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核酸的结构与功能

第01讲　核酸的结构与功能

查看课程讲义>>

核酸的结构和功能核酸的化学组成

DNA的结构与功能

DNA理化性质及其应用

RNA结构与功能

　　核酸的化学组成
　　以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，具有复杂的空间结构和重要的生物学功能。
　　核酸可以分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类。

　　核苷酸的构成

　　◆碱基（base）是含氮杂环化合物，可分为嘌呤和嘧啶两类

碱基名称	英文缩写	记忆方法
鸟嘌呤	G	鸟笼G
腺嘌呤	A	一线天
尿嘧啶	U	U型尿池
胸腺嘧啶	T	T－shirt
胞嘧啶	C	Cell细胞

　　A、G、C、T是构成DNA 的碱基
　　A、G、C、U是构成RNA 的碱基
　　舒畅一下：T（胸腺嘧啶）恤拖（脱氧核糖）地（DNA）
　　

　　◆核苷：碱基与核糖的缩合反应的产物。
　　◆糖苷键：核糖/脱氧核糖和嘌呤或嘧啶缩合形成。
　　◆磷酯键：核苷/脱氧核苷上的羟基与磷酸反应，脱水后形成。

　　◆核苷酸通过3’，5’－磷酸二酯键聚合形成核酸
　　
　　核酸的一级结构：RNA 的核苷酸和 DNA 的脱氧核苷酸从 5 ’－端至 3’－端的排列顺序或碱基序列。

　　DNA的结构与功能
　　DNA的二级结构—双螺旋结构模型

　　Watson－Crick DNA双螺旋结构模型要点
　　①反向平行的双链结构
　　外侧：脱氧核糖、磷酸骨架
　　内侧：通过氢键连接的碱基【A＝T，G≡C　】
　　②右手螺旋
　　螺旋上升一周包含10.5bp，碱基平面相距0.34nm
　　螺旋直径为2nm，螺距3.54nm；存在大沟、小沟
　　③双螺旋稳定主要力是氢键（横向）与碱基堆积力（纵向）
　　一条5’→3’，另一条3’→5’

　　补充：α螺旋与双螺旋对比

	α螺旋	DNA双螺旋
本质	蛋白质二级结构	DNA二级结构
螺旋参数	螺距：0.54nm 螺旋一周：3.6个氨基酸	螺距：3.54nm 螺旋一周：10.5碱基对
螺旋外侧	氨基酸侧链	脱氧核糖、磷酸
维系键	氢键	横向：氢键纵向：碱基堆积力

　　DNA的高级结构
　　超螺旋结构：在二级结构基础上进一步盘曲形成的紧密空间结构。
　　
　　意义：有规律的压缩分子体积，减少所占空间，而不是形成某些特定功能。

　　DNA的功能
　　作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，它是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础。
　　基因组：一个生物体的全部基因序列。

　　DNA理化性质及其应用
　　变性与复性
　　核酸杂交
　　紫外光吸收特性
　　变性：双螺旋DNA分子在某些理化因素作用下，使互补碱基对间的氢键断裂，双螺旋结构松散，变成单链的过程。
　　特点：共价键不被破坏（核苷酸序列不变、一级结构不变），变性后生物活性丧失。
　　复性（退火）：热变性的DNA经缓慢冷却后，两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象。

　　核酸杂交
　　概念：互补的核苷酸序列通过Walson－Crick碱基配对形成稳定的杂合双链DNA分子的过程。
　　探针：一小段已知序列的单链核苷酸用放射性核素（如³²P、³⁵S）或生物素标记其末端或全链，可依碱基配对规律与具有互补序列的待测核酸进行杂交，以探测它们的同源程度，这段核苷酸链称为探针。
　　
　　紫外光吸收特征
　　核酸分子的碱基含有共轭双键，在260nm波长处有最大紫外光吸收，可以利用这一特性对核酸进行定量和纯度分析。

　　RNA结构与功能
　　RNA也是遗传信息载体分子，RNA和蛋白质共同参与基因的表达调控。
　　与DNA相比，RNA分子较小，仅含数十个至数千个核苷酸，RNA的功能多样。
　　分类：mRNA、tRNA、rRNA
　　1.信使RNA（messenger RNA， mRNA ）
　　特点：含量少，种类多，大小结构各不相同。
　　功能：遗传信息载体（信使），由核内合成后转移到胞质，指导蛋白质分子的合成（蛋白质合成的模板）。
　　
　　不均一核RNA（hnRNA）→成熟mRNA
　　5’帽，3’polyA尾
　　hn被剪接后变m

　　2.转运RNA（transfer RNA，tRNA）
　　特点：分子量最小，含有稀有碱基，二级结构为三叶草，三级结构为倒“L”形。
　　功能：各种氨基酸的转运载体，在蛋白质合成中转运氨基酸原料。
　　
　　2332

　　3.核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）
　　特点：含量最多（80%以上），二级结构含有大量茎环结构，可作为核蛋白体蛋白的结合和组装的结构基础。
　　功能：与核糖体蛋白组成核糖体，在细胞质作为蛋白质的合成场所。

　　总结：DNA与RNA的异同

比较项目		DNA	RNA
相同点	分子组成	碱基A、C、G＋戊糖＋磷酸
相同点	分子结构	组成单位单核苷酸；3’，5’磷酸二酯键连成一级结构
不同点	分子组成	脱氧核糖；含T	核糖；含U
	分子结构	一级：脱氧核糖核苷酸排列	核糖核苷酸排列
		二级：双螺旋	发卡/三叶草（tRNA）
		三级：超螺旋/核小体（真核）	倒“L”形（tRNA）
	生物学功能	遗传物质储存和携带者	参与蛋白质的合成

　　DNA中的糖是
　　A.葡萄糖
　　B.D－核糖
　　C.6－磷酸果糖
　　D.D－2－脱氧核糖
　　E.半乳糖
『正确答案』D

核酸中核苷酸之间的连接方式是　　A.肽键　　B.糖苷键　　C.2’，3 ’－磷酸二酯键　　D.2 ’，5 ’－磷酸二酯键　　E.3 ’，5 ’－磷酸二酯键


	『正确答案』E

比较RNA与DNA的组成，下列选项正确的是　　A.戊糖相同，部分碱基不同　　B.戊糖不同，碱基相同　　C.戊糖相同，部分碱基相同　　D.戊糖不同，部分碱基不同　　E.DNA中含有大量的U，RNA中含有大量的T


	『正确答案』D

DNA的一级结构指的是　　A.DNA分子中的碱基排列顺序　　B.DNA分子中的碱基配对关系　　C.DNA分子中的各碱基所占的比例　　D.DNA分子的双螺旋结构　　E.DNA分子中的碱基种类


	『正确答案』A

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	DNA的结构与功能
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	RNA结构与功能

DNA中的糖是　　A.葡萄糖　　B.D－核糖　　C.6－磷酸果糖　　D.D－2－脱氧核糖　　E.半乳糖


	『正确答案』D

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