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核酸的结构和功能

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第二章核酸的结构和功能

【大纲要求】

一、掌握

1 .核酸的化学组成和一级结构；

2 . DNA的双螺旋结构特点；

3 .信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能、核蛋白体RNA的结构与功能；

4 .核酸的紫外吸收、变性和复性及其应用。

二、熟悉

1 .核酸的一般理化性质；

2 . DNA的变性、DNA的复性与分子杂交。 三、了解

1 .核酸酶；

2 .其他小分子RNA及RNA组学。

【重点及难点提要】

一、重点难点

1 .重点：核酸的化学组成和一级结构、DNA的空间结构与功能；信使RNA的结构与功能、转运RNA的

结构与功能、核蛋白体RNA的结构与功能；核酸的一般理化性质、DNA的变性、DNA的复性与分子杂交。

2 .难点：DNA的空间结构与功能、信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能和分子杂交。 二、教学内容概要

核酸是以核甘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： __________________________________________________________________

DNA RNA

碱基

①嘌吟碱 A、G A、G

②嘧啶碱 C、T C、U

戊糖 B -D-2脱氧核糖 B -D-核糖

磷酸 磷酸 磷酸

碱基与戊糖通过糖昔键相连，形成核甘。核昔的磷酸酯为核甘酸。根据核甘酸分子的戊糖种类不同，

核甘酸分为核糖核甘酸与脱氧核糖核甘酸，前者是RNA的基本组成单位，后者为DNA的基本组成单位。核

酸分子中核甘酸以3' ,5’一磷酸二酯键相连，形成多聚核甘酸链，是核酸的基本结构。多聚核甘酸链中

碱基的排列顺序为核酸的一级结构。多聚核甘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。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，并作为基因复制和转录的模板。mRNA分子中有密码子，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、核甘、核甘酸及核酸在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，OD260增高。OD260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

1 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。

【自测题】

一、选择题

【A型题】

1 .RNA和DNA彻底水解后的产物

A.核糖相同，部分碱基不同 B.碱基相同，核糖不同 C.碱基不同，核糖相同

D.部分碱基不同，核糖不同 E.以上都不是

2 .下列哪种碱基只存在于mRNA而不存在于DNA中

A.腺嘌吟 B.胞嘧啶 C.尿嘧啶 D.鸟嘌吟 E.胸腺嘧啶

3 .通常不存在RNA中，也不存在DNA中的碱基是

A.腺嘌吟 B.黄嘌吟 C.鸟嘌吟 D.胸腺嘧啶 E.尿嘧啶

4 .核酸中核甘酸之间的连接方式是

A. 3’ ,5’—磷酸二酯键 B.糖昔键 C. 2’ ,3’—磷酸二酯键

D.肽键 E. 2’ ,5’一磷酸二酯键

5 . DNA超螺旋结构中描述正确的是

A.核小体由DNA和非组蛋白共同构成 B.核小体由RNA和H1,H2,H3,H4各两分子构成

C.核心颗粒组蛋白的成分是H2A,H2B,H3,H4各两分子 D.核小体由DNA和H1,H2,H3,H4各两分子构成

E.组蛋白是由组氨酸构成的

6 . Watson-Crick的DNA结构模型是指

A.三叶草结构 B.核小体结构 C. a 一螺旋结构

7 . Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的要点不包括

A.右手双螺旋 B.反向平行 C.碱基在外

8 . DNA双螺旋每旋转一周，沿轴上升高度是

A. 5.4nm B. 3.4nm C. 6.8nm D. 0.34nm

E.从总能量意义上来讲，氢键对双螺旋的稳定更为重要

10.下列DNA双螺旋结构的叙述,正确的是

A.一条链是左手螺旋，另一条链是右手螺旋

C. A+T与G+C的比值为1

E.磷酸、脱氧核糖构成螺旋的骨架

11 .在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于

A. DNA的Tm值 B.序列的重复程度 C.核酸链的长短

D.碱基序列的互补 E. T的含量

12 . DNA的三级结构是指

A.双螺旋结构 B. a 一螺旋 C.超螺旋 D.无规卷曲 E.开环型结构

13 .真核细胞染色质的基本结构单位是

A.组蛋白 B.核心颗粒 C.核小体 D.超螺旋 E. a 一螺旋

14 . T （胸腺嘧啶）和U （尿嘧啶）在结构上的差别是

A. T的C-2上有氨基，U的C-2上有O B. T的C-5上有甲基，U的C-5上无甲基

C. T的C-4上有氨基，U的C-4上有O D. T的C-1上有羟基，U的C-1上无羟基 D.左手双螺旋结构 E.右手双螺旋结构

D.氢键维系 E.碱基配对

E. 0.15nm

9.关于DNA双螺旋结构的叙述，错误的是

A. DNA双链的稳定依靠氢键和碱基堆积力

C.戊糖和磷酸在螺旋外侧，碱基位于内侧 B.螺旋的直径为2nm

D.为右手螺旋，每个螺旋为10个碱基对

B.

D. 双螺旋结构的稳定纵向靠氢键维系 两条链的碱基间以共价键相连 E. T的C-5上有羟甲基，U的C-5上无羟甲基

15 .自然界游离核甘酸中的磷酸最常位于 A.戊糖的C-2,上 B.戊糖的C-3,上 C.戊糖的C-5,上

D.戊糖的C-2,及C-3’上 E.戊糖的C-21及C-5’上

16 .假尿昔中糖昔键的连接方式是

A. C-C 键 B. C-N 键 C. N-N 键 D. C—H 键 E. N—H 键

17 .核甘酸中碱基（N），戊糖（R）和磷酸（P）之间的连接关系是

A.N-R-P B.N-P-R C .R-N-P D .P-N-R E.R-P-P-N

18 .单链DNA： 5'—pCpGpGpTpA—3,，能与下列哪一种RNA杂交

19 .真核细胞mRNA上的起始密码是

21 . mRNA的前体物质是

22 .真核mRNA的特点不包括

27 .各种tRNA的3,末端均有的结构是

A. GGA-OH B. CCA-OH C. AAA-OH D. UUA-OH E. TTA-OH

28 .下列关于rRNA的叙述，正确的是

A.原核生物的核蛋白体中有四种rRNA,即23S,16S,5S,5.8S

B.原核生物的核蛋白体中有三种rRNA,即23S,18S, 5s

C.真核生物的核蛋白体中有三种rRNA,即28S,18S, 5s

D.真核生物的核蛋白体中有四种rRNA,即28S,18S,5S,5.8S

E.真核与原核生物的核蛋白体具有完全相同的rRNA

29 .关于rRNA的叙述，不正确的是

A.主要存在于胞浆中 B.含量多，占总RNA的80% C.与多种蛋白组成核糖体

D.已知核酶多属于rRNA E. rRNA是多肽链合成的装配机

30 .有关RNA的描写哪项是错误的

A. mRNA分子中含有遗传密码 B. tRNA是分子量最小的一种RNA

C.胞浆中只有 mRNA D. RNA 可分为 mRNA、tRNA、rRNA

E.组成核糖体的主要是rRNA

31 .分子量最小的RNA是 A. 5’—pUpApCpCpG—3;

D. 5‘— pApApGpGpC-3; B. 5’—pGpCpCpApU—3;

E. 5 ‘— pApUpCpCpG— C. 5’—pGpCpCpTpA—3;

A. UGA B. GUA C.AUG D.UAA E. UAG

20.与mRNA中的ACG密码相对应的tRNA反密码子

A.UGC B .TGC C .GCA 是

D.CGU E .TGC

A. hnRNA B. snRNA C. snoRNA D. scRNA E. 7SLRNA

A.有 5'—mGpppN 帽

D .包含有遗传密码

23.稀有碱基常出现于

A. tRNA B. rRNA B.有 3'—polyA 尾 C.

E.不含或极少含稀有碱基 含量多更新慢

C. DNA D .hnRNA E.mRNA

24. tRNA三叶草结构中的3’—CCA末端位于

A. DHU环 B.氨基酸接纳茎（氨基酸臂）

25. 关于tRNA的叙述正确的是

A.分子上的核甘酸序列全部是三联体密码 C. 反密码环 D. T C 环 E. CCA 臂

C.二级结构为三叶草形结构

E.可储存遗传信息

26. tRNA的特点不包括

A.分子小

D.三级结构呈三叶草状 B.

D. 是核糖体组成的一部分

由稀有碱基构成发夹结B.含稀有碱基多

E.是活化与转运氨基酸的工具 C.有反密码子

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核酸的结构和功能

核酸的结构和功能

核酸的结构和功能

一、 教学目标

知识目标：1、说出核酸的组成元素及基本组成单位

2、说明核酸的种类及功能

能力目标：培养学生分析推理能力。

值观目标：关注生命大分子的研究动态，意义和价值，形成在科学发展中不断获取新知识的价值观。

二、 教学重点

核酸的种类以及功能

三、 教学难点

比较DNA和RNA的异同

四、 教学方法

多媒体教学

五、 教学过程

导入新课

利用多媒体展示某一刑事案件背景，警察从犯罪现场发现了非受害者的一根头发，运用现代生物技术手段——DNA指纹法，很快找到犯罪嫌疑人，并侦破了案件。

师：大家看这幅DNA指纹图，如果你是警察，你能找到真凶吗？你判断真凶的依据是什么？

生：一号怀疑对象，因为DNA是人的遗传物质，并且因人而异，所以从犯罪现场发现的头发，血液等，都能提取到相应的DNA，从而能提供犯罪嫌疑人的信息。

师：DNA鉴定技术还可以在哪些方面应用？

生：DNA鉴定技术可应用在亲子鉴定、一些灾难事故中遗体的鉴定等。

推进新课

一． 核酸的种类

师：今天我给大家介绍一种与我们人类息息相关的生物大分子——核酸。核酸是细胞中的一类重要的生物大分子，那么它分为哪几类呢?

生：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）

师：对，核酸分为DNA和RNA，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有着极其重要的作用。

二、核酸在细胞中的分布

甲基绿使DNA呈绿色，吡罗红使RNA呈红色。利用甲基绿吡罗红混合染色剂将细胞染色,可以显示DNA和RNA在细胞中的分布.

师：取口腔上皮细胞制片，水解，冲洗图片，染色制成临时装片，然后放显微镜下观察，通过观察这两幅图，实验现象是什么，可以得出什么结论？

生：实验现象：成了绿色，细胞质被染成了红色。实验结论：DNA主要分布在细胞核中，RNA大部分存在于细胞质中。

三、核酸的结构

1、元素组成

核酸的结构与生物学功能

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，是生命的最根本的物质之一。最早是瑞士的化学家米歇尔于1870年从脓细胞的核中别离出来的，由于它们是酸性的，并且最先是从核中别离的，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，它们的根本结构单位都是核苷酸〔包含脱氧核苷酸〕。

1．核酸的根本单位——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列图所示。

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。在生物体内那么以酮式占优势，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响式如下列图。

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〕，故称为假尿苷如下列图。

核酸的结构和功能 2

核酸的结构和功能 2

核酸的结构和功能

核酸是生物体内的重要生物大分子之一，其结构和功能对于生物体的正常生理活动具有重要意义。核酸主要包括核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），它们在细胞中扮演着信息传递、遗传、调控等方面的重要角色。本文将详细介绍核酸的结构和功能。

一、核酸的结构

核酸是由核苷酸单元组成的长链分子。核苷酸由一个含氮碱基、糖分子和磷酸组成。核苷酸通过磷酸二酯键连接成链状结构，相邻核苷酸之间的磷酸二酯键被称为链的磷酸骨架。

在DNA中，糖分子是脱氧核糖（deoxyribose），而在RNA中则是核糖（ribose）。碱基分为嘌呤（鸟嘌呤和胸腺嘧啶）和嘧啶（腺嘌呤、鸟嘌呤和尿嘧啶）两类。在DNA中，鸟嘌呤和胸腺嘧啶以氢键的方式通过碱基配对相互结合，形成双螺旋结构。而在RNA中，核糖和碱基之间没有形成稳定的双螺旋结构。

二、核酸的功能

1.存储遗传信息：DNA是生物体内存储遗传信息的主要分子。通过DNA的序列编码了生物体内所有蛋白质的合成信息。每一个DNA分子都包含了生物体所有的遗传信息，它能够准确地复制自身，并通过遗传信息的传递实现后代群体的生存和繁殖。

2.转录和翻译：DNA的遗传信息通过转录作用被转录成一种中间产物RNA，即RNA的合成过程。在细胞质中，RNA通过读取DNA上的密码信息并翻译成蛋白质序列，从而实现遗传信息的传递。这个过程被称为翻译。 3.转运和储存能量：核酸还能承担转运和储存能量的功能。例如，三磷酸腺苷（ATP）是细胞内的一种重要能量转移分子，在胞吞、细胞呼吸等细胞代谢过程中转运和释放能量。

4. 催化作用：部分RNA分子具有催化作用，被称为酶RNA（ribozyme）。酶RNA能够在特定条件下催化化学反应，例如：RNA酶能够剪切RNA链，还能参与核酸的合成和修复等生物化学过程。

5.调控基因表达：除了DNA编码蛋白质的功能外，核酸还能调控基因表达过程。RNA在细胞内扮演着信使RNA、转运RNA和核糖体RNA等不同角色，参与调控基因表达的过程，例如：转录因子通过与一些基因的调控区域结合，将DNA转录为RNA，进而调控该基因的表达。

高一生物必修一知识点核酸

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千里之行，始于足下。

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高一生物必修一知识点核酸

核酸是生物体内一种重要的生物大分子，是传递、复制和控制遗传信息的基础。核酸主要由核苷酸组成，是由多个核苷酸单元通过磷酸二酯键连接而成的。核酸分为DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）两种。下面将从核酸的结构、功能及复制等方面详细介绍核酸的知识点。

一、核酸的结构

1.核苷酸的组成与结构：

核苷酸是核酸的组成单元，由一个五碳糖（脱氧核糖或核糖）、一个含氮碱基和一个磷酸基团组成。

2.核酸的结构：

DNA的结构是双螺旋结构，由两股互补的链以螺旋形状排列，两条链通过碱基对之间的氢键连接在一起。RNA的结构通常是单链状。

二、核酸的功能

1.储存遗传信息：

核酸是细胞内遗传信息的主要储存和传递分子。DNA携带着生物体遗传信息的全部，通过DNA复制和RNA转录传递给下一代。

2.指导蛋白质合成：

DNA通过RNA转录来合成RNA分子，其中包括mRNA（信使RNA）、rRNA（核糖体RNA）和tRNA（转移RNA）。mRNA带着DNA的信息转移到核糖体，指导蛋白质的合成。

3.调控基因表达：

一些特定的RNA分子能干扰基因或调节基因的表达，参与生物体发育、分化和生理代谢等过程。

三、核酸的复制 锲而不舍，金石可镂。

DNA的复制是细胞分裂的前提和基础，是生命物质的自我复制。DNA的复制遵循半保留复制规律，即一个DNA分子在复制过程中产生两个完全相同的DNA分子，并且每个新的DNA分子包含一条模板链和一个新合成的链。

1.复制酶与复制起始点：

DNA复制过程中的复制酶主要有DNA聚合酶和DNA连接酶，它们在复制起始点上起到关键作用。

2.复制过程：

DNA复制可分为三个主要步骤：解旋、复制和连接。解旋过程是由解旋酶催化DNA两条链的分离，形成复制起始点，为DNA复制提供模板。复制过程中，DNA聚合酶沿着模板链合成新链，每个核苷酸由它的三个基本组件（脱氧核糖、碱基、磷酸）组成。连接过程由DNA连接酶完成，将新合成的DNA片段粘贴在一起。