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。核酸可以分为脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)两大类。

第一节核酸的化学组成及一级结构

Chemical constitution and primary construction of nucleic acid

核酸的基本组成单位是核苷酸(nucleotide),而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸(deoxyribonucleotide或deoxynucleotide),RNA的基本组成单位是核糖核苷酸(ribonucleotide)。

一、核苷酸的结构

(一)碱基的种类:构成核苷酸的五种碱基(base)分别属于嘌呤(purine)和嘧啶(pyrimidine)两类含氮杂环化合物。DNA分子中的碱基成分为A、G、C和T四种;而RNA分子则主要由A、G、C和U四种碱基组成。

(二)戊糖与核苷:是核苷酸的另一重要成分。脱氧核糖核苷酸中的戊糖是b–D–2–脱氧核糖;核糖核苷酸中的戊糖为b–D–核糖。这一结构上的差异使得DNA分子较RNA分子在化学上更为稳定,从而被自然选择作为生物遗传信息的储存载体。为区别于碱基中的碳原子编号,核糖或脱氧核糖中的碳原子标以C–1′、C–2′等。

碱基和核糖或脱氧核糖通过糖苷键(glycosidic bond)缩合形成核苷或脱氧核苷,连接位置是C–1′。

(三)核苷与磷酸通过酯键结合即构成核苷酸或脱氧核苷酸。生物体内多数核苷酸都是5′核苷酸,即磷酸基团位于核糖的第五位碳原子C–5′上。根据磷酸基团的数目不同,有核苷一磷酸(nucleoside monophosphate,NMP)、核苷二磷酸(nucleoside diphosphate,NDP)、核苷三磷酸(nucleoside triphosphate,NTP)的命名方式;根据碱基成分的不同,有AMP (adenosine monophosphate)、ADP(adenosine diphosphate)、ATP(adenosine triphosphate)等命名。

(四)核苷酸除了构成核酸大分子以外,还参加各种物质代谢的调控和多种蛋白质功能的调节。例如ATP和UTP在能量代谢中均为重要的底物或中间产物;环腺苷酸(cyclic AMP,cAMP)和环鸟苷酸(cyclic GMP,cGMP)等则在细胞信号转导过程中具有重要调控作用。

二、核酸的一级结构

(一)定义:核酸的一级结构是指DNA和RNA分子中核苷酸的排列顺序,也称核苷酸序列。由于核酸分子中不同核苷酸之间的差异仅在于碱基的不同,因此也称为碱基序列。

(二)连接方式: 磷酸二酯键。四种脱氧核苷酸按照一定的排列顺序以化学键:3′, 5′磷酸二酯键(phosphodiester linkage)相连形成的多聚脱氧核苷酸(polydeoxynucleotides)链称为DNA。多聚核苷酸(polynucleotides)链则称为RNA。这些脱氧核苷酸或核苷酸的连接具有严格的方向性,由前一位核苷酸的3′–OH与下一位核苷酸的5′位磷酸基之间形成3′, 5′磷酸二酯键,从而构成一个没有分支的线性大分子。它们的两个末端分别称为5′末端(游离磷酸基)和3′末端(游离羟基)。书写规则应从5′末端到3′末端。(见六版教材图2-4)

(三)DNA和RNA一级结构的差异:

RNA是生物体内另一大类核酸。它与DNA的差别是:①组成它的核苷酸的戊糖不是脱氧核糖而是核糖;②RNA中的嘧啶成分为胞嘧啶和尿嘧啶,而不含有胸腺嘧啶,所以构成RNA的基本四种核苷酸是AMP、GMP、CMP和UMP,其中U代替了DNA中的T。

DNA和RNA对遗传信息的携带和传递,是依靠碱基排列顺序变化而实现的。

第二节DNA的空间结构与功能

Space structure and function of DNA

一、DNA的二级结构——双螺旋结构模型

(一)双螺旋结构的研究背景

1.碱基组成的Chargaff规则:①A=T,C=G;②不同种属的DNA碱基组成不同;③同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成。

2.DNA纤维的X线图谱分析显示DNA是螺旋型分子,且为双链分子。

3.Rosalind Franklin获得了高质量的DNA的X线衍射照片,显示出DNA是螺旋形分子,而且从密度上提示DNA是双链分子。1953年Watson和Crick总结前人的研究成果,提出了DNA的双螺旋结构模型。

(二)DNA双螺旋结构模型的要点

1.DNA是一反向平行的互补双链结构: DNA分子是由两条反向平行的脱氧多核苷酸链组成,一条链的走向是5′→3′,另一条链的走向是3′→5′。在DNA双链结构中,外侧是由亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成的骨架,内侧是碱基,两条链的碱基之间以氢键结合即A与T配对;C与G配对。两个配对的碱基结构几乎在一个平面上,并且此平面与线性分子的长轴相垂直(图2–5)。

2.DNA是右手螺旋结构DNA线性长分子通过初始的折叠形成一个右手螺旋式结构,螺旋直径为2nm,螺旋一周包含了10对碱基,螺距为3.4nm。外观上,DNA双螺旋分子存在一个大沟和一个小沟,此沟状结构可能与蛋白质和DNA间的识别有关。

3.疏水力和氢键维系DNA双螺旋结构的稳定DNA双螺旋结构的稳定性横向靠两条链间互补碱基的氢键维系,纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持,由以后者更为重要。

(三)DNA结构的多样性

不同的环境条件下,DNA的结构不同,自然界存在的DNA有:

B-DNA 右手螺旋(Watson-Crick模型结构)

Z-DNA 左手螺旋

A-DNA 右手螺旋

体内不同构象的DNA在功能上有所差异,可能参与基因表达的调节和控制。(见六版教材图2-6)

二、DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装

DNA是十分巨大的信息高分子,DNA的长度要求其必须形成紧密折叠扭转的方式才能够存在于很小的细胞核内。

(一)DNA的超螺旋结构

DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构(superhelix 或supercoil)。盘绕方向与DNA 双螺旋方同相同为正超螺旋(positive supercoil);盘绕方向与DNA双螺旋方向相反则为负

超螺旋(negative supercoil)。自然界的闭合双链DNA主要是以负超螺旋形式存在。

(二)原核生物DNA的高级结构

绝大部分原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋分子。在细胞内进一步盘绕,并形成类核(nucleoid)结构,以保证其以较致密的形式存在于细胞内。在细菌基因组中,超螺旋可以相互独立存在,形成超螺旋区,各区域间的DNA可以有不同程度的超螺旋结构。

(三)DNA在真核生物细胞核内的组装

在真核生物,DNA以非常致密的形式存在于细胞核内。在细胞周期的大部分时间里以分散存在的染色质(chromatin)形式出现,在细胞分裂期形成高度组织有序的染色体(chromosome)染色质的基本组成单位被称为核小体(nucleosome),由DNA和5种组蛋白(histone,H)共同构成。核小体中的组蛋白分别称为H1,H2A,H2B,H3和H4。各两分子的H2A,H2B,H3和H4共同构成八聚体的核心组蛋白,DNA双螺旋链缠绕在这一核心上形成核小体的核心颗粒(core particle)。核小体的核心颗粒之间再由DNA(约60 bp)和组蛋白H1构成的连接区连接起来形成串珠样的结构。

核小体是DNA在核内形成致密结构的第一层次折叠,使得DNA的整体体积减少约6倍。第二层次的折叠是核小体卷曲(每周6个核小体)形成直径30 nm、在染色质和间期染色体中都可以见到的纤维状结构和襻状结构,DNA的致密程度增加约40倍。第三层次的折叠是30 nm纤维再折叠形成柱状结构,致密程度增加约1000倍,在分裂期染色体中增加约10 000倍,从而将约1米长的DNA分子压缩,容纳于直径只有数微米的细胞核中。

人类的基因组2.8×109bp

DNA的结构特点是具有高度的复杂性和稳定性,可以满足遗传多样性和稳定性的需要。第三节RNA的空间结构与功能

Space structure and function of RNA

RNA在生命活动中同样具有重要作用。它和蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。

RNA分子远小于DNA分子,分子大小的差异变化大,小的仅有数十个核苷酸,大的由数千个核苷酸组成。

RNA分子通常以单链形式存在,局部有二级结构或三级结构。

RNA的种类具有多样性,同时RNA的功能也是多样性的。

表2-2 动物细胞内主要RNA的种类及功能

一、信使RNA(messenger RNA,mRNA)的结构与功能

mRNA的长短差异很大,半期最短,由几分钟到数小时不等,在细胞核内合成的mRNA 初级产物比成熟的mRNA分子大得多,此种初级产物称为不均一RNA(heterogeneous nuclear RNA,hnRNA),经过剪接成为成熟的mRNA并移位至细胞质。

结构特点:

1.5′端具有帽子结构:大多数真核生物的mRNA在转录后5′–末端以7-甲基鸟嘌呤-三磷酸鸟苷为起始结构,这种m7GpppN结构被称为帽结构(cap sequence)。5′–帽结构是由鸟苷酸转移酶加到转录后的mRNA分子上的,与mRNA中所有其他核苷酸呈相反方向。帽结构中的鸟苷酸及相邻的A或G都可以发生甲基化,由于甲基化位置的差别可产生数种不同的帽结构。

mRNA的帽结构可以与一类称为帽结合蛋白(cap binding proteins,CBPs)的分子结合。这种mRNA和CBPs复合物对于mRNA从细胞核向细胞质的转运、与核蛋白体的结合、与翻译起始因子的结合、以及mRNA稳定性的维系等均有重要作用。

2.3′末端有poly A尾巴:真核生物mRNA3′末端有数十至一百多个腺苷酸连接而成,称为多聚A尾[poly(A)]。。poly(A)结构也是在mRNA转录完成以后额外加入的,催化这一反应的酶为poly(A)转移酶。poly(A)在细胞内与poly(A)结合蛋白(poly(A)-binding protein,PABP)相结合而存在。这种3′-末端多聚A尾结构和5′–帽结构共同负责mRNA 从核内向胞质的转位、mRNA的稳定性维系以及翻译起始的调控。去除多聚A尾和帽结构是细胞内mRNA降解的重要步骤。

3. mRNA的功能:是转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序,并携带至细胞质,指导蛋白质合成中的氨基酸排列顺序。mRNA分子从5′–末端的AUG开始,每3个核苷酸为一组,决定肽链上一个氨基酸,称为三联体密码(triplet code)或密码子(codon)。

二、转运RNA(transfer RNA,tRNA)的结构与功能

细胞内分子量最小的一类核酸,由74到95个核苷酸构成。

1.结构特点:

(1)tRNA分子中含有10%—20%的稀有碱基如:双氢尿嘧啶(DUH)、假尿嘧啶(ψ,pseudouridine)、甲基化的嘌呤(mG,mA)

(2)tRNA能形成茎-环结构:组成tRNA的几十个核苷酸中存在着一些能局部互补配对的区域,可以形成局部的双链。这些局部双链呈茎状,中间不能配对的部分则膨出形成环或襻状结构,称为茎环(stem-loop)结构或发夹结构。由于这些茎环结构的存在,使得tRNA 整个分子的形状类似于三叶草形(cloverleaf pattern)。此结构称为三叶草结构。

(3)tRNA分子末端有氨基酸接纳茎:所有tRNA的3′端的最后3个核苷酸序列均为CCA,是氨基酸的结合部位,称为氨基酸接纳茎(acceptor stem)。

(4)tRNA序列中有反密码子:每个tRNA分子中都有3个碱基与mRNA上编码相应氨基酸的密码子具有碱基反向互补关系,可以配对结合,这3个碱基被称为反密码子

(anticodon),位于反密码环内。

tRNA的三级结构:X射线衍射结构分析表明,tRNA的共同三级结构是倒L型。

2.tRNA的功能:在蛋白质合成过程中作为氨基酸的载体并将其转呈给mRNA

三、核蛋白体RNA(ribosomal RNA,rRNA)的结构与功能

核蛋白体RNA(ribosomal RNA,rRNA)是细胞内含量最多的RNA,约占RNA总量的80%以上。rRNA与核蛋白体蛋白(ribosomal protein)共同构成核蛋白体或称为核糖体(ribosome)。原核生物和真核生物的核蛋白体均由易于解聚的大、小两个亚基组成。

原核生物的rRNA共有5S,16S,23S三种;而真核生物的rRNA有18S,5S,5.8S,28S四种,它们分别与蛋白质一起组成核蛋白体的大亚基和小亚基,然后由大小亚基共同构成核蛋白体完成其功能。真核生物的18S rRNA的二级结构成花状

rRNA的功能: rRNA与核蛋白体蛋白共同构成核蛋白体,为蛋白质的合成提供场所。

四、其他小分子RNA及RNA组学

除了上述三种RNA外,细胞的不同部位还存在着许多其他种类的小分子RNA,这些小RNA被统称为非mRNA小RNA(small non-messenger RNA,snmRNAs)。有关snmRNAs 的研究近年来受到广泛重视,并由此产生了RNA组学(RNomics)的概念。

SnmRNAs主要包括核内小RNA(small nuclear RNA,snRNA)、核仁小RNA(small nucleolar RNA,snoRNA)、胞质小RNA(small cytoplasmic RNA,scRNA)、催化性小RNA (small catalytic RNA)、小片段干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)等。这些小RNA 在hnRNA和rRNA的转录后加工、转运以及基因表达过程的调控等方面具有非常重要的生理作用

核酶:某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性,在RNA合成后的剪接修饰中具有重要作用。这种具有催化作用的小RNA亦被称为核酶(ribozyme)或催化性RNA (catalytic RNA)。

小片段干扰RNA:近年siRNA的研究受到了特别关注。siRNA是生物宿主对于外源侵入的基因所表达的双链RNA进行切割所产生的、具有特定长度(21个核苷酸)和序列的小片段RNA。它可以与外源基因表达的mRNA相结合,并诱发这些mRNA的降解。

第四节核酸的理化性质

Phisicochemical property of nucleic acid

一、核酸的一般理化性质:

1.核酸是多元酸,有较强的酸性

2.DNA是线性高分子,机械作用下易发生断裂,而RNA分子远小于DNA

3.DNA粘度较大,而RNA的粘度要小得多

4.DNA和RNA溶液均具有260nm紫外吸收峰,因此可进行定量分析。

二、DNA的变性:

1.变性:在某些理化因素作用下,DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂,使DNA双螺旋结构松散,变成单链,即为DNA变性。DNA变性只改变其二级结构,不改变它的核苷酸排列。

变性的方法:强酸、强碱、加热以及变性试剂(如尿素、乙醇、丙酮等)

变性的本质:双链间氢键的断裂,即空间结构的破坏,不涉及一级结构的变化。

理化因素的变化:A260的值增加、粘度下降、比旋度下降、浮力密度升高、酸碱滴定曲线改变、生物活性丧失

2.增色效应(hyperchromic effect):在DNA解链过程中,由于更多的共轭双键得以暴露,DNA在紫外区260 nm处的吸光值增加,并与解链程度有一定的比例关系,这种关系称为DNA的增色效应(hyperchromic effect)。(可通过测A260的变化来监测DNA是否发生变性)

3.解链曲线:在连续加热DNA的过程中以温度对A260的关系作图,所得的曲线称为解链曲线。

从曲线中可以看出,DNA的变性从开始解链到完全解链,是在一个相当窄的温度内完成的。在这一范围内,紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度(melting temperature,Tm)又称融解温度。

4.Tm值:核酸分子内的50%双链结构被解开时的温度

Tm值的大小与碱基中的G+C比例有关,G+C比例越高,Tm值越大。

计算公式为:Tm=4(G+C)+2(A+T)

三、DNA的复性与分子杂交

1.复性:变性的DNA分子在适当条件下,两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象,称为复性。DNA的复性速度受温度的影响,只有温度缓慢下降才可使其重新配对复性。一般认为,比Tm低25℃的温度是DNA复性的最佳条件。

2.退火(annealing):热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性,此过程称为退火。

注意:DNA受热变性后,温度缓慢冷却才能复性,如迅速冷却至4℃以下,则几乎不能复性。一般认为,比Tm值低25℃的温度是DNA复性的最佳条件。

3.分子杂交(hybridization):在DNA复性过程中,不同来源的DNA单链分子或者DNA和RNA分子之间,序列完全互补或者不完全互补的两个单链核酸分子之间能形成双链,这种现象称为分子杂交。(见六版教材图2-15)

第五节核酸酶

nucleases

一、核酸酶(nucleases)是指所有可以水解核酸的酶。常用于DNA重组技术中。

二、分类:

1.按作用的底物分:DNA酶(DNase)和RNA酶(RNase)

2.按作用的部位分:

核酸外切酶:作用于多核苷酸链的5′末端或3′末端(5′末端外切酶和3′末端外切酶)

核酸内切酶:作用于多核苷酸链的内部,如有严格的序列依赖性则称为限制性核酸内切酶。

核酶的底物是核酸,因此从功能上来讲也属于核酸内切酶,且为序列特异性的核酸内切酶。人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段也具有序列特异性降解RNA的作用,称为催化性DNA (DNAzyme)。催化性DNA与催化性RNA相比,具有更好的化学稳定性和生物学稳定性,在疾病治疗方面的将有更好的前景。尚未发现天然的催化性DNA的存在。

小结

Summary

核酸是以核苷酸为组成单位的线性多聚生物信息分子,分为DNA和RNA两大类。DNA 由脱氧核糖核苷酸连接而形成,RNA的基本组成单位则是核糖核苷酸。DNA分子中的脱氧核糖核苷酸的碱基成分为A、G、C和T四种;而RNA分子中核糖核苷酸的则由A、G、C 和U四种碱基组成。碱基与戊糖结合形成核苷。脱氧核苷中的戊糖是b–D–2–脱氧核糖;核苷中的戊糖为b–D–核糖。核苷与磷酸通过酯键连接形成核苷酸。

DNA的一级结构是指DNA分子中的核苷酸的碱基排列顺序,DNA对遗传信息的贮存正是利用碱基排列方式变化而实现的。DNA是双链结构,两条链呈反向平行走向。DNA双链中的腺嘌呤始终与胸腺嘧啶配对存在,形成两个氢键;鸟嘌呤始终与胞嘧啶配对存在,形成三个氢键。DNA双链是右手螺旋结构。DNA在形成双链螺旋式结构的基础上在细胞内还将进一步折叠成为超螺旋结构,并且在蛋白质的参与下构成核小体。DNA的基本功能是作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板。

RNA是生物体内的另一大类核酸。mRNA以DNA为模板合成后转位至胞质,在胞质中作为蛋白质合成的模板。成熟的mRNA的结构特点是含有特殊5′–末端帽和3′–末端的多聚A尾结构。mRNA分子上每3个核苷酸为一组,决定肽链上一个氨基酸,称为三联体密码或密码子。tRNA的结构特点包括存在反密码子、茎环结构和含有稀有碱基等。tRNA的功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的运载体并将其转呈给mRNA。rRNA与核蛋白体蛋白共同构成核蛋白体,核蛋白体是细胞合成蛋白质的场所。核蛋白体中的rRNA和蛋白质共同为mRNA、tRNA和肽链合成所需要的多种蛋白因子提供结合位点和相互作用所需要的空间环境。RNA组学研究细胞中snmRNAs的种类、结构和功能。同一生物体内不同种类的细胞、同一种细胞在不同时间、不同状态下SnmRNAs的表达具有时间和空间特异性。

核酸具有多种重要理化性质。核酸的紫外吸收特性被广泛用来对核酸、核苷酸、核苷和碱基进行定性定量分析。核酸的沉降特性用于超速离心法纯化核酸。DNA的变性和复性是核酸最重要的理化性质之一。

DNA变性的本质是双链的解链。DNA的变性从开始解链到完全解链,紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度(Tm)。在Tm时,核酸分子内50%的双链结构被解开。热变性的DNA在适当条件下,两条互补链可重新配对而复性。在DNA 变性后的复性过程中,只要不同的单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系,就可以在不同的分子间杂交形成杂化双链。DNA与DNA及RNA与DNA间的分子杂交在核酸研究中的应用十分广泛。

核酸酶是可以降解核酸的酶。依据核酸酶底物的不同可以将其分为DNA酶和RNA酶两类;依据切割的部位分为核酸内切酶和核酸外切酶;具有序列特异性的核酸酶称为限制性核酸内切酶。

第二章 核酸的结构与功能

第二章核酸的结构与功能 一、填空题: 1、和提出DNA的双螺旋模型,从而为分子生物学的发展奠定了基础。 2、核酸按其所含糖不同而分为和两种,在真核生物中,前者主要分布在 细胞中,后者主要分布在细胞中。 2、某双链DNA中含A为30%(按摩尔计),则C为%,T为%。 4、DNA双螺旋B结构中,双螺旋的平均直径为nm,螺距为nm,沿中心轴每旋 转一周包含个碱基对,相邻碱基距离为nm。 5、在DNA分子中,若(G+C)%含量越高,则越高,分子越稳定。 6、真核细胞的mRNA5‘端有结构,功能是_;其3’端有尾部,功能是。 7、嘌呤碱和嘧啶碱具有,使得核酸在nm附近有最大吸收峰,可用 紫外分光光度计测定。 8、DNA变性后,紫外吸收能力,粘度,浮力、密度,生物 活性。 9、嘌呤环上的第位氮原子与戊糖的第位碳原子相连形成键,通 过这种键相连而成的化合物叫。 10、写出下列核苷酸符号的中文名称:ATP ,dCDP 。 11、tRNA的二级结构呈形,三级结构像个倒写的字母。 12、构成核酸的单体单位称为,它与蛋白质的单体单位相当。 13、在核酸分子中由和组成核苷,由和组成核苷 酸。是组成核酸的基本单位。无论是DNA或RNA都是由许许多多的通过连接而成。 14、核苷中,嘌呤碱与核糖是通过位原子和位原子相连;嘧啶 碱与核糖是通过_位_ __原子和__ _ 位_ __原子相连。 15、组成RNA的碱基中与DNA不同的是。 二、选择题(只有一个最佳答案): 1、下列关于双链DNA碱基的含量关系哪个是对的( ) ①A=T G=C ②A+T=C+G ③G+C>A+T ④G+C

2_第二章_核酸的结构与功能

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

核酸的结构和功能

核酸的结构和功能 考分预测 ·核酸的分子结构 ·DNA的结构与功能 ·RNA的分类与功能 一、核酸基本单位-核苷酸 (一)核苷酸元素组成 C、H、O、N、P(含量较多,相当恒定占9~10%) (二)核苷酸分子组成 核-核糖(戊糖) (三)核酸种类(DNA和RNA) 记忆:两种核酸有异同。腺胞鸟磷能共用;RNA中独含尿,DNA中仅含胸。 RNA所含碱基:AUCG。DNA所含碱基:ATCG。 二、DNA的结构与功能 (一)DNA碱基组成的规律: DNA分子中A与T摩尔数相等,C与G摩尔数相等,即 A=T,C≡G。所以A+G=T+C ,A/T=G/C 。 一级结构:核苷酸的排列顺序(碱基的序列) 二级结构:双螺旋结构(弹簧) 三级结构:超螺旋结构(电话线) (二)DNA的一级结构 1.概念:核苷酸在核酸长链上的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同,所以也称为碱基序列。 2.化学键:酯键。 3.骨架:戊糖和磷酸。 4.最恒定的元素:P。

(三)DNA双螺旋结构(二级结构) ·氢键配对(A=T; G C)相互平行,但走向相反,右手螺旋。 ·螺旋直径为2.37nm,形成大沟及小沟。 ·相邻碱基螺距3.54nm,一圈10.5对碱基。 ·氢键维持双链横向稳定性,碱基堆积力维持双链纵向稳定性。 (四)DNA的高级(超螺旋)结构 ·DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 ·真核生物染色体由DNA和蛋白质构成,其基本单位是核小体。 (五)DNA的功能 1.DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息,并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础,也是个体生命活动的信息基础。 2.基因从结构上概念是指DNA分子中的特定区段,其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。 三、DNA的理化性质及其应用 1.DNA的变性:在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链的过程,其本质是双链间氢键的断裂。变性后①OD260增高(增色效应):对波长260nm的光吸收增强的现象。②黏度下降。③生物活性丧失。 2.DNA复性:变性DNA经退火恢复原状的过程称变性DNA的复性。伴随复性,DNA溶液紫外吸收减弱,称减色效应。 3.核酸的紫外线吸收:核酸分子的碱基含有共轭双键,在260nm波长处有最大紫外吸收,可以利用这

核酸的结构和功能.

第二章核酸的结构和功能 【大纲要求】 一、掌握 1.核酸的化学组成和一级结构; 2. DNA的双螺旋结构特点; 3.信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能、核蛋白体RNA的结构与功能; 4.核酸的紫外吸收、变性和复性及其应用。 二、熟悉 1.核酸的一般理化性质; 2.DNA的变性、DNA的复性与分子杂交。 三、了解 1.核酸酶; 2.其他小分子RNA及RNA组学。 【重点及难点提要】 一、重点难点 1.重点:核酸的化学组成和一级结构、DNA的空间结构与功能;信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能、核蛋白体RNA的结构与功能;核酸的一般理化性质、DNA的变性、DNA的复性与分子杂交。 2.难点:DNA的空间结构与功能、信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能和分子杂交。 二、教学内容概要 核酸是以核苷酸为基本组成单位的线性多聚生物信息分子。分为DNA和RNA两大类。其化学组成见下表: DNA RNA 碱基 ①嘌呤碱 A、G A、G ②嘧啶碱 C、T C、U 戊糖β-D-2 脱氧核糖β-D-核糖 磷酸磷酸磷酸 碱基与戊糖通过糖苷键相连,形成核苷。核苷的磷酸酯为核苷酸。根据核苷酸分子的戊糖种类不同,核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸,前者是RNA的基本组成单位,后者为DNA的基本组成单位。核酸分子中核苷酸以3′,5′-磷酸二酯键相连,形成多聚核苷酸链,是核酸的基本结构。多聚核苷酸链中碱基的排列顺序为核酸的一级结构。多聚核苷酸链的两端分别称为3′末端与5′末端。 DNA的二级结构即双螺旋结构的特点:⑴两条链走向相反,反向平行,为右手螺旋结构;⑵脱氧核糖和磷酸在双螺旋外侧,碱基在内侧;⑶两链通过氢键相连,必须A与T、G与C配对形成氢键,称为碱基互补。⑷大(深)沟,小(浅)沟。⑸螺旋一周包含10个bp,碱基平面间的距离为0.34nm,螺旋为3.4nm,螺旋直径2nm;⑹氢键及碱基平面间的疏水性堆积力维持其稳定性。DNA的基本功能是作为遗传信息的载体,并作为基因复制和转录的模板。mRNA分子中有密码子,是蛋白质合成的直接模板。真核生物的mRNA 一级结构特点:5′末端“帽”,3′末端“尾”。tRNA在蛋白质合成中作为转运氨基酸的载体,其一级结构特点:含有较多的稀有碱基,3′-CCA-OH,二级结构为三叶草形结构。rRNA与蛋白质结合构成核蛋白体,作为蛋白质合成的“装配机”。 细胞的不同部位还存在着许多其他种类小分子RNA,统称为非mRNA小RNA(snmRNAs),对细胞中snmRNA 种类、结构和功能的研究称为RNA组学。具有催化作用的某些小RNA称为核酶。 碱基、核苷、核苷酸及核酸在260nm处有最大吸收峰。加热可使DNA双链间氢键断裂,变为单链称为DNA变性。DNA变性时,OD260增高。OD260达到最大值的50%时的相应温度为DNA解链温度(Tm)。DNA的Tm 与其G和C含量所占比例相关。变性DNA在一定条件下,两链间重新形成氢键而复性。不同来源单链核酸

第二章核酸的结构与功能(试题及答案)

第二章核酸的结构与功能 一、名词解释 1.核酸 2.核苷 3.核苷酸 4.稀有碱基 5.碱基对 6.DNA 的一级结构 7.核酸的变性 8.Tm值 9.DNA的复性 10.核酸的杂交 二、填空题 11.核酸可分为 ____和____两大类,其中____主要存在于____中,而____主要存在于____。 12.核酸完全水解生成的产物有____、____和____,其中糖基有____、____,碱基有____和____两大类。 13.生物体内的嘌呤碱主要有____和____,嘧啶碱主要有____、____和____。某些RNA分子中还含有微量的其它碱基,称为____。 14.DNA和RNA分子在物质组成上有所不同,主要表现在____和____的不同,DNA分子中存在的是____和____,RNA分子中存在的是____和____。 15.RNA的基本组成单位是____、____、____、____,DNA的基本组成单位是____、____、____、____,它们通过____键相互连接形成多核苷酸链。 16.DNA的二级结构是____结构,其中碱基组成的共同特点是(若按摩尔数计算)____、____、____。 17.测知某一DNA样品中,A=、C=、那么T= ____mol,G= ____mol。 18.嘌呤环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键,通过这种键相连而成的化合物叫____。 19.嘧啶环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键,通过这种键相连而成的化合物叫____。 20.体内有两个主要的环核苷酸是____、____,它们的主要生理功用是____。 21.写出下列核苷酸符号的中文名称:ATP____、dCDP____。 22.DNA分子中,两条链通过碱基间的____相连,碱基间的配对原则是____对____、____对____。

第二章核酸结构与功能

第二章核酸结构与功能 【习题】 一、单项选择题 1.在核酸测定中,可用于计算核酸含量的元素是: A.碳 B.氧 C.氮 D.氢 E.磷 2.通常即不见于DNA又不见于RNA的碱基是: A.腺嘌呤 B.黄嘌呤 C.鸟嘌呤 D.胸腺嘧啶 E.尿嘧啶 3.组成核酸的基本单位是: A.核糖和脱氧核糖 B.磷酸和戊糖 C.戊糖和碱基 D.单核苷酸 E.磷酸、戊糖和碱基 4.下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNA中? A.腺嘌呤 B.尿嘧啶 C.鸟嘌呤 D.胞嘧啶 E.胸腺嘧啶 5.DNA的组成成分是: A.A,G,C,T磷酸

B.A,G,C,T核糖 C.A,G,C,T磷酸,脱氧核糖 D.A,G,T,U磷酸,核糖 E.A,G,T,U磷酸,脱氧核糖 6.在核酸分子中核苷酸之间的连接方式是:A.3′,3′-磷酸二酯键 B.糖苷键 C.2′,5′-磷酸二酯键 D.肽键 E.3′,5′-磷酸二酯键 7.核酸对紫外吸收的最大吸收峰在哪一波长附近?A.220nm B.240nm C.260nm D.280nm E.300nm 8.含有稀有碱基比例较多的核酸是: A.mRNA B.DNA C.tRNA D.rRNA E.hnRNA 9.核酸的紫外吸收是哪一结构产生的? A.嘌呤和嘧啶之间的氢键 B.碱基和戊糖之间的糖苷键 C.戊糖和磷酸之间的酯键 D.碱基和戊糖之间的糖苷键 E.嘌呤和嘧啶环上的共轭双键 10.DNA分子碱基含量关系哪种是错误的? A.A+T=C+G

B.A+G=C+T C.G=C D.A=T E.A/T=G/C 11.DNA的二级结构是指: A.α-螺旋 B.β-片层 C.β-转角 D.双螺旋结构 E.超螺旋结构 12.下列关于核苷酸生理功能的叙述,错误的是: A.作为生物界最主要的直接供能物质B.作为辅酶的组成成分C.作为质膜的基本结构成分D.作为生理调节物质E.多种核苷酸衍生物为生物合成过程中的中间物质 13.作为第二信使的核苷酸是: A.cAMP B.cDMP C.cUMP D.cTMP E.全是 14.下列哪种碱基是DNA和RNA的共同成分: A.胸嘧啶、胞嘧啶 B.胞嘧啶、尿嘧啶 C.尿嘧啶、腺嘌呤 D.胞嘧啶、鸟嘌呤 E.尿嘧啶、胸嘧啶 15.关于DNA双螺旋结构的描述哪一项是错误的? A.由两条反向平行的DNA链组成 B.碱基具有严格的配对关系,A=T,G=C C.戊糖和磷酸组成的骨架在外侧

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。核酸可以分为脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)两大类。 第一节核酸的化学组成及一级结构 Chemical constitution and primary construction of nucleic acid 核酸的基本组成单位是核苷酸(nucleotide),而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸(deoxyribonucleotide或deoxynucleotide),RNA的基本组成单位是核糖核苷酸(ribonucleotide)。 一、核苷酸的结构 (一)碱基的种类:构成核苷酸的五种碱基(base)分别属于嘌呤(purine)和嘧啶(pyrimidine)两类含氮杂环化合物。DNA分子中的碱基成分为A、G、C和T四种;而RNA分子则主要由A、G、C和U四种碱基组成。

第二章 核酸得结构与功能

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3、双螺旋得直径为2nm,每两个相邻碱基对之间得距离为0、34nm,其旋转夹角为36°,螺旋每旋转一周含10对碱基,螺距为3、4nm。 4、两条多核苷酸链之间得碱基通过氢键配对,A-T之间形成2个氢键,G-C之间形成3个氢键。双螺旋结构得稳定靠氢键与碱基堆积力维系。 三、DNA得超级结构 超螺旋结构 DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方同相同 负超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方向相反 意义: DNA超螺旋结构整体或局部得拓扑学变化及其调控对于DNA复制与RNA转录过程具有关键作用。 真核生物染色体DNA就是线性双螺旋结构,染色质DNA与组蛋白组成核小体。许多核小体形成得串珠样线性结构再进一步盘曲成直径为30nm得纤维样结构,再经过几次卷曲,形成染色体结构。 四、DNA得功能

DNA就是遗传信息得载体,就是复制与转录得模版。“基因”就就是DNA中得碱基序列。一个生物体得全部基因序列称为基因组。“基因”中DNA得碱基序列决定了其表达得蛋白质得氨基酸得序列。 第三节 RNA结构与功能 RNA在生命活动中具有重要作用,它与蛋白质共同负责基因得表达过程得调控。 一、mRNA 细胞核内初合成得就是不均一核RNA——hnRNA,就是mRNA得前体,hnRNA经过剪切加工转变为成熟得mRNA。 1、添加帽子结构 2、添加多聚腺苷酸尾巴 帽子结构与多聚A尾得功能:① mRNA核内向胞质得转位。② mRNA 得稳定性维系。③翻译起始得调控。 mRNA得功能: 把DNA所携带得遗传信息,按碱基互补配对原则,抄录并传送至核糖体,用以决定其合成蛋白质得氨基酸排列顺序。 二、tRNA 占细胞总RNA得15%,由70-90个核苷酸组成得一类小分子RNA;其主要功能就是在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸得载体,并按mRNA上得遗传密码顺序“对号入座”地将其转给蛋白质。 tRNA得结构特点 1、稀有碱基含 10~20% 稀有碱基,如 DHU 2、 3′末端为— CCA-OH 5′末端大多数为G

02 核酸结构与功能

第二章核酸的结构和功能 一、选择题 1.下列哪种碱基只存在于mRNA而不存在于DNA中 A.腺嘌呤 B.胞嘧啶 C.尿嘧啶 D.鸟嘌呤 E.胸腺嘧啶 2.核酸中核苷酸之间的连接方式是 A.3’,5’-磷酸二酯键 B.糖苷键 C.2’,3’-磷酸二酯键 D.肽键 E.2’,5’-磷酸二酯键 3.Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的要点不包括 A.右手双螺旋 B.反向平行 C.碱基在外 D.氢键维系 E.碱基配对4.关于DNA双螺旋结构的叙述,错误的是 A.DNA双链的稳定依靠氢键和碱基堆积力 B.螺旋的直径为2nm C.戊糖磷酸在螺旋外侧,碱基位于内侧 D.为右手螺旋,每个螺旋为10个碱基对E.从总能量意义上来讲,氢键对双螺旋的稳定更为重要 5.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 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 E.T的含量 6.真核细胞染色质的基本结构单位是 A.组蛋白 B.核心颗粒 C.核小体 D.超螺旋 E.α-螺旋 7.单链DNA:5’-pCpGpGpTpA-3’,能与下列哪一种RNA杂交 A.5’-pUpApCpCpG-3’ B.5’-pGpCpCpApU-3’ C.5’-pGpCpCpTpA-3’D.5’-pApApGpGpC-3’ E.5’-pApUpCpCpG-3’ 8.与mRNA中的ACG密码相对应的tRNA反密码子是 A.UGC B.TGC C.GCA D.CGU E.TGC 9.真核mRNA的特点不包括 A.有5’-m7GpppN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 10.稀有碱基常出现于 A.tRNA B.rRNA C.冈崎片段 D.hnRNA E.mRNA 11.tRNA三叶草结构中的3’-CCA末端位于哪个臂上 A.DHU臂 B.氨基酸接纳茎(氨基酸臂) C.反密码臂 D.T C臂 E.CCA臂12.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 13.各种tRNA的3’末端均有的结构是 A.GGA-OH B.CCA-OH C.AAA-OH D.UUA-OH E.TTA-OH 14.有关RNA的描写哪项是错误的 A.mRNA分子中含有遗传密码 B.tRNA是分子量最小的一种RNA C.胞浆中只有mRNA D.RNA可分为mRNA、tRNA、rRNA E.组成核糖体的主要是rRNA 15.只作为其它分子的前身,本身无直接功能 A.tRNA B.mRNA C.hnRNA D.snRNA E.rRNA 16.核酸对紫外线的最大吸收在哪一波长附近 A.320nm B.260nm C.280nm D.190nm E.220nm 17.DNA变性的原因是

核酸的结构和功能教案-中图版高中生物必修1分层练习

第一节核酸的结构和功能 1.简述DNA和RNA在细胞中的分布。(重点) 2.掌握DNA和RNA的结构和功能。(重点) 3.理解DNA和RNA组成和结构上的区别。(难点)

1.种类? ????核糖核酸,简称RNA 脱氧核糖核酸,简称DNA 2.观察DNA 和RNA 在细胞中的分布 (1)实验原理 ①甲基绿+DNA→显示绿色。 ②派洛宁+RNA→显示红色。 (2)实验步骤 制血涂片并干燥 ↓ 固定:体积分数为70%的酒精溶液,固定10 min ↓ 染色:甲基绿—派洛宁染液,染色15 min ↓ 冲洗:蒸馏水冲洗血涂片1 s ~2 s ↓ 目的:去除多余染料 速浸:体积分数为95%的酒精溶液反复速浸10~20 s ,进一步脱水固定 ↓ 晾干 ↓ 观察:比较染成绿色和红色的部位,得出DNA 和RNA 的分布规律 (3)实验现象及结论 现 象 结 论 绿色明显、集中在细胞中央 DNA 主要分布于细胞核中

[合作探讨] 探讨1:能用人的红细胞做该实验的材料吗? 提示:不能,因为成熟的红细胞无细胞核。 探讨2:实验材料可用洋葱鳞片叶内表皮细胞,能用洋葱鳞片叶的外表皮细胞或叶肉细胞吗? 提示:不能,洋葱鳞片叶的外表皮细胞有紫色大液泡影响观察。叶肉细胞有绿色叶绿体,影响观察。 探讨3:“DNA只分布在细胞核中,RNA只分布在细胞质中。”这种说法对吗?原核细胞的DNA分布在什么部位? 提示:这种说法不对。真核细胞:DNA主要分布在细胞核中,RNA大部分存在于细胞质中;原核细胞的DNA主要在拟核区域。 [思维升华] 注意事项 (1)两种碱性染料不是单独使用,而是混合使用,利用对物质的亲和力不同分别进行染色。 (2)选取植物细胞作实验材料时,应选择颜色浅的细胞,以防止深颜色对颜色反应的干扰。

第二章 核酸的结构与功能

一、选择题: A型题: 1.DNA和RNA彻底水解后的产物下列哪一项是正确的? A.戊糖相同,部分碱基不同 B.碱基相同,戊糖不同 C.碱基不同,戊糖不同 D.碱基不同,戊糖相同 E.以上都不对 2.某一DNA片段中一股链的碱基序列为5'-AACGTT-3',其互补链应为: A.5' -TTGCAA-3' B.5' -AACGTT-3' C.5' -UUGCAA-3' D.5' -AACGUU-3' E.5' -ACGATT-3' 3.真核生物染色质的基本结构单位是 A.DNA B.组蛋白 C.核小体 D.染色单体 E.核心颗粒 4.真核生物染色体DNA组成约为: A.104~105bp B.102~103bp C.107~109bp

D.1010~2014bp E.1015~1020bp 5.DNA变性是指: A.分子中3',5'-磷酸二酯键断裂 B.核酸游离于溶液中 C.双螺旋链间氢键断裂,双链解开 D.Tm值下降 E.粘度增加 6.rRNA的含量约占总RNA的 A.50% B.60% C.70% D.80% E.90% 7.真核生物mRNA 5'末端的帽子结构是: A.—m2GpppX B.—m2CpppX C.—m2ApppX D.—m7GpppX E.—m7ApppX 8.tRNA氨基酸臂的特点是 A.5'端有羟基 B.3'端有CCA结构 C.3'端有polyA尾巴

D.含较多稀有碱基 E.5'端有CCA结构 9.B—DNA双螺旋的每一螺距为: A.2nm B.20nm C.0.34nm D.3.4nm E.34nm 1O.嘧啶核苷中,嘧啶与戊糖的连接位置是: A.N-3—C-1' B.N-1—C-1' C.N-3—C-5' D.N-l—C-5' E.C-l—C-1' l1.下列是几种DNA分子的碱基组成比例,哪一种DNA的 Tm值最高? A.A+T=15% B.G+C=25% C.G+C=40% D.A+T=20% E.G+C=35% 12.组成核酸的核苷酸之间彼此连接的化学键是 A.3',5'-磷酸二酯键 B.氢键 C.糖苷键

1核酸的结构与功能(答案)

1核酸的结构与功能 一、名词解释 1、生物化学:是运用化学原理和方法,研究生命有机体化学组成和化学变化的科学,即研究生命活动化学本质的学科。 2、DNA一级结构:由数量极其庞大的四种脱氧的单核苷酸按照一定的顺序,以3′,5′-磷酸二酯键彼此连接而形成的线形或环形多核苷酸链。 3、增色效应:含DNA和RNA的溶液经变性或降解后对紫外线吸收的增加。是由于碱基之间电子的相互作用的改变所致,通常在260nm测量。 4、减色效应:一种含有DNA或RNA的溶液与含变性核酸或降解核酸的相同溶液相比较,其紫外线吸收为低。是由于DNA双螺旋结构使碱基对的π电子云发生重叠,因而减少了对紫外线的吸收。 5、DNA的变性:指核酸双螺旋的氢键断裂,变成单链,并不涉及共价键的断裂。 6、DNA的复性:变性DNA在适当条件下,又可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构,全过程为复性。 热变性后的复性又称为退火。 7、核酸分子杂交:应用核酸分子的变性和复性的性质,使来源不同的DNA(或RNA)片断按碱基互补关系形成杂交双链分子,这一过程称为核酸的分子杂交。 8、熔解温度:DNA变性的特点是爆发式的,变性作用发生在一个很窄的温度范围内。通常把热变性过程中光吸收达到最大吸收(完全变性)一半(双螺旋结构失去一半)时的温度称为该DNA的熔点或熔解温度(melting temperature),用tm表示。 9、Chargaff定律: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。 二、填空 1、核酸完全的水解产物是(碱基)、(戊糖)和(磷酸)。其中(碱基)又可分为(嘌呤)碱和(嘧啶)碱。 2、体内的嘌呤主要有(腺嘌呤)和(鸟嘌呤);嘧啶碱主要有(胞嘧啶)、(胸腺嘧啶)和(尿嘧啶)。某些RNA分子中还含有微量的其它碱基,称为(稀有碱基)。 3、嘌呤环上的第(9)位氮原子与戊糖的第1位碳原子相连形成(N-C糖苷)键,通过这种键相连而成的化合物叫(核苷)。 4、体内两种主要的环核苷酸是(cAMP)和(cGMP)。<3’,5’-环腺苷酸,3’,5’-环鸟苷酸> 5、写出下列核苷酸符号的中文名称:ATP(腺苷三磷酸),dCDP(脱氧胞苷二磷酸)。 6、tRNA的三叶草型结构中,其中氨基酸臂的功能是(携带活化氨基酸),反密码环的功能是(与mRNA模板上的密码子进行碱基配对的专一性的识别)。 7、两类核酸在细胞中的分布不同,DNA主要位于(细胞核)中,RNA主要位于(细胞质)中。 8、核酸分子中的糖苷键均为(β)型糖苷键。糖环与碱基之间的连键为(糖苷)键。核苷与核苷之间通过(磷酸二酯)键连接形成多聚体。 9、核酸在260nm附近有强吸收,这是由于(在嘌呤碱基和嘧啶碱基中存在共轭双键)。 10、给动物食用3H标记的(胸腺嘧啶),可使DNA带有放射性,而RNA不带放射性。 11、双链DNA中若(G-C对)含量多,则Tm值高。 12、DNA样品的均一性愈高,其熔解过程的温度范围愈(窄)。 13、DNA所处介质的离子强度越低,其熔解过程的温度范围越(宽),熔解温度越(低),所以DNA应保存在较(高)浓度的盐溶液中,通常为(1)mol/L的NaCl溶液。 14、双链DNA螺距为3.4nm,每圈螺旋的碱基数为10,这是(B)型DNA的结构。 15、NAD+,FAD和CoA都是(腺苷酸)的衍生物。 16、维持DNA双螺旋结构稳定的主要因素是(碱基堆积力),其次,大量存在于DNA分子中的弱作用力如(氢键),(离子键)和(范德华力)也起一定作用。 17、tRNA的三级结构为(倒L)形,其一端为(3’-端CCA),另一端为(反密码子)。 三、单项选择题 1、热变性的DNA分子在适当条件下可以复性,条件之一是 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 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、下列关于mRNA描述哪项是错误的? 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 4、核酸变性后,可发生哪种效应? A、减色效应 B、增色效应 C、失去对紫外线的吸收能力 D、最大吸收峰波长发生转移 5、下列复合物中除哪个外,均是核酸与蛋白质组成的复合物 A、核糖体 B、病毒 C、端粒酶 D、RNaseP E、核酶(ribozyme)

核酸的结构和功能

第3节遗传信息的携带者——核酸(第一课时)学案 一、目标导航 1、说出核酸的种类,简述核酸的功能。 2、说出核酸的基本单位是核苷酸,记住核苷酸的组成部分及种类 3、能用自己的语言描述出DNA与RNA的异同点。 4、理解核酸是遗传信息的携带者,原因核苷酸的排列是顺序及其对生命体的重要性 二、预习导引:(《南方新课堂——金牌学案》19页) 1、核酸的种类和功能 (1)种类:核酸包括两大类:脱氧核糖核酸(简称)和核糖核酸(简称)。(2)功能:核酸是细胞内携带的物质,在生物体的、和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。 2、核酸在细胞中的分布: (1)真核细胞的DNA主要分布在内,RNA大部分存在于中,甲基绿使呈现绿色,使RNA呈现红色。 (2)、内也含有少量的DNA。 3、核酸是由核苷酸链接而成的长链 (1)核酸的基本组成单位 是组成核酸分子的单体。一个核苷酸是由一分子、一分子和一份子组成的。根据五碳糖的不同,可将核苷酸分 为核苷酸(简称)和核苷酸。 (2)核酸的碱基组成 DNA和RNA各含有种碱基,组成DNA的碱基有,组成RNA 的碱基有。 (3)核酸的结构 每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。在绝大多数生物体的细胞中,DNA由条脱氧核苷酸链构成,RNA由条核苷酸链构成。 (4)生物的遗传信息 绝大多数生物的遗传信息贮存在分子中,每个个人的DNA的 序列各有特点。部分病毒的遗传信息贮存中。 三、知识梳理

四、巩固练习 1、下列有关概念图的叙述,正确的是() A.①表示的碱基有5种 B.②表示的是核糖 C.④表示脱氧核苷酸 D.④表示核糖核苷酸 2、关于DNA和RNA特点的比较,下列叙述正确的是() A在细胞内存在的主要部位相同 B构成的五碳糖不同 C核苷酸之间的连接方式不同 D构成的碱基都相同 3、噬菌体、烟草花叶病毒的核酸种各具有碱基和核苷酸的种类依次分别为()A.4种、8种、4种和4种、8种、4种 B.4种、5种、4种和4种、5种、4种 C.4种、5种、4种和4种、8种、4种 D.4种、8种、4种和4种、5种、4种 4、将艾滋病病毒的核酸彻底水解会得到() A.4种核糖核苷酸 B.脱氧核糖、磷酸和4种碱基 C.5种含氮碱基 D.核糖、磷酸和4种碱基 5、组成核酸的碱基、五碳糖、核苷酸的种类依次是() A.5,2,8 B.4,2,2, C. 5,2,2 D.4,4,8 6、下列核苷酸种,在DNA结构中不可能存在的是()

《核酸的结构和功能》说课稿

《核酸的结构和功能》说课稿 一、说教材 本节内容是苏教版生物必修一第二章第二节内容。核酸的结构和功能,本节主要包括核酸在细胞中的分布,核酸是由核苷酸连接而成的长链等内容。核酸是一切生物体的遗传物质,它对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用。本节的内容还是学习生物必修2──遗传与进化中“基因的本质与基因的表达”的重要基础。这些内容与本书后面的“细胞的结构和功能”、“光合作用和细胞呼吸”、“细胞增殖、分化、衰老和凋亡”等章关系密切。为配合这些重点知识的学习,教科书安排了一系列活动,教师在教学中要认真组织安排好这些活动,使学生在积极动手动脑的探索实践中深刻理解有关核酸结构特点、功能,同时得到实验、探究、观察、比较、分析等专业技能的训练。 二、说学情 高一学生具有一定的抽象思维能力、综合思维能力,以及一定的实验操作能力,同时,他们对生命本质的探究,也有着浓厚的兴趣。学生通过报刊、杂志等多种传播媒体的介绍以及初中生物课的学习,对核酸是遗传信息的载体已经有了一定的了解,但认识还是很浮浅的,没有深入到核酸物质结构的水平上,因此,教学中可以利用学生的知识基础并遵循学生的认 识规律,通过实验及适当的教学策略尤其是加强直观,从感性认识入手使新知识有效地整合 进学生原有的知识网络中,使学生的知识体系得到丰富和发展。 三、说教学目标 知识与技能目标: 1.说出核酸的组成结构及基本组成单位; 2.说出核酸的种类及功能。 过程与方法目标:

通过对DNA的发现过程的推理,锻炼学生的分析推理能力。 情感态度价值观目标: 认同核酸是细胞内携带遗传信息的物质。 四、教学重难点 重点: 核酸的种类及功能 难点: 比较DNA和RNA的异同 五、说教学方法 多媒体教学法、小组讨论法、图形拼接法、自主阅读法。 六、说教学过程 (一)导入新课 采用多媒体导入的方式,利用多媒体展示某一刑事案件背景,警察从犯罪现场发现了非受害人的一根头发,运用现代生物技术手段——DNA指纹法,很快找到了犯罪嫌疑人。 生:为什么利用DNA指纹法就能找到犯罪嫌疑人呢? 师:人的细胞中含有DNA,而每个人的DNA都不完全相同,因此,通过分子生物学方法显示出来的人的DNA模样就会因人而异,人们就可以像指纹那样分辨人与人的不同了,这也就是DNA指纹一词的由来。其实DNA是属于我们说到的核酸的一种,今天就一起来学习核酸的结构和功能(板书)(警察利用DNA指纹法抓犯人,联系学生的现实生活,创设问题情境,激发学习兴趣,主动参与学习过程。 (二)新课教学

核酸的结构和功能

高一生物导学提纲(4) 课题:核酸的结构与功能 学习目标: 1.核酸的结构与功能(A) 课前导学: 1.核酸的基本组成单位是____________,在右框中 绘出其分子结构示意图并注明相应成分。 2.核酸由______________________五种元素组成。 3.核酸的功能:⑴__________________________, ⑵__________________________。 4.细胞学说是由_________、_________等科学家共 同提出的。细胞学说的建立揭示了细胞的______ 性和生物体结构的______性。 质疑探究: 1.构成DNA的核苷酸有____种,主要分类依据是____________;构成RNA的核苷酸有____种, 主要分类依据是____________。区分DNA和RNA的主要依据是__________________。 2.只含DNA的生物中(如T2噬菌体、乙肝病毒等)遗传信息贮存在________中;只含RNA的生 物中(如艾滋病病毒、流感病毒等)遗传信息贮存在________中;既含DNA又含RNA的生物中(如大肠杆菌、植物、动物等)遗传信息贮存在______________中。 总结:________是绝大多数的生物的遗传物质。 例题精讲: 1.下列关于核酸的叙述中,不正确的是( ) A.核酸由C、H、O、N、P等元素组成 B.核酸是生物的遗传物质 C.核酸的基本组成单位是DNA和RNA D.核酸能控制蛋白质的合成 2.与RNA相比,DNA特有的化学成分是( ) A.核糖与胸腺嘧啶 B.脱氧核糖与胸腺嘧啶 C.核糖与腺嘌呤 D.脱氧核糖与腺嘌呤 3.RNA完全水解后,得到的化学物质是( ) A.氨基酸、葡萄糖、碱基 B.氨基酸、核糖、核苷酸 C.核糖、碱基、磷酸 D.脱氧核糖、碱基、磷酸 *4.组成核酸的碱基、五碳糖、核苷酸的种类依次是( ) A. 5、2、8 B.4、4、8 C.4、4、2 D.5、2、2 *5.大豆根尖所含有的核酸中,含有碱基A、G、C、T 的核苷酸种类数共有( ) A.8 B.7 C.5 D.6 *6.蛋白质和核酸都具有的元素是( ) A.C、H、O、N、P、S B.C、H、O、N、P C.C、H、O、N D.C、H、O 反馈矫正: 7.绝大多数生物的遗传信息贮存在( ) A.核糖核酸 B.脱氧核糖核酸 C.核酸 D.核苷酸

第五章 核酸化学1

第五章核酸化学 一、选择 (一)单选题 1.水解人体DNA可以得到各种脱氧核苷酸的混合物。其中含量与dAMP相同的是: A.dCMP B.dGMP C.dIMP D.dTMP E.dUMP 2.水解RNA得到的核苷酸的混合物中,下面哪种含量最少? A.AMP B.CMP C.GMP D.TMP E.UMP 3.核苷酸碱基的元素组成不包括: A.C B.H C.N D.O E.P 4.镰状红细胞贫血属于 A.呼吸性酸中毒; B.遗传缺陷; C.自由基破坏; D.营养不良; E.低血压 5.细胞内含量最稳定的成分是: A.DNA B.核糖体 C.氨基酸 D.A TP E.CoA SH 6. 连接核酸结构单位的化学键是:A.肽键 B.磷酸二酯键 C.二硫键 D.氢键 E.糖苷键 7.关于DNA双螺旋结构模型 A.是一个三链结构 B.DNA双股链的走向是反向平行的 C.碱基A和G配对 D.碱基之间共价结合 E.磷酸戊糖主链位于DNA螺旋内侧 8.核酸分子中储存、传递遗传信息的关键部分是 A.磷酸戊糖 B.核苷 C.碱基序列 D.戊糖磷酸骨架 E.磷酸二酯键 9.通常既不见于RNA,也不见DNA的含氮碱基是 A.腺嘌呤 B.黄嘌呤 C.鸟嘌呤 D.胸腺嘧啶 E.尿嘧啶 10.DNA的热变性是 A.分子中磷酸二酯键断裂 B.DNA分子进一步形成超螺旋 C.DNA分子中碱基丢失,数目减少 D.DNA双螺旋的解链 E.DNA双链形成左手螺旋 11.含稀有碱基较多的核酸是 A.DNA B.tRNA C.rRNA D.mRNA E.hnRNA 12.某DNA分子中胸腺嘧啶的含量为20%,则胞

第二章 核酸的结构与功能

第二章核酸的结构与功能 一、 A 型题 1. 核酸中核苷酸之间的连接方式是 (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. DNA 合成需要的原料是 (A) ATP 、 CTP 、 GTP 、 TTP (B) ATP 、 CTP 、 GTP 、 UTP (C) dATP 、 dGTP 、 dCTP 、 dUTP (D) dATP 、 dGTP 、 dCFP 、 dTTP (E) dAMP 、 dGMP 、 dCMP 、 dTMP 3. DNA 双螺旋结构模型的描述中哪一条不正确 (A) 腺瞟吟的克分子数等于胸腺嘧啶的克分子数 (B) 同种生物体不同组织中的 DNA 碱基组成极为相似 (C) DNA 双螺旋中碱基对位于外侧 (D) 二股多核苷酸链通过 A 与 T 或 C 与 G 之间的氢键连接 (E) 维持双螺旋稳定的主要因素是氢键和碱基堆积力 4. 在同一种哺乳细胞中,下列哪种情况是对的 (A) 在过剩的 DNA 存在下,所有 RNA 都能与 DNA 杂交 (B) 在过剩的 RNA 存在下,所有 DNA 片段能与 RNA 杂交

(C) RNA 与 DNA 有相同的碱基比例 (D) RNA 与 DNA 有相同核苷酸组成 (E) RNA 和 DNA 含量相同 5. RNA 和 DNA 彻底水解后的产物 (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 (E) 碱基相同,部分核糖不同 6. DNA 和 RNA 共有的成分是 (A) D—核糖 (B) D—2—脱氧核糖 (C) 鸟嘌呤 (D) 尿嘧啶 (E) 胸腺嘧啶 7. 核酸具有紫外吸收能力的原因是 (A) 嘌呤和嘧啶环中有共轭双键 (B) 嘌呤和嘧啶中有氮原子 (C) 嘌呤和嘧啶中有硫原子 (D) 嘌呤和嘧啶连接了核糖 (E) 嘌呤和嘧啶连接了磷酸基团

核酸的结构和功能

生物一轮复习导学提纲⑷ 必修一:核酸的结构和功能 班级______ 学号_____ 姓名____________ 1.下图为大肠杆菌遗传物质分子结构中的一条长链。请据图回答: ⑴图中的1表示_______________,2表示____________________, 1、2、3结合在一起的结构叫___________________________。 ⑵若3简称为T,则1、2、3结合在一起的结构中文名称是 _________________________________。 ⑶该物质彻底氧化分解后,能产生含氮废物的是________(用序号 表示)。 ⑷该物质在大肠杆菌细胞中,以___________和____________两种结构存在。其主要功能是__________________________、_______________________________。 ⑸此图若为艾滋病病毒的核酸,此结构中2的名称为_________。3的种类有__________________ (写字母简称)。 2.从一种生物的细胞中提取得到甲、乙两种生物大分子,甲的含量大于乙,在适当的条件下用人的胃液处理,甲分解而乙不分解;分析甲、乙的化学成分,甲含有氮和硫,乙含有氮和磷;甲、乙两种物质遇碘都不变蓝;从来源看,在细胞膜上有甲而没有乙。据此回答下列问题: ⑴在生物体中物质甲的基本组成单位约有_________种。 ⑵在物质乙的结构单位中,氮存在于____________部分。 ⑶在甲、乙中能体现细胞膜功能特点的是____________。 ⑷在洋葱根尖分生区细胞中主要由甲、乙两种物质组成的结构是_______________。 ⑸在人体细胞中含有乙种物质的结构有_____________________________________________。3.生物体内某些有机物及元素组成如下图,已知A、B、C是由a、b、c组成的。请回答: ⑴x、y分别是________、________。 ⑵a经________方式形成A,连接两个a 的化学键的结构简式是___________。 A多种多样,从a分析原因是_______ _______________________________。 ⑶如果B是人和动物细胞的能源物质,则b的名称是____________。 ⑷一分子c是由________、__________、________三分子物质构成,其结构简图是。 从c分析,D多样性的原因是___________________________________________________。⑸E在化学组成上与D的不同是。

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