第一节 核酸的结构和功能
核酸的结构与功能
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。
核酸结构和功能
U
五碳糖
组成单位
脱氧Байду номын сангаас糖
脱氧核苷酸(4种)
一般2条
主要在细胞核
核糖
核糖核苷酸(4种)
一般1条
主要在细胞质
核苷酸链
分布
功能
生物的遗传物质
四、核酸的功能 功能：核酸是除朊病毒之外的所有生物的 遗传物质， 对生物体的遗传、变异和蛋白 质的生物合成中具有极其重要的作用
其中，DNA是主要的遗传物质（人等）， 少数病毒中，以RNA作为遗传物质
派洛宁 RNA 吡罗红
图
洋葱根尖分生区细胞中的DNA存在于（ B ）
A.线粒体、叶绿体和细胞核 B.线粒体和细胞核 C.叶绿体和细胞核 D.高尔基体、线粒体和细胞核
三、核酸的结构
思考
1、基本组成元素有哪些？C、H、O、N、P
2、基本组成单位是什么？ 由什么组成？
磷酸
核苷酸
五碳 糖
碱基
一、核酸的概念及种类 概念：由许多核苷酸聚合成的生物大分子 化合物，为生命的最基本物质之一 。 种类： DNA （脱氧核糖核酸） 核酸 RNA （核糖核酸）
二、核酸在细胞中的分布 通过学习课本第37页探究活动，完成下表：
核酸 染色剂 染色颜色 主要存在于
少数存在于
DN 甲基绿 A
绿色 红色
细胞核 线粒体,叶绿体 细胞质 细胞核
一分子核苷酸＝一分子 五碳糖 + 磷酸 。 一分子含氮碱基 + 一分子
五碳糖又可分为： 脱氧核糖 核糖
脱氧核糖核 苷酸
核糖核苷酸
３、DNA和RNA的碱基
脱氧核糖核苷酸
T
胸腺嘧啶
A
P
核酸的结构和功能
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。
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生命体中非常重要的一类化合物，它们呈现出多种不同的结构和功能，具有广泛的生理活性和重要的医学应用价值。
因此，本文将从核酸的结构和功能两个方面对其进行详细的探讨和分析。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸构成的，其中核苷酸是由糖、碱基和磷酸组成的。
糖和碱基是核苷酸的主要结构单元，而磷酸则是连接各个核苷酸单元的桥梁。
糖的选择在DNA和RNA中有所不同，DNA中的糖是脱氧核糖，而RNA中的糖是核糖。
这种区别使得DNA和RNA结构上存在一些差别，比如在酸碱度条件下，DNA更容易形成稳定的结构，背景下我们来详细讨论DNA和RNA的结构特点。
1. DNA的结构DNA是双链结构，由两个聚合物互相结合而成，这些聚合物通过碱基间的氢键相互连接。
DNA的结构是基于鲍尔理论建立的，它是由两个不合位置条，其中的一条旋转了一定的角度，使得这两个链在三维空间中形成一个双螺旋结构。
这种双螺旋结构基本上是由两个不同形式的基对构成，互补的碱基间相互配对，即腺嘌呤和胸腺嘧啶之间存在两个氢键，而鸟嘌呤和胞嘧啶之间则存在三个氢键。
这种氢键结构赋予了DNA一定程度上的稳定性，保证了基因信息的稳定性和传递性。
2. RNA的结构RNA是单链结构，由一个核苷酸链构成，在链上存在一系列氨基酸残基、一个五碳糖和一个碱基，其中的碱基和DNA是相同的。
在RNA中，碱基的选择和排列方式是独立于它的糖和磷酸残基的。
这种构造决定了RNA的结构和功能具有很大的多样性，比如，一些RNA可以形成自身结构，同时也能与其他分子发生特异性的相互作用，这些相互作用可以形成多种不同的RNA-RNA、RNA-蛋白质和RNA-糖等复合物。
二、核酸的功能核酸具有多种复杂的生理和生化功能，其中一些主要功能如下：1. 遗传信息的存储和传递DNA是生物体内最重要的分子之一，它通过氢键和反选配的规则对碱基进行配对来存储和传递生物体的遗传信息。
由于这种针对性的选择性，碱基对之间的氢键是典型的尺度互补，这种互补性导致了新链的合成，比如，DNA复制过程中就是通过这种互补性黏连在新的链上的。
核酸的结构和功能
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。
核酸的结构和功能
缠绕1.75圈 约140~160bp
60bp
核心颗粒 2 (H2A·H2B ·H3 ·H4 )
染色质纤维
人类46条染色体的DNA总长可达 1.7m，经过螺旋化压缩，实际总 长只有200nm。
中心法则 (Central Dogma)
Replication
Reverse transcription
OH
HN
HCH3
H
H
ON
H
胸腺嘧啶 thymine
（T）
DNA
胸腺嘧啶 (T)
腺嘌呤 (A)
鸟嘌呤 (G)
胞嘧啶 (C)
RNA
尿嘧啶 (U)
（二）戊糖
HOH2C5’ O OH
4’
1’
3’ 2’
OH OH
β-D-2-核糖
核糖 (Ribose) 构成 RNA
HOH2C5’ O OH
4’
1’
3’ 2’
（2）碱基互补配对：AT配对（两个氢键）， GC配对（三个氢键）；碱基对平面垂直纵轴 （3）右手双螺旋：螺距为3.4 nm，直径为2.0 nm，10.5 bp/圈
（4）表面功能区：小沟较浅；大沟较深，是蛋 白质识别DNA碱基序列的基础 （5）维持结构稳定的力量：氢键维持双链横向 稳定，碱基堆积力维持螺旋纵向稳定
脱氧 d
碱基 A G T C U
磷酸基数目 M D T
磷酸 P
• DNA、RNA组成异同
DNA与RNA在组成成份上略有不同：
DNA
RNA
磷酸 碱基
戊糖
磷酸 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） D-2脱氧核糖（dR）
磷酸 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U）
核酸结构与功能
核酸结构与功能核酸是生物体内重要的生物大分子，广泛存在于细胞核和细胞质中。
它们以其特殊的结构和功能在遗传信息的传递和蛋白质合成等生物过程中发挥着重要的作用。
本文将介绍核酸的结构和功能，以便更好地了解这一重要的生物分子。
一、核酸的结构核酸包括DNA和RNA两种类型，它们的结构有所不同。
DNA分子由磷酸、脱氧核糖和碱基组成。
碱基可以分为腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四种，其中A与T之间有双氢键连接，G与C之间有三氢键连接。
这种配对方式使得DNA具有双链结构，形成了一个螺旋状的双螺旋结构，我们通常所说的DNA结构。
RNA分子由磷酸、核糖和碱基组成。
与DNA不同的是，RNA中的胞嘧啶（C）被尿嘧啶（U）取代，U与A之间同样有双氢键连接。
由于RNA只有单链结构，因此它的形状是比较灵活的。
在细胞中，RNA能够根据需要折叠成不同的结构，以实现其特定的功能。
二、DNA的功能DNA作为遗传信息的携带者，在细胞遗传学中起着重要作用。
它的主要功能包括：1.遗传信息存储：DNA分子中的碱基序列编码了生物体的遗传信息，包括个体的性状、生理功能和行为特征等。
这些信息通过DNA的复制和传递进行遗传。
2.蛋白质合成的模板：DNA中的遗传信息通过转录作用转写成RNA，然后再通过翻译作用转化成蛋白质。
DNA是这一过程的模板。
3.基因调控：DNA还通过染色质的结构紧密联系在一起，形成染色体。
在细胞活动中，染色体的结构变化与基因的活化和关闭有关，从而影响细胞内生物过程的进行。
三、RNA的功能RNA的功能比较多样，可以分为以下几类：1.信息传递：mRNA（信使RNA）负责将DNA中的遗传信息传递到细胞质中，为蛋白质合成提供模板。
tRNA（转运RNA）在蛋白质合成时将氨基酸转运到相应的位置，起到“适配子”的作用。
2.催化作用：rRNA（核糖体RNA）是构成细胞核糖体的主要组成部分，参与催化蛋白质合成的反应。
此外，一些特殊的RNA分子也具有催化某些生化反应的能力。
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生命体内十分重要的一种生物大分子，它不仅可以储存遗传信息，还可以传递遗传信息和控制遗传信息的表达。
核酸的结构和功能一直是生物学研究中备受关注的重要领域，本文将从核酸的结构和功能两个方面进行探讨。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸单元组成的，每个核苷酸单元由一个糖分子、一个碱基和一个磷酸基团组成。
糖分子是五碳糖，对于RNA来说，是核糖，对于DNA来说，是脱氧核糖。
碱基有四种类型，分别为腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶，它们可以自由地组合在一起，形成不同的核苷酸单元。
核苷酸单元通过磷酸基团的连接形成了核酸链。
RNA是单链结构，而DNA是双链结构，其中一条链具有正向朝向，另一条链具有反向朝向。
DNA两条链通过氢键相互串联在一起，即A碱基配对T碱基，C碱基配对G碱基，这种配对方式保证了DNA两条链互补性，且不同的DNA序列具有不同的特异性。
RNA在一些特殊情况下可以形成双链结构，例如siRNA和微小RNA可以通过与靶序列的互补配对来抑制基因表达。
二、核酸的功能核酸的功能主要包括储存遗传信息、传递遗传信息和控制遗传信息的表达。
1. 储存遗传信息DNA作为遗传物质的载体，在细胞分裂和繁殖的过程中，能够确保一定程度的遗传稳定性和连续性。
它能够储存所有生物的遗传信息，并且在细胞复制过程中保持遗传信息的准确复制。
当细胞分裂时，DNA能够在细胞的两个子细胞之间进行遗传信息的传递，从而保证遗传信息的传承。
2. 传递遗传信息RNA作为DNA的转录产物，能够通过核糖体进行翻译，合成蛋白质。
RNA分为mRNA、tRNA和rRNA三类，其中mRNA是将DNA上的遗传信息转录并运送到核糖体的，tRNA是将氨基酸运送到核糖体，rRNA是核糖体的主要构成部分之一。
RNA通过转录和翻译过程，将DNA上的遗传信息传递到蛋白质上，控制蛋白质的合成和功能性质。
3. 控制遗传信息的表达DNA序列中含有许多启动子和基因调控元件，它们能够通过结合转录因子调节基因的表达。
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分子结构及分布的不同点
DNA由两条多核苷酸 联构成的双链螺旋结 构； RNA由一条多核苷酸 链组成的单链结构。 DNA主要存在于细胞 核 RNA主要存在于细胞 质
三、DNA的结构和功能 的结构和功能
DNA的分子结构
DNA由两条平行的多脱氧核苷酸链 构成 双链对应的碱基以氢键相连 双螺旋的直径为2nm，每螺旋一周 含10个碱基对，螺距为3.4nm，相邻 碱基对平面间距0.34nm。
RNA、DNA的化学组成异同
RNA中的碱基A U G C 构成RNA的核苷酸为：
AMP腺嘌呤核苷酸、GMP鸟嘌呤核苷酸、CMP胞嘧啶核苷酸、 UMP尿嘧啶核苷酸
DNA中的碱基A T G C 构成DNA的核苷酸为
dAMP腺嘌呤脱氧核苷酸、dGMP鸟嘌呤脱氧核苷酸、dCMP胞嘧 啶脱氧核苷酸、dTMP尿嘧啶脱氧核苷酸
第三章 遗传的分子基础
第一节 核酸的结构和功能
一、核酸的化学组成
组成核酸的化学元素有C H O N和P，组成核酸的 基本单位是核苷酸，核苷酸由戊糖、含氮碱类
根据核酸中戊糖的种类不同分为：
核糖核酸（ 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸（RNA) 、脱氧核糖核酸
根据碱基的不同分为： 嘌呤、嘧啶 其中嘌呤碱有：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G） 嘧啶碱有：胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）、 胸腺嘧啶（T）
脱氧 核糖
双链螺 主要在细胞 主要是储存、 旋结构 核，少量存 复制和转录 在于细胞质 遗传信息 单链 主要存在于 细胞质，少 量在细胞核 主要参与遗 传信息的表 达，也参与 遗传
核糖
DNA的功能
储存遗传信息
存储的信息量巨大
复制遗传信息
半保留复制
转录合成RNA
DNA区段为模板 U代替T，与A配对
四、RNA的结构和功能 的结构和功能
信使RNA（mRNA）
传递、模板
转运RNA（tRNA）
运输氨基酸
核糖体RNA（rRNA）
构成核糖体
DNA及RNA的比较
戊糖 组成 DN A RN A 碱基 组成 AT GC AU GC 分子结 构 分布 作用