核酸化学
核酸的理化性质及应用
核酸的理化性质及应用核酸是一类含有大量核苷酸单元的生物大分子，在细胞中起着重要的生物学功能。
核酸分为两类：脱氧核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
下面我将介绍核酸的理化性质及应用。
一、核酸的理化性质：1. 化学成分：核酸由核苷酸单元组成，单个核苷酸由一个五碳糖（脱氧核糖或核糖）、一个含氮碱基和一个磷酸基团组成。
2. 结构：DNA是由两条互补的链以双螺旋结构排列而成，RNA是以单链形式存在。
DNA的碱基对是按照互补规则特异性配对的，腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）之间有两个氢键相连，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之间有三个氢键相连，保持了DNA分子的稳定性。
3. 酸碱性：核酸是一种多酸性物质，可与碱性染料结合。
通过电泳技术可将核酸分离，由于核酸是多酸性的，具有负电荷，在电场中可被迁移，从而实现其分离和纯化。
4. 稳定性：由于DNA中的碱基对通过氢键相连，DNA分子具有较高的稳定性，可在适宜条件下长期储存。
二、核酸的应用：1. 遗传学研究：核酸是遗传物质的重要组成部分，在遗传学研究中发挥着关键作用。
通过对DNA或RNA的序列进行分析，可以揭示生物个体之间的遗传差异，并研究基因与功能的关系。
例如，人类基因组计划（Human Genome Project）使用DNA测序技术对人类整个基因组进行了测序，从而为深入研究人类遗传学奠定了基础。
2. 诊断医学：核酸在疾病诊断中的应用日益重要。
通过PCR（聚合酶链式反应）技术可以在体液或组织中检测到微量的病原体DNA或RNA，从而实现病原体的快速检测和诊断。
例如，在新冠疫情中，核酸检测成为最常用的方法之一。
3. 基因工程：核酸在基因工程领域具有重要应用。
通过将外源DNA或RNA导入细胞中，可以实现基因的插入、删除或替换，从而实现基因改造或修复。
这种技术在生物技术、农业、医学等领域中有着广泛的应用，如转基因作物的培育、基因治疗等。
4. 疾病治疗：核酸药物被广泛应用于疾病的治疗。
05-核酸化学(1-4)汇总.
3.稀有碱基
核酸中的部分稀有碱基 DNA 嘌 7-甲基鸟嘌呤 呤 N6-甲基腺嘌呤 RNA N6-甲基腺嘌呤 N 6,N 6-二甲基腺嘌呤 7-甲基鸟嘌呤 嘧 5-甲基胞嘧啶 假尿嘧啶 啶 5-羟甲基胞嘧啶 二氢尿嘧啶
3.稀有碱基
4.碱基的性质
酮式－烯醇式互变异构； 氨基－亚氨基互变异构； 具有吸收紫外光的性质，最大吸收波长在 260 nm左右； 碱基的紫外吸收光谱随pH的改变而改变； 化学性质比较稳定； 嘌呤碱基还可以被银盐沉淀 ；
2．核酸的研究史
17世纪末：“预成论” 1865年:孟德尔 第一次提出了“遗传因子”。
2．核酸的研究史
1868年，从外科
绷带上的脓细胞 的细胞核中分离 得到一种含磷较 高的酸性物质， 称之为核素 （nuclein）。
核素实质是一
种核糖核蛋白。
瑞士科学家 F.Miescher
2．核酸的研究史
1889年，Altmann首先制备了不含蛋白的核酸制品，
并引入“核酸”这一名词。
20世纪20年代测定了核酸的化学组成，并将核酸分
为DNA和RNA。
1943年，E
.Chargaff的工作：嘌呤：嘧啶=1：1， 由此推理出碱基配对的理论。
1944年，Avery的肺炎双球菌转化实验，证明遗传物Biblioteka 质即为DNA。核苷酸
一、DNA的一级结构
DNA字母简写:
5` … A P G P C P T P G P C P… 3` 或 5` … A G C T G C … 3`
二、 DNA的二级结构
公认的为 1953 年
watson 和 crick 提 出 的 DNA 双 螺 旋 结构模型。
二、 DNA的二级结构 1．实验证据 2．B-DNA双螺旋结构模型的要点 3．双螺旋结构的稳定性 4．DNA双螺旋的不同类型 5．三螺旋DNA和四螺旋DNA
核酸化学
2.DNA双螺旋特征
（1）主链：两条平行的多核 苷酸链，以相反的方向，（即 一条由3΄向5΄，另一条由5΄向 3΄），围绕着同一个（想象的） 中心轴，以右手旋转方式构成 一个双螺旋形状。疏水的碱基 位于螺旋的内侧，亲水的磷酸 基和脱氧核糖以磷酸二酯键相 连成的骨架位于外侧。糖环平 面与中心轴平行，碱基平面与 中心轴相垂直。
• DNA三股螺旋结构常出现在 DNA复制、转录、重组的起始位 点或调节位点，如启动子区。 第三股链的存在可能使一些调控 蛋白或RNA聚合酶等难以与该区 段结合，从而阻遏有关遗传信息 的表达。
（3）四股螺旋DNA
•形成条件－－串联重复的鸟苷酸 •基本结构单元－－鸟嘌呤四联体 •碱基之间靠 Hoogsteen 键连接 •已有实验结果表明－－真核细胞端 粒中存在四链结构
第4章 核酸化学
生物大分子
生物大分子是指生命体 内一些组织结构复杂的高分 子，它们是生命活动的主要 物质基础，因而被称为生命 物质。主要类型有蛋白质、 核酸、多糖、脂类。 生物大分子大多数是由 简单的组成结构聚合而成的， 蛋白质的组成单位是氨基酸， 核酸的组成单位是核苷 酸……
第1节 核酸的种类、分布与化学组成
DNA超螺旋的形成
DNA正常的双螺旋结构 处于能量最低状态，双 螺旋中没有张力而处于 松弛状态。如果这种正 常双螺旋额外增加或减 少螺旋圈数，就会使双 螺旋内的原子偏离正常 的位置而产生张力，这 样正常的双螺旋就发生 扭曲而形成超螺旋。超 螺旋总是向着抵消初级 螺旋改变的方向发展。
大多数原核生物 ： 1）共价封闭的环状 双螺旋分子 2）超螺旋结构：双 螺旋基础上的螺旋化
Erwin Chargaff （1905－1995）
（二）DNA的一级结构 由4种脱氧核苷酸 dAMP 、 dGMP 、 dCMP 、 dTMP 按 照 一定的排列顺序通 过磷酸二酯键连接 而成的没有分支的 多核苷酸链。
核酸化学名词解释
1.核苷（nucleoside）:是由嘌呤或嘧啶碱基通过共价键与戊糖连接组成的化合物。
核糖与碱基一般都是由糖的异头碳与嘧啶的N-1或嘌呤的N-9之间形成的β-N-糖苷键连接的。
2.核苷酸（nucleotide）：核苷的戊糖成分中的羟基磷酸化形成的化合物。
3.cAMP（cyclic AMP）:3ˊ,5ˊ-环腺苷酸，细胞内的第二信使，由于某些激素或其它分子信号刺激激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成的。
4.磷酸二酯键（phosphodiester linkage）：一种化学基团，指一分子磷酸与两个醇（羟基）酯化形成的两个酯键。
该酯键成了两个醇之间的桥梁。
例如一个核苷的3ˊ羟基与另一个核苷的5ˊ羟基与同一分子磷酸酯化，就形成了一个磷酸二酯键。
5.脱氧核糖核酸（DNA , deoxyribonucleic acid）:含有特殊脱氧核糖核苷酸序列的聚脱氧核苷酸，脱氧核苷酸之间是通过3ˊ,5ˊ-磷酸二酯键连接的。
DNA是遗传信息的载体。
6.核糖核酸（RNA , ribonucleic acid）:通过3ˊ,5ˊ-磷酸二酯键连接形成的特殊核糖核苷酸序列的聚核糖核苷酸。
7.查格夫法则（Chargaff's rules）：所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等，（A＝T），鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔含量相等（G＝C），即嘌呤的总含量与嘧啶的总含量相等（A＋G＝T＋C）。
DNA的碱基组成具有种的特异性，但没有组织和器官的特异性。
另外生长发育阶段、营养状态和环境的改变都不影响DNA的碱基组成。
8.DNA双螺旋(DNA double helix)：一种核酸的构象，在该构象中，两条反向平行的多核苷酸链围绕彼此缠绕形成一个右手的双螺旋结构。
碱基位于双螺旋内侧,磷酸与糖基在外侧，通过磷酸二酯键相连,形成核酸的骨架。
碱基平面与假想的中心轴垂直,糖环平面则与轴平行。
两条链皆为右手螺旋。
双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm，两核苷酸之间的夹角是36°，每对螺旋由10对碱基组成，碱基按A-T, G-C配对互补，彼此以氢键相连系。
高中化学核酸的教案设计
高中化学核酸的教案设计随着科技的不断发展，生物化学领域的研究日益深入，其中核酸作为生命活动的重要物质基础，更是受到了广泛关注。
在高中化学教学中，核酸的教学同样占据了重要的地位。
今天，我们就来分享一份高中化学核酸的教案设计范本，帮助大家更好地理解和掌握这一知识点。
一、教学目标1. 知识与技能：理解核酸的基本概念、结构和功能，掌握核酸的化学组成和性质。
2. 过程与方法：通过实验操作，培养学生观察、分析和解决问题的能力，提高学生的实践操作能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对生物化学的兴趣，培养学生探索科学的精神。
二、教学内容1. 核酸的基本概念、结构和功能。
2. 核酸的化学组成和性质。
3. 核酸在生命活动中的作用。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解核酸的基本概念、结构和功能，以及核酸的化学组成和性质。
2. 采用实验法，让学生亲自动手进行核酸提取实验，观察和分析实验现象，加深对核酸性质的理解。
3. 采用讨论法，引导学生探讨核酸在生命活动中的作用，培养学生的思考和表达能力。
四、教学过程1. 引入：通过讲述生物体内的遗传信息传递过程，引出核酸的概念和重要性。
2. 讲解：详细讲解核酸的基本概念、结构和功能，以及核酸的化学组成和性质。
3. 实验：指导学生进行核酸提取实验，观察和分析实验现象，加深对核酸性质的理解。
4. 讨论：组织学生讨论核酸在生命活动中的作用，引导学生思考和表达自己的观点。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调核酸的重要性和作用。
五、教学评价1. 过程评价：观察学生在实验过程中的操作和表现，了解学生对实验方法和步骤的掌握情况。
2. 结果评价：通过课堂提问、小组讨论等方式，了解学生对核酸基本概念、结构和功能的理解程度。
3. 综合评价：结合学生的学习表现、实验结果和讨论内容，对学生的核酸知识掌握情况进行综合评价。
六、教学反思1. 优点：本节课采用了多种教学方法，既有讲授又有实验和讨论，使学生在多方面得到了锻炼和提高。
生物化学—核酸的性质
一、核酸的水解
（一）酸水解
对酸敏感性： 糖苷键 磷酸酯键 嘌呤碱糖苷键 嘧啶碱糖苷键
（二）碱水解
DNA一般对碱稳定。
RNA 的磷酸酯键易被碱水解，产生核苷酸混 合物。
（三）酶水解
（1）底物专一性 ribonuclease， RNase deoxyribonuclease，DNase
应用：
是否存在同源基因;
基因拷贝数多少;
基因片段大小…
Northern blot 是一种将变性RNA转移到滤膜上，利用分子杂 交原理研究基因表达规律的分析技术.
Western blot 将蛋白质转移到滤膜上,根据抗原与抗体可以结 合的原理进行的蛋白质分析鉴定方法.
（二）核酸变性的因素 1. 过酸、过碱 2. 变性剂 (尿素，甲醛) 3. 热变性
特点：爆发式
Tm（melting temperature）
称为核酸解链温度(或融解温度)。即加热变性 使DNA双螺旋结构丧失一半含量
C-G%=(Tm-69.3) X 2.44
2. DNA的均一性 3. 介质中的离子强 度
（三）核酸复性（renaturation）
变性DNA在适当条件下，可使两条彼此分开 的链重新结合成为双螺旋结构，使其物理、化 学性质及生物活性得到恢复，这一过程称为复 性。
DNA复性后紫外吸收降低称为减色效应 （hypochromic effect）。
=40 g/ml RNA 测纯度：OD260/OD280
DNA(1.8), RNA(2.0)
四、核酸的变性、复性 （一）核酸变性定义
天然核酸在某些物理或化学因素作用下， 双螺旋区的氢键断裂, 变成单链。其紫外吸收 增高，黏度下降，生物活性全部或部分丧失。 这种现象称为核酸的变性。
核酸的种类和分布及化学组成
核酸的化学组成
碱基
碱基是核酸分子中的信息携带者。DNA中 的碱基有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶 (C)和胸腺嘧啶(T)；RNA中的碱基有腺嘌 呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶 (U)。这些碱基通过氢键相互配对，形成 稳定的核酸结构。在DNA中，A与T配对，G 与C配对；在RNA中，A与U配对，G与C配对 。这些配对原则保证了核酸分子中的遗传 信息能够准确地进行复制和转录
RNA
核糖核酸(RNA)在生物体内起着多种多样 的作用。它可以是遗传信息的传递者，也 可以是蛋白质的合成者。RNA通常以单链 的形式存在，也可以形成一些复杂的结构 ，如tRNA和rRNA。RNA中的核苷酸由磷酸 、核糖和四种不同的碱基组成：腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)
2
核酸的种类和分布 及化学组成
-
目录
CONTENTS
1
2
3
4
核酸的种类
核酸的分布 核酸的化学组成
总结
1
核酸的种类
4
核酸的种类
核酸分为两种基本类型：脱氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸(RNA)
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• 第二级 • 第三级 • 第四级
• 第五级
这两种核酸都是由许多核苷酸通过磷酸 二酯键连接而成的长链
核酸的分布
DNA
DNA主要分布在生物 体的细胞核中，这里 是遗传信息的储存地 。然而，在线粒体和 叶绿体等细胞器中， 也发现了DNA的存在
核酸的分布
核酸的分布
RNA
RNA在细胞中的分布比DNA更为广泛。除了在细胞核中， RNA还在细胞质、线粒体和叶绿体中发挥作用。其中， mRNA和tRNA是在翻译过程中起到关键作用的两种RNA
生物化学第5章复习题(核酸化学)
生物化学第5章复习题(核酸化学)第四章核酸化学课外练习题一、名词解释1、核苷酸：是构成核酸分子的基本结构单位2、核酸的一级结构：是指单核苷酸之间通过磷酸二酯键相连接以及单核苷酸的数目及排列顺序3、增色效应：是指当双链DNA变性“熔化”为单链DNA时，在260nm的紫外吸收值增加的现象4、DNA变性：DNA受到一些理化因素的影响，分子中的氢键、碱基堆积力等被破坏，双螺旋结构解体，分子由双链变为单链的过程5、Tm值：加热变性使DNA双螺旋结构失去一半时的温度称为融点，用Tm表示二、符号辨识1、DNA脱氧核糖核酸2、RNA核糖核酸；3、mRNA信使核糖核酸；4、tRNA转运核糖核酸；5、rRNA核糖体核糖核酸；6、A腺嘌呤；7、G鸟嘌呤；8、C胞嘧啶；9、T胸腺嘧啶；10、U尿嘧啶；11、AMP腺嘌呤核苷一磷酸（一磷酸腺苷）；12、dADP脱氧二磷酸腺苷；13、ATP腺嘌呤核苷三磷酸（三磷酸腺苷）；14、NAD尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶Ⅰ）；15、NADP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶Ⅱ）；16、 FAD黄素腺嘌呤二核苷酸；17、CoA辅酶A；18、DNase脱氧核糖核酸酶；19、RNase核糖核酸酶；20、Tm熔点温度；三、填空1、RNA有三种类型，它们是（）,（）和（）；2、除（）只含有DNA或者只含有RNA外，其它生物细胞内既含有DNA也含有RNA；3、核酸具有不同的结构，（）通常为双链，（）通常为单链；4、原核生物染色体DNA和细胞器DNA为（）状双链，真核生物染色体DNA为（）双链；5、核苷酸由核苷和（）组成，核苷由（）和（）组成；6、构成核苷酸的碱基与戊糖连接的类型属于（）连接，糖的构型为（）型；7、稀有碱基在RNA中的含量比在DNA中的丰富，尤其在（）中最为突出，约占10%左右；8、具有第二信使功能的核苷酸是（）和（）；9、辅酶类核苷酸包括（）、（）、（）和（）；10、多聚核苷酸是通过核苷酸的C5’-（）与另一分子核苷酸的C3’-（）形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。
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1 / 23 1.4.3 第三章 核酸化学 第三章 核酸化学
学习目标 知识目标 （1）阐述核酸的元素组成、组成成分及组成单位。 （2）描述DNA、mRNA、tRNA和rRNA的结构特点。 （3）阐述核酸的变性、复性、杂交等基本概念，并列举其应用。 （4）了解核酸的性质、体内重要的游离核苷酸及其衍生物的功能。 （5）概括核酸提取的有关原理和注意事项。 能力目标 （1）至少会用一种方法完成核酸的含量测定。 （2）具备核酸类药物在使用、储存和运输中的基本技能。 核酸是生物体的基本组成物质，是重要的生物大分子，从高等的动物、植物到简单的病毒都含有核酸。核酸是遗传信息的载体。
1869年，年轻的瑞士科学家Miescher从脓细胞核中分离出一种含有C、H、O、N和P的物质，当时称为核素。因发现核素显酸性，后又改称为核酸，意即来自细胞核的酸性物质。随后，Hoppe－Seyler从酵母中分离出一种类似的物质，即现在的RNA。自那之后，核酸研究并非非常顺利。直到1909年，美国生物化学家Owen发现核酸中的糖分子是由5个碳原子组成的核糖。1930年，他又发现Miescher在绷带上发现的核酸中的糖分子比2 / 23
Hoppe－Seyler发现的“酵母核酸”中的糖分子少了1个氧原子，因此将这种糖分子称为脱氧核糖，含两种不同糖分子的核酸分别称为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。1934年，Owen将核酸水解，证明核酸的基本组成单位是核苷酸。同时，在这一时期还证明了核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸组成。20世纪50年代初，Chargaff发现DNA的嘌呤和嘧啶组成有其特殊规律。1953年，Watson和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型。从此，核酸的研究经历了基因克隆、人类3×109个碱基对（base pair，bp）的基因测序，开始进入基因组学研究阶段。 1.4.3.1 第一节 核酸的化学组成 第一节 核酸的化学组成
一、核酸的元素组成 组成核酸的元素有C、H、O、N、P 5种，其中磷的含量在各种核酸中变化范围不大，平均含磷量为9%～10%。因而，可通过测定生物样品中磷的含量来计算样品中核酸含量。
二、核酸的基本组成单位——核苷酸 核酸在核酸酶的作用下水解为核苷酸，因此核酸的基本组成单位是核苷酸。为区别多、寡核苷酸，故将核苷酸也称为单核苷酸。核苷酸完全水解可释放出等摩尔量的碱基、戊糖和磷酸。
知识链接 核苷酸的利用 3 / 23
调味料：鸟苷酸（GMP）、肌苷酸（IMP）等核苷酸属于呈味性核苷酸，除了本身具有鲜味之外，在和左旋谷氨酸（味精）组合时，还有提高鲜味的作用，可作为调料、汤料的原料使用。
食品添加剂：母乳中含有尿苷酸（UMP）、胞苷酸（CMP）、腺苷酸（AMP）、鸟苷酸（GMP）、肌苷酸（IMP）等多种核苷酸，对提高婴儿的免疫调节功能和记忆力发挥着作用。在欧美等国家生产的婴儿奶粉均按照母乳中的含量添加微量核苷酸，也有添加RNA的例子。 药物：核苷酸作为药物，可抑制尿道发炎，在美国也有作为免疫调节剂给手术后的患者使用的例子。
（一）核苷酸的组成成分 1．碱基 核酸中的碱基主要有嘧啶碱（pyrimidine base）和嘌呤碱（purine base）两种。 （1）嘧啶碱：嘧啶碱是含有两个相间氮原子的六元杂环化合物。核酸中主要的嘧啶碱衍生物有三种：胞嘧啶（cytosine，C）、胸腺嘧啶（thymine，T）和尿嘧啶（uracil，U）。
（2）嘌呤碱：嘌呤碱由嘧啶环与咪唑环合并而成。核酸中的嘌呤碱主要有两种，即腺嘌呤（adenine，A）和鸟嘌呤（guanine，G）。 4 / 23
（3）稀有碱基：核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基（或修饰碱基）。常见的稀有嘧啶碱基有5－甲基胞嘧啶、5，6－二氢尿嘧啶等；常见的稀有嘌呤碱基有7－甲基鸟嘌呤、N6－甲基腺嘌呤等。
知识链接 20世纪90年代，人类基因工程启动，科学家每天人工测序5000对碱基。21世纪初期，自动测序仪每天可以测序10万对碱基，而现在，每天可以测序250亿对碱基。但是，目前要分析人类所有的基因仍然需要至少几周的时间。
韩国KAIST的研究人员让一个DNA通过纳米通道，每个碱基就会附着在石墨纳米带状体上几微秒。通过改变石墨导电性能的方式分离四种碱基——腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤。这样基因测序可以通过观察导电性变化，更快更准确地进行。预计可以在1h内分析30亿对碱基，这对于基因组测序研究而言具有重要的意义。
这项研究对于基因和生物工程领域研究意义重大，而且还能够为疑难杂症的治疗提供解决方案。这种方法还将推进基于基因信息的医疗、基因突变、遗传性疾病、个体和适应性疾病的发展，甚至推进人类进化研究的进程。
2．戊糖 核酸中所含的糖是核糖（D－ribose）和脱氧核糖（deoxy－D－ribose），均属于戊糖。戊糖都是以β－D－呋喃糖的环状形式存在。由于环状糖中的第1位碳原子（C1′）是5 / 23
不对称碳原子，所以有α－及β－两种构型。核酸中所含的戊糖均为β－型。核糖中的C2′—OH脱氧后形成脱氧核糖（2′－deoxy－D－ribose）。核糖上的碳原子序号上加“′”，是为了区别于碱基上的碳原子序号。
（二）核苷酸的分子结构 1．核苷 由一个戊糖（核糖或脱氧核糖）和一个碱基（嘌呤碱或嘧啶碱）缩合而成。 戊糖第1位碳原子（C1′）上的羟基与嘌呤碱第9位氮原子（N9）或嘧啶碱第1位氮原子（N1）上的氢缩合脱水形成糖苷键。核糖与碱基通过糖苷键连成核糖核苷，脱氧核糖与碱基通过糖苷键连成脱氧核糖核苷。
2．核苷酸 核苷酸由磷酸与一分子核苷通过磷酸酯键连成。 核苷中戊糖的羟基与磷酸作用形成磷酸酯键，核苷与磷酸通过磷酸酯键连接成的化合物即为核苷酸。核苷酸分为核糖核苷酸（nucleoside monophosphate，NMP）和脱氧核糖核6 / 23
苷酸（deoxynucleoside monophosphate，dNMP），分别由核糖核苷和脱氧核糖核苷与磷酸作用形成。体内通常由核糖核苷的戊糖C5′的自由羟基（—OH）与磷酸形成酯键，构成5′－核苷酸。
构成DNA和RNA的8种常见核苷酸的组成比较如表3－1所示。 表3－1 两类核酸的主要碱基、核苷及核苷酸组成
三、体内重要的游离核苷酸及其衍生物 1．多磷酸核苷酸 结合一个磷酸的核苷酸称为核苷一磷酸（NMP），因此，游离的5′－腺苷酸（AMP）和5′－脱氧腺苷酸（dAMP）分别称为腺苷一磷酸和脱氧腺苷一磷酸。结合两个和三个磷酸的，则分别称为核苷二磷酸（NDP）和脱氧核苷三磷酸（NTP），又统称为多磷酸核苷酸，结构如图3－1所示。 7 / 23
图3－1 AMP、ADP、ATP的结构示意图 核苷三磷酸（NTP和dNTP）是合成核酸（DNA和RNA）的直接原料。 2．体内重要的核苷酸衍生物 （1）环化核苷酸：细胞中普遍存在两种环化核苷酸：3′，5′－环腺苷酸（cAMP）和3′，5′－环鸟苷酸（cGMP），其结构如下：
环化核苷酸不是核酸的组成成分，在细胞中含量很少，但有重要的生理功能。现已证明，两者均可作为激素的第二信使，在细胞的代谢调节中有重要作用。
（2）辅酶类核苷酸：一些核苷酸的衍生物是重要的辅酶（辅基），如辅酶NAD＋
（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶Ⅰ）、NADP＋（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶Ⅱ）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）等。 1.4.3.2 第二节 核酸的结构与功能 第二节 核酸的结构与功能 8 / 23
核酸是生物体内重要的生物大分子化合物，参与遗传信息的储存、转录和表达。这些生物学功能都与其复杂的化学结构密切相关。
核酸是核苷酸的多聚化合物。一个核苷酸C3′上的羟基与另一个核苷酸C5′上的磷酸缩合脱水形成3′，5′－磷酸二酯键，多个核苷酸经3′，5′－磷酸二酯键构成一条没有分支的线性大分子，称为多聚核苷酸链，3′，5′－磷酸二酯键是核酸的主键。
由核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸通过3′，5′－磷酸二酯键相连组成的多聚核苷酸链是所有RNA或DNA的共同结构。这一连接方式决定了多聚核苷酸链具有方向性，每条多聚核苷酸链上具有两个不同末端，戊糖5′磷酸基指向的一端称为5′末端，戊糖3′羟基指向的一端称为3′末端。习惯上将5′端写在左边，将3′端写在右边，即按5′→3′书写。 5′……ACTACGGUA……3′ 一、DNA的结构
（一）DNA的一级结构 多数DNA分子是由两条多聚脱氧核苷酸链构成的双链分子，两条链中脱氧核苷酸可按一定的顺序通过磷酸二酯键相连而成，从而形成了每一种DNA分子特定的核苷酸序列。DNA分子的核苷酸排列顺序，称为DNA的一级结构。
DNA分子的序列特征代表其一级结构特征，同时记录有相应的遗传信息。分析DNA分子的一级结构对阐明DNA结构与功能的关系具有重要的意义。
（二）DNA的二级结构 9 / 23
1953年，Watson和Crick根据DNA的X线衍射分析数据和碱基分析数据，提出了DNA的双螺旋结构模型（图3－2），确定了DNA的二级结构形式，大大推动了生物学的发展。
图3－2 DNA的双螺旋结构的三种结构模型 知识链接 DNA分子双螺旋结构模型的诞生 20世纪50年代初，英国科学家威尔金斯（Wilkins）等用X线衍射技术对DNA结构研究了3年，意识到DNA是一种螺旋结构；另一方面，女物理学家富兰克林拍到一张十分清晰的DNA的X线衍射照片。1952年5月，威尔金斯向克里克（Crick）介绍了这张照片。当时克里克正与美国青年生物学家沃森（Watson）在卡文迪许实验室研究DNA结构。美国的查尔加夫（Chargaff）在脱氧核糖核酸的研究中，发现A（%）＝T（%）、G（%）＝C（%）的事实，克里克立即意识到，嘌呤碱和嘧啶碱的数目相等意味着只有一种可能，那就是他们之间互相以配对的形式存在，于是他提出了DNA中嘌呤碱与嘧啶碱的碱基配对的假设。1953年4月25日，克里克与沃森在《自然》杂志上发表了一篇短文，