核苷酸与核酸-
核苷酸与核酸
戊糖
HO CH2
OH HO CH2
OH
5´ O
O
4´
1´
3´ 2´
OH OH
核糖(ribose) （构成RNA）
OH H 脱氧核糖(deoxyribose)
（构成DNA）
目录
（三）碱基和和戊糖缩合成核苷酸
1. 碱基和戊糖缩合成核苷 β-N-糖苷键
2. 糖苷键是可以旋转 碱基位置存在顺式和反式结构
1.00
★ 包括5-甲基胞嘧啶 ▲ 比值偏离1 ：1是实验误差所致
目录
（二） DNA双螺旋结构具有特征性
（Watson, Crick, 1953）
DNA分子由两条相互平行但 走向相反的脱氧多核苷酸链 组成，两链以-脱氧核糖-磷 酸-为骨架，以右手螺旋方 式绕同一公共轴盘。螺旋直 径为2nm，形成大沟(major groove) 及 小 沟 (minor groove)相间。
目录
第一节 核酸概述
The Generality of Nucleic Acids
目录
一、核酸的基本结构单位是核苷酸
核酸在核酸酶的作用下水解成核苷酸。
二、核苷酸由碱基、戊糖、磷酸组成
核苷酸由碱基(base)、戊糖(pentose)和 磷酸3种成分以共价键依次连接而成。
目录
核酸的化学组成
元素组成 C、H、O、N、P（9%~10%）
第六章
核苷酸与核酸
Nucleotides and Nucleic Acids
目录
核 酸(nucleic acid)
是以核苷酸为基本组成单位的生物大 分子，携带和传递遗传信息。
目录
核酸的发现和研究工作进展
1869年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 1994年 中国人类基因组计划启动 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架
04章核苷酸和核酸1
DNA结构变化的意义
• 复制、转录、重组——起始、调节位点
3. DNA的三级结构
DNA的三级结构是指DNA分子（双螺旋） 通过扭曲和折叠所形成的特定构象。包括不同
二级结构单元间的相互作用、单链与二级结构
单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征。超螺 旋结构是三级结构的一种。
（2）特殊的二级结构
回文结构（palindromic structure）也称反 向重复（inverted repeats）：链内互补
发夹形和十字形结构
镜象重复（mirror repeat）
H-DNA——三螺旋DNA
Hoogsteen碱基配对 三链DNA的碱基配对形式
双链DNA的碱基配对形式
2．一些核苷酸是细胞通讯的媒介(第二信 使分子)：cAMP , cGMP
ATP
腺苷酸环化酶
cAMP + PPi
3. 核苷酸是许多酶辅助因子的结构成分
第二节 磷酸二酯键与 多核苷酸
1. 核苷酸的连接
5´端
C
核苷酸之间以磷酸
二酯键（phosphodiester
linkage）连接形成多核
苷酸链（polynucleotide chain）。 寡核苷酸：＜50核苷酸 多核苷酸
第四节
DNA的结构
Structure of DNA
一、DNA储存遗传信息的证实
1. 细 菌 转 化 实 验 1928年Frederick Griffith和1944年O. Avery
Avery细菌转化实验（1944）
噬菌体
2. 噬菌体侵染细菌的实验
二、各物种DNA有着独特的碱基组成
• DNA结构有关重要线索来自Chargaff等(1950)的 研究结果：
核苷酸和核酸
第二章核苷酸和核酸引言一、核酸的发现：核酸是瑞士科学家 F.Miesher于１８６８年在研究细胞核化学组成成分时发现的，他把从细胞中分离出来的酸性的含磷的物质称为核酸。
二、如何证明核酸是遗传物质的载体？１.１９４４年O.T.Avery的细菌转化实验是获得DNA携带遗传信息的第一个证明。
噬菌体捣碎的实验——第二２.１９５２年Alfred D.和Hershey等人建立的T2个证据。
**证明噬菌体复制的物质是DNA而不是蛋白质外壳3.1953年 Watson和Crick的DNA双螺旋模型的发现，更进一步揭示了DNA作为遗传物质储存和信息传递的化学机制。
4.核酶的发现，一些核酸本身具有酶催化的活性。
三、核酸的种类和分布1. 分类：根据分子中所含戊糖的种类分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。
2. 分布：DNA: 真核:98%核中（染色体中）核外:线立体（mDNA）叶绿体（ctDNA）原核:拟核核外:质粒病毒：DNA病毒RNA：以细胞质中存在为主，细胞核中也有：tRNA（转移RNA）RRNA(核糖体RNA)MRNA(信使RNA)RNA病毒：SARS第一节核酸的基本化学组成前言已经讲过蛋白质，核酸是生物体中另一种重要的大分子，两者合起来称为生物体内最重要的两大分子。
蛋白质的完全水解产物——各种氨基酸的混合物不完全水解产物——各种大小不等的肽段和氨基酸混合物核酸的完全水解产物——嘌呤和嘧啶碱、戊糖和磷酸混合物不完全水解产物——核苷和核苷酸因此aa是蛋白质的基本组成单位，核苷酸是核酸的组成单位，核酸就是多聚核苷酸。
一、核酸的化学组成 1.元素组成：C H O N P，蛋白质元素组成：还有其他元素。
2.分子组成：——碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱——戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖——磷酸(phosphate)DNA的碱基组成：A G C T；RNA的碱基组成：A G C U二、核苷酸的结构1. 戊糖组成核酸的戊糖有两种。
初中化学知识点归纳核酸与核苷酸的性质与应用
初中化学知识点归纳核酸与核苷酸的性质与应用初中化学知识点归纳：核酸与核苷酸的性质与应用在初中化学学习中，核酸与核苷酸是非常重要的知识点。
本文将结合相关理论和实际应用，对核酸与核苷酸的性质和应用进行归纳。
一、核酸的性质与组成核酸是由核苷酸经连接而成的长链状生物大分子。
核苷酸是核酸的单体，由糖类、磷酸和氮碱基三个部分组成。
根据糖类的不同，核苷酸可分为DNA（脱氧核苷酸）和RNA（核糖核苷酸）两类。
1. DNA（脱氧核苷酸）DNA是生物体内存在的主要遗传物质，具有双螺旋结构。
DNA分子由糖磷酸骨架和连接在其上的碱基对组成，碱基对包括腺嘌呤与胸腺嘧啶，以及鸟嘌呤与胞嘧啶。
DNA分子具有稳定性高、传递遗传信息的特点。
2. RNA（核糖核苷酸）RNA广泛存在于细胞质中，参与蛋白质的合成过程。
RNA分子同样由糖磷酸骨架和连接在其上的碱基组成，其中碱基包括腺嘌呤、尿嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶。
与DNA不同，RNA分子为单链结构，具有较短寿命。
二、核酸的生物学功能核酸作为生命体内的重要物质，具有多种重要的生物学功能。
1. 遗传信息的传递DNA是生物体内存在的主要遗传物质，内含了生物体所有遗传信息。
当细胞分裂时，DNA能够准确地自我复制，并将所含的遗传信息传递给新生物体。
2. 遗传信息的表达RNA参与蛋白质的合成过程，协助DNA将遗传信息转录为mRNA （信使RNA），并在核糖体中通过mRNA指导蛋白质的合成。
3. 能量转化核苷酸在生物体内参与能量转化的过程中发挥重要作用，如ATP （三磷酸腺苷）为细胞提供能量，GTP（三磷酸鸟苷）参与细胞运输和合成等生理过程。
4. 调控基因表达RNA通过参与转录、剪接和翻译等过程来调控基因的表达，从而影响和调控生物体内的生物过程。
三、核酸与人类生活的应用核酸在人类的生活中有广泛的应用，涉及医学、农业、食品科学等多个领域。
1. 医学应用核酸检测技术在医学领域中被广泛应用，如DNA检测可用于亲子鉴定、疾病诊断等；PCR技术则可用于病原体的快速检测，促进了病毒性疾病的早期诊断。
何谓核苷酸——精选推荐
何谓核苷酸核苷酸是核酸的基本结构单位，是由核苷和磷酸组成，是核酸的前体物质，细胞内存在多种游离的核苷酸，它们几乎参与细胞的所有生化过程，是代谢上极为重要的物质。
核酸、基因、与核苷酸的关系如何？核酸（DNA）的结构是一条双螺旋的长链；基因则是链上的若干片段；核苷酸是组成片段的基本单位。
核苷酸是组成核酸的基本结构单位，核苷酸是核酸生物合成的前体。
基因是核酸分子（DNA）的一个片段，由四种特定核苷酸按一定顺序串联而成，基因的功能由核苷酸顺序和表达调控所决定，二者若发生异常的改变，人体就会产生疾病。
因此，有人把核酸形象地比作一座大厦，基因是大厦的房间，核苷酸则是构筑大厦的基石。
为什么说核酸使人体最重要的抗衰老营养素？核酸是人体最重要的抗衰老营养素，这是美国著名科学家核酸营养学的创立人班·杰明·弗兰克,通过20年的研究得出的结论.据调查,日本、挪威、瑞典、荷兰、冰岛等国，人们喜食富含核酸的食物，使这些国家长寿人群比例远远高于其它国家。
研究证实，核酸与人体健康长寿有密切关系。
核酸在细胞的新陈代谢、蛋白质的合成、能量传输方面，有着重要作用，对一切生物的生长、发育、繁殖、遗传及变异等重大生命活动，都起着关键作用，人体核酸含量充足，新陈代谢、生理功能正常，人就能健康长寿。
因此，弗兰克称核酸为生命的源泉。
外源核酸在人体内的代谢途径。
核酸是高分子化合物，核酸进入人体不能直接被人体吸收与利用，它必须在人体自身酶及大量的能量的作用下，分解为能被人体直接利用的核苷酸、核苷、碱基、戊糖、磷酸等物质，由小肠粘膜吸收进入肝脏，然后进行分解或直接用于合成人体自身核酸的原料。
神奇的核苷酸营养在人体的正常新陈代谢过程中，每天约有数以亿计的细胞死亡，同时又有数以亿计的细胞新生，换而言之，人体每天必须制造出数以亿计的基因组。
现代医学最新研究成果已经表明：人类的疾病大都是由于基因变异、基因受损所致。
而核苷酸能直接作用于人体的细胞，使基因的自我复制和自我修复正常进行，从而增强人体免疫力与抵抗力。
第一章 核酸和核苷酸
3.碱基（base）
4.核苷（nucleosides） 核糖，脱氧核糖与碱基的缩合产物为核 苷。 5.核苷酸（nucleotides）
6.稀有碱基（修饰性碱基）
二.磷酸二酯键与核酸链（多核苷酸）
1.核苷酸通过磷酸二酯键连接成“寡核苷 酸”,“多核苷酸”。少于50个核苷酸残 基的核苷酸聚合物称为寡核苷酸，多于 50个核苷酸残基称为多核苷酸。天然核 酸为多核苷酸（polynucleotide）。 2.核酸链的简化表示法 如无特别注明一条核酸链左边为5‘末端， 右边为3’末端。
内切酶
外切酶一般有末端特异性；
内切酶常有碱基顺序特异性；
3.DNA限制性内切酶 能识别一定核苷酸顺序，并在识别顺序 或识别顺序附近同时切割DNA双链的酶， 称为DNA限制性内切酶。
限制性DNA内切酶与DNA甲基化酶构成
“限制－修饰”系统，是用于保护细菌 本身的染色体DNA，限制外来入侵DNA 的一种防御系统。 限制型内切酶的命名：以分离出限制酶 的菌株属名的第一个字母（大写），加 上细菌种名的前两个字母来表示。有时 再加菌株名和发现次序，如大肠杆菌细 胞R株第一个发现的限制酶称EcoR I。
限制性片断长度多态性（RFLP，
Restriction Fragment Length Polymorphism） 可以看成是物种基因组在限制酶切点上的 遗传多态性，例如在某一限制酶识别的靶 位点碱基改变，导致由相关限制酶切割产 生的片断长度和数目上的差异，RFLP用 于对基因组进行遗传作图，是一种常用的 遗传标记。
2.导致DNA双螺旋结构建立的一些基础 a.证明DNA储存遗传信息；转化因子的发 现；噬菌体T2感染大肠杆菌的同位素示 踪实验（见图）； b.DNA碱基组成的Chargaff规则； c.DNA纤维的X光衍射分析（见图）；
《核苷酸与核酸》课件
《核苷酸与核酸》课件课程目标：1. 了解核苷酸的结构和功能；2. 掌握核酸的种类、分布和作用；3. 理解核苷酸与核酸之间的关系；4. 能够应用核苷酸和核酸的知识解释生物学现象。
第一部分：核苷酸一、核苷酸的定义1. 核苷酸是生物体内一类重要的有机化合物，由糖、磷酸和含氮碱基组成；2. 核苷酸是构成核酸的基本单元，也是生命活动的基本物质之一。
二、核苷酸的结构1. 糖：五碳糖，分为脱氧核糖和核糖两种；2. 含氮碱基：分为嘌呤和嘧啶两类，组成DNA和RNA的碱基不同；3. 磷酸：连接核苷酸的桥梁，起到传递能量的作用。
三、核苷酸的种类1. 脱氧核苷酸：构成DNA的基本单元，包括腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸；2. 核糖核苷酸：构成RNA的基本单元，包括腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸。
四、核苷酸的功能1. 储存和传递遗传信息：DNA通过核苷酸序列储存遗传信息，RNA2. 参与蛋白质合成：mRNA将DNA上的遗传信息转录成RNA，tRNA将氨基酸运输到核糖体上，rRNA组成核糖体，参与蛋白质合成；3. 能量代谢：ATP（腺苷三磷酸）是细胞内能量的主要载体，GTP （鸟苷三磷酸）等也参与能量代谢。
第二部分：核酸一、核酸的定义1. 核酸是生物体内一类重要的有机化合物，由核苷酸组成；2. 核酸是生命活动的基本物质之一，具有储存和传递遗传信息的功能。
二、核酸的种类1. DNA（脱氧核糖核酸）：主要存在于细胞核中，少数存在于线粒体和叶绿体中；2. RNA（核糖核酸）：主要存在于细胞质中，少数存在于细胞核中；3. 病毒的遗传物质：DNA或RNA，根据病毒类型不同而有所区别。
三、核酸的分布1. DNA：主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体中也含有少量的DNA；2. RNA：主要分布在细胞质中，细胞核中也含有少量的RNA。
四、核酸的作用1. 储存和传递遗传信息：DNA通过核苷酸序列储存遗传信息，RNA2. 控制蛋白质合成：DNA通过转录和翻译过程控制蛋白质的合成；3. 参与细胞分化：DNA在不同细胞中选择性表达基因，使细胞分化成不同的组织和器官；4. 抵御外源性遗传物质入侵：核酸酶等酶类可以降解外源性核酸，保护细胞免受感染。
核苷酸和核酸
原核细胞
调节mRNA的翻译
原核细胞
参与真核mRNA的编辑
某些真核细胞
作为RNA病毒的遗传物质
RNA病毒
调节基因的表达
真核细胞
催化特定的生化反应
原核细胞、真核细
胞和某些RNA病毒
不明，与细胞质某些特殊的
脊椎动物
蛋白质形成核糖核酸蛋白复
合物（ribonucleoproteins）
调节女性一条X染色体转变 人
在核苷中，碱基在糖苷键上的旋转受到空间位阻的限制。结果核 苷和核苷酸能以顺式和反式两种构象存在。顺式核苷的碱基与戊 糖环在同一个方向，反式核苷的碱基与戊糖环在相反的方向。
由于嘧啶环O2和戊糖环C5′之间的空间位阻，嘧啶核苷通常为反 式构象。嘌呤核苷可采取两种构象。自由的嘌呤核苷（特别是鸟 苷）更容易形成顺式构象，但是，DNA和RNA螺旋中的嘌呤核苷 主要为反式构象。
末端终止法
末端终止法也叫双脱氧法。要想理解此方法的原理， 需要对DNA复制的过程有所了解。DNA是一种双螺旋 分子，其复制是在DNA聚合酶催化下，以原来的两条 母链上的核苷酸序列为模板，通过互补配对的方式合 成新DNA链的过程。复制需要引物和四种dNTPs，总 是从5′-端向3′-端进行。细胞内DNA复制的引物一般是 RNA，但体外DNA复制的引物可以是人工合成的与模 板链互补的一段寡聚脱氧核苷酸。复制开始于引物3′端自由的羟基，依据碱基互补配对的原则，不断地形 成新的3′,5′-磷酸二酯键，使DNA链得到延伸，直到一 个新的DNA分子完全被合成。
碱溶液下的稳定性 不稳定，很容易水解
稳定
英文缩写 mRNA tRNA rRNA SnRNA SnoRNA
7SLRNA tmRNA micRNA gRNA vRNA RNAi Ribozyme
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cAMP
cGMP
2020/7/25
17
2020/7/25
18
Primary structure
– The sequence of nucleotide – The sequence of the base。
2020/7/25
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Two kinds of nucleic acids
• 核糖核酸
2020/7/25
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DNA functions
DNA and gene carry genetic information as its basic function. The sequence in its molecule can be used as template for replication and transcription.
核中故称为“核素”nuclein, 20年后正式命 名为核酸nucleic acids。 早期的研究仅将核酸看成是细胞中的一般化 学成分，逐步证明核酸是一种线状聚合物。
1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质
2020/7/25
3
Chemical composition
element: C、H、O、N、P（9%~10%）
DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同
负超螺旋(negative supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
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DNA superhelix
• 原核生物的DNA可以形成超螺旋。 • 真核生物中DNA的三级结构与蛋白质有关。 • 和DNA结合的蛋白质有组蛋白和非组蛋白。 • 组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两个分子形成八
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2020/7/25
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23
Hydrogen bonds in base pair forming
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不同类型的DNA双螺旋结构
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超螺旋结构(superhelix 或supercoil)
聚体，被两圈140-145碱基对的DNA所围绕。形成 核小体。 • H1位于核小体之间的连接区，组成串珠状结构。
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Circular DNA
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nucleosome
• Consists of
–DNA： ~200bp
–Histones：H1
•
H2A，H2B
•
H3
Nucleotides and Nucleic Acids
核苷酸与核酸
2020/7/25
1
discovering nucleic acid
• 1869年，瑞士科学家Miescher在外科绷带上得到一 种含磷酸很高的酸性化合物，命名为“核质”。
• 1889年，Altmann制备了不含蛋白质的核酸制品， 首先使用了核酸这个名称。
5
• 6-氨基嘌呤
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2-氨基-6-酮基嘌呤
6
2，4-二酮基嘧啶
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5-甲基尿嘧啶
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8
2-酮基-4-氨基嘧啶
2020/7/25
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Ribose and Deoxyribose
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10
Features in ribose
• 共同点： • 大多是呋喃糖 • 与碱基连接都是β-构型，C’-1位的构型为β-羟
• 1928－1932年，确立了核酸在生命现象中的地位。 • 1953年，Waston和Crick建立了双螺旋模型，这是
核酸发展史上的重要里程碑。
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2
Discovery of nucleic acid
1869年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取 到一种富含磷元素的酸性物质，因存在于细胞
• RNA
• 单链多聚核糖核苷酸
• 组成成分核糖
• 功能
脱氧核糖核酸
DNA
单链或双链多聚脱氧核糖核酸
组成成分脱氧核糖
功能
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20
Waston和Crick DNA double helix model
Chargaff rules： [A] = [T] [G] [C]
DNA纤维的X-线衍射 图谱分析
基； • 不同点： • RNA是D-核糖，DNA是D-2-脱氧核糖 • 种类 4种， • 部分RNA还有D-2-O-甲基核糖 • 还发现有几个己糖 如RNA中有甘露糖、半乳糖
，DNA中有葡萄糖。
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嘌呤 嘧碇
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bases
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Nucleoside
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DNA is genetic material and therefore varies individually.
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RNA
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General features in structure
• 组成RNA分子的4种核苷酸A、G、C、U; • 核糖2’位都有羟基; • 一般分子较小，核苷酸数目变异多，70-几
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Nucleotide
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腺嘌呤脱氧核苷一磷酸 dAMP
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Levels of phosphate
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Important derivatives
NMP，NDP，NTP NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD
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Cyclic nucleotide
千个，人的DNA 280万kb; • 大多数RNA分子都成线状单链，局部单链
•
H4Biblioteka 2020/7/2531三、 DNA functions
• Gene：A unit or a fragment in DNA molecules, which is able to be replicated and transcripted.
• Gene acts as a genetic basic unit.是生物遗传 繁殖的物质基础。
Molecule: —— base：purin ，pyridine —— pentose：ribose，deoxylribose —— phosphate
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4
Overview of nucleic acid
核酸
脱氧核糖核酸
核糖核酸
遗传信息的存储和携带者
遗传信息表达
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