动物生化第九章核酸的生物学功能

第九章核酸结构、功能与核苷酸代谢【授课时间】4学时第一节核酸的化学组成【目的要求】掌握核酸（DNA和RNA）的分子组成、核苷酸的连接方式、键的方向性。

【教学内容】1．详细介绍：碱基2．一般介绍：戊糖3．一般介绍：核苷4．一般介绍：核苷酸5．详细介绍：核酸中核苷酸的连接方式【重点、难点】重点：核酸组成与核苷酸的连接【授课时间】0.25学时第二节DNA的结构与功能【目的要求】1．掌握DNA的二级结构的特点。

2．掌握DNA的生物学功能。

【教学内容】1．一般介绍：DNA的一级结构2．重点介绍：DNA的二级结构3．一般介绍：DNA的超级结构4．一般介绍：DNA的功能【重点、难点】重点：DNA的二级结构难点：DNA的超级结构【授课学时】1学时第三节RNA的结构与功能【目的要求】1．掌握RNA的种类与功能。

mRNA和tRNA的结构特点。

2．了解核酸酶的分类与功能。

3．了解其他小分子RNA。

【教学内容】1．详细介绍：mRNA的结构与功能2．详细介绍：tRNA的结构与功能3．详细介绍：rRNA的结构与功能4．一般介绍：小分子核内RNA5．一般介绍：核酶【重点、难点】重点：mRNA、tRNA的结构与功能【授课学时】0．5学时第四节核酸的理化性质【目的要求】1．掌握DNA的变性和复性概念和特点2．熟悉核酸分子杂交原理。

3．熟悉核酸的一般性质【教学内容】1．一般介绍：核酸的一般性质2．详细介绍：核酸的紫外吸收3．重点介绍：核酸的变性与复性【重点、难点】重点：核酸的变性与复性【授课学时】1学时第五节核苷酸代谢【目的要求】1．熟悉核苷酸合成途径的原料、主要步骤及特点。

核苷酸分解代谢的终产物。

2．熟悉脱氧核苷酸的生成3．了解嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸的抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理。

4．了解尿酸以及痛风症与血中尿酸含量的关系。

【教学内容】1．一般介绍：嘌呤核苷酸的合成2．一般介绍：嘧啶核苷酸的合成3．详细介绍：脱氧核糖核苷酸的生成4．详细介绍：核苷酸的相互转化5．一般介绍：核苷酸分解代谢【重点、难点】难点：嘌呤、嘧啶类抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理【授课学时】1．25学时第九章核酸结构、功能与核苷酸代谢第一节核酸的化学组成第二节DNA的结构与功能第三节RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质第五节核苷酸代谢第一节核酸的化学组成时间15ˊ教学内容核酸分为脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)。

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 连接），故称为假尿苷如下图。

第9章核酸的生物合成一、单项选择题1．真核基因表达受下列哪个成分调控？（）A．操纵基因B．非组蛋白C．组蛋白D．阻遏蛋白【答案】B【解析】真核基因的表达调控没有操纵子结构，真核生物的调控序列是指DNA中与转录启动和调控有关的核苷酸序列，包括：启动子、增强子及沉默子，受基因调节蛋白的调控，基因调节蛋白属于非组蛋白。

因此答案选B。

2．DNA半保留复制时，如果亲代DNA完全被放射性同位素标记，在无放射性标记的溶液中经过两轮复制所得到的4个DNA分子为（）。

A．都带有放射性B．其中一半分子无放射性C．其中一半分子的每条链都有放射性D．都没有放射性【答案】B【解析】DNA复制为半保留复制，经两轮复制后，其中一半分子无放射性，有一半分子的一条链由放射性。

因此答案选B。

3．关于转录的叙述下列哪一项是正确的？（）A．mRNA是翻译的模板，转录只是指合成mRNA的过程B．转录需RNA聚合酶，是一种酶促的核苷酸聚合过程C．逆转录也需要RNA聚合酶D．DNA复制中合成RNA引物也是转录【答案】B【解析】A项，转录是指遗传信息由基因转移到RNA的过程，包括mRNA、tRNA、rRNA等；C项，参与逆转录的酶是逆转录酶，不需要RNA聚合酶；D项，DNA复制中合成RNA引物不是遗传信息的传递过程。

因此答案选B。

4．下列不是操纵子的组成部分的是（）。

A．结构基因B．启动子C．操纵基因D．阻遏物【答案】D【解析】ABC三项，操纵子包括在功能上彼此相关的结构基因和控制部位，控制部位是由启动子和操纵基因构成。

因此答案选D。

5．下列（）参与打开DNA双螺旋结构。

A．引物酶B．端粒酶C．拓扑异构酶D．解螺旋酶【答案】D【解析】A项，引物酶是用来合成引物的；B项，端粒酶是一种核糖核蛋白酶，它催化端粒中重复单元的合成，用以维持端粒长度及功能；C型，拓扑异构酶是在超螺旋解旋和形成过程中起作用。

因此答案选D。

6．下列（）导致的DNA损伤导致生物体死亡的可能性最大。

核酸的生物化学结构和功能解析核酸是构成生物体的重要分子之一，它在细胞内担负着存储和传递遗传信息的重要功能。

本文将深入探讨核酸的生物化学结构和功能，揭示核酸在生命活动中的重要作用。

一、核酸生物化学结构核酸是由核苷酸组成的大分子化合物。

核苷酸是由碱基、糖和磷酸基团组合而成。

碱基分为嘌呤和嘧啶两类，嘌呤包括腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），嘧啶则包括胸腺嘧啶（T）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。

糖分为核糖（在RNA中）和脱氧核糖（在DNA中）。

磷酸基团连接在糖的3'位和5'位，形成磷酸二酯键，从而将核苷酸链接成链状结构。

核酸的主要类型包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。

DNA是双链结构，由两条互补的核苷酸链缠绕而成，通过碱基配对形成稳定的螺旋结构。

RNA则是单链结构，可以形成类似DNA的二级结构，也可以形成各种不同的三维结构。

二、核酸的功能1. 存储遗传信息DNA是细胞中的遗传物质，它编码了细胞中合成蛋白质所需的遗传信息。

每个生物体细胞核内都包含一段完整的DNA，称为基因组。

基因组中的基因决定了生物的遗传特征，包括形态、功能和行为等。

2. 转录和翻译DNA通过转录过程生成RNA，而RNA通过翻译过程转化为蛋白质。

这一过程被称为中心法则。

在细胞内，DNA通过转录酶酶解，使其中的一条链作为模板，合成相应的RNA分子。

这一过程可以是一次性的（即合成的RNA直接用于蛋白质合成）或经过修饰后再转化为蛋白质。

通过这种机制，细胞可以根据需要合成特定的蛋白质，发挥不同的功能。

3. 调控基因表达RNA具有多种功能，其中包括调控基因表达。

在基因调控过程中，某些RNA分子可以与DNA的调控区结合，阻止或促进基因的转录。

这种调控方式可以调整细胞内基因的表达水平，对细胞功能的稳定和适应具有重要影响。

4. 催化反应核酸具有催化某些生物化学反应的能力。

在细胞中，一类特殊的RNA分子称为酶RNA（ribozyme），它能够催化化学反应，如自身剪切、肽键形成等。

核酸的生物学功能核酸是构成生物体遗传信息的重要分子，具有多种生物学功能。

本文将从DNA和RNA两个方面探讨核酸的生物学功能。

核酸在遗传信息的传递和储存中起着重要作用。

DNA是生物体中最重要的核酸，它携带了生物体的遗传信息。

DNA通过碱基序列的不同排列形成基因，基因又编码着生物体合成蛋白质所需的氨基酸序列。

这样，DNA通过遗传信息的传递和储存，决定了生物体的遗传特征和生命活动。

核酸在蛋白质合成中起着重要的中介作用。

RNA是DNA的转录产物，在蛋白质合成中起着重要的中介作用。

首先，mRNA（信使RNA）将基因的信息从DNA上转录下来，并通过核糖体的作用，将信息传递给tRNA（转运RNA）。

tRNA通过氨基酸与mRNA上的密码子互补配对，将相应的氨基酸输送到正在合成的多肽链上。

这样，RNA通过将DNA上的遗传信息转录成蛋白质的氨基酸序列，实现了遗传信息的表达和转化。

核酸还参与了细胞的调控过程。

RNA除了作为mRNA转录基因信息外，还存在着不同的形式，如tRNA、rRNA（核糖体RNA）和非编码RNA（ncRNA）等。

tRNA在蛋白质合成中起着载体的作用，而rRNA 则是核糖体的主要组成部分，参与了蛋白质的合成过程。

非编码RNA则在细胞调控中发挥重要作用，例如miRNA（微小RNA）和siRNA（小干扰RNA）能通过与mRNA互补结合，抑制特定基因的表达。

核酸还具有辅助修复和重组的功能。

DNA具有较高的稳定性，但在细胞分裂、环境暴露等情况下，DNA可能会发生损伤。

细胞中存在多种DNA修复机制，其中核酸酶参与了DNA的切割和连接过程。

核酸作为生物体中重要的分子，具有多种生物学功能。

它参与了遗传信息的传递和储存、蛋白质合成、细胞调控以及修复和重组等过程。

核酸的功能多样性使得生物体能够实现复杂的遗传调控和生命活动。

对核酸功能的深入研究，有助于我们更好地理解生物体的基因调控机制和遗传信息的传递过程。

核酸的结构与生物学功能引言核酸是生物体中重要的大分子，包括DNA（脱氧核酸）和RNA（核糖核酸）。

它们在细胞中起着关键的生物学功能。

本文将探讨核酸的结构和其在生物体中的功能。

1. 核酸的结构1.1 DNA的结构DNA是由两条互补链缠绕在一起形成的双螺旋结构。

每条链由磷酸基团、脱氧核糖和碱基组成。

磷酸基团通过磷酸二酯键连接核糖，而核糖与碱基通过酯键连接。

DNA的螺旋结构具有一定的稳定性，碱基之间形成了氢键。

其中，腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）之间形成两个氢键，而鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）之间形成三个氢键。

这种碱基之间的氢键结构赋予了DNA某种选择性配对能力。

1.2 RNA的结构RNA与DNA的结构相似，但有一些关键区别。

RNA是由单个链构成的，而非双链。

此外，RNA中的核糖酮基核苷酸（ribose nucleotides）含有核糖（ribose）而不是DNA中的脱氧核糖。

RNA的碱基与DNA类似，包括腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T）和鸟嘌呤（G）。

然而，RNA中没有胞嘧啶，而是含有一种与之相似的鸟嘌呤衍生物——尿嘧啶。

2. 核酸的生物学功能2.1 DNA的功能DNA是遗传信息的载体，主要存在于细胞核中。

它存储了细胞的遗传信息，包括基因的顺序和结构。

DNA的主要功能是指导细胞的生物合成过程，以及通过遗传方式传递信息。

2.2 RNA的功能RNA在细胞内具有多种重要的功能。

其中的一个主要功能是转录基因。

这意味着RNA将DNA 中的基因信息转录成为RNA分子，进而参与到蛋白质的合成中。

此外，RNA还可以具有催化性质，即具备酶的功能。

这些酶被称为核酸酶。

相比蛋白质酶，核酸酶的特殊之处在于其能够以RNA的形式与RNA底物特异性结合。

RNA还参与到细胞内的调控机制中，例如通过RNA干扰（RNA interference）控制基因表达。

这种机制使得RNA能够在基因组中起到更为复杂的调控作用。

3. 核酸与疾病核酸的结构和功能异常可能与多种疾病的发生和发展有关。

生物化学中的核酸结构和功能核酸是生物体中最具有代表性的分子之一，它们不仅逐步揭示了生命中的复杂机理，而且也在基因工程、医学以及药物研究领域中发挥了关键作用。

本文将从核酸的结构和功能两个方面探讨其重要性。

一、核酸的结构核酸分为DNA和RNA，它们在化学成分上都是由核苷酸组成的，不同的是DNA的糖是脱氧核糖糖（deoxyribonucleic acid）而RNA的糖是核糖糖（ribonucleic acid）。

核苷酸是由五碳糖、碱基和磷酸基组成的。

其中碱基分为嘌呤和嘧啶两类，嘌呤有腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），嘧啶有胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。

DNA的结构是双螺旋结构，这也是Watson和Crick通过对X 射线晶体学的实验建立的模型。

这个结构是由两条互补的链组成的，两条链通过碱基的键合连接着，形成一个细长的旋曲结构。

而RNA的结构则没有DNA那么复杂，其中的碱基序列单链折叠成不同的结构体，例如tRNA、rRNA等。

这种单链结构使得RNA 在一些领域中也具有非常独特的功能。

二、核酸的功能核酸在细胞中有很多重要的功能，其中最为显著的就是携带生命的基因信息。

DNA是所有生物体的重要遗传信息数据储存物质，其序列决定了物种的生长、发育和生存。

人类DNA的基因组由约30亿个不同的碱基组成，其中只有一小部分负责蛋白质编码，其余则可能与常见的疾病、短暂起效的压力反应以及更长期的环境早期节律有关。

RNA则在生物学过程中具有多种的功能，例如：1.转录作用，tRNA和rRNA将DNA序列中的信息转录成蛋白质。

2.miRNA和siRNA制造，控制基因表达和killing错配的RNA分子。

3.telomeraseRNA，在DNA末端形成保护端（T/D）。

4. RNA丝，催化酶，帮助调节基因转录的过程。

5.纤维素RNA，凝聚编码序列中需求蜕变的基因。

在生物学的开发和应用方面，核酸发挥着重要的作用，并取得了很多的成就。

例如，我们可以利用DNA合成基因、制造蛋白质，或者通过基因检测和基因工程来开发药物。

动物生物化学中的核酸与遗传信息传递动物生物化学是研究生命体中分子与细胞之间相互作用的学科，其中核酸作为生物体内重要的分子之一，扮演了传递遗传信息的重要角色。

本文将探讨动物生物化学中核酸的作用及其与遗传信息传递的关系。

一、核酸的基本概念和结构核酸是由核苷酸组成的生物大分子，主要包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两种类型。

DNA存在于细胞核内，是遗传信息的存储库，而RNA则存在于细胞质内，参与蛋白质的合成过程。

核酸的基本结构由磷酸基团、五碳糖和氮碱基组成。

磷酸基团与五碳糖通过糖磷酸骨架相连，氮碱基则与五碳糖形成核苷酸单元。

DNA的五碳糖为脱氧核糖，RNA的五碳糖为核糖。

在核酸结构中，氮碱基通过氢键相互配对，形成DNA双链的螺旋结构。

二、核酸的功能1. 遗传信息的存储和传递DNA是动物细胞中遗传信息的主要携带者，它通过线性排列的氮碱基序列，将生物体的遗传信息以特定的方式进行编码和保留。

DNA分子的复制和传递是基因遗传传递的基础，通过DNA的复制，细胞可以获得与母细胞相同的遗传信息。

2. 蛋白质合成的参与者RNA在蛋白质合成过程中扮演重要角色。

RNA分子可以根据DNA的模板进行反转录合成，形成一条与DNA互补的mRNA（信使RNA）链。

mRNA可以作为信息传递的中介，将DNA上的遗传信息转化成蛋白质链的氨基酸序列。

3. 代谢调控与调节除了遗传信息的存储和蛋白质合成的参与外，核酸还能通过代谢调控与调节生物体的正常功能。

一些RNA分子在细胞内可以发挥结构、催化、调控和运输等多种功能，例如rRNA（核糖体RNA）和tRNA（转运RNA）。

三、核酸与遗传信息传递的关系核酸通过其特殊结构与功能实现了遗传信息的传递过程。

在DNA复制过程中，DNA双链会解旋开放，并通过氮碱基对应的规则，将新合成的互补链结合形成两条完整的DNA链。

这一过程保证了细胞分裂时每个新细胞都能获得完整的遗传信息。

DNA还参与了基因表达的过程。

第九章核酸的生物学功能A型题一、名词解释1．半保留半不连续复制2．冈崎片段3．引物酶4．拓扑异构酶5．反转录6．PCR7．内含子8．外显子9．编码链10．核心酶11．启动子12．Pribnow box13．“转录鼓泡”14．TA TA盒15．帽子结构16．poly（A）尾巴17．核不均一RNA18．RNA自我剪切19．Ribozyme20．剪接体21．密码子22．同义密码子23．增强子24．多核糖体25．S.D序列26．信号肽27．信号识别蛋白28．停靠蛋白29．基因表达30．操纵子31．衰减子32．反义RNA33．基因治疗34．转座子35．限制性内切酶36．克隆37．转化38．RFLP39．DNA指纹图谱40．RAPD二、填空题1．将以冈崎片段合成的子链称为，连续合成的子链称为先导链。

2．DNA复制中出现的RNA片段由一种特异的RNA聚合酶催化合成，此酶称为。

3．拓扑异构酶能够使DNA产生拓扑学上的种种变化，最常见的是产生和消除超螺旋。

4．紫外线引起DNA分子中同一条链上相邻的两个嘧啶核苷酸以共价键连接生成环丁烷结构，即。

5．暗修复通过3种不同的机理来完成修复即切除修复、重组修复和。

6．RNA指导的DNA聚合酶又称为。

7．PCR反应的每一个循环都要经过高温变性﹑和中温延伸3个阶段。

8．DNA顺序测定技术最适用的是Sanger提出的末端终止法。

9．修复允许子链DNA复制合成时越过亲链上受损伤的片段而不形成缺口。

10．DNA中有些基因是重复的，称为。

11．把基因中不编码的序列称为，把被间隔的编码蛋白质的基因部分称为。

12．基因中仅一股链被转录，把被转录的一股链称为，另一股链称为。

13．大肠杆菌RNA聚合酶的亚基组成是，没有σ亚基的RNA聚合酶称为。

14．原核生物的启动子顺序存在两个共同的顺序，即和。

15．细菌及病毒DNA的转录终止顺序有两个明显的特点：其一是富含GC，转录产物极易形成，其二是紧接GC之后有一串。