第三章核酸的讲义结构与功能

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。

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。

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。

核酸的结构与功能核酸是生物体内重要的生物大分子，在细胞中承担着传递、储存和表达遗传信息的重要功能。

核酸的结构与功能是深入了解生物学的基础，对于揭示生命现象的本质和开展相关研究具有重要意义。

一、核酸的结构核酸的结构主要包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）两种形式。

它们都由核苷酸组成，核苷酸是由碱基、糖分子和磷酸组成的。

1.碱基碱基是核酸的重要组成部分，共有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。

在DNA中，A和T以A-T键相互连接，G和C以G-C键相互连接。

而在RNA中，A和U以A-U 键相互连接，G和C以G-C键相互连接。

2.糖分子DNA中的糖分子是脱氧核糖，因此又称作脱氧核糖核酸。

RNA中的糖分子是核糖，因此称为核糖核酸。

这两种糖分子的主要区别在于脱氧核糖缺少一氧化碳基团。

3.磷酸核苷酸的磷酸基团由磷酸根团和糖分子骨架连接而成。

它们在核酸结构中起到连接碱基和糖分子的作用。

二、DNA的功能1.存储遗传信息DNA是生物体遗传信息的主要携带者，能够准确地储存并传递基因信息。

DNA的双螺旋结构具有稳定性和复制能力，通过遗传物质的复制和遗传物质的转录翻译，实现了基因信息的传递和表达。

2.控制基因表达DNA中的基因编码了生物体的蛋白质，通过DNA的转录过程，可以合成RNA分子，进而由RNA转译为蛋白质。

这个过程被称为基因表达，是生物体内复杂的调控过程之一。

三、RNA的功能1.基因转录RNA是DNA转录的产物，通过对DNA进行复制和转录，RNA可以携带DNA的遗传信息，并在细胞质中进行翻译和转录。

2.蛋白质合成RNA通过翻译过程将遗传信息转换为蛋白质的氨基酸序列，促进蛋白质的合成。

这是生物体内的重要生化过程，同时也是维持细胞结构和功能的基础。

3.参与调控某些种类的RNA可以直接调控基因表达，如小干扰RNA（siRNA）和微小RNA（miRNA），它们能够切断信使RNA分子或抑制其转录，从而调控基因表达水平。

第三章核酸结构与功能一、内容提要核酸是具有复杂结构和重要生物功能的生物大分子，可分为DNA和RNA，其基本单位是核苷酸。

核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成，碱基与戊糖通过糖苷键形成核苷，核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸。

DNA是由许多脱氧核苷酸分子通过3′，5′磷酸二酯键连接而成的。

DNA的一级结构是指DNA分子中脱氧核苷酸从5′-末端到3′-末端的排列顺序。

DNA二级结构是由两条平行反向的多聚脱氧核苷酸链围绕同一中心轴，以右手螺旋方式形成的双螺旋结构，结构的表面有一个大沟与小沟，双螺旋结构的外侧是由磷酸与脱氧核糖组成的亲水性骨架，内侧是疏水的碱基，碱基平面与中心轴垂直。

两条链同一平面上的碱基形成氢键，使两条链连接在一起。

双螺旋结构的直径为2nm，螺距为3.4nm，每一个螺旋有10个碱基对，每两个碱基对之间的相对旋转角度为36°，每两个相邻的碱基对平面之间的垂直距离为0.34nm。

DNA双螺旋结构的横向稳定性靠两条链间的氢键维系，纵向稳定性则靠碱基平面间的疏水性碱基堆积力维系。

DNA在双螺旋结构的基础上将进一步折叠成为超级结构。

原核生物的超级结构为超螺旋结构，真核生物中DNA与组蛋白构成核小体，并进一步折叠形成染色体。

DNA是生物遗传信息的载体，是基因复制和转录的模板。

它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。

RNA是由许多核糖核苷酸分子通过3′，5′磷酸二酯键连接而成的。

RNA的一级结构是指RNA分子中核糖核苷酸从5′-末端到3′-末端的排列顺序。

RNA通常以一条核苷酸链的形式存在，但可以通过链内的碱基配对形成局部的双螺旋，从而形成茎环状的二级结构和特定的三级结构。

RNA和蛋白质共同负责基因的表达与表达过程的调控。

主要的RNA包括：①mRNA，真核生物成熟的mRNA的结构特点是含有5′端的帽子结构和3′端的多聚A尾结构。

mRNA的功能是把核内DNA的碱基顺序按照碱基互补原则，抄录并转移到细胞质，为蛋白质的生物合成提供直接模板。

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。

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。

⽣物化学讲义（3）讲述第三章核酸（6学时）核酸是⽣命最重要的分⼦，最简单的⽣命仅含有核酸（病毒）。

1868年⾸次在绷带上的脓细胞核中发现⼀种富含磷酸呈酸性⼜不溶于酸溶液的分⼦，命名为核素，其实是核蛋⽩，1898年从⼩⽜的胸腺中提取了⼀种溶于碱性溶液中的纯净物，这才是真正的核酸，从此，对核酸的研究全⾯展开，揭开了⽣物化学领域惊天动地的⼀页。

1944年Avery等所完成的著名肺炎双球菌转化试验，证明了DNA是遗传物质，⽽不是蛋⽩质。

1953年Watson-Crick提出DNA的双螺旋结构模型，从分⼦结构上阐明了DNA的遗传功能。

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。

第⼀节碱基、核苷和核苷酸⼀、核酸的种类、分布和化学组成核酸分为两⼤类：脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）。

98％核中（染⾊体中）真核线粒体（mDNA）核外叶绿（ctDNA）DNA 拟核原核核外：质粒（plasmid）病毒：DNA病毒RNA主要存在于细胞质中。

信使RNA －－mRNA核糖体RNA－－rRNA转移RNA－－tRNA核酸的化学组成：对核酸的⽔解发现（脱氧）核酸—--→（脱氧）核苷酸—------→P+（脱氧）核苷----→戊糖+碱基由上⾯可知，核酸的结构单位是（脱氧）核苷酸，核苷酸由戊糖、磷酸和含氮碱三部分构成。