生物化学 第二节 核酸的结构与功能0202

第二章核酸的结构与功能教学要求（一）掌握内容1. 各种碱基、核苷酸、戊糖的结构特点及DNA、RNA化学组成的异同。

2. DNA、RNA一级结构的概念及其连接键。

3. DNA双螺旋结构模型的要点。

4. 掌握核小体的结构特点。

5. tRNA、mRNA、rRNA的结构特点与功能。

6. 溶解温度、增色效应、DNA变性与复性、核酸分子杂交的概念。

（二）熟悉内容1. DNA的超螺旋结构。

（三）了解内容1. DNA在真核生物细胞核内的组装。

2. 其它小分子RNA。

教学内容（一）核酸的化学组成及一级结构1. 核苷酸的结构（1）碱基；（2）戊糖；（3）核苷；（4）核苷酸。

2. 核酸的一级结构（1）概念；（2）DNA、RNA化学组成的异同。

（二）DNA的空间结构与功能1. DNA的二级结构—双螺旋结构模型（1）双螺旋结构的研究背景；（2）双螺旋结构模型特点；（3）双螺旋结构的多样性。

2. DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装（1）DNA超螺旋结构；（2）原核生物DNA的环状超螺旋结构；（3）真核生物DNA在核内的组装。

3. DNA的功能（三）RNA的结构与功能1. mRNA的结构与功能（1）结构特点；（2）mRNA的功能。

2. tRNA的结构与功能（1）tRNA的功能；（2）tRNA的结构特点。

3. rRNA的结构与功能（1）rRNA的主要功能；（2）rRNA的结构特点。

4. 其他小分子RNA及RNA组学（四）核酸的理化性质、变性和复性及其应用1. 核酸的一般理化性质2. DNA的变性（1）概念；（2）DNA的增色效应；（3）解链曲线与Tm值。

3. DNA的复性与分子杂交名词解释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）表示。

核酸的结构和功能核酸是生命体中的重要有机分子，承载着遗传信息传递和储存的功能。

本文将介绍核酸的结构和功能，并探讨其在生物体内的重要作用。

一、核酸的结构核酸主要由核苷酸单元组成，每个核苷酸由糖、磷酸和碱基三个部分组成。

1. 糖基核酸的糖基可以是核糖（RNA）或脱氧核糖（DNA）。

两者的化学结构略有差异，核糖分子上有一个羟基（-OH），而脱氧核糖则没有。

2. 磷酸基核酸的磷酸基连接在糖基上，形成糖磷酸骨架。

这些磷酸基在核酸的结构中起到支撑和稳定作用。

3. 碱基核酸的碱基分为嘌呤和嘧啶两类。

嘌呤包括腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），它们具有双环结构。

嘧啶包括胸腺嘧啶（T，DNA中）或尿嘧啶（U，RNA中）以及胞嘧啶（C），它们是单环结构。

通过糖基和碱基的结合，核苷酸单元可以形成线性或环状的核酸分子。

二、核酸的功能1. 遗传信息传递与储存核酸是生物体内传递和储存遗传信息的重要分子。

DNA是细胞内遗传信息的主要储存库，而RNA则将这些信息从DNA中传递到蛋白质的合成过程中。

2. 蛋白质合成RNA在蛋白质合成过程中起着重要的角色。

其中，转录过程将DNA上的信息转录成RNA分子，而翻译过程则利用RNA的遗传信息来合成特定的蛋白质。

3. 酶的活性调节某些RNA分子本身具有催化活性，称为核糖酶。

这些核糖酶可以催化特定的生化反应，从而调节细胞内的代谢和信号传递过程。

4. 调控基因表达RNA通过调控基因表达来控制细胞的发育和功能。

其中，小干扰RNA（siRNA）和微小RNA（miRNA）等RNA分子可以与特定的mRNA结合，从而抑制或加强特定基因的转录和翻译过程。

5. 病毒的复制与感染一些病毒利用RNA作为基因材料进行复制和传播。

例如，HIV等病毒具有RNA基因组，通过感染宿主细胞并复制RNA来使病毒持续存在。

三、核酸的重要性核酸作为生命体中的重要分子，在生物体内扮演着关键的角色。

它们不仅负责生物体遗传信息的传递和储存，还参与了细胞代谢的调控和基因表达的调节。

生物化学第二节核酸的结构与功能一、A11、关于DNA的二级结构(双螺旋结构)描述正确的是A、碱基A和U配对B、碱基G和T配对C、两条同向的多核苷酸D、两条反向的多核苷酸E、碱基之间以共价键连接2、DNA双螺旋结构模型的描述，不正确的是A、腺嘌呤的摩尔数等于胸腺嘧啶的摩尔数B、同种生物体不同组织中的DNA碱基组成极为相似C、DNA双螺旋中碱基对位于外侧D、两股多核苷酸链通过A与T或C与G之间的氢键连接E、维持双螺旋稳定的主要因素是氢键和碱基堆积力3、核酸分子中储存、传递遗传信息的关键部分是A、戊糖构象B、碱基的旋转角C、碱基序列D、戊糖磷酸骨架E、磷酸二酯键4、DNA的主要功能是A、翻译的模板B、反转录的模板C、翻译和反转录的模板D、复制和基因转录的模板E、突变与进化5、对于tRNA 的叙述下列哪项是错误的A、tRNA 通常由70-80 个核苷酸组成B、细胞内有多种tRNAC、参与蛋白质的生物合成D、分子量一般比mRNA 小E、可作为各种氨基酸的转运载体6、下列关于RNA 的论述哪项是错误的A、主要有mRNA,tRNA ,rRNA 等种类B、原核生物共有5S、16S、23S三种rRNAC、tRNA 是最小的一种RNAD、tRNA主要的作用是在细胞核内转录DNA基因序列信息E、组成核糖体的RNA 是rRNA7、下列关于tRNA的叙述错误的是A、分子量最小B、是各种氨基酸的转运载体在蛋白质合成中转运氨基酸原料C、tRNA的二级结构为三叶草形D、tRNA的三级结构为倒“L”型的结构E、5’-末端具有特殊的帽子结构8、DNA中核苷酸之间的连接方式是A、氢键B、2’，3’-磷酸二酯键C、3’，5’-磷酸二酯键D、2’，5’-磷酸二酯键E、疏水键9、下列哪种碱基只见于RNA而不见于DNAA、AB、TC、GD、CE、U10、RNA和DNA彻底水解后的产物是A、戊糖相同，部分碱基不同B、碱基相同，戊糖不同C、碱基不同，戊糖不同D、碱基相同，戊糖相同E、碱基相同，部分戊糖不同11、组成核酸的基本单位是A、含氮碱基B、核苷酸C、多核苷酸D、核糖核苷E、脱氧核糖核苷12、核苷酸之间的连接方式是A、氢键B、酯键C、离子键D、糖苷键E、3’，5’-磷酸二酯键13、DNA的解链温度指的是A、A260nm达到最大值时的温度B、A260nm达到最大值的50%时的温度C、DNA开始解链时所需要的温度D、DNA完全解链时所需要的温度E、A280nm达到最大值的50%时的温度二、B1、A.α-螺旋B.β-折叠C.PolyA尾D.m7GpppNmE.双螺旋结构<1> 、DNA的二级结构特征A B C D E<2> 、真核生物mRNA3’-端特征A B C D E2、A.DNAB.mRNAC.rRNAD.tRNAE.hnRNA<1> 、储存遗传信息的关键核酸分子是A B C D E<2> 、蛋白质合成的直接模板是A B C D E答案部分一、A11、【正确答案】D【答案解析】DNA是一反向平行的双链结构，两条链的碱基之间以氢键相连接。

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。

《核酸结构与功能》课件一、核酸的概述1.1 核酸的定义核酸是一种生物大分子，包括DNA和RNA，是生物体内携带遗传信息的物质。

1.2 核酸的分类DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）1.3 核酸的作用核酸是生物体内遗传信息的载体，控制生物体的生长、发育和繁殖。

二、核酸的结构2.1 核酸的基本组成单位核苷酸，由磷酸、五碳糖（脱氧核糖或核糖）和含氮碱基组成。

2.2 DNA的结构DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构，外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对。

2.3 RNA的结构RNA通常为单链结构，也具有核苷酸的基本组成单位，由核糖、磷酸和含氮碱基组成。

三、核酸的功能3.1 DNA的功能DNA是遗传物质，储存和传递生物体的遗传信息，控制生物体的生长、发育和繁殖。

3.2 RNA的功能RNA在蛋白质合成过程中起到重要作用，包括mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）。

四、核酸的检测与分析4.1 DNA的检测与分析DNA可以通过PCR（聚合酶链式反应）、DNA测序等方法进行检测与分析。

4.2 RNA的检测与分析RNA可以通过RT-qPCR（反转录定量聚合酶链式反应）、RNA测序等方法进行检测与分析。

五、核酸的应用5.1 基因工程通过DNA重组技术，将不同的基因片段进行拼接，创造出具有新性状的生物体。

5.2 基因治疗利用核酸药物，对疾病相关的基因进行修复或调控，以达到治疗疾病的目的。

5.3 核酸检测技术核酸检测技术在医学、生物学等领域有广泛应用，如病原体检测、遗传疾病诊断等。

六、总结核酸是生物体内携带遗传信息的物质，其结构与功能密切相关。

通过对核酸的结构与功能的研究，我们可以深入了解生物体的遗传机制，为基因工程、基因治疗等领域的发展提供理论基础和实践指导。

科学性评价与解决方案：1. 科学性：本课件内容基于现有的生物学知识，对核酸的结构与功能进行了较为全面的描述。

生物化学之核酸的结构与功能第一章生物化学第二节核酸的结构与功能一、核酸的基本组成单位—核苷酸核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），DNA为遗传信息的贮存和携带者；RNA参与遗传信息的表达。

（一）核苷酸分子组成（★★★）碱基：A、G、C、T、U核苷和脱氧核苷核糖：脱氧核糖、核糖核苷酸磷酸：P注：腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T），胞嘧啶（C），尿嘧啶（U）（二）核酸（DNA和RNA）（★★★）DNA、RNA组成异同（表1-2-1）表1-2-1 DNA、RNA组成异同DNA（双链）RNA（单链）磷酸磷酸磷酸戊糖2-脱氧核糖（dR）核糖（R）碱基嘌呤A、G A、G嘧啶C、T C、U（三）核酸的空间结构（★★★）核酸的一级结构：核苷酸的一级结构是指构成核酸的核苷酸或脱氧核苷酸从5′末端到3′末端的排列顺序，也就是核苷酸序列。

由于核苷酸之间的差异在于碱基不同，因此核酸的一级结构也就是它的碱基序列。

在核酸长链上的排列顺序，也称为碱基序列。

几个或十几个核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的分子称寡核苷酸，由更多的核苷酸连接而成的聚合物就是多聚核苷酸。

多聚核苷酸链的方向：5′→3′。

（四）核酸的理化性质（★★★）1.DNA变性是指DNA在各种因素作用下，由双链解离为单链的过程称为DNA的变性。

其变性因素有加热、加酸或加碱，其中最常用的DNA变性方法是加热。

变性后理化性质的变化：DNA在260nm处吸光度增加，溶液粘度降低。

2.DNA的复性是指变性的DNA在适当条件下，两条互补链可重新配对，恢复天然的双螺旋结构，这一现象称为复性。

加热使DNA变性经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火，退火产生减色效应。

（五）DNA变性和蛋白质变性的比较DNA变性和蛋白质变性的比较（表1-2-2）表1-2-2 DNA变性和蛋白质变性的比较DNA变性蛋白质变性定义是指DNA在各种因素作用下，由双链解离为单链的过程称为DNA的变性在某些理化因素的作用下，蛋白质的空间结构（但不包括一级结构）遭到破坏，导致蛋白质理化性质和生物学活性的改变，称为蛋白质的变性作用主要破坏主要破坏维系双链碱基配对的氢键，不破坏一级结构中的核苷酸序列。

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。

第二章核酸的结构与功能本章重点核酸前言：1.真核生物DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息，并通过复制的方式将遗传信息进行传代；真核生物RNA存在于细胞质、细胞核和线粒体内。

2.在某些病毒中，RNA也可以作为遗传信息的载体。

一、核酸的化学组成以及一级结构（一）、核苷酸是构成核酸的基本组成单位1．DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，而RNA的基本组成单位是核糖核苷酸。

2．核苷酸中的碱基成分:含氮的杂环化合物。

①DNA中的碱基：A\T\C\G。

②RNA中的碱基：S\U\C\G。

★这五种碱基的酮基或氨基受所处环境的pH是影响可以形成酮-烯醇互变异构体或氨基-亚2．核糖①β-D-核糖：C-2’原子上有一个羟基。

②β-D-脱氧核糖：C-2’原子上没有羟基☆脱氧核糖的化学稳定性比核糖好，这使DNA成为了遗传信息的载体。

3．核苷①核苷②脱氧核苷③核糖的C-1’原子和嘌呤的N-9原子或者嘧啶的N-1原子通过缩合反应形成了β-N-糖苷键。

在天然条件下，由于空间位阻效应，核糖和碱基处在反式构象上。

3．核苷酸的结构与命名①核苷或脱氧核苷C-5’原子上的羟基可以与磷酸反应，脱水后形成磷酸键，生成核苷酸或脱氧核苷酸。

②根据连接的磷酸基团的数目不同，核苷酸可分为核苷一磷酸（NMP）、核苷二磷酸（NDP）、核苷三磷酸（NTP）。

③生物体内游离存在的多是5’核苷酸★细胞内一些参与物质代谢的酶分子的辅酶结构中都含有腺苷酸，如辅酶Ⅰ（NAD+），它们是生物氧化体系的重要成分，在传递质子或电子的过程中具有重要的作用。

（二）、DNA是脱氧核糖核苷酸通过3’，5’-磷酸二酯键连接形成的大分子1.脱氧核糖核苷三磷酸C-3’原子的羟基能够与另一个脱氧核糖核苷三磷酸的α-磷酸基团缩合，形成了一个含有3’，5’-磷酸二酯键的脱氧核苷酸分子。

2.脱氧核苷酸分子保留着C-5’原子的磷酸基团和C-3’原子的羟基。

3.多聚体核苷酸链的5’-端是磷酸基团，3’-端是羟基。