第二章 核酸的化学
教学目标：
1.掌握DNA和RNA在化学组分、分子结构和生物功能上的特点。
2.掌握DNA双螺旋结构模型和t-RNA二级结构的要点，了解核酸的三级结构。
3.熟悉核酸的性质（一般性质、DNA热变性、复性与分子杂交）。
4.掌握基因组的概念，原核生物和真核生物基因组的特点。了解DNA测序的原理。
导入：核酸是生物遗传的物质基础。它的发现和研究进展如何？
1868年瑞士青年医生Miescher从脓细胞核中分离出一种含磷量很高的酸性化合物，称为核素。其继任者Altman发展了从酵母和动物组织中制备不含蛋白质的核酸的方法，于1889年提出核酸（nucleic acid）这一名称。早期核酸研究因“四核苷酸假说”的错误进展缓慢。
1943年Chargaff等揭示了DNA的碱基配对规律，1944年美国Avery利用致病肺炎球菌中提取的DNA使另一种非致病性的肺炎球菌的遗传性状发生改变而成为致病菌，发现正是DNA携带遗传信息。Astbury、Franklin和Wilkins用X射线衍射法研究DNA分子结构，得到清晰衍射图。Watson 和Crick在此基础上于1953年提出了DNA双螺旋结构模型，说明了基因结构、信息和功能三者之间的关系，奠定了分子生物学基础。1958年Crick提出“中心法则”；60年代破译遗传密码，阐明3类RNA参与蛋白质生物合成的过程；70年代诞生了基因重组和DNA测序生物技术，90年代提出人类基因组计划，21世纪进入后基因组时代。核酸的研究成了生命科学中最活跃的领域之一。
第一节 核酸的化学组成
天然存在的核酸有两类，即脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）。DNA分子是生物体的遗传信息库，分布在原核细胞的核区，真核细胞的核和细胞器以及病毒中；RNA分子参与遗传信息表达的一些过程，主要存在于细胞质。
第二章 核酸
1. 单核苷酸(mononucleotide)：核苷与磷酸缩合生成的磷酸酯称为单核苷酸。
2. 磷酸二酯键（phosphodiester bonds）：单核苷酸中，核苷的戊糖与磷酸的羟基之间形成的磷酸酯键。
3. 不对称比率（dissymmetry ratio）：不同生物的碱基组成由很大的差异，这可用不对称比率（A+T）/（G+C）示。
4. 碱基互补规律(complementary base pairing)：在形成双螺旋结构的过程中，由于各种碱基的大小与结构的不同，使得碱基之间的互补配对只能在G…C（或C…G）和A…T（或T…A）之间进行，这种碱基配对的规律就称为碱基配对规律（互补规律）。
5. 反密码子（anticodon）：在tRNA 链上有三个特定的碱基，组成一个密码子，由这些反密码子按碱基配对原则识别mRNA 链上的密码子。反密码子与密码子的方向相反。
6. 顺反子（cistron）:基因功能的单位；一段染色体，它是一种多肽链的密码；一种结构基因。
7. 核酸的变性、复性（denaturation、renaturation）：当呈双螺旋结构的DNA 溶液缓慢加热时，其中的氢键便断开，双链DNA 便脱解为单链，这叫做核酸的“溶解”或变性。在适宜的温度下，分散开的两条DNA 链可以完全重新结合成和原来一样的双股螺旋。这个DNA 螺旋的重组过程称为“复性”。
8. 退火（annealing）：当将双股链呈分散状态的DNA 溶液缓慢冷却时，它们可以发生
不同程度的重新结合而形成双链螺旋结构，这现象称为“退火”。
9. 增色效应（hyper chromic effect）：当DNA 从双螺旋结构变为单链的无规则卷曲状态时，它在260nm 处的吸收便增加，这叫“增色效应”。
10. 减色效应（hypo chromic effect）：DNA 在260nm 处的光密度比在DNA 分子中的各个碱基在260nm 处吸收的光密度的总和小得多（约少35%~40%）, 这现象称为“减色效应”。
第二章 核酸 答案
1.单项选择题：
(1)C(2)D (3)D (4)C (5)D (6)E (7)B (8)E (9)B (10)C
(11)B(12)D(13)B(14)A(15)C(16)C(17)C(18)A(19)C(20)B
(21)B(22)D(23)C(24)D
2.多项选择题：
(1)A.C.(2)A.B.D.(3)A.C.(4)A.B.C.(5)A.C.(6)A.C.
(7)A.D.(8)A.C.(9)A.B.C.D.(10)A.B.D.
3.名词解释
(1)在某些理化因素的作用下，核酸双链间氢键断裂，双螺旋解开，变成无规则的线团，此 种作用称核酸的变性。
(2)变性的DNA在适当的条件下，两条彼此分开的多核苷酸链又可重新通过氢键连接，形成原 来的双螺旋结构，并恢复其原有的理化性质，此即DNA的复性。
(3)两条不同来源的单链DNA，或一条单链DNA，一条RNA，只要它们有大部分互补的碱基顺序 ，也可以复性，形成一个杂合双链，此过程称杂交。
(4)DNA变性时，A260值随着增高，这种现象叫增色效应。
(5)在DNA热变性时，通常将DNA变性50%时的温度叫融解温度用Tm表示。
(6)DNA的一级结构是指DNA链中，脱氧核糖核苷酸的组成，排列顺序和连接方式。
4.填空题
(1)氢键，A、T、G、C(2)m7GppppolyA(3)单核苷酸，3′，5′-磷酸二酯键，碱基，戊糖、磷酸(4)三叶草，氨基酸臂，二氢尿嘧啶环，反密码环，额外环，TφC环
(5)dAMPdGMPdCMPdTMP(6)AMP GMP CMP UMP(7)嘌呤碱，嘧定碱，260nm
(8)嘌呤，嘧啶，其轭双键260nm(9)CCA，反密码子，反密码子
5.问答题：
(1)①DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链组成，它们围绕同一个中心轴盘绕成右手螺旋 。②碱基位于双螺旋的内侧，两条多核苷酸链通过碱基间的氢键相连，A与T配对，其间形 成两个氢键，G与C配对，其间形成三个氢键，A-T，G-C配对规律，称碱基互补原则。
第二章 核酸化学
1. 核苷（nucleoside）：
是嘌呤或嘧啶碱通过共价键与戊糖连接组成的化合物。核糖与碱基一般都是由糖的异头碳与嘧啶的N-1或嘌呤的N-9之间形成的β-N-糖键连接。
2. 核苷酸（nucleotide）：
核苷的戊糖成分中的羟基磷酸化形成的化合物。
3. cAMP(cycle AMP)：
3ˊ,5ˊ-环腺苷酸，是细胞内的第二信使，由于某些激素或其它分子信号刺激激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成的。
4. 磷酸二脂键（phosphodiester linkage）:
一种化学基团，指一分子磷酸与两个醇（羟基）酯化形成的两个酯键。该酯键成了两个醇之间的桥梁。例如一个核苷的3ˊ羟基与别一个核苷的5ˊ羟基与同一分子磷酸酯化，就形成了一个磷酸二脂键。
5. 脱氧核糖核酸（DNA, deoxyribonucleic acid）：
是脱氧核苷酸之间通过3ˊ,5ˊ-磷酸二脂键连接形成的聚脱氧核苷酸，是遗传信息的载体。
6. 核糖核酸（RNA, ribonucleic acid）：
是核苷酸通过3ˊ,5ˊ-磷酸二脂键连接形成的聚核糖核苷酸，包括rRNA、mRNA、tRNA等。
7. 核糖体核糖核酸（Rrna,ribonucleic acid）：
rRNA是作为核糖体组成成分的一类 RNA，是细胞内最丰富的RNA。
8. 信使核糖核酸(mRNA,messenger ribonucleic acid):
mRNA是一类用作蛋白质合成模板的RNA ，通过它将DNA的遗传信息传递给蛋白质，用以指导多肽链的合成。
9. 转移核糖核酸（tRNA,transfer ribonucleic acid）:
tRNA是一类携带激活氨基酸，将它带到蛋白质合成部位并将氨基酸整合到生长着的肽链上的RNA。tRNA含有能识别模板mRNA上互补密码的反密码。 10.转化（作用）（transformation）:
一个外源DNA 通过某种途径导入一个宿主菌，引起该菌的遗传特性改变的作用。
