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1、第二单元核酸的结构和功能 第一节核酸的基本组成单位核苷酸 核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子，携带和传递遗传信息。天然存在的核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。DNA：90%以上分布于细胞核，其余分布于核外，如线粒体、叶绿体、质粒等。DNA携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型。 RNA：分布于胞核、胞液。参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。一、核苷酸的分子组成 （一）元素组成 C、H、O、N、P（9%-l0%）。（二）分子组成核酸可被酶水解为核苷酸，核苷酸完全水解释放出1：1：1的含氮碱基、戊糖和磷酸。即核酸的基本组成单位是核苷
2、酸。而核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸连接而成。1.碱基嘌呤碱（腺嘌呤A，鸟嘌呤G），嘧啶碱（胸腺嘧啶T，胞嘧啶C，尿嘧啶U）。2.戊糖 核糖，脱氧核糖。二、核酸（DNA和RNA）（一）核苷酸的结构核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。1.核糖核苷酸AMP，GMP，UMP，CMP。 2.脱氧核苷酸dAMP，dGMP，dTMP，dCMP。 又根据磷酸基团数目不同，有核苷一磷酸，NMP；核苷二磷酸，NDP；核苷三磷酸，NTP。（二）多聚核苷酸核酸是有许多核苷酸分子连接而成的。每个核酸分子的大小或所含的核苷酸数目是不一样的，尽管核酸分子之间存在差异，但核酸分子中各个核苷酸之间的连接
3、方式完全一样，都是通过前一个核苷酸的3羟基与后一个核黄酸的5磷酸缩合生成3，5-磷酸二酯键而彼此相连。这样，核酸就具有了方向性，通常以5-3方向为正向。 第二节DNA的结构与功能 一、DNA碱基组成规律DNA是由四种脱氧核糖核苷酸按一定顺序以磷酸二酯键相连形成的多聚脱氧核苷酸链。DNA中包含四种碱基，即A、G、C、T。 二、DNA的一级结构定义 核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。核酸分子中的核糖（脱氧核糖）和磷酸基团共同构成其骨架结构。而遗传信息记录在碱基排列顺序里面。三、DNA的双螺旋结构（一）DNA双螺旋结构要点 1.DNA分子是两条反向平行（一
4、条是53、另一条是35走向）的互补双链结构脱氧核糖和磷酸在外，碱基在内，垂直于螺旋轴。两链的碱基以氢键结合。互补配对方式：GC，A=T。2.DNA双链是右手螺旋结构螺旋每周含l0对碱基，螺距3.4nm，相邻碱基平面距离0.34nm，直径2nm。3.螺旋的表面有大沟及小沟，是蛋白质-DNA相互作用的基础。4.疏水相互作用和氢键维系DNA双螺旋结构的稳定 横向靠氢键，纵向靠碱基间的疏水堆积力维持。5.碱基可以在多核苷酸链中以任何排列顺序存在。（二）DNA双螺旋结构的多样性 DNA、在不同环境、特别是不同湿度串，可以形成不同的立体构象。上述结构模型为B-DNA，还有A-DNA和左手螺旋Z-DNA结构
5、。 四、DNA高级结构（一）DNA的超螺旋结构DNA双螺旋链的基础上再盘绕即形成超螺旋结构。1.正超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。 2.负超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。（二）核小体 真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是核小体。在一个典型的核小体中，大约有200个碱基对，其中146个碱基对与由组蛋白H2A、H2B、 H3、H4各两分子组成核小体的核心紧密缠绕；组蛋白Hl则与处于核小体之间的连接DNA相连。五、DNA的功能DNA是以基因的形式荷载遗传信息，并作为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。 第三节DNA变性及应用 本节考点：（
6、1）DNA变性和复性的概念（2）核酸杂交一、DNA变性和复性的概念（一）DNA变性在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程叫DNA的变性。DNA的变性是DNA二级结构破坏、双螺旋解体的过程。DNA的变性中以DNA的热变性最常见。1.增色效应 DNA变性时其溶液0D260增高的现象。 2.Tm 热变性的DNA是在一个相当窄的温度范围内完成，.在这一范围内。紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度，又称融解温度（melting temperature， Tm）。其大小与G+C含量成正比。 （二）DNA复性的定义 在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构
7、象，这一现象称为复性。二、核酸杂交在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂化双链。第四节RNA结构与功能 一、mRNA、遗传密码 （一）真核生物中mRNA的结构特点 1.大多数真核mRNA的5-端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm。 2.大多数真核mRNA的3-端有一个多聚腺苷酸（poly A）结构，称为多聚A尾。3.hnRNA是mRNA的未成熟的前体。两者的主要差别有两点：一是
8、hnRNA核苷酸链中的一些片段将不出现于相应的mRNA中，这些片段称为内含子，而保留于mRNA中的片段称为外显子。也就是说，hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，去掉了一些片段，余下的片段被重新连接在一起。（二）mRNA的功能 把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。 （三）遗传密码 在mRNA分子开放读码框架内，每3个相互邻近的核苷酸按其特定的排列顺序，组成三联体，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为遗传密码。二、tRNA（一）tRNA的一级结构1.含l0%一20%稀有碱基，如双氢尿嘧啶（DHU）等。2
9、.3-端为CCA-OH。3.5-末端大多数为G。（二）tRNA的二级结构 是三叶草形有氨基酸臂、DHU环、反密码环、额外环和TC环。（三）tRNA的三级结构 是倒L形。 （四）tRNA的功能 活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。三、rRNA rRNA参与组成核糖体，是蛋白质生物合成的场所。 【习题】 1.核酸中核苷酸之间的连接方式是A.35磷酸二酯键 B.25磷酸二酯键 C.糖苷键 D.肽键答疑编号111020201：针对该题提问正确答案A2.只存在于RNA中的碱基是A.腺嘌呤B.鸟嘌呤C.胞嘧啶D.尿嘧啶答疑编号111020202：针对该题提问正确答案D3.对DNA双螺旋的叙述错误的
10、是A.两条链通过碱基之间的氢键连接B.两链反向平行C.碱基位于螺旋的外侧 D.腺嘌呤和胸腺嘧啶配对 鸟嘌呤和胞嘧啶配答疑编号111020203：针对该题提问正确答案C4.某DNA双链，一条链的碱基序列是5 AACGTTACGTCC-3,其互补连为A.5-TTGCAATGCAGG-3 B.5GGACGTAACGTT-3C.5-AACGTTACGTTC-3 D.5AACGUUACGUCC-3答疑编号111020204：针对该题提问正确答案B5.下列是几种DNA分子的碱基组成比例，哪一种DNA的Tm最高?A.A+T = 15%B.G+C = 25%C.A+T = 80%D.C+G = 40%答疑编号111020205：针对该题提问正确答案A6.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.碱基部分不同核糖不同D.碱基不同核糖相同答疑编号111020206：针对该题提问正确答案C