2_第二章_核酸的结构与功能
第二章蛋白质化学2
第二章核酸的结构和功能一、选择题1、热变性的DNA分子在适当条件下可以复性，条件之一是（B）。
A、骤然冷却B、缓慢冷却C、浓缩D、加入浓的无机盐2、在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于（D）。
A、DNA的Tm值B、序列的重复程度C、核酸链的长短D、碱基序列的互补3、核酸中核苷酸之间的连接方式是（C）。
A、2’，5’—磷酸二酯键B、氢键C、3’，5’—磷酸二酯键D、糖苷键4、tRNA的分子结构特征是（A）。
A、有反密码环和3’—端有—CCA序列B、有反密码环和5’—端有—CCA序列C、有密码环D、5’—端有—CCA序列5、下列关于DNA分子中的碱基组成的定量关系（D）是不正确的。
A、C+A=G+TB、C=GC、A=TD、C+G=A+T6、下面关于Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的叙述中（A）是正确的。
A、两条单链的走向是反平行的B、碱基A和G配对C、碱基之间共价结合D、磷酸戊糖主链位于双螺旋内侧7、具5’－CpGpGpTpAp-3’顺序的单链DNA能与下列（C）RNA杂交。
A、5’-GpCpCpAp-3’B、5’-GpCpCpApUp-3’C、5’-UpApCpCpGp-3’D、5’-TpApCpCpGp-3’8、RNA和DNA彻底水解后的产物（C）。
A、核糖相同，部分碱基不同B、碱基相同，核糖不同C、碱基不同，核糖不同D、碱基不同，核糖相同9、下列关于mRNA描述，（A）是错误的。
A、原核细胞的mRNA在翻译开始前需加“PolyA”尾巴。
B、真核细胞mRNA在3’端有特殊的“尾巴”结构C、真核细胞mRNA在5’端有特殊的“帽子”结构D、原核细胞mRNA在5’端有特殊的“帽子”结构10、tRNA的三级结构是（B ）。
A、三叶草叶形结构B、倒L形结构C、双螺旋结构D、发夹结构11、维系DNA双螺旋稳定的最主要的力是（C）。
A、氢键B、离子键C、碱基堆积力D范德华力12、下列关于DNA的双螺旋二级结构稳定的因素中（A）是不正确的。
Chapter 2 核酸的结构与功能教学教材
核酸的结构与功能
Structures and Functions of Nucleic Acids
内容
2.1 核酸的种类与分布 2.2 核苷酸 2.3 DNA的分子结构 2.4 核酸与蛋白质的复合体 2.5 RNA的分子结构 2.6 核酸的理化性质
2
2.1 核酸（Nucleic acid） 的种类与分布
48
（四）DNA双螺旋结构的多样性
49
双螺旋DNA的类型及相关参数
类型 螺旋方向
存在条件
螺距 碱基数/螺旋 碱基倾角
A-DNA 右手
相对湿度75% 2.53 nm
11
19°
B-DNA 右手
相对湿度92% 3.54 nm
10.4
1°
Z-DNA 左手 嘌呤－嘧啶二核 4.56 nm
12
苷酸为重复单位
N=A/U/G/C
同样，dNDP、dNTP， N=A/T/G/C
腺嘌呤 腺苷
16
核苷多磷酸的生物学功能:
§NTP和dNTP分别是RNA和DNA的直接前体。 §ATP分子的最显著特点是含有两个高能磷酸键。水
解时, ATP可以释放出大量自由能，推动生物体内 各种需能的生化反应。 §UDP、ADP、GDP在多糖合成中，可作为携带葡 萄糖基的载体；CDP在磷脂合成中可作为携带胆 碱的载体。 §GTP、CTP、UTP在某些生化反应中也具有传递能 量的作用。
11
稀 有 碱 基
大多甲基化碱基，tRNA含量丰富 (高达10％) 12
2.2.3 戊糖
β-D-核糖
β-D-脱氧核糖
13
2.2.4 核苷
碱基和核糖（或脱氧核糖）通过C-N 糖苷 键连接形成核苷（或脱氧核苷）。
第二单元 核酸的结构和功能
(1～2题共用备选答案)
A.G、C、T、U
Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱG、A、C、T
C.A、G、C、U
D.G、A、T、U
E.I、C、A、U
【助理】
1RNA分子中所含的碱基是
四、DNA的功能
DNA是遗传的物质基础，表现生物性状的遗传信息贮存在DNA分子的核苷酸序列中。当细胞分裂时，生物遗传信息通过复制从亲代(细胞)传递给子代(细胞)，使物种得以延续。因此，DNA与细胞增生、生物体传代有关。DNA还可通过转录指导RNA(包括mRNA)合成，将遗传信息传递给mRNA；继而以mRNA为模板合成特异的蛋白质分子。蛋白质赋予生物体或细胞特异的生物表型和代谢表型，使生物性状遗传。
C．DNA双螺旋以右手螺旋的方式围绕同一轴有规律地盘旋
D．两股单链的5′至3′端走向在空间排列上相同
E．两碱基之间的氢键是维持双螺旋横向稳定的主要化学键
答案：D
三、DNA的三级结构
原核生物没有细胞核，其DNA分子在双螺旋基础上进一步扭转盘曲，形成超螺旋，使体积压缩。超螺旋结构就是DNA的三级结构。
在真核生物的染色体中，DNA的三级结构与蛋白质的结合有关。与DNA结合的蛋白质有组蛋白和非组蛋白两类。组蛋白有H1，H2A，H2B，H3和H4共5种，它们都是含有丰富的赖氨酸和精氨酸残基的碱性蛋白质。组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两分子形成八聚体，八聚体之外绕有近1圈约140至146个碱基对的DNA，构成一个核小体。H1位于核小体与核小体之间的连接区，并与约75至100个碱基对的DNA结合，组成串珠状结构。在核小体结构基础上，DNA链进—步折叠，形成染色(单)体。人类细胞核中有46条(23对)染色体，这些染色体的DNA总长达1．7m，经过折叠压缩，46条染色体总长也仅200nm左右。
第二章 核酸的结构与功能
第二章核酸的结构与功能Structure and Function of nucleic acid一、授课章节及主要内容：第二章核酸的结构与功能二、授课对象：临床医学、预防、法医（五年制）、临床医学（七年制）通过本章的学习让学生掌握两种核酸分子即DNA和RNA的化学组成、分子结构和功能及其理化性质的特点和应用。
三、授课学时本章共安排3学时（每个课时为45分钟）。
讲授安排如下：1学时：概述+第一节核酸的化学组成及一级结构和第二节DNA的空间结构与功能中的第一部分：DNA的二级结构——双螺旋结构模型；2学时：第二节DNA的空间结构与功能的第二部分：DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装和第三节RNA的空间结构与功能的第一点：信使RNA（mRNA）的结构与功能3学时：第三节RNA的空间结构与功能的第二点：转运RNA（tRNA）的结构与功能和第二点：转运RNA（tRNA）的结构与功能和第二点：核蛋白体RNA（rRNA）的结构与功能及第四节核酸的理化性质和第五节核酸酶四、教学目的与要求五、重点与难点重点：掌握核酸的分类、分布及生物学意义。
掌握DNA和RNA的化学组成。
掌握DNA 的一级结构、空间结构及其功能，RNA的一级结构以及三种RNA的功能。
掌握DNA的变性、复性、分子杂交的概念。
难点：核酸的结构（DNA的一级结构、空间结构，几种重要的RNA的结构）六、教学方法及授课大致安排以讲授为主，授课结束前作适当的小节，帮助学生消化当天所学的内容，另外课前穿插提问帮助学生复习，巩固已学的知识。
七、主要外文专业词汇八、思考题1、试比较两类核酸的化学组成、分子结构、分布及生物学功能。
2、简述DNA双螺旋结构的碱基组成的Chargaff规则。
3、简述真核细胞的mRNA的结构特点和功用。
4、简述tRNA的分子组成、结构特点和功能。
5、什么是TM值？他有何生物学意义？6、什么是核酶？他在医学发展中有何意义？7、什么是DNA变性、复性、分子杂交和增色效应？有何实际意义？九、教材与教具：人民卫生出版社《生物化学》第六版十、授课提纲(或基本内容)概述Introduction核酸（nucleic acid）是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子。
第二章 核酸的结构与功能
第二章核酸的结构与功能第一部分：选择题1.核酸中核苷酸之间的连接方式是：3'，5'-磷酸二酯键2.腺嘌呤的克分子数等于胸腺嘧啶的克分子数3.同种生物体不同组织中的DNA碱基组成极为相似4.DNA双螺旋中碱基对位于内侧5.二股多核苷酸链通过A与T或C与G之间的氢键连接6.维持双螺旋稳定的主要因素是氢键和碱基堆积力7.RNA和DNA彻底水解后的产物：碱基不同，核糖不同8.DNA和RNA共有的成分是：鸟嘌呤9.核酸具有紫外吸收能力的原因是：嘌呤和嘧啶环中有共轭双键10.DNA超螺旋结构中，核小体由DNA和组蛋白共同构成组蛋白的成分是H1,H2A,H2B,H3和H411.大肠杆菌的基因组的碱基数目为：4700kb12.DNA的解链温度指的是：A260nm达到最大值的50％时的温度，G＋C比例越高，Tm值也越高13.热变性后相同的DNA经缓慢冷却后可复性，此过程也称作退火14.核酶是RNA分子，但具有酶的功能，可作为肿瘤和病毒的基因治疗手段15.DNA的变性是指DNA分子中碱基间氢键的断裂16.真核生物DNA的高级结构包括：核小体，环状DNA，双螺旋17.DNA双链结构中氢键形成的基础是：碱基中的酮基或氨基，与介质中的pH有关，酮式烯醇式互变18.RNA分子：主要是单链，可以有局部双链，具有功能多样性19.DNA存在于：线粒体，细胞核20.DNA双螺旋的提出依据：依据Chargaff规则，X线衍射图21.DNA结构的多样性是指：改变离子强度与温度对DNA构型有影响，不同构象的DNA在功能上有差异22.真核生物mRNA：5'端帽子结构与生物进化有关，5'端帽子结构与蛋白质合成起始有关，3'端的poly A尾结构与mRNA稳定有关23.在双股DNA的Watson－Crick结构模型中，碱基平面垂直于螺旋长轴，核糖平面平行于螺旋长轴，磷酸和核糖位于外侧，碱基位于内侧24.DNA双螺旋模型有大沟和小沟，两条链的碱基配对为T=A,G≡C，一条链是5'→3',另一条链是3'→5'方向25.核苷酸分子中核糖1'-C与嘌呤N-9或嘧啶N-1相连26.tRNA含甲基化核苷酸，三叶草形的二级结构，有局部的双链结构，含有二氢尿嘧啶环，3'末端有氨基酸臂，有假尿嘧啶核苷酸，3'端是C－C－A结构27.3 ．DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，脱氧单核苷酸之间靠磷酸二酯键连接，碱基配对为A＝T，G≡C28.原核生物核糖体RNA小亚基中是16SrRNA，小亚基中有21种蛋白质，大亚基中有5S和23SrRNA，大亚基中有31种蛋白质29.转运特异氨基酸的RNA是：tRNA，具有DHU环的RNA30.3'末端具有多聚腺苷酸结构的RNA是：mRNA，hnRNA第二部分：白皮书1.tRNA结构：3'端为CCA-OH，5'端为鸟氨酸2.mRNA更新最快3.5s-rRNA二级结构：局部双螺旋结构4.组成DNA的基本单位：dAMP,dGMP,dCMP,dTMP5.组成RNA的基本单位：AMP,GMP,CMP,UMP6.DNA与RNA：嘌呤碱基相同，嘧啶碱基不同，所含戊糖不同，功能不同，在细胞中分布不同7.DNA的基本功能是携带遗传信息并通过复制将遗传信息进行传达，它是复制和转录过程的模板，tRNA的基本功能是作为载体将氨基酸搬运运到mRNA上翻译遗传密码，rRNA的基本功能是作为蛋白质合成场所，mRNA的基本功能是转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序并带至细胞质，指导蛋白质合成中氨基酸排列顺序。
第二章 核酸的结构与功能
核酸的结构与功能
❖ 1868年，瑞士外科医生Fridrich从外科手术绷带上的脓细胞的细 胞核中分离出一种溶于碱而不溶于酸的酸性有机化合物，其分子 中含磷2.5%、含氮14%，该物质被命名为核酸。
❖ 根据核酸分子中所含戊糖的差别： （一）脱氧核糖核酸（DNA）:主要存在于细胞核中（真核细胞的 线粒体中也存在不少量的DNA），携带着决定个体基因型的遗传信 息，是遗传信息的贮存和携带者； （二）核糖核酸（RNA）:主要存在于细胞核和细胞质中，参与细
比DNA复制得多，这与它的功能多样化密切相关。
一、mRNA是蛋白质合成中的模板
❖ 1960年，Jacob 和 Monod 等人用放射性核素示踪实验证实： 一类大小不同的RNA才是细胞内合成蛋白质的真正模板，于 1961年首先提出了信使RNA（mRNA）这个概念。
❖ 在各种RNA分子中，mRNA约占细胞内RNA总量的2～5%，种类 最多，分子大小相差很大；
N H
❖DN生称AN物为稀体有的D碱N基A8 N和79NH。RN45 AN36分12 子N 中NH2还含有一些65含1N4 3量2N 很O 少H的3C碱基65 1，N4 32
N
O
鸟嘌呤
RNA
胞嘧啶
胸腺嘧啶
5´
HOCH2
4´ H
OH O
H 1´
H
H
3´
2´
OH OH
β-D-核糖（构成RNA）
5´
HOCH2
遗传的相对稳定性，又可发生各种重组和突变，适应环境的 变迁，为自然选R型择细提菌供：无机毒会型。肺炎球菌
S型细菌：有毒型肺炎球菌
肺炎球菌转化实验
第三节
RNA 的结构与功能
❖ RNA和蛋白质共同担负着基因的表达和表达调控功能。 ❖ RNA通常以单链形式存在，但可通过链内的碱基配对形成
第二章核酸的结构与功能
第二章核酸的结构与功能第二章核酸的结构和功能1991。
核小体6。
核酶2。
碱基互补7。
核酸分子杂交3。
增色效应。
反码环4。
商标值9。
脱氧核糖核酸5。
核糖体2。
填空题1。
在典型的脱氧核糖核酸双螺旋结构中，由磷酸戊糖组成的主链位于双螺旋的 ________ ,碱基为____________ 2.tRNA都具有 __________ _的二级结构和 ___________ 的普通三级结构。
3.成熟基因的结构特征如下: ______________________________ 4.4的基本功能。
脱氧核糖核酸是 ________________ 和 _______________5。
Tm值与DNA的___________ 口所含碱基的___________ 正比6。
脱氧核糖核酸双螺旋结构的稳定性在水平方向由___________ 保持，在垂直方向由 _________ 保持。
7.当脱氧核苷酸或核苷酸连接时，3'，5'磷酸二酯键总是由 ____________ 和 ____________ 形成。
8.嘌呤和嘧啶环都含有 ___________ ，所以它们对____________ 有很强的吸收。
9.核糖和核糖或脱氧核糖通过____________ 键形成核苷。
3。
选择题(1)键入问题1。
核酸中核苷酸之间的连接方式为a.2 ‘，3'-磷酸二酯键b.3 ‘，5'-磷酸二酯键c.2 ‘，5'-磷酸二酯键d . 糖苷键 e .氢键2。
与pCAGCT 互补的DNA 序列是_ _ _a . pagctgb . pgtcgac . pgucgad . pagcuge . paggugg |哪一个描述的DNA 双螺旋结构模型是不正确的？腺嘌呤的摩尔数等于胸腺嘧啶的摩尔数。
同一生物体内不同组织的脱氧核糖核酸的基本组成非常相似。
脱氧核糖核酸双螺旋中的碱基对位于外侧。
两条多核苷酸链在连接..维持双螺旋稳定性的主要因素是氢键和碱基堆积力。
分子生物学名词解释
分子生物学名词解释第二章核酸的结构与功能1. DNA的变性与复性(denaturation and renaturation of DNA): 双链DNA(dsDNA)在变性因素(如过酸、过碱、加热、尿素等)影响下,解链成单链DNA(ssDNA)的过程称之为DNA变性。
DNA变性后，生物活性丧失，但一级结构没有改变，所以在一定条件下仍可恢复双螺旋结构。
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，这一现象称为复性，也称退火。
2．核酸分子杂交(hybridization of nucleic acids)：是核酸研究中一项最基本的实验技术。
其基本原理就是应用核酸分子的变性和复性的性质,使来源不同的DNA(或RNA)片段,按碱基互补关系形成杂交双链分子。
杂交双链可以在DNA与DNA链之间,也可在RNA与DNA链之间形成。
这种现象称为核酸分子杂交。
简称杂交（hybridization)3．增色效应与减色效应(hyperchromic effect and hypochromi c effect): DNA变性时，双螺旋松解，碱基暴露，OD260值增高称之为增色效应；除去变性因素后，单链DNA依碱基配对规律恢复双螺旋结构，OD260值减小称为减色效应。
4. 核酶（ribozyme）：核酶是具有催化功能的RNA分子。
大多数核酶通过催化转磷酸酯和磷酸二酯键水解反应参与RNA自身剪切、加工过程。
5．探针：探针是经过特殊标记的核酸片段，具有特定的序列，能够与待测的核酸片段互补结合，因此可用于检测核酸样品中的基因。
第八章核苷酸代谢1. 从头合成途径(de novo synthesis pathway): 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料合成嘌呤或嘧啶核苷酸的过程,称为从头合成途径，是体内的主要合成途径。
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第二章核酸的结构与功能
一、单项选择题
1、下列哪种碱基极少存在于DNA分子中？
A、腺嘌呤
B、鸟嘌呤
C、胞嘧啶
D、尿嘧啶
E、5-甲基尿嘧啶
2、核酸溶液对紫外光的最大吸收波长是：
A、280nm
B、260nm
C、340nm
D、410nm
E、215nm
3、DNA与RNA在化学组成上的差异在于：
A、磷酸不同、碱基相同
B、碱基相同、戊糖不同
C、个别碱基不同、戊糖不同
D、碱基不同、戊糖相同
E、磷酸相同、全部碱基不同
4、DNA分子中碱基组成的基本规律是：
A、A=T；G=C
B、A+T=G+C
C、(A+T)/(G+C)=1
D、A=G；T=C
E、A=C；G=T
5、Watson-Crick的DNA结构模型是指：
A、三叶草结构
B、核小体结构
C、α-螺旋结构
D、左双螺旋结构
E、右双螺旋结构
6、核酸分子中碱基配对的维系力是：
A、二硫键
B、碱基堆砌力
C、疏水键
D、磷酸二酯键
E、氢键
7、DNA在其Tm的温度环境下：
A、活性丧失50%
B、50%DNA降解
C、A260降低50%
D、DNA分子解链50%
E、50%DNA沉淀
8、DNA变性后的改变是：
A、产生高色效应
B、低色效应
C、粘度增加
D、大量沉淀
E、对紫外光最大吸收波长改变
9、测得某DNA分子中含A 18%，其它碱基的含量应是：
A、G=18%
B、G+C=82%
C、A+T=64%
D、A+G=64%
E、T=18%
10、某DNA片段与-ATCGT的互补片段是：
A、5`-TAGCA
B、5`-ACGAT
C、5`-ACGAU
D、5`-UAGCA
E、5`-ATCGT
11、真核细胞mRNA上的起始密码是：
A、UGA
B、GUA
C、AUG
D、UAA
E、UAG
12、Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的要点不包括：
A、右双螺旋
B、反向平行
C、碱基在外
D、副键维系
E、碱基配对
13、多核苷酸链中单核苷酸之间的连接键是：
A、2’,5’-磷酸二酯键
B、3,’5’-磷酸二酯键
C、2,’3’-磷酸二酯键
D、1,’5’-磷酸二酯键
E、1,’3’-磷酸二酯键
14、假尿苷中糖苷键的连接方式是：
A、N1-C1’
B、N9-C1’
C、N1-C2’
D、C4-C1’
E、C5-C1’
15、tRNA三叶草结构中的3’-CCA末端位于哪个臂上？
A、DHU臂
B、氨基酸酸臂
C、反密码臂
D、T C臂
E、CCA臂
16、mRNA的前体物质是：
A、hnRNA
B、snRNA
C、snoRNA
D、scRNA
E、7sLRNA
17、DNA的变性因素不包括：
A、NaOH
B、乙醇
C、甲醛
D、GSH
E、高温
18、真核mRNA的特点不包括：
A、有5’-m7GpppG帽
B、有3’-polyA尾
C、含量多更新慢
D、包含有遗传密码
E、不含或极少含稀有碱基
19、tRNA的特点不包括
A、分子小
B、含稀有碱基多
C、有反密码子
D、三级结构呈三叶草状
E、是活化与转运氨基酸的工具
20、关于rRNA的叙述，不正确的是：
A、主要存在于胞浆中
B、含量多，占总RNA的80%
C、与多种蛋白组成核糖体
D、已知核酶多属于rRNA
E、rRNA是多肽链合成的装配机
二、多项选择题(X型题，有二个以上正确答案)
1、DNA与RNA的区别表现在：
A、碱基组成
B、戊糖种类
C、生物学功能
D、二级结构
2、关于DNA变性的描述，正确的是：
A、加热及冷冻是使DNA变性的常用方法
B、DNA变性后产生高色效应
C、DNA变性是不可逆的过程
D、在Tm时，DNA分子有一半被解链
3、真核mRNA分子中，无义密码子(终止密码)包括：
A、AUG
B、UAA
C、UAG
D、UGA
4、关于核酶的叙述，正确的是：
A、是一类小分子RNA
B、可催化核酸及蛋白质水解
C、作用是rRNA自我剪接修饰
D、核酶又称核酸酶
5、与DNA对比，RNA的特点包括：
A、分子较小，仅含几十-几千碱基
B、是含局部双链结构的单链分子
C、种类、大小及分子结构多样化
D、功能多样性，主要是参与蛋白质的生物合成
三、填空题
1、蛋白质分子的基本组成单位是①；而核酸是②。
2、多肽链中连结氨基酸的主键是①；而多核苷酸链中连接各单核苷酸的主键是②。
3、多肽链的书写方向是①；而多核苷酸链是②。
4、多肽链的两端是①和②；而多核苷酸链的两端是③和④
5、DNA的主要功能是①；而RNA是②。
6、参与蛋白质合成的三种RNA是①、②和③。
7、DNA的碱基组成是①；而RNA的一般碱基组成是②。
8、Watson和Crick提出的DNA结构模型要点包括①、②、③、④和⑤。
9、DNA分子中碱基配对的规律是①和②；而RNA是③和④。
10、真核mRNA中起始密码是①；终止密码包括①、②和③三种。
11、tRNA分子二级结构是①；三级结构形式是②。
12、DNA分子三级结构形式是①。
13、蛋白质对紫外光最大吸收波长是①；而核酸是②。
第二章核酸的结构与功能----参考答案
一、单项选择题
1、D
2、B
3、C
4、A
5、E
6、E
7、D
8、A
9、E 10、B 11、C 12、C 13、B 14、E 15、B
16、A 17、D 18、C 19、D 20、E
二、多项选择题
1、ABCD
2、BD
3、BCD
4、AC
5、ABCD
三、填空题
1、①氨基酸②(单)核苷酸
2、①肽键②3`，5`-磷酸二酯键
3、①N→C ②5`→3`
4、①N端②C端③5`-端④3`-端
5、①贮存遗传信息②参与遗传信息表达
6、①mRNA ②tRNA ③rRNA
7、①A、G、C、T ②A、G、C、U
8、①反向平行②右双螺旋③碱基在内
④副键维系⑤碱基互补(配对)
9、①A=T ②G≡C ③A=U ④G≡C
10、①AUG ②UAA ③UAG ④UGA
11、①三叶草结构②倒L型结构
12、①以核小体为基本结构单元的超螺旋结构
13、①280nm ②260nm。