核酸结构与功能
核酸的结构与功能
核酸的结构与功能核酸，这个生物体的基本组成部分，以其独特的结构和功能，影响着生物体的生命活动。
它包括DNA和RNA两种主要类型，各有其独特的特点和功能。
一、核酸的结构核酸是由磷酸、核糖和四种不同的碱基组成。
这四种碱基分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。
它们通过特定的方式连接在一起，形成DNA或RNA。
DNA，也被称为脱氧核糖核酸，是生物体遗传信息的主要载体。
它是由两条相互旋转的链组成的双螺旋结构，其中碱基通过氢键以特定的配对方式连接，即A与T配对，G与C配对。
这种配对方式保证了DNA 的稳定性和遗传信息的正确复制。
RNA，也被称为核糖核酸，是生物体内重要的信息传递者和调节者。
它通常是由单链结构组成，也可以是双链结构。
与DNA不同，RNA的碱基配对方式相对简单，通常是A与U配对，G与C配对。
二、核酸的功能1、遗传信息的储存和传递：DNA是生物体遗传信息的主要载体，负责储存和传递生物的遗传信息。
这些信息通过DNA的复制传递给下一代，并指导生物体的生长和发育。
2、基因表达的调控：RNA在基因表达中起着重要的调控作用。
它可以通过碱基配对原则识别并携带DNA中的遗传信息，将遗传信息从DNA传递到蛋白质合成的地方。
同时，一些RNA还可以作为调节分子，影响基因的表达。
3、蛋白质合成：RNA不仅是遗传信息的载体，还是蛋白质合成的模板。
在蛋白质合成过程中，RNA将DNA中的遗传信息翻译成蛋白质中的氨基酸序列。
4、细胞内的信号传导：某些RNA分子可以作为分子开关，调控细胞内的信号传导通路。
这些RNA可以结合并调控蛋白质的活性，从而影响细胞内的生物化学反应。
5、免疫反应的调节：某些RNA分子还可以作为免疫反应的调节剂。
它们可以影响免疫细胞的活性，从而影响免疫反应的强度和持续时间。
总结起来，核酸是生物体中至关重要的分子，其结构和功能共同保证了生物体的正常生长和发育。
从DNA中的遗传信息传递到RNA的信息载体作用，再到蛋白质的合成和细胞内信号传导的调控，核酸都发挥着不可或缺的作用。
大学化学-核酸的结构与功能
（3）、Watson 和Crick提出双螺旋模型（1953）
2011-9
20
Franklin, Rosalind Elsie
(UK,1920-58), who conducted X-ray
diffraction studies on the structure of
the DNA molecule, the carrier of hereditary information, while working
1´
3´ 2´
5´
HOCH2 O OH
4´
1´
3´ 2´OH ຫໍສະໝຸດ HOH H-D –型
- D – 核糖
- D – 2 – 脱氧核糖
2011-9
8
两类核酸的基本成分
成分
磷酸 戊糖 嘌呤碱 嘧啶碱
RNA
磷酸 D-核糖 A、G C、U
2011-9
DNA
磷酸 D-2-脱氧核糖 A、G C、T
9
核苷、核苷酸与多核苷酸
2011-9
14
二、DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸
脱氧核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接形成具 有方向性的线性DNA大分子，即多聚脱氧核苷酸 (polydeoxynucleotide)，常称DNA链。
H2O
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15
5´-末端
核酸是有方向性的： C 方向：5 → 3
磷酸二酯键 磷酸二酯键
(deoxyribonucleic acid, DNA)
存在于细胞核和线粒体
携带遗传信息，并通过复制传递 给下一代。
核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)
分布于细胞核、细胞质、线粒体
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生物体内的重要生物大分子之一，其结构和功能对于生物体的正常生理活动具有重要意义。
核酸主要包括核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），它们在细胞中扮演着信息传递、遗传、调控等方面的重要角色。
本文将详细介绍核酸的结构和功能。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸单元组成的长链分子。
核苷酸由一个含氮碱基、糖分子和磷酸组成。
核苷酸通过磷酸二酯键连接成链状结构，相邻核苷酸之间的磷酸二酯键被称为链的磷酸骨架。
在DNA中，糖分子是脱氧核糖（deoxyribose），而在RNA中则是核糖（ribose）。
碱基分为嘌呤（鸟嘌呤和胸腺嘧啶）和嘧啶（腺嘌呤、鸟嘌呤和尿嘧啶）两类。
在DNA中，鸟嘌呤和胸腺嘧啶以氢键的方式通过碱基配对相互结合，形成双螺旋结构。
而在RNA中，核糖和碱基之间没有形成稳定的双螺旋结构。
二、核酸的功能1.存储遗传信息：DNA是生物体内存储遗传信息的主要分子。
通过DNA的序列编码了生物体内所有蛋白质的合成信息。
每一个DNA分子都包含了生物体所有的遗传信息，它能够准确地复制自身，并通过遗传信息的传递实现后代群体的生存和繁殖。
2.转录和翻译：DNA的遗传信息通过转录作用被转录成一种中间产物RNA，即RNA的合成过程。
在细胞质中，RNA通过读取DNA上的密码信息并翻译成蛋白质序列，从而实现遗传信息的传递。
这个过程被称为翻译。
3.转运和储存能量：核酸还能承担转运和储存能量的功能。
例如，三磷酸腺苷（ATP）是细胞内的一种重要能量转移分子，在胞吞、细胞呼吸等细胞代谢过程中转运和释放能量。
4. 催化作用：部分RNA分子具有催化作用，被称为酶RNA （ribozyme）。
酶RNA能够在特定条件下催化化学反应，例如：RNA酶能够剪切RNA链，还能参与核酸的合成和修复等生物化学过程。
5.调控基因表达：除了DNA编码蛋白质的功能外，核酸还能调控基因表达过程。
RNA在细胞内扮演着信使RNA、转运RNA和核糖体RNA等不同角色，参与调控基因表达的过程，例如：转录因子通过与一些基因的调控区域结合，将DNA转录为RNA，进而调控该基因的表达。
核酸的结构和功能
缠绕1.75圈 约140~160bp
60bp
核心颗粒 2 (H2A·H2B ·H3 ·H4 )
染色质纤维
人类46条染色体的DNA总长可达 1.7m，经过螺旋化压缩，实际总 长只有200nm。
中心法则 (Central Dogma)
Replication
Reverse transcription
OH
HN
HCH3
H
H
ON
H
胸腺嘧啶 thymine
（T）
DNA
胸腺嘧啶 (T)
腺嘌呤 (A)
鸟嘌呤 (G)
胞嘧啶 (C)
RNA
尿嘧啶 (U)
（二）戊糖
HOH2C5’ O OH
4’
1’
3’ 2’
OH OH
β-D-2-核糖
核糖 (Ribose) 构成 RNA
HOH2C5’ O OH
4’
1’
3’ 2’
（2）碱基互补配对：AT配对（两个氢键）， GC配对（三个氢键）；碱基对平面垂直纵轴 （3）右手双螺旋：螺距为3.4 nm，直径为2.0 nm，10.5 bp/圈
（4）表面功能区：小沟较浅；大沟较深，是蛋 白质识别DNA碱基序列的基础 （5）维持结构稳定的力量：氢键维持双链横向 稳定，碱基堆积力维持螺旋纵向稳定
脱氧 d
碱基 A G T C U
磷酸基数目 M D T
磷酸 P
• DNA、RNA组成异同
DNA与RNA在组成成份上略有不同：
DNA
RNA
磷酸 碱基
戊糖
磷酸 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） D-2脱氧核糖（dR）
磷酸 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U）
核酸的结构和功能解析
核酸的结构和功能解析核酸是生物体中最重要的化学物质之一，它们在细胞中承担着传递和存储遗传信息的重要作用。
同时，核酸还可参与许多生物反应过程，是生命活动不可或缺的组成部分。
一、核酸的基本结构核酸由核苷酸（Nucleotide）单元连接而成。
每个核苷酸单元由一个脱氧核糖糖分子、一个核苷酸碱基和一个磷酸残基组成。
脱氧核糖糖分子与磷酸残基的连接形成了核苷酸的“排串”结构，而核苷酸碱基则连结在排列在一起的核苷酸单元上。
总体而言，核酸的基本结构可以分为两种类型：DNA（脱氧核酸）和RNA（核糖核酸）。
其差异在于链中的脱氧核糖糖分子的羟基骨架上的一个氧原子。
在DNA中，此氧原子被去除，从而形成较稳定的两条链结构；而在RNA中，氧原子的存在可导致链中形成的折叠的单链结构。
二、DNA的结构DNA是由两条相互补充的聚核苷酸链组成的双螺旋结构。
这两条链是由碱基之间的氢键连接而成的。
其中，A（腺嘌呤）可与T （胸腺嘧啶）形成两条氢键连接，而G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）可形成三条氢键连接。
这种“互补配对”结构对于DNA的稳定性起着重要的作用。
DNA双螺旋结构还涉及的其他因素，包括：- 核苷酸磷酸骨架：由相互连接的磷酸残基形成，这些磷酸残基在堆积成长链时负电荷的作用，引发了DNA与核苷酸之间的强相互作用。
- 堆积相互作用：以及各个碱基之间的排斥效应所产生的弱相互作用。
- DNA的“超结构”：由于双螺旋结构的不规则性，导致DNA链上的碱基呈现出交错性的排列结构，形成DNA“超结构”。
三、RNA的结构与DNA不同，RNA结构通常都是单链的，而且可发生许多类型的拓扑学形态。
RNA的结构与功能之间的相互作用通常涉及其折叠和杂交匹配的方式。
RNA的折叠通常涉及许多结构域，并且通常与其他蛋白质配对形成RNA蛋白复合体，以及与其他RNA单链相互作用形成复合物。
杂交型RNA亦常见，其由两个或多个RNA单链形成，这些通过碱基的互补结构连接而成的单链之间相互穿插，形成了具有一定稳定性的“叉状结构”（folds）。
高中生物学中的核酸结构与功能解析
高中生物学中的核酸结构与功能解析引言：生物学中的核酸是一种重要的分子，它们在细胞中扮演着关键的角色。
核酸分为DNA和RNA两种类型，它们具有不同的结构和功能。
本文将对核酸的结构与功能进行解析，以帮助高中生更好地理解这一重要的生物分子。
一、DNA的结构与功能DNA（脱氧核糖核酸）是一种双链螺旋结构，由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞甘嘧啶）组成。
这些碱基通过氢键相互配对，形成了DNA的双链结构。
DNA的主要功能是存储和传递遗传信息。
通过碱基配对规则，DNA能够复制自身，并在细胞分裂时传递遗传信息给下一代细胞。
此外，DNA还参与了基因的表达和调控，控制了生物体内各种生化过程的进行。
二、RNA的结构与功能RNA（核糖核酸）也是一种核酸分子，与DNA有着相似的碱基组成，但它只有单链结构。
RNA的主要功能是在蛋白质合成过程中起到携带遗传信息的作用。
在转录过程中，DNA的信息被转录成RNA，然后RNA通过核糖体的作用，将信息翻译成蛋白质。
除了携带遗传信息外，RNA还参与了多种细胞过程，如基因调控、细胞信号传导等。
三、DNA与RNA的区别与联系DNA和RNA在结构和功能上有一些明显的区别。
首先，DNA是双链结构，而RNA是单链结构。
其次，DNA的碱基组成包括胸腺嘧啶，而RNA的胸腺嘧啶被鸟嘌呤取代。
此外，DNA主要存在于细胞核中，而RNA则可以在细胞核和细胞质中存在。
然而，DNA和RNA之间也有一定的联系。
RNA是通过转录过程由DNA合成的，它们之间具有亲缘关系。
此外，DNA和RNA都是核酸分子，都参与了细胞的遗传信息传递和调控过程。
四、核酸的重要性与应用核酸作为生物体内一种重要的分子，对生物体的正常功能发挥起着至关重要的作用。
通过研究核酸的结构与功能，我们可以更好地理解生物体内的遗传信息传递和调控机制。
此外，核酸还具有广泛的应用价值。
例如，在医学领域，核酸可以用于诊断疾病、研发新药等；在农业领域，核酸可以用于改良作物品质、提高产量等；在环境领域，核酸可以用于检测环境中的污染物等。
核酸结构与功能解析
核酸结构与功能解析核酸是构成生物体内遗传信息的主要分子之一，其中包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
这两种核酸都具有复杂的结构和多样的功能，对于生物体的正常运行至关重要。
本文将对核酸的结构和功能进行详细解析。
一、脱氧核糖核酸（DNA）的结构与功能DNA是一种由核苷酸单元组成的长链分子，每个核苷酸单元由磷酸、脱氧核糖和一种碱基组成。
DNA分子通常以双螺旋结构存在，其中两条链通过碱基间的氢键相互配对，形成阅读方向相反的互补链。
DNA的主要功能是存储和传递遗传信息。
在细胞分裂过程中，DNA复制可以确保每个新细胞都获得与母细胞相同的遗传信息。
此外，DNA还通过转录的过程将遗传信息转化为RNA，进一步参与蛋白质的合成。
二、核糖核酸（RNA）的结构与功能RNA同样由核苷酸单元组成，但与DNA不同的是，RNA中的脱氧核糖被核糖代替，而胸腺嘧啶（T）碱基则被尿嘧啶（U）取代。
RNA分子通常以单链或者部分螺旋结构存在。
RNA具有多种功能，其中最重要的是参与蛋白质合成。
在转录过程中，RNA通过与DNA互补配对的方式，将DNA中的遗传信息转录成RNA信使分子（mRNA）。
随后，mRNA将被转运到核糖体，通过翻译过程将遗传信息转化为特定的氨基酸序列，从而合成蛋白质。
除了参与蛋白质合成外，RNA还有多种其他功能。
例如，转运RNA（tRNA）能将氨基酸输送到核糖体，核糖体RNA（rRNA）在蛋白质合成中担任结构和催化剂的角色，小核仁RNA（snoRNA）参与修饰rRNA等。
三、核酸结构与功能的相互关系DNA和RNA在结构上的差异直接决定了它们具有不同的功能。
DNA具有较强的稳定性，适合长期存储遗传信息。
同时，DNA的双螺旋结构也使得它在复制过程中具有较高的准确性。
相比之下，RNA的结构相对不稳定，但具有较强的反应活性。
这使得RNA能够更加灵活地参与蛋白质合成和其他生物过程。
此外，由于RNA中的碱基尿嘧啶（U）的存在，RNA相较于DNA更容易发生突变。
核酸的结构与功能(共68张PPT)
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
核酸结构与功能PPT课件
snmRNAs的种类 核内小RNA 核仁小RNA 胞质小RNA 催化性小RNA 小片段干涉 RNA
snmRNAs的功能 参与hnRNA和rRNA的加工和转运。
57
RNA组学
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。
核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键
连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。
NH2
N O
核苷酸：
HO P HOO CCHH22 OO N O OH
AMP, GMP, UMP, CMP
脱氧核苷酸：
OOHH OH
dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
12
电 脑 模 型图
简化式
酯键
糖苷键
13
体内重要的游离核苷酸及其衍生物
NH
O
胸腺嘧啶(thymine, T) 8
碱基的互变异构
▪ 酮式－烯醇 C=O
N ▪ 氨基－亚氨基
C-NH2 +HN
C-OH N
C=NH2 + HN
▪ 受介质pH影响
9
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)
原核生物 5S rRNA 23S rRNA 16S rRNA
54
核蛋白体的组成
原核生物（以大肠杆菌为例） 真核生物（以小鼠肝为例）
小亚基 rRNA 蛋白质
16S 21种
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生命体内十分重要的一种生物大分子，它不仅可以储存遗传信息，还可以传递遗传信息和控制遗传信息的表达。
核酸的结构和功能一直是生物学研究中备受关注的重要领域，本文将从核酸的结构和功能两个方面进行探讨。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸单元组成的，每个核苷酸单元由一个糖分子、一个碱基和一个磷酸基团组成。
糖分子是五碳糖，对于RNA来说，是核糖，对于DNA来说，是脱氧核糖。
碱基有四种类型，分别为腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶，它们可以自由地组合在一起，形成不同的核苷酸单元。
核苷酸单元通过磷酸基团的连接形成了核酸链。
RNA是单链结构，而DNA是双链结构，其中一条链具有正向朝向，另一条链具有反向朝向。
DNA两条链通过氢键相互串联在一起，即A碱基配对T碱基，C碱基配对G碱基，这种配对方式保证了DNA两条链互补性，且不同的DNA序列具有不同的特异性。
RNA在一些特殊情况下可以形成双链结构，例如siRNA和微小RNA可以通过与靶序列的互补配对来抑制基因表达。
二、核酸的功能核酸的功能主要包括储存遗传信息、传递遗传信息和控制遗传信息的表达。
1. 储存遗传信息DNA作为遗传物质的载体，在细胞分裂和繁殖的过程中，能够确保一定程度的遗传稳定性和连续性。
它能够储存所有生物的遗传信息，并且在细胞复制过程中保持遗传信息的准确复制。
当细胞分裂时，DNA能够在细胞的两个子细胞之间进行遗传信息的传递，从而保证遗传信息的传承。
2. 传递遗传信息RNA作为DNA的转录产物，能够通过核糖体进行翻译，合成蛋白质。
RNA分为mRNA、tRNA和rRNA三类，其中mRNA是将DNA上的遗传信息转录并运送到核糖体的，tRNA是将氨基酸运送到核糖体，rRNA是核糖体的主要构成部分之一。
RNA通过转录和翻译过程，将DNA上的遗传信息传递到蛋白质上，控制蛋白质的合成和功能性质。
3. 控制遗传信息的表达DNA序列中含有许多启动子和基因调控元件，它们能够通过结合转录因子调节基因的表达。
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核酸结构与功能
核酸是生物体内重要的生物大分子，广泛存在于细胞核和细胞质中。
它们以其特殊的结构和功能在遗传信息的传递和蛋白质合成等生物过
程中发挥着重要的作用。
本文将介绍核酸的结构和功能，以便更好地
了解这一重要的生物分子。
一、核酸的结构
核酸包括DNA和RNA两种类型，它们的结构有所不同。
DNA分子由磷酸、脱氧核糖和碱基组成。
碱基可以分为腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四种，其中A
与T之间有双氢键连接，G与C之间有三氢键连接。
这种配对方式使
得DNA具有双链结构，形成了一个螺旋状的双螺旋结构，我们通常所
说的DNA结构。
RNA分子由磷酸、核糖和碱基组成。
与DNA不同的是，RNA中的胞嘧啶（C）被尿嘧啶（U）取代，U与A之间同样有双氢键连接。
由
于RNA只有单链结构，因此它的形状是比较灵活的。
在细胞中，RNA
能够根据需要折叠成不同的结构，以实现其特定的功能。
二、DNA的功能
DNA作为遗传信息的携带者，在细胞遗传学中起着重要作用。
它
的主要功能包括：
1.遗传信息存储：DNA分子中的碱基序列编码了生物体的遗传信息，包括个体的性状、生理功能和行为特征等。
这些信息通过DNA的复制
和传递进行遗传。
2.蛋白质合成的模板：DNA中的遗传信息通过转录作用转写成RNA，然后再通过翻译作用转化成蛋白质。
DNA是这一过程的模板。
3.基因调控：DNA还通过染色质的结构紧密联系在一起，形成染色体。
在细胞活动中，染色体的结构变化与基因的活化和关闭有关，从
而影响细胞内生物过程的进行。
三、RNA的功能
RNA的功能比较多样，可以分为以下几类：
1.信息传递：mRNA（信使RNA）负责将DNA中的遗传信息传递
到细胞质中，为蛋白质合成提供模板。
tRNA（转运RNA）在蛋白质合成时将氨基酸转运到相应的位置，起到“适配子”的作用。
2.催化作用：rRNA（核糖体RNA）是构成细胞核糖体的主要组成
部分，参与催化蛋白质合成的反应。
此外，一些特殊的RNA分子也具
有催化某些生化反应的能力。
3.基因调控：在基因调控中，一些非编码RNA（ncRNA）发挥着重
要作用。
包括miRNA（微小RNA）和siRNA（小干扰RNA）等，它
们能够通过与mRNA结合影响靶基因的表达，从而参与基因表达的调控。
四、核酸结构与功能的重要性
核酸的结构与功能密不可分，了解核酸的结构可以更好地理解其功能。
核酸具有双螺旋结构使得DNA能够稳定地存储大量的遗传信息，并且能够通过复制和传递保证这些遗传信息的稳定性。
RNA则能够以单链的自由状态适应不同的环境需求，通过特定的结构实现其特定的功能。
核酸的功能多样，既能储存遗传信息，又能够参与蛋白质的合成和基因的调控。
这些功能对于维持生物体正常的生命活动至关重要，是生命起源和进化的基础。
总结起来，核酸作为生物体内重要的生物大分子，其结构与功能密切相关。
了解核酸的结构有助于更好地理解其功能，进一步认识生物体的遗传特性与生物过程。
通过深入研究核酸的结构与功能，我们可以更好地认识生命的奥秘。