第三章核酸的结构与功能分子生物学

第三章：核酸的结构与功能一、名词解释1.不对称比率2.碱基互补3.发夹结构4.DNA的一级结构5.分子杂交6.增色效应7.减色效应8.核酸的变性9.核酸的复性10.DNA的熔解温度（Tm）11.假尿苷（Ψ）12.三叶草型结构13.snRNA 14 ．回文序列15.拓扑异构体16.超螺旋结构17. H-DNA （tsDNA ）18.单顺反子19.多顺反子二、填空题1.( )和( )提出DNA 的双螺旋模型，从而为分子生物学的发展奠定了基础。

2.DNA 与RNA 的结构差别：DNA为( )链，RNA为( )链，DNA 中有( )和( ) ，而RNA 代之为( )和( )。

3．RNA 分为( )、( )和( )，其中以( )含量为最多，分子量( )为最小，( )含稀有碱基最多。

4.胸苷就是尿苷的( )位碳原子甲基化。

5.核酸按其所含糖不同而分为( )和( )两种，在真核生物中，前者主要分布在( )中，后者主要分布在( )中。

6.在核酸分子中由( )和( )组成核苷，由( )和( )组成核苷酸。

（）是组成核酸的基本单位。

无论是DNA 还是RNA 都是有许许多多的（）通过（）键连接而成的。

7.核苷中，嘌呤碱基与核糖是通过( )位( )原子和( )位( )原子相连，嘧啶碱基与核糖是通过( )位( )原子和( )原子相连。

8.一条单链（+）DNA 的碱基组成为A21% ，G9%，C29%，T21%，用DNA聚合酶复制出互补的（-）链，然后用得到的双链DNA 做模板，用RNA聚合酶转录其中的（-）链，产物的碱基组成是( )。

9.常见的环化核苷酸是( )和( ),作用是( )，它们是通过核糖上( )位( )位的羟基与磷酸环化形成酯键。

10.生物体内有一些核苷酸衍生物可作为辅酶而起作用，如：( )、( )、( )和( )等。

11.某双链DNA 中含A为30％(按摩尔计) ，则含C 为( )％，含T 为( )％。

12.某双链DNA 的一段链上，已知碱基(按摩尔计) 组成A=30% ，G=24% ，则同一链中的T+C 是( )％，其互补链中的T 是( )％， C 为( )％，A+G 是( )％。

分子生物学第三章核酸的结构与功能核酸是生物体内重要的生物大分子，在维持遗传信息传递、调控基因表达和蛋白质合成等生物学过程中起着重要的作用。

本文将介绍核酸的结构和功能，包括DNA和RNA的结构、功能以及细胞中的DNA重复序列和嵌合DNA的现象。

核酸是由核苷酸单元组成的大分子。

核苷酸由一糖分子（核糖或脱氧核糖），一个含有一键磷酸基的磷酸基团和一个含有碱基的碱基组成。

DNA的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），而RNA的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。

DNA（去氧核糖核酸）是双链结构，由两条互补的单链以互补碱基配对（A和T，G和C）的方式相互连接而成。

这种双链结构被称为双螺旋结构，其中的两个链通过氢键相互链接。

DNA在细胞中起着存储遗传信息的作用，是遗传物质的主要组成部分。

DNA通过转录过程产生RNA分子，进而通过翻译过程合成蛋白质。

RNA（核糖核酸）有多种类型，包括信使RNA（mRNA）、核糖体RNA （rRNA）和转运RNA（tRNA）。

mRNA是由DNA转录得到的，其中的密码子序列编码蛋白质的氨基酸序列。

rRNA是核糖体的组成部分，参与蛋白质合成的过程。

tRNA将氨基酸带入核糖体与mRNA相匹配的密码子上，完成蛋白质合成的过程。

在细胞中，存在许多DNA重复序列。

其中，基因是密集编码蛋白质的DNA序列，它们在核酸的遗传信息传递和基因表达中起着重要作用。

除了基因，还存在大量的非编码DNA序列，如内含子和调控序列，它们对基因表达的调控起着重要作用。

此外，DNA重复序列还包括微卫星、线粒体DNA和细胞质DNA等。

总之，核酸是生物大分子，在维持遗传信息传递和调控基因表达等生物学过程中起着重要作用。

DNA和RNA具有不同的结构和功能，包括存储遗传信息、编码蛋白质序列、调控基因表达和蛋白质合成等。

此外，细胞中存在多种形式的DNA重复序列和嵌合DNA现象，对维持细胞功能和遗传多样性具有重要作用。

分子生物学名词解释分子生物学名词解释（一）核酸的结构与功能1.核苷（nucleoside）由戊糖和碱基通过β-N-糖苷键连接形成的化合物。

2.核苷酸（nucleotide）是核酸的基本组成单位，由碱基、戊糖和磷酸连接而成。

分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两类。

3.稀有碱基（rare base）是指核酸分子中除常见的A、G、C、U、T 碱基外，还含有的其它微量碱基。

大多数是甲基化修饰碱基。

tRNA 中稀有碱基的含量较多，如DHU、ψ。

4.多聚核苷酸（polynucleotide）多个核苷酸通过3, 5-磷酸二酯键连接而成的链状聚合物。

5.DNA 的一级结构（primary structure of DNA）是指在多聚核苷酸链中，5’→3’方向的脱氧核苷酸的排列顺序。

由于核苷酸之间的差异主要是碱基的不同，所以DNA 的一级结构也称为碱基序列。

6.DNA 双螺旋结构（double spiral structure of DNA）是由沃森和克里克于1953 年提出的DNA 二级结构模型。

要点有：由2 条反向平行的多聚核苷酸链共同围绕中心轴盘旋而成双螺旋结构；由脱氧核糖和磷酸基团构成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，而疏水的碱基位于内侧；碱基之间的氢键和碱基堆积力共同维系双螺旋结构的稳定性。

7.碱基互补配对（complementary base pairing）核酸分子中，碱基之间有固定的配对方式，即A 始终与T 配对，形成2 个氢键；G 始终与C 配对，形成3 个氢键。

8.碱基堆积力（base stacking interaction）相邻的两个碱基对平面在旋进过程中发生相互重叠，由此产生了疏水性的碱基堆积力。

这种碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着DNA 双螺旋结构的稳定，并且碱基堆积力在双螺旋结构的稳定中起着更为重要的作用。

9.Hoogsteen 氢键/配对（Hoogsteen hydrogen bond/pairing）在酸性溶液中，胞嘧啶的N-3 由于质子化，故可以和鸟嘌呤的N-7 原子形成附加氢键；同时胞嘧啶的N-4 的氢原子也可以和鸟嘌呤的O-6 形成氢键。

《生物化学与分子生物学》课程教学大纲(Biochemistry and Molecular Biology)一、课程基本信息课程编号：14232051课程性质：学科专业基础课适用专业：中西医学分：4学分总学时：72学时其中：讲授56学时，实验16学时先修课程：解剖学、组织胚胎、有机化学、医学生物学后续课程：生理学、病理生理学、药理学等临床专业课程授课学期：第2学期选用教材：生物化学与分子生物学[M].北京：科学出版社，2016生物化学实验指导 2016年( 自编教材)必读书目：[1] 周爱儒，生物化学（第八版）[M]. 北京：人民卫生出版社，2013年[2] 陈诗书，医学生物化学（第八版）[M].北京：科学出版社，2009[3] 药立波，医学分子生物学（第八版）[M]. 北京：人民卫生出版社，2014年二、课程教学目标：通过本课程的学习，使学生获得生物大分子的化学组成、结构及其功能等相关知识，在此基础上进一步掌握其代谢过程及其调节规律等生化及分子生物学的基本理论和基本技能，为学习其它后继基础医学和临床医学课程，在分子水平上探讨疾病发生机理，为中西医结合诊断疾病、制定预防和治疗措施等奠定基础。

作为一名医学院校的学生，只有具备扎实的以生物化学为立足点的医学基础知识，才能学好医学相关的专业技能和知识，才能更深入理解生理学、病理学等学科的内容。

总之，通过本门课程的学习，学生应能全面、系统地领会和掌握生物化学与分子生物学的基础理论、基本知识和基本技能，为学习其它基础医学课程和临床医学课程奠定基础。

三、理论教学课时安排、课程内容与基本要求教学内容与学时安排第一章绪论1、教学目的与基本要求(1)掌握：生物化学与分子生物学的概念。

(2)熟悉：生物化学与分子生物学研究的主要内容及其与医药学的关系。

(3)了解：生物化学与分子生物学的发展史。

2、教学内容（1学时）(1)生物化学与分子生物学发展简史(2)当代生物化学与分子生物学研究的主要内容：重点阐述当代生物化学的概念，生物化学与分子生物学研究的主要内容。

第三章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(图3-1)。

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。

生物化学与分子生物学重点(1) 2006-11-13 23:44:37 来源：绿色生命网第一章绪论一、生物化学的的概念：生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。

二、生物化学的发展：1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。

2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。

就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。

3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。

三、生物化学研究的主要方面：1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。

2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。

其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。

3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。

4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。

5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容。

第二章蛋白质的结构与功能一、氨基酸：1．结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。

构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。

2．分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类：① 非极性中性氨基酸(8种)；② 极性中性氨基酸(7种)；③ 酸性氨基酸(Glu和Asp)；④ 碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。

第三章核酸的结构与功能核酸（nucleic acid）是重要的生物大分子，是生物化学与分子生物学研究的重要对象和领域。

由于核酸的结构和功能比较复杂，分子很不稳定，在细胞中的含量又比较小，在四类生物大分子中，它的研究开始最晚。

现代生物化学建立于18世纪下半叶。

“蛋白质”一词最早于1838年，由J.J.Berzelius提出，“核酸”这个词出现要晚半个世纪。

1868年瑞士外科医师米歇（Friedrich Miescher）由脓细胞中分离提取出一种含磷量很高的酸性物质，称为核素（nuclein），继任者发展了制备不含蛋白质的核酸的方法，1889年R.Altmann最早提出“核酸”（nucleic acid）一词。

核酸的研究改变了整个生命科学的面貌，并由此诞生了分子生物学这一当今发展最迅速、最有活力的学科。

核酸分为两大类：脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid,DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid,RNA）。

RNA根据其结构和功能的不同主要分为三类：信使RNA(messenger RNA,mRNA)、转运RNA(transfer RNA,tRNA)和核糖体RNA(ribosomal RNA,rRNA)。

DNA 是遗传信息的贮存和携带者，RNA主要是转录、传递DNA上的遗传信息，直接参与细胞蛋白质的的生物合成。

在真核细胞中，DNA绝大部分（约98%）存在于细胞核染色质中，其余分布于细胞器（如线粒体、叶绿体）中；RNA绝大部分（约90%）分布在细胞质中，其余分布在细胞核内。

第一节核酸的分子组成核酸是一种多聚核苷酸，它的基本结构是核苷酸（nucleotide）。

采用不同的降解法，可以将核酸降解成核苷酸，核苷酸还可以进一步降解为核苷和磷酸。

核苷再进一步分解生成含氮碱基（base）和戊糖。

碱基分两大类：嘌呤碱和嘧啶碱。

所以，核酸由核苷酸组成，而核苷酸又由碱基、戊糖与磷酸组成。

表3-1-1 两类核酸的基本化学组成一、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。

分子生物学教学大纲第一章：引言- 分子生物学的定义与发展历程- 分子生物学在生物科学中的重要性和应用领域第二章：生物大分子的结构与功能- 蛋白质的结构与功能- 核酸的结构与功能- 碳水化合物的结构与功能- 脂质的结构与功能第三章：遗传信息的传递与表达- DNA的复制与遗传信息的传递- RNA的转录与遗传信息的传递- 蛋白质的翻译与遗传信息的表达- 遗传密码的解读第四章：基因调控与表观遗传学- 转录调控机制与转录因子- 染色质重塑与基因调控- 表观遗传学对基因表达的影响第五章：基因工程与基因治疗- 基因克隆与重组DNA技术- 基因测序与基因组学- 基因治疗的原理与应用第六章：分子进化与系统生物学- 分子进化的基本概念与方法- 分子钟假说与物种起源- 系统生物学的研究方法与应用第七章：细胞生物学中的分子机制- 胞内信号传导与细胞信号转导- 细胞周期调控与细胞分裂- 细胞凋亡与细胞存活信号通路第八章：分子生物学与疾病- 分子诊断与分子标记- 分子靶向治疗与药物研发- 分子生物学在疾病研究与预防中的应用第九章：实验技术与方法- DNA提取与纯化技术- RNA提取与纯化技术- 蛋白质提取与纯化技术- 基因克隆与表达技术结语- 分子生物学的未来发展与趋势- 学生需要掌握的基本实验技能和研究思维以上大纲仅供参考，可根据具体教学需求进行调整。

通过系统有序地学习分子生物学的基本知识和实验技术，学生将能够理解分子生物学在生物科学中的重要性，并具备应用分子生物学解决实际问题的能力。