第二章-核酸结构和功能-课件
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Chapter 2 核酸的结构与功能教学教材
第二章
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）。
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
DNA分子中出现的碱基有A、T、C和G，糖为脱氧核糖。RNA分子中所含的碱基是A、U、C和G，糖为核糖。DNA分子由2条脱氧核糖核苷酸链组成，RNA分子由1条核糖核苷酸链组成。
(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。
(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
分子杂交(molecular hybridization)：不同
来源的核酸经变性和复性的过程，其中一些不同 的核苷酸单链由于存在局部碱基互补片段，而在 复性时形成杂化双链(heteroduplex)的过程。
分子探针(probe):带有某种标记物的分子，如
核苷酸链片段
分子杂交和探针技术是许多分子生物学技术的基
础，有广泛的应用价值。
P53
双链DNA
AT C C
TAG G
A
AT C C
TAG G
变性
加热
AT C C
单链DNA
AT C C
TAG G
TAG G
复性 杂链DNA
AT C C TAG G
退火
AT C C
TAG G
双链DNA
加热 变性
B
复性 退火
单链DNA
杂链DNA
两种最重要的生物大分子比较
二、戊糖
RNA:D-核糖
DNA:D-2-脱 氧核糖 D-核糖的C-2 所连的-OH脱去
核 糖
D-
氧就是D-2脱氧
核糖
脱氧核糖
D-
两类核酸的基本成分
RNA
磷酸 磷酸
DNA
磷酸
戊糖
嘌呤碱
D-核糖
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U)
D-2-脱氧核糖
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T)
第二章 核酸 的结构与功能
（The structure and
function of nucleic acids）
第一节
核酸的基本概念
P26
来源的核酸经变性和复性的过程，其中一些不同 的核苷酸单链由于存在局部碱基互补片段，而在 复性时形成杂化双链(heteroduplex)的过程。
分子探针(probe):带有某种标记物的分子，如
核苷酸链片段
分子杂交和探针技术是许多分子生物学技术的基
础，有广泛的应用价值。
P53
双链DNA
AT C C
TAG G
A
AT C C
TAG G
变性
加热
AT C C
单链DNA
AT C C
TAG G
TAG G
复性 杂链DNA
AT C C TAG G
退火
AT C C
TAG G
双链DNA
加热 变性
B
复性 退火
单链DNA
杂链DNA
两种最重要的生物大分子比较
二、戊糖
RNA:D-核糖
DNA:D-2-脱 氧核糖 D-核糖的C-2 所连的-OH脱去
核 糖
D-
氧就是D-2脱氧
核糖
脱氧核糖
D-
两类核酸的基本成分
RNA
磷酸 磷酸
DNA
磷酸
戊糖
嘌呤碱
D-核糖
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U)
D-2-脱氧核糖
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T)
第二章 核酸 的结构与功能
（The structure and
function of nucleic acids）
第一节
核酸的基本概念
P26
核酸的结构与功能(共68张PPT)
生物氧化体系的重要成分，在传递质子或电子的 过程中具有重要的作用。
二、DNA通过3,5-磷酸二酯键连接
一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸5的 α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键(phosphodiester bond)。
多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方 向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸
(polydeoxynucleotide)，即DNA链。
5.5 nm
11 nm
核小体核心颗粒
主要内容：
•核酸的化学组成
DNA
•核酸的分子结构
RNA
•核酸的理化性质
RNA的结构功能
• RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的
调控。
• RNA通常以单链的形式存在，但有复杂的局部 二级结构或三级结构。
• RNA比DNA小的多。 • RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样
核仁
核糖体组成成分 蛋白质合成模板 转运氨基酸 翻译调控
信号肽识别体的组成成分
成熟mRNA的前体 参与hnRNA的剪接、转运 rRNA的加工和修饰
线粒体核糖体RNA mt rRNA 线粒体
核糖体组成成分
线粒体信使RNA 线粒体转运RNA
mt mRNA mt tRNA
线粒体 线粒体
蛋白质合成模板 转运氨基酸
mRNA成熟过程
内含子
(intron)
外显子(exΒιβλιοθήκη n)hnRNAmRNA
成熟的真核生物mRNA
5' m 7Gppp
AUG
编 码 区
3' UAA AAA… … An
5'非 翻 译 区
3'非 翻 译 区
• 成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。 • 5-末端的帽子(cap)结构和3-末端的多聚A尾(poly-A
二、DNA通过3,5-磷酸二酯键连接
一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸5的 α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键(phosphodiester bond)。
多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方 向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸
(polydeoxynucleotide)，即DNA链。
5.5 nm
11 nm
核小体核心颗粒
主要内容：
•核酸的化学组成
DNA
•核酸的分子结构
RNA
•核酸的理化性质
RNA的结构功能
• RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的
调控。
• RNA通常以单链的形式存在，但有复杂的局部 二级结构或三级结构。
• RNA比DNA小的多。 • RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样
核仁
核糖体组成成分 蛋白质合成模板 转运氨基酸 翻译调控
信号肽识别体的组成成分
成熟mRNA的前体 参与hnRNA的剪接、转运 rRNA的加工和修饰
线粒体核糖体RNA mt rRNA 线粒体
核糖体组成成分
线粒体信使RNA 线粒体转运RNA
mt mRNA mt tRNA
线粒体 线粒体
蛋白质合成模板 转运氨基酸
mRNA成熟过程
内含子
(intron)
外显子(exΒιβλιοθήκη n)hnRNAmRNA
成熟的真核生物mRNA
5' m 7Gppp
AUG
编 码 区
3' UAA AAA… … An
5'非 翻 译 区
3'非 翻 译 区
• 成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。 • 5-末端的帽子(cap)结构和3-末端的多聚A尾(poly-A
第二章 核酸的结构与功能
第二章
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
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
O
• 核苷：腺苷，鸟苷 • 脱氧核苷：
NH2 N N HOCH2 H H OH O H H OH 腺嘌呤核苷 N N N H2N N N HOCH2 O H H H OH H OH OH N HO HOCH2 H H OH O H H OH 胞嘧啶核苷 H OH N N HOCH2 H HO O H H OH 尿嘧啶核苷 NH2 N N OH
记忆：
逆向平行双螺旋； 内有碱基配氢键； 平行碱基堆积力； 三个数字记心间。
DNA的双螺旋结构的意义
揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征 确认了碱基配对原则
是遗传信息传递和表达的分子基础。
（三）DNA双螺旋结构的多样性（多态性） DNA的种类 • • • • • • A-DNA； B-DNA； B′-DNA； C-DNA； D-DNA； Z-DNA ；
(4)不同生物来源的DNA碱基组成不同。
Wilkins 和 Franklin 的高质 量的X衍射图
• Watson, Crick
• （1953）在Chargaff法则及 Wilkins,Franklin的X线衍射工作基础 上提出DNA的双螺旋（double helix） 结构模型。
2.0 nm
核酸的研究历史和重要性 1869年 Miescher从脓细胞的细胞核中分离出
核素（nuclein），后称核酸（nucleic acid）； 1944 Avery 等成功进行肺炎球菌转化试验；
1952年Hershey等的实验：
32P-DNA， 35S-蛋白质(外壳)，再用标
记的噬菌体去感染培养的大肠杆菌， 证 明DNA是遗传物质。
NH2
嘧啶(pyrimidine，Py)
5 4 N
O
第2章核酸的结构与功能ppt课件
Sanger测序原理
1.2.1.2 DNA的二级结构及其多态性
Watson和Crick在总结前人研究工作的基础上， 在1953年以立体化学上的最适构型建立了与 DNA X-射线衍射资料相符的分子模型—— DNA双螺旋结构模型。 它可在分子水平上 阐述遗传(基因复制)的基本特征。
⑴DNA双螺旋结构的主要依据
核酸根据核酸的化学组成和生物学功能，将核 酸分为：
核糖核酸（ribonucleic acid RNA）和
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid DNA)
所有细胞都同时含有DNA和RNA两种核酸。病 毒只含一种核酸，DNA或RNA，故有DNA 病毒和RNA病毒之分。多数细菌病毒（噬菌 体）属DNA病毒，而植物和动物病毒多为 RNA病毒。
5’pApCpUpUpGpApApCpC3’ RNA
简化为： 5’pACTTGAACG3’ DNA
5’pACUUGAACG3’RNA
简写式的5`-末端均含有一个磷酸残基（与糖基 的C-5`位上的羟基相连），3`-末端含有一个 自由羟基（与糖基的C-3`位相连），若5`端 不写P，则表示5`-末端为自由羟基。
3.4nm 2.8nm 36° 33°
Z-DNA
Wang和Rich等在研究人工 合成的d（CGCGCG）单 晶的X-射线衍射图谱时， 发现这种六聚体的构象不 同于B-构象。
它是左手双螺旋，在主链 中各个磷酸根呈锯齿 （Zigzag）状排列，因此 称Z-构象。
B-DNA与Z-DNA的比较
比较内容
B-DNA
T 24.8
28 25.6 29.7 28.9 29.2 32.9
G 24.1 23.2 21.9 20.5 20.4 20.4 18.7
核酸的结构与功能 ppt课件
OH
脱氧核糖(deoxyribose)
（构成DNA）
ppt课件
15
脱氧核苷
NH2 N
N
HOH2C
N
O
H
H
H OH
H H
N 糖苷键
嘌呤N-9 或嘧反啶式脱N氧-腺1苷与脱氧核糖C-1通过β-N-
糖苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。
ppt课件
16
核苷
NH2
N
N
N 9N
CH2OH O 1'
三、RNA也是具有3’,5’-磷酸二酯键 的线性大分子
H H H2' H
OH
O
H
糖苷键
嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1通过β-
N-糖苷键相连形成核苷(ribonucleoside)。
ppt课件
17
核苷酸(ribonucleotide)
NH2
酯键 N
N
9
O
N
N
HO P O CH 2 OHH
O
1'
H 2'
H
OH OH
糖苷键
核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸
胸腺嘧啶（T）
ppt课件
23
A
T
CHale Waihona Puke GATA
T
C
G
G
C
A
T
G
C
ppt课件
磷酸 脱氧核糖 含氮碱基
24
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
第2章 核酸的结构与功能
第二章核酸的结构和功能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、G②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，形成多核苷酸链，是核酸的基本结构。
多核苷酸链中碱基的排列顺序为核酸的一级结构。
多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，称为碱基互补规律。
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疏水作用。
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，并作为基因复制转录的模板。
mRNA分子中有密码，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。
人教版教学课件第2章 第3节 遗传信息的携带者—核酸(课件)
核糖核苷酸
核糖核苷酸
根据含N碱基不同
脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸
P
脱氧 核糖 T胸腺嘧啶 G鸟嘌呤 C胞嘧啶 A腺嘌呤 含氮碱基
种 鸟嘌呤脱氧核苷酸 类 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸 种 类 胸腺嘧啶核糖核苷酸
核糖核苷酸
P
核糖 T胸腺嘧啶 C胞嘧啶 G鸟嘌呤 A腺嘌呤 含氮碱基
练习：
１、将用甲基绿和吡罗红染色的人口腔上皮细胞 装片放在显微镜下观察，可以看到（ B ） A.细胞核内呈现红色，细胞质内呈现绿色 B.细胞核内呈现绿色，细胞质内呈现红色 C.细胞核和细胞质都呈现绿色 D.细胞核和细胞质都呈现红色
２、“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验中， 没有用的试剂（ D ） A.0.9％NaCl B.8％的HCl C. 吡罗红、甲基绿染色剂 D.斐林试剂
排列顺 序不同
DNA或RNA： 无数种
脱氧核苷酸或核糖核苷酸数量大，其 排列顺序极其多样化，储存的信息量非 常大。
遗传信息蕴藏在核苷酸的排列顺序中。
不同生物的遗传物质
细胞生物
真核生物
原核生物 非细胞生物
大多数病毒 极少数病毒
遗传物质是DNA
遗传物质是RNA， 如HIV、SARS病毒
注意：凡含DNA的生物遗传物质都是DNA， 只含RNA的生物遗传物质是RNA。
胞嘧啶核糖核苷酸
思考：构成核酸的碱基有 5 种，核苷酸有 8 五碳糖有 2 种。 种，
(3)、核苷酸分子的连接： 脱氧核苷酸长链： 核糖核苷酸长链：
脱氧 核糖
A
核糖
A
脱氧 核糖
T
核糖
T
脱氧 核糖
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第二章 核酸的结 构与功能
概述
核 酸(nucleic acid)
是由核苷酸组成的生物大分子， 携带和传递遗传信息。
核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸(DNA) 主要在细胞核
生物遗传的物质基础
核糖核酸(RNA)
存在于胞核、胞液中。
核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
二、DNA的变性
定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开 成两条单链的过程。
变性因素：过量酸，碱，加热等。
DNA变性的本质是双链间氢键的断裂
例：变性引起紫外吸收值的改变
DNA的紫外吸收光谱 增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。
目录
三、DNA的复性
DNA复性的定义 在适当条件下，变性DNA的两条互补链可
存在于细胞核和线粒体内。
携带遗传信息，决定细胞和个 体的遗传型(genotype)。
核糖核酸
存在于胞核、胞液和线粒体。
(ribonucleic acid, RNA) 参与遗传信息的复制与表达。
某些病毒RNA也可作为遗传信 息的载体。
RNA的分类和功能
信使RNA（mRNA） 携带DNA遗传信息
转运RNA（tRNA） 通过反密码子识别mRNA
（二）真核生物DNA的高级结构
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成， 其基本单位是 核小体。
核小体的组成
DNA：约200bp
组蛋白：H1 H2A，H2B H3 H4
八聚体
DNA的功能：基因是DNA分子中的某一段 核苷酸排列顺序，编码特定的蛋白质。
例题
如果人体有1014个体细胞，每个细胞的 DNA长度为6.4×109个bp。试计算人体 DNA的总长度是多少？是太阳-地球之间距离 （ 2.2×109 km）的多少倍？
2.围绕同一中心轴构成右手双螺 旋 。螺旋直径2nm，表面有 大沟和小沟（蛋白质结合部 位）。
3. 碱基在内侧。每圈螺旋含10 个碱基对 (bp)，螺距为
4. 3维.4持nm双。螺旋稳定的因素： 横向为氢键，纵向为碱 基间的堆积力。
碱基互补配对
A
T
C
G
（三）DNA的三级结构
（一）原核生物DNA的高级结构
胞嘧啶(cytosine, C)
胸腺嘧啶(thymine, T)
核苷（或脱氧核苷）：碱基和核糖（或脱 氧核糖）通过糖苷键连接形成。
NH2
N
CH2OH O O
1 N 糖苷键
H OH
HH
H 2
1
H
OH H
脱氧胞嘧啶核苷
NH
2
N
N
9
N
N
CH OH 2O
1'
HH
H 2'
H
OH OH
腺嘌呤核苷
糖苷键
核苷酸（脱氧核苷酸）：核苷（脱氧核苷） 和磷酸以酯键连接形成。
氨基酸臂
额外环
* tRNA的三级结构 —— 倒L形
（三）核蛋白体RNA
* rRNA的结构
* rRNA的功能 参与组成核蛋白
体（ rRNA+pr） ，作 为蛋白质生物合成的 场所。
核蛋白体包括大 亚基和小亚基
第五节
核酸的理ห้องสมุดไป่ตู้性质
一、紫外吸收
• 在260nm波长有最大吸收峰，是由碱 基的共轭双键决定的。这一特性常用 作核酸的定性、定量分析。
的
密码子，使氨基酸对号入座
核蛋白体 (rRNA)
与核糖体蛋白形成核糖体， 是蛋白质合成的场所
核酸的分子组成
主要元素组成： C、H、O、N、P(9~10%) 平 均为9.5%
定磷法：样品中的磷酸含量=样品中磷的含量 ×10.5
核酸的基本组成单位是核苷酸
核酸
核苷酸
核苷 磷酸
碱基 戊糖
DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 。 RNA的基本组成单位是核糖核苷酸 。
恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。 热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，
这一过程称为退火。
减色效应 DNA复性时，其溶液OD260降低。
核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP
脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
多磷酸核苷酸： NMP，NDP，NTP
环化核苷酸: cAMP，cGMP
DNA的合成原料： dATP, dGTP, dCTP, dTTP.
RNA的合成原料： ATP, GTP, CTP, TTP.
二、RNA的种类和分子结构
RNA的一级结构：多核糖核苷酸链中核苷酸 的排列顺序
RNA为一条多核苷酸链，有的碱基配对，有 的不配对，可以螺旋，也可以不螺旋。
RNA通常以单链形式存在，局部可有二、三 级结构
二、RNA的种类和分子结构
动物细胞内主要RNA的种类及功能
核蛋白体 RNA 信使 RNA 转运 RNA
5´端
核苷酸之 间以3 , 5 -磷 酸二酯键连接 形成多核苷酸 链，即核酸。
C
A
→
o G
3´端
书写方法
DNA 与RNA的区别
核酸
碱基
戊糖
DNA A、G、C、T 脱氧核糖
RNA A、G、C、U 核糖
（二） DNA的二级结构 ——双螺旋结构
DNA双螺旋结构模型要点
1.两条链反向，平行，碱基互补 [A] = [T] [G] [C] 。
第三节 核苷酸的生理功能
1. 是核酸的基本组成单位 2. ATP是生物体能量的直接供应体： ATP ADP+Pi+能量
3. 物质代谢调节中的第二信使
生长激素
胰岛素（第一信使）
第二信使（cAMP、 cGMP）
第四节 核酸的分子结构
一，DNA的分子结构 （一）DNA的一级结构： 定义 核酸中核苷酸的排列顺序。 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. 大多数真核mRNA的3´末端有多聚A尾。
（二）转运RNA
* tRNA的功能 选择性搬运氨基酸到核糖体，参与蛋
白质的翻译。 * tRNA的一级结构特点
含稀有碱基较多 3´末端为 — CCA-OH 5´末端大多数为G 由70~90个核苷酸组成
* tRNA的二级结构 ——三叶草形
[解答]： 1、每个体细胞的DNA的总长度为：
6.4×109× 0.34nm=2.176×109nm=2.176m。 2、人体内所有体细胞的DNA的总长度为： 2.176× 1014 m= 2.176× 1011km。 3、这个长度与太阳-地球的距离相比： 2.176× 1011 / 2.2×109 =99倍。
细胞核和胞液
rRNA mRNA
tRNA
功
能
核蛋白体组分 蛋白质合成模板
转运氨基酸
（一 ）信使RNA
mRNA的功能：作为蛋白质合成的模板。
* mRNA成熟过程
内含子 (intron)
外显 子 (exon)
hnRNA
mRNA
* mRNA结构特点
1. 大多数真核mRNA的5´末端形成帽子结 构：m7GpppNm-。
核苷酸的结构
碱基
嘌呤 嘧啶
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G） DNA、RNA均有
胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U）
DNA有 RNA有
每种核酸都含有四种碱基 。
戊糖
核糖 （构成RNA）
脱氧核糖 （构成DNA）
碱基
嘌呤
腺嘌呤(adenine, A)
鸟嘌呤(guanine, G)
嘧啶
尿嘧啶(uracil, U)
概述
核 酸(nucleic acid)
是由核苷酸组成的生物大分子， 携带和传递遗传信息。
核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸(DNA) 主要在细胞核
生物遗传的物质基础
核糖核酸(RNA)
存在于胞核、胞液中。
核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
二、DNA的变性
定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开 成两条单链的过程。
变性因素：过量酸，碱，加热等。
DNA变性的本质是双链间氢键的断裂
例：变性引起紫外吸收值的改变
DNA的紫外吸收光谱 增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。
目录
三、DNA的复性
DNA复性的定义 在适当条件下，变性DNA的两条互补链可
存在于细胞核和线粒体内。
携带遗传信息，决定细胞和个 体的遗传型(genotype)。
核糖核酸
存在于胞核、胞液和线粒体。
(ribonucleic acid, RNA) 参与遗传信息的复制与表达。
某些病毒RNA也可作为遗传信 息的载体。
RNA的分类和功能
信使RNA（mRNA） 携带DNA遗传信息
转运RNA（tRNA） 通过反密码子识别mRNA
（二）真核生物DNA的高级结构
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成， 其基本单位是 核小体。
核小体的组成
DNA：约200bp
组蛋白：H1 H2A，H2B H3 H4
八聚体
DNA的功能：基因是DNA分子中的某一段 核苷酸排列顺序，编码特定的蛋白质。
例题
如果人体有1014个体细胞，每个细胞的 DNA长度为6.4×109个bp。试计算人体 DNA的总长度是多少？是太阳-地球之间距离 （ 2.2×109 km）的多少倍？
2.围绕同一中心轴构成右手双螺 旋 。螺旋直径2nm，表面有 大沟和小沟（蛋白质结合部 位）。
3. 碱基在内侧。每圈螺旋含10 个碱基对 (bp)，螺距为
4. 3维.4持nm双。螺旋稳定的因素： 横向为氢键，纵向为碱 基间的堆积力。
碱基互补配对
A
T
C
G
（三）DNA的三级结构
（一）原核生物DNA的高级结构
胞嘧啶(cytosine, C)
胸腺嘧啶(thymine, T)
核苷（或脱氧核苷）：碱基和核糖（或脱 氧核糖）通过糖苷键连接形成。
NH2
N
CH2OH O O
1 N 糖苷键
H OH
HH
H 2
1
H
OH H
脱氧胞嘧啶核苷
NH
2
N
N
9
N
N
CH OH 2O
1'
HH
H 2'
H
OH OH
腺嘌呤核苷
糖苷键
核苷酸（脱氧核苷酸）：核苷（脱氧核苷） 和磷酸以酯键连接形成。
氨基酸臂
额外环
* tRNA的三级结构 —— 倒L形
（三）核蛋白体RNA
* rRNA的结构
* rRNA的功能 参与组成核蛋白
体（ rRNA+pr） ，作 为蛋白质生物合成的 场所。
核蛋白体包括大 亚基和小亚基
第五节
核酸的理ห้องสมุดไป่ตู้性质
一、紫外吸收
• 在260nm波长有最大吸收峰，是由碱 基的共轭双键决定的。这一特性常用 作核酸的定性、定量分析。
的
密码子，使氨基酸对号入座
核蛋白体 (rRNA)
与核糖体蛋白形成核糖体， 是蛋白质合成的场所
核酸的分子组成
主要元素组成： C、H、O、N、P(9~10%) 平 均为9.5%
定磷法：样品中的磷酸含量=样品中磷的含量 ×10.5
核酸的基本组成单位是核苷酸
核酸
核苷酸
核苷 磷酸
碱基 戊糖
DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 。 RNA的基本组成单位是核糖核苷酸 。
恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。 热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，
这一过程称为退火。
减色效应 DNA复性时，其溶液OD260降低。
核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP
脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
多磷酸核苷酸： NMP，NDP，NTP
环化核苷酸: cAMP，cGMP
DNA的合成原料： dATP, dGTP, dCTP, dTTP.
RNA的合成原料： ATP, GTP, CTP, TTP.
二、RNA的种类和分子结构
RNA的一级结构：多核糖核苷酸链中核苷酸 的排列顺序
RNA为一条多核苷酸链，有的碱基配对，有 的不配对，可以螺旋，也可以不螺旋。
RNA通常以单链形式存在，局部可有二、三 级结构
二、RNA的种类和分子结构
动物细胞内主要RNA的种类及功能
核蛋白体 RNA 信使 RNA 转运 RNA
5´端
核苷酸之 间以3 , 5 -磷 酸二酯键连接 形成多核苷酸 链，即核酸。
C
A
→
o G
3´端
书写方法
DNA 与RNA的区别
核酸
碱基
戊糖
DNA A、G、C、T 脱氧核糖
RNA A、G、C、U 核糖
（二） DNA的二级结构 ——双螺旋结构
DNA双螺旋结构模型要点
1.两条链反向，平行，碱基互补 [A] = [T] [G] [C] 。
第三节 核苷酸的生理功能
1. 是核酸的基本组成单位 2. ATP是生物体能量的直接供应体： ATP ADP+Pi+能量
3. 物质代谢调节中的第二信使
生长激素
胰岛素（第一信使）
第二信使（cAMP、 cGMP）
第四节 核酸的分子结构
一，DNA的分子结构 （一）DNA的一级结构： 定义 核酸中核苷酸的排列顺序。 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. 大多数真核mRNA的3´末端有多聚A尾。
（二）转运RNA
* tRNA的功能 选择性搬运氨基酸到核糖体，参与蛋
白质的翻译。 * tRNA的一级结构特点
含稀有碱基较多 3´末端为 — CCA-OH 5´末端大多数为G 由70~90个核苷酸组成
* tRNA的二级结构 ——三叶草形
[解答]： 1、每个体细胞的DNA的总长度为：
6.4×109× 0.34nm=2.176×109nm=2.176m。 2、人体内所有体细胞的DNA的总长度为： 2.176× 1014 m= 2.176× 1011km。 3、这个长度与太阳-地球的距离相比： 2.176× 1011 / 2.2×109 =99倍。
细胞核和胞液
rRNA mRNA
tRNA
功
能
核蛋白体组分 蛋白质合成模板
转运氨基酸
（一 ）信使RNA
mRNA的功能：作为蛋白质合成的模板。
* mRNA成熟过程
内含子 (intron)
外显 子 (exon)
hnRNA
mRNA
* mRNA结构特点
1. 大多数真核mRNA的5´末端形成帽子结 构：m7GpppNm-。
核苷酸的结构
碱基
嘌呤 嘧啶
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G） DNA、RNA均有
胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U）
DNA有 RNA有
每种核酸都含有四种碱基 。
戊糖
核糖 （构成RNA）
脱氧核糖 （构成DNA）
碱基
嘌呤
腺嘌呤(adenine, A)
鸟嘌呤(guanine, G)
嘧啶
尿嘧啶(uracil, U)