结构生物化学第六章 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。

生物化学核酸的结构与功能核酸是由多个核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键相连的多聚物，分为rna和dna。

核酸的一级结构是指构成核酸的多聚核苷酸链上的所有核苷酸或硷基的排列顺序。

每一条线形多聚核苷酸链都具有极性，有5’-端和3’-端。

书写核酸一级结构的惯例是，从左到右先写5’- 端，再写3’- 端。

核酸一级结构的意义是储存生物体的遗传资讯。

dna的二级结构主要是各种形式的螺旋，特别是b型双螺旋，此外还有a型双螺旋、z型双螺旋、三链螺旋和四链螺旋等。

其中最主要的形式为watson和crick于1953年提出的b型双螺旋，其核心内容是：dna由两条呈反平行的多聚核苷酸链组成，它们相互缠绕形成右手双螺旋；两条链通过at硷基和gc硷基对互补结合在一起；硷基对位于双螺旋的内部，并垂直于暴露在外的脱氧核糖磷酸骨架。

硷基对之间的疏水键和範德华力对双螺旋的稳定起一定的作用；双螺旋的表面含有大沟和小沟；相邻硷基对距离为，相差约36°。

螺旋直径为2nm，每一转完整的螺旋含有10个bp，其高度为3.4nm。

一定的条件下，双链dna可以从b型转变成其他螺旋构象，但在正常的细胞环境中能够存在的只有a、b、z。

引起dna双链构象改变因素有硷基组成和序列、盐的种类、盐浓度和相对溼度。

低溼度下，dna可形成a 型双螺旋。

dna与rna形成的杂交双链为a型双螺旋；嘌呤嘧啶相间排列的dna在高的盐浓度下可形成左旋的z-dna。

而体内m5c 上的甲基化被认为有利于b型向z 型的转变。

体内z-dna的形成可能与基因表达调控有关。

dna双螺旋结构的证据有x射线衍射资料、chargaff 规则和硷基的互变异构性质。

双螺旋稳定的因素有氢键、硷基堆积力和阳离子或带正电荷的化合物对磷酸基团的中和，其中起决定性作用的是硷基的堆积力。

三链螺旋结构即h-dna，它是dna的非标準二级结构，其形成需要至少dna 的一条链全部由嘌呤核苷酸组成。

在细胞内，h-dna经常出现在dna複製、转录和重组的起始位点或调节位点。

生物化学核酸讲解核酸是遗传物质1868年瑞士Miesher.从脓细胞的细胞核中分离出可溶于碱而不溶于稀酸的酸性物质。

间接证据：同一种生物的不同种类的不同生长期的细胞，DNA含量基本恒定。

直接证据：T2噬菌体DNA感染E.coli用35S标记噬菌体蛋白质，感染E.coli，又用32P标记噬菌体核酸，感染E.coliDNA、RNA的分布（DNA在核内，RNA在核外）。

第一节核酸的化学组成核酸是一种线形多聚核苷酸，基本组成单位是核苷酸。

结构层次：核酸核苷酸组成核酸的戊糖有两种：：D-核糖和D-2-脱氧核糖，据此，可以将核酸分为两种：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）P330 表5-1 两类核酸的基本化学组成一、碱基1. 嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤2. 嘧啶碱：胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶P331 结构式3. 修饰碱基植物中有大量5-甲基胞嘧啶。

E.coli噬菌体中，5-羟甲基胞嘧啶代替C。

稀有碱基：100余种，多数是甲基化的产物。

DNA由A、G、C、T碱基构成。

RNA由A、G、C、U碱基构成。

二、核苷核苷由戊糖和碱基缩合而成，糖环上C1与嘧啶碱的N1或与嘌呤碱的N9连接。

核酸中的核苷均为β-型核苷P332 结构式腺嘌呤核苷胞嘧啶脱氧核苷DNA 的戊糖是：脱氧核糖RNA 的戊糖是：核糖三、核苷酸核苷中戊糖C3、C5羟基被磷酸酯化，生成核苷酸。

1、构成DNA、RNA的核苷酸P333表5-32、细胞内游离核苷酸及其衍生物①核苷5’-多磷酸化合物A TP、GTP、CTP、ppppA、ppppG在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。

②环核苷酸cAMP（3’，5’-cAMP）cGMP（3’，5’-cGMP）它们作为质膜的激素的第二信使起作用，cAMP调节细胞的糖代谢、脂代谢。

③核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物ppGpp pppGpp ppApp④核苷酸衍生物HSCoA、NAD+、NADP+、FAD等辅助因子。

GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖基供体。

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。

生物化学中的核酸结构与功能生物化学是研究生物分子结构与生命活动相关的化学知识。

而核酸作为生物分子中的一个关键组分，其结构与功能自然也是生物化学领域的热点之一。

本文将探讨核酸结构与功能这一重要话题。

1.核酸的基本结构核酸是由核苷酸构成的生物分子，核苷酸由碱基、糖和磷酸三部分组成。

DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）是两种常见的核酸类型。

DNA是存储细胞遗传信息的主要分子，RNA则参与了细胞信息的传递和蛋白质合成过程。

DNA分子中的糖是脱氧核糖，在其上连接着碱基（A、C、G、T），磷酸基则连接在糖的横向羟基上。

因此，聚合成的核酸分子具有一个单一的方向（5’端到3’端）。

RNA分子的糖是核糖，在其上连接着A、C、G、U 四种碱基。

2.核酸组装与空间结构在细胞内，DNA分子往往呈现出复杂的空间结构，包括环状、线性等形式。

其中的空间结构对于DNA在遗传过程中的功能发挥起到了至关重要的作用。

RNA分子则不具备对应的二级结构、三级结构，更多的是通过与蛋白质相互作用形成复合物来发挥催化和调控物质运转的能力。

3.核酸的生物功能从功能角度来讲，核酸是生物体重要的储存和传递遗传信息的生物分子。

这种传递是通过DNA基因编码蛋白质，进而实现生命活动中各种生命过程的顺畅进行。

RNA则参与了直接的蛋白质合成过程，由于核酸含有碱基、糖和磷酸等多种有机分子，因此也有着其他许多重要的生物功能，如RNA的酶活性，可以为其他分子转化化学键，将RNA分子作为分子的催化反应剂，促进细胞内的化学反应。

4.核酸构建与生命细胞如此微小而又复杂，核酸的构成和运作在其中起着至关重要的作用。

作为生物分子的一个重要组成部分，核酸的构建和正常的细胞分裂及特定功能发挥密切相关。

细胞内分子之间相互依存，调控本身，核酸与其他生物分子的相互作用与协调作用，让细胞更加完善，在生命表现方面不断实现优化。

总之，核酸结构与功能是生物化学领域的重点话题之一，涉及信息传递、蛋白质合成等许多关键过程。

1核酸的结构与功能一、名词解释1、生物化学：是运用化学原理和方法，研究生命有机体化学组成和化学变化的科学，即研究生命活动化学本质的学科。

（运用，研究，科学，学科）2、DNA一级结构：由数量极其庞大的四种脱氧的单核苷酸按照一定的顺序，以3′,5′－磷酸二酯键彼此连接而形成的线形或环形多核苷酸链。

3、增色效应：含DNA和RNA的溶液经变性或降解后对紫外线吸收的增加。

是由于碱基之间电子的相互作用的改变所致，通常在260nm测量。

4、减色效应：一种含有DNA或RNA的溶液与含变性核酸或降解核酸的相同溶液相比较，其紫外线吸收为低。

是由于DNA双螺旋结构使碱基对的π电子云发生重叠，因而减少了对紫外线的吸收。

5、DNA的变性：指核酸双螺旋的氢键断裂，变成单链，并不涉及共价键的断裂。

6、DNA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，全过程为复性。

热变性后的复性又称为退火。

7、核酸分子杂交：应用核酸分子的变性和复性的性质，使来源不同的DNA（或RNA）片断按碱基互补关系形成杂交双链分子，这一过程称为核酸的分子杂交。

8、熔解温度：DNA变性的特点是爆发式的，变性作用发生在一个很窄的温度范围内。

通常把热变性过程中光吸收达到最大吸收（完全变性）一半（双螺旋结构失去一半）时的温度称为该DNA的熔点或熔解温度（melting temperature），用tm表示。

9、Chargaff定律：所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等，（A＝T），鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔含量相等（G＝C），即嘌呤的总含量与嘧啶的总含量相等（A＋G＝T＋C）。

DNA的碱基组成具有种的特异性，但没有组织和器官的特异性。

另外生长发育阶段、营养状态和环境的改变都不影响DNA的碱基组成。

二、填空1、核酸完全的水解产物是（碱基）、（戊糖）和（磷酸）。

其中（碱基）又可分为（嘌呤）碱和（嘧啶）碱。

2、体内的嘌呤主要有（腺嘌呤）和（鸟嘌呤）；嘧啶碱主要有（胞嘧啶）、（胸腺嘧啶）和（尿嘧啶）。

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。

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。

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。

一、名词解释1．核酸 2．核苷 3．核苷酸 4．稀有碱基 5．碱基对 6．DNA的一级结构 7．核酸的变性 8．Tm 值 9．DNA的复性 10．核酸的杂交二、填空题11．核酸可分为 ____和____两大类，其中____主要存在于____中，而____主要存在于____。

12．核酸完全水解生成的产物有____、____和____，其中糖基有____、____，碱基有____和____两大类。

13．生物体内的嘌呤碱主要有____和____，嘧啶碱主要有____、____和____。

某些RNA分子中还含有微量的其它碱基，称为____。

14．DNA和RNA分子在物质组成上有所不同，主要表现在____和____的不同，DNA分子中存在的是____和____，RNA分子中存在的是____和____。

15．RNA的基本组成单位是____、____、____、____，DNA的基本组成单位是____、____、____、____，它们通过____键相互连接形成多核苷酸链。

16．DNA的二级结构是____结构，其中碱基组成的共同特点是（若按摩尔数计算）____、____、____。

17．测知某一DNA样品中，A=0.53mol、C=0.25mol、那么T= ____mol，G= ____mol。

18．嘌呤环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键，通过这种键相连而成的化合物叫____。

19．嘧啶环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键，通过这种键相连而成的化合物叫____。

20．体内有两个主要的环核苷酸是____、____，它们的主要生理功用是____。

21．写出下列核苷酸符号的中文名称：ATP____、dCDP____。

22．DNA分子中，两条链通过碱基间的____相连，碱基间的配对原则是____对____、____对____。

23．DNA二级结构的重要特点是形成____结构，此结构属于____螺旋，此结构内部是由____通过____相连维持，其纵向结构的维系力是____。