理解核苷酸的结构。
3.学生进行小组讨论，归纳核苷酸的结构特点。 三、DNA和RNA的结构特点（30分钟） 1.教师讲解DNA和RNA的结构特点，包括碱基对、双螺旋结构、单链结构等。 2.准备示意图，让学生通过图示比较DNA和RNA的结构特点。 3.学生进行小组活动，分别制作DNA和RNA的模型，加深对其结构的理解。 四、基因的组成和传递（30分钟） 1.教师讲解基因的定义和组成，包括编码区和非编码区。 2.学生进行小组活动，通过观察基因序列，判断编码区和非编码区的位置。 3.教师讲解基因的传递方式，包括复制、转录和翻译。 五、核酸在生物体内的重要作用（30分钟） 1.教师简要介绍核酸的重要作用，包括存储遗传信息、参与蛋白质合成等。 2.学生进行小组讨论，归纳核酸在生物体内的其他重要作用。 3.学生展示小组讨论结果。 六、总结与展望（10分钟） 1.教师总结核酸的结构和功能，并提醒学生复习重点内容。 2.学生自主提问，教师进行解答。
核酸结构与功能解析 核酸是构成生物体内遗传信息的主要分子之一，其中包括脱氧核糖 核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。这两种核酸都具有复杂的结构和 多样的功能，对于生物体的正常运行至关重要。本文将对核酸的结构 和功能进行详细解析。 一、脱氧核糖核酸（DNA）的结构与功能 DNA是一种由核苷酸单元组成的长链分子，每个核苷酸单元由磷酸、脱氧核糖和一种碱基组成。DNA分子通常以双螺旋结构存在，其 中两条链通过碱基间的氢键相互配对，形成阅读方向相反的互补链。 DNA的主要功能是存储和传递遗传信息。在细胞分裂过程中， DNA复制可以确保每个新细胞都获得与母细胞相同的遗传信息。此外，DNA还通过转录的过程将遗传信息转化为RNA，进一步参与蛋白质的合成。 二、核糖核酸（RNA）的结构与功能 RNA同样由核苷酸单元组成，但与DNA不同的是，RNA中的脱氧核糖被核糖代替，而胸腺嘧啶（T）碱基则被尿嘧啶（U）取代。RNA 分子通常以单链或者部分螺旋结构存在。 RNA具有多种功能，其中最重要的是参与蛋白质合成。在转录过程中，RNA通过与DNA互补配对的方式，将DNA中的遗传信息转录成RNA信使分子（mRNA）。随后，mRNA将被转运到核糖体，通过翻 译过程将遗传信息转化为特定的氨基酸序列，从而合成蛋白质。
除了参与蛋白质合成外，RNA还有多种其他功能。例如，转运RNA（tRNA）能将氨基酸输送到核糖体，核糖体RNA（rRNA）在蛋白质合成中担任结构和催化剂的角色，小核仁RNA（snoRNA）参与修饰rRNA等。 三、核酸结构与功能的相互关系 DNA和RNA在结构上的差异直接决定了它们具有不同的功能。DNA具有较强的稳定性，适合长期存储遗传信息。同时，DNA的双螺旋结构也使得它在复制过程中具有较高的准确性。 相比之下，RNA的结构相对不稳定，但具有较强的反应活性。这使得RNA能够更加灵活地参与蛋白质合成和其他生物过程。此外，由于RNA中的碱基尿嘧啶（U）的存在，RNA相较于DNA更容易发生突变。 结构上的差异也使得DNA和RNA在功能上有所区别。DNA主要负责存储和传递遗传信息，而RNA则主要参与遗传信息的转录、翻译和调控等过程。两者通过转录过程相互作用，共同实现生物体内复杂的遗传和调控网络。 综上所述，核酸结构与功能有着密不可分的关系。脱氧核糖核酸（DNA）作为遗传物质的载体，存储和传递遗传信息；而核糖核酸（RNA）则多样而灵活，参与蛋白质合成等生物过程。通过理解核酸的结构与功能，我们能更好地认识生命的本质。
DNA与RNA：核酸的结构和功能DNA和RNA是生命体内两种重要的核酸分子，它们在遗传信息的 传递和蛋白质合成中起着关键的作用。本文将重点介绍DNA和RNA 的结构和功能。 一、DNA的结构 DNA全称脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid），是由核苷酸组 成的双螺旋结构。每个核苷酸由一个脱氧核糖糖分子、一个磷酸基团 和一个嘌呤或嘧啶碱基组成。嘌呤碱基包括腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），嘧啶碱基包括胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。 DNA的结构是由两条互补的链螺旋组成的。其中，两条链通过碱 基间的氢键相互连接，形成双螺旋结构。A碱基与T碱基之间形成两 个氢键，G碱基与C碱基之间形成三个氢键。这种稳定的氢键结构保 证了DNA的稳定性和准确的复制。 二、DNA的功能 1. 遗传信息的储存：DNA是生命体内遗传信息的储存库。DNA中 的碱基顺序决定了蛋白质的合成顺序，从而决定了生物体的遗传特征。DNA通过复制和遗传机制，将信息传递给下一代生物体。 2. DNA的复制：DNA复制是生物体增殖的基础。在细胞分裂过程中，DNA通过复制过程，使得每个新细胞都含有完整的遗传信息。
3. 蛋白质合成的模板：在蛋白质合成过程中，DNA通过转录生成RNA分子作为中间产物。RNA分子进一步参与到翻译过程中，指导蛋白质的合成，从而调控生物体的生理功能。 三、RNA的结构 RNA全称核糖核酸（Ribonucleic Acid），与DNA相似，也由核苷酸组成。但与DNA不同的是，RNA中的糖是核糖（ribose），含有氧气原子。 RNA与DNA一样，由嘌呤和嘧啶碱基组成，包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。RNA中的胸腺嘧啶与DNA中的胸腺嘧啶对应，但用尿嘧啶（U）替代了DNA中的胸腺嘧啶（T）。 四、RNA的功能 1. 转录：RNA是DNA转录过程的产物，它根据DNA的模板进行合成，与DNA中的一个链互补，并带有信息用以指导蛋白质的合成。 2. 蛋白质合成：RNA通过转录和翻译过程参与到蛋白质合成中。转录过程中，RNA合成mRNA（信使RNA），而mRNA通过翻译过程将遗传信息转化为蛋白质的氨基酸序列。 3. 调控基因表达：RNA还参与到基因表达的调控中。一些类型的RNA能够调控基因的转录和翻译过程，从而影响细胞发育和功能。 总结：
生物《核酸的结构和功能》教案 一、教学目标 1.了解核酸的结构和功能； 2.掌握RNA和DNA的结构及差异； 3.理解RNA在转录和翻译过程中的作用； 4.掌握DNA在遗传信息传递中的作用。 二、教学内容 1.核酸的基本结构 2.RNA的结构和功能 3.DNA的结构和功能 三、教学过程 1.导入 复习生物内的生物大分子 2.讲授 (1)核酸的基本结构 核酸是生物体内重要的基本遗传物质，包括 RNA 和 DNA 两种。其基本单位是核苷酸。核苷酸的组成： i.核糖或脱氧核糖
ii.碱基（嘌呤和嘧啶） iii.磷酸基团 核酸是由一个个核苷酸反复连接而成的长链，它的两个端点分别是 5`端和 3`端，这二者用于区分核酸的方向。 (2)RNA的结构和功能 RNA 包含了多种类型，包括 mRNA、tRNA、rRNA 等。RNA 的构成单元是核苷酸，但与 DNA 不同的是，RNA 中的糖是 核糖，不是脱氧核糖，同时 RNA 中的碱基尿嘧啶与腺嘌呤之 间仅有一个氢键，而不像DNA那样为两条，因此在RNA 中，尿嘧啶和腺嘌呤是可能成对出现的。 RNA 在基因表达以及蛋白质合成中具有重要作用。mRNA 能 够编码蛋白质，tRNA 是酶，参与蛋白质合成的翻译过程，有 一种富含核糖体的 rRNA 也有着重要的作用。 (3)DNA的结构和功能 DNA 中的糖是脱氧核糖，碱基包括A、T、C、G，其中A与 T构成一对，T与A 是两个氢键连接，C与G 构成一对，C与 G 是三个氢键连接。 DNA 在遗传信息的保持和传递中有着不可或缺的作用。DNA 分子中的单个碱基单位自成一个遗传密码。通过不同的碱基组合能形成各种不同的基因型和表现型，决定生物的形态、性状、功能等。
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。这一过程受到许多因素的影响，包括温度、盐度、酸碱度和离子浓度等。此外，还有一些特定的蛋白质 和小分子，可以与核酸相互作用，调控它们的结构和功能。 结构性的相互作用 核酸的结构性相互作用主要是由氢键、范德华力和疏水效应等 物理力学作用介导的。这些相互作用是相对比较弱的，但是它们 的累加可以产生强烈的稳定作用。例如，DNA的双螺旋结构就是
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。因此，对核酸的研究和应用具有重要的意义。 结论： 核酸是生物学中一种重要的分子，包括DNA和RNA两种类型。DNA具有双 链结构，主要用于存储和传递遗传信息；RNA具有单链结构，主要用于携带遗传 信息和参与细胞过程。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。希望本文对高中生理解核酸的结构与功能有所帮助，并激发他们对生物学的兴趣和研究的热情。
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。
核酸与蛋白质互作的生物化学解析核酸与蛋白质互作是生物学领域中一个重要的研究课题。核酸是DNA和RNA的总称，是生物体内保存遗传信息的重要分子。而蛋白质则是构成细胞的主要成分，承担着多种生物学功能。核酸与蛋白质之间的相互作用对于细胞的生长、分化、代谢等过程起着至关重要的调控作用。本文将对核酸与蛋白质之间的互作进行生物化学解析。 一、核酸与蛋白质的结构特点 核酸的结构主要由磷酸、五碳糖和碱基组成。DNA的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧唑（C）四种。RNA 的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）和胞嘧唑（C）四种。蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成，具有复杂的三维结构。蛋白质的功能主要取决于其特定的三维构象。 二、核酸与蛋白质的相互作用机制 1. DNA与蛋白质的相互作用 DNA和蛋白质之间的相互作用主要包括DNA结合蛋白、转录因子等。DNA结合蛋白主要与DNA发生非特异性或特异性结合，参与DNA的复制、修复和重组等过程。转录因子则在转录调控中发挥重要作用，通过与DNA特定序列结合，启动或抑制基因的转录。 2. RNA与蛋白质的相互作用
RNA与蛋白质之间的相互作用主要包括RNA结合蛋白和RNA酶等。RNA结合蛋白参与RNA的合成、修饰和稳定等过程，调控基因 的表达水平。RNA酶则参与RNA的降解过程，维持细胞内RNA的稳态。 三、核酸与蛋白质互作在生物学过程中的作用 1. 转录调控 核酸与蛋白质互作在转录调控中发挥重要作用。转录因子与DNA 特定序列结合，激活或抑制基因的转录，调控基因表达水平。RNA结 合蛋白则参与RNA的合成和修饰过程，影响基因的翻译和表达。 2. 蛋白质合成 RNA酶参与RNA的降解过程，维持细胞内RNA的稳态。蛋白合 成依赖于RNA的翻译过程，RNA与核糖体、转运RNA等蛋白质协同 作用，完成蛋白合成过程。 结语 综上所述，核酸与蛋白质之间的互作在生物学过程中具有重要的生 物化学意义。它们共同参与了细胞的生长、分化和代谢等生物学过程，对细胞内稳态的维持起着重要作用。未来的研究将继续探索核酸与蛋 白质互作的分子机制，深入理解其在细胞信号传导、疾病发生等方面 的生物学功能，为生物医学领域的发展提供重要理论支持。
核酸结构与功能研究 作为细胞中重要的生物大分子，核酸具有存储、复制、转录和翻译遗传信息的重要作用。它们包括DNA和RNA两种类型，其中DNA是在细胞核中存在的重要螺旋双链结构，而RNA则是作为蛋白质合成的模板，存在于细胞质中。随着人类对生命科学的进一步探索，核酸结构与功能研究正日益被广泛关注。 一、核酸结构的研究 1. DNA的结构 DNA是由核苷酸单元组成的双链结构，全名为去氧核糖核酸，其结构由磷酸基团、核糖糖分子和碱基组成。DNA的两条链之间相互平行，通过氢键进行配对，其中腺嘌呤和胸腺嘧啶之间的氢键数目总是相等的，这是DNA的一种特殊结构，也是研究DNA 结构的重要起点。 近年来，随着计算机技术、光谱学和成像技术等的不断进步，科学家对DNA结构的研究也不断深入。例如，X射线晶体学是一
种广泛应用于生物大分子结构研究的技术，它首次揭示了DNA的双螺旋结构，从而奠定了生命科学的坚实基础。 2. RNA的结构 相比于DNA，RNA更为复杂和多样化，它包括mRNA、tRNA 和rRNA等不同种类的RNA。mRNA是mRNA翻译的蓝本，它们不仅在DNA中编码遗传信息，还可以通过其自身结构的调节来影响基因表达。tRNA是蛋白质合成的必需物质，在RNA合成结束后被修饰，并形成了折叠后的复杂结构。而rRNA则是蛋白质合成机中的重要组成部分，它们在蛋白质合成中起着重要作用。 在RNA结构研究中，分子成像技术是一种非常有用的工具，特别是通过使用单分子荧光显微镜技术，科学家可以获得RNA的高时空分辨率成像，更深入地了解RNA的三维结构和动态性质。 二、核酸功能的研究 1. DNA的功能
DNA结构与功能 DNA（脱氧核糖核酸）是一种复杂的生物分子，它存在于几乎所有 生物体内，起着储存和传递遗传信息的重要作用。本文将探讨DNA的 结构、功能以及其在生物体内的重要性。 一、DNA的结构 DNA分子由两条螺旋状的链组成，这种结构被称为双螺旋结构。 每条链都是由一系列称为核苷酸的单元组成的。核苷酸由一个糖分子、一个磷酸分子和一种称为碱基的有机化合物组成。常见的DNA碱基包 括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。这四种碱基按照特定的规则配对，形成了两条链之间的稳定的氢键连接。 二、DNA的功能 1. 遗传信息的存储和传递：DNA是生物体内遗传信息的主要存储 介质。通过碱基配对的特性，DNA可以保留和传递物种的遗传信息。 基因是DNA的一个重要组成部分，它们携带着生物体的基本遗传信息，控制着细胞的生长、发育和功能。DNA在细胞分裂时会被复制，确保 每个新生细胞都能够获得完整的遗传信息。 2. 蛋白质合成的模板：DNA不仅具有储存遗传信息的功能，还在 蛋白质合成过程中起着重要的作用。基因中的DNA序列被转录成 RNA（核糖核酸），然后通过翻译过程将RNA翻译成蛋白质。蛋白质 是生物体内的主要功能分子，它们在细胞的结构和功能中发挥着重要 的作用。
3. 调控基因表达：DNA序列中的一些区域包含了调控基因表达的信号序列。这些信号序列可以启动或关闭基因的转录过程，从而调节蛋白质的合成。这种调控机制对于细胞的正常功能和生物体的发育至关重要。 三、DNA在生物体内的重要性 DNA在生物体内起着至关重要的作用。首先，DNA是生物体的基因组组成部分，它存储了生物体的遗传信息，决定了生物体的性状和功能。其次，DNA通过调节基因表达，控制了细胞的生长、分化和特殊功能的表达。此外，DNA的复制保证了遗传信息传递给下一代，维持了物种的延续。 DNA的研究不仅对于理解生命的基本原理具有重要意义，还对医学和生物技术的发展起到了关键作用。通过对DNA结构和功能的深入研究，科学家们已经可以使用基因工程技术来改变和修复生物体的遗传信息，开辟了许多新的治疗和生产方法。 总结起来，DNA的结构和功能在生物学领域具有重要的地位。它不仅是遗传信息的储存和传递介质，还在蛋白质合成和基因调控中发挥着重要作用。对于理解生命的本质和推动科学技术的发展，深入研究DNA的结构和功能具有重要的意义。
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离出来的，由于它们是酸性的，并且最先是从核中分离的，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种碱基的结构式如下图所示。 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，为这种异构体的容量混合物。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非常重要。例如尿嘧啶的互变异构反应式如下图。 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