生物化学第二章核酸化学
生物化学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.核苜3.核甘酸4.稀有碱基5.碱基对6. DNA的•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.生物体内的噂吟碱主要有和,啼嚏碱主要有、和=某些RNA分广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甘酸链。
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DNA 样品中，A=0.53mok C=0.25mok 那么T=mol, G=mol.18.噪吟环上的第一位氮原『与戊糖的第一位碳原子相连形成—键，通过这种键相连而成的化合物叫—=19.啼咤环上的第一位氮原广与戊糖的第一位碳原子相连形成—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昔酸是—、—，它们的主要生理功用是一°21.写出下列核昔酸符号的中文名称：ATP、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一对—、—对—o23. DNA二级结构的重要特点是形成—结构，此结构属于—螺旋，此结构内部是由—通过—相连维持。
24.因为核酸分广中含有—和—碱基，而这两类物质又均含有—结构，故使核酸对一波长的紫外线有吸收作用。
25. DNA双螺旋直径为_2_nm,双螺旋每隔_3_nm转•圈，约相当于」0—个碱基对。
戊糖和磷酸基位于双螺旋_外_侧、碱基位于_内_侧。
26、核酸双螺旋结构中具有严格的碱基配对关系，在DNA分广中A对、在RNA分广中A 时—、它们之间均可形成一个氢键，在DNA和RNA分子中G始终与—配对、它们之间可形成一个氢键。
生物化学 第2章Ⅱ 核酸(共86张PPT)
内呈正比
5、电泳缓冲液
DNA的凝胶电泳检测
(ethidiumbromide， 简称EB)是一种核酸染料，可以插入到DNA
或RNA分子的碱基之间，并在300nm波长的
紫外光照射下放射出橘红色的荧光，可用来显现 凝胶中的核酸分子。
在凝胶电泳中，溴化乙锭染料可对核酸分子 染色，在紫外光下便可以十分敏感而方便地检测 出凝胶介质中DNA谱带。
五、变性、复性与杂交
（一）、DNA的变性
1、概念 2、变性因素
3、变性的指标
1、概念
是指核酸双螺旋区的氢键断裂，双螺旋 解开，变成无规则线团的现象。核酸变 性其分子中的共价键并没有破坏，分子 量也不改变，核酸的变性（
denaturation ）
2、DNA的变性的因素
温度升高；
酸碱度改变、 pH（>11.3或<5.0）；
1、核酸分子本身的大小：同分子的摩擦
系数成反比的 Maxam和Gilbert 于1977年发明
Primer1（10uM）
2、琼脂糖的浓度：迁移率与胶浓度成反比 而聚丙烯酰胺凝胶制胶时不能将染料加入，会影响聚合。
第五节 核酸的研究方法 据此特性可以定性和定量检测核酸。
在液氮蒸发去2/3时，用自制研杵迅速磨碎叶片；
RNA本身只有局部的双螺旋区，所以变 性行为所引起的性质变化没有DNA那样 明显。 天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸
收(260 nm)值增加25－40%.而RNA变性 后，约增加1.1%。
4. DNA变性后的表现
A260值增加
粘度下降
浮力密度增大
分子量不变
（二）、DNA的复性
1、概念：
变性DNA在适当的条件下，两条彼此分 开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构 ，这一过程称为复性；
生物化学 第二章 核酸化学
1 核苷酸的组成
核酸化学
• 核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的 核苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷酸和5′-磷酸-核糖 核苷酸。核苷酸 核苷+磷酸
戊糖+碱基+磷酸
O
HO P OH2C O B OH
O
HO P OH2C O B OH
OH OH
OH
核糖核苷酸
脱氧核糖核苷酸
B=腺 嘌 呤 ， 鸟 嘌 呤 ， 胞 嘧 啶 ， 尿 嘧 啶 或 胸 腺 密 啶
核酸化学
格里菲斯——肺炎双球菌转化实验
多 糖 类 荚 膜
R型菌
（粗糙、 无毒性）
S型菌
（光滑、 有毒性）
核酸化学
将R型活菌注入小鼠体内
一段时间后
核酸化学
将S型活菌注入小鼠体内
一段时间后
核酸化学
将杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
核酸化学
将R型活菌与杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
细菌发生转化，性状的转化可以遗传。
O
（N = A、G、C、U、T）
O-
P
O
5´
CH2
O
N 碱基
O-
磷酸
4´ H
H 1´
O H 3´
2´ H
OH (O)H
核糖
(一)、戊糖
核酸化学
组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 βD-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。
HOCH2 O OH HH
H
H
OH OH
D-核糖
Ribose
HOCH2 O OH HH
（四）核苷酸nucleotide
核酸化学
生物化学简明教程
1930~40年，Kossel & Levene等确定核酸的的组分：
核酸
脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA） 核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）
“四核苷酸假说”：核酸由四种核苷酸组成的单体 构成的，缺乏结构方面的多样性。
20世纪40年代末，Avery 的“肺炎双球菌转化”实验， 噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是有机体的遗传物质：
（二）DNA的双螺旋结构
1953年，Watson 和Crick 提出。
1. 双螺旋结构的主要依据
（1）Wilkins和Franklin发现不同来源的DNA纤维具有相似的 X射线衍射图谱。 （2）Chargaff发现DNA中A与T、C与G的数目相等。后Pauling 和Corey发现A与T生成2个氢键、C与G生成3个氢键。
波长 /nm
光吸收
（三）核酸结构的稳定性
1.碱基对间的氢键；2.碱基堆积力；3.环境中的正离子。
（四）核酸的的变性 ：双螺旋区氢键断裂，空间结构破坏，
形成单链无规线团状，只涉及次级键的
破坏。(与降解比较)(变性DNA特征) DNA变性是个突变过
A /260nm
Tm
Tm
程，类似结晶的熔解。 将紫外吸收的增加量
C-DNA：44~46%相对湿度，螺距3.09nm，每转螺旋9.33个碱 基对，碱基对倾斜6°。可能是特定条件下B-DNA和A-DNA 的转化中间物。 D-DNA：60%相对湿度，DNA中A、T序列交替的区域。每个 螺旋含8个bp，螺距2.43nm，碱基平面倾斜16°。
（三）DNA的三级结构
线形分子、双链环状(dcDNA)→超螺旋、
DNA
温育
《生物化学》第二章核酸化学及答案
第二章核酸化学《生物化学》一、选择题1．自然界游离核苷酸中，磷酸最常见是位于：A．戊糖的C-5′上B．戊糖的C-2′上C．戊糖的C-3′上D．戊糖的C-2′和C-5′上E．戊糖的C-2′和C-3′上2．可用于测量生物样品中核酸含量的元素是：A．碳B．氢C．氧D．磷E．氮3．下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNA：A．尿嘧啶B．腺嘌呤C．胞嘧啶D．鸟嘌呤E．胸腺嘧啶4．核酸中核苷酸之间的连接方式是：A．2′，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5．核酸对紫外线的最大吸收峰在哪一波长附近？A．280nm B．260nm C．200nm D．340nm E．220nm6．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RNAC．胞浆中只有mRNAD．RNA可分为mRNA、tRNA、rRNAE．组成核糖体的主要是rRNA7．大部分真核细胞mRNA的3′-末端都具有：A．多聚A B．多聚U C．多聚T D．多聚C E．多聚G8．DNA变性是指：A．分子中磷酸二酯键断裂B．多核苷酸链解聚C．DNA分子由超螺旋→双链双螺旋D．互补碱基之间氢键断裂E．DNA分子中碱基丢失9．DNA Tm值较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致？A．G+A B．C+G C．A+T D．C+T E．A+C10．某DNA分子中腺嘌呤的含量为15%，则胞嘧啶的含量应为：A．15% B．30% C．40% D．35% E．7%二、填空题1．核酸完全的水解产物是________、_________和________。
其中________又可分为________碱和__________碱。
2．体内的嘌呤主要有________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_________。
核酸化学ppt课件
1. 大多数真核mRNA的5´末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C´2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。
3 编码区：mRNA有编码区和非编码区，编码区是所有mRNA分子的主要结构部分，决定蛋白质分子的 一级结构。非编码区与蛋白质生物合成调控有关。
元素组成 核酸的基本结构单位——核苷酸
第二节 核酸的基本结构单位－核苷酸
核酸的分子组成
元素组成 C、H、O、N、P等 平均磷含量 P含量约为9％～10%。各种核酸中P接近和恒定。 故在测定组织中的核酸含量时常通过测定P的含量计算生物组织中核酸的含量。
核酸的基本结构单位——核苷酸
复性：变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为～。
（2）核酸的复性
不同来源的DNA、DNA与RNA、RNA和RNA之间都可以发生杂交。
核酸的杂交的应用： 在分子生物学和遗传学的研究中具有重要意义。 临床诊断： 基因诊断：如地中海贫血、分子病等 遗传病的产前诊断：胎儿羊水中收取DNA 基础研究领域： PCR技术、Southern杂交、Northern杂交
—— DNA和 RNA
DNA
RNA
嘌呤(purine)
腺嘌呤(adenine, A)
鸟嘌呤(guanine, G)
嘧啶(pyrimidine)
胞嘧啶(cytosine, C)
尿嘧啶(uracil, U)
胸腺嘧啶(thymine, T)
二、 戊 糖
（构成RNA）
1´
2´
3´
4´
5´
核糖(ribose)
生物化学第二章核酸化学
核酸分类及命名规则
核酸可分为DNA和RNA两大类，根据来源不同可分为基因组DNA、病毒DNA、mRNA、tRNA、 rRNA等。
核酸的命名通常包括种类、来源和特定序列信息，如人类基因组DNA可命名为hgDNA，mRNA可命 名为信使RNA等。
02
DNA结构与性质
DNA双螺旋结构模型
DNA由两条反向平行的多核苷酸链 组成，形成右手螺旋结构。
长约21nt的双链RNA，可引导RISC复合物识别并切割靶mRNA，实现基因沉默。
其他小分子RNA
如piRNA、snoRNA等，在基因表达调控、RNA修饰等方面发挥作用。
04
核酸理化性质与分离纯化方法
核酸溶解度和沉淀条件
溶解度
核酸在不同溶剂中的溶解度不同，一般易溶于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶 剂。其溶解度受温度、pH、离子强度等因素的影响。
非同源重组
发生在非同源序列之间的重组过程。这种重 组不依赖于序列之间的相似性，而是通过一 些特殊的蛋白质和酶的作用来实现DNA片 段的连接。非同源重组可能导致基因的重排 和染色体的不稳定，进而对生物体产生遗传 影响。
07
总结与展望
核酸化学领域重要成果回顾
核酸结构与功能研
究
揭示了DNA双螺旋结构和RNA多 种功能，阐明了遗传信息存储、 传递和表达机制。
05
核酸酶及其作用机制
限制性内切酶和外切酶作用方式
限制性内切酶
识别DNA分子中的特定核苷酸序 列，并在该序列内部进行切割， 产生特定的DNA片段。
外切酶
从DNA或RNA链的末端开始，逐 个水解核苷酸，释放单个的核苷 酸或寡核苷酸。
DNA连接酶在基因工程中应用
连接DNA片段
大一生物化学第二、三、五、七、八、章知识点总结(word文档物超所值)
第二章：核酸化学①D-核糖①嘌呤：腺嘌呤、鸟嘌呤（逆时针编号）1、戊糖2、碱基②D-2-脱氧核糖②嘧啶：胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶（顺时针编号）3、磷酸核糖核苷：腺苷、鸟苷、尿苷、4、核苷：一个戊糖和一个碱基结合形成核苷胞苷脱氧核糖核苷：脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胸苷、脱氧胞苷①核糖核苷酸：（x苷-5’-单磷酸）5、核苷酸：(核酸是核苷的磷酸酯)腺苷酸(AMP)、尿苷酸(UMP) /（5’-AMP）一个戊糖、一个碱基和一个磷酸组成鸟苷酸(GMP)、胞苷酸(CMP)②脱氧核糖核苷酸：（脱氧x苷-5’-单磷酸）脱氧腺苷酸(dAMP)、脱氧鸟苷酸(dGMP) /（5’-dAMP）脱氧胞苷酸(dCMP)、脱氧胸苷酸(dTMP)①不游离核苷酸：作为核酸的结构单元1、多磷酸核苷酸：AMP/腺一磷、ADP/腺二磷、ATP/腺三磷、(CMP/CDP/CTP:胞苷x磷酸)(dCMP/dCDP/dCTP:脱氧胞苷x磷酸)2、环式单核苷酸：核苷酸核苷酸上的磷酸与核糖的3’，5’-二羟基②游离核苷酸/核苷酸衍生物：形成双酯环化而成。
它们是传递激素的媒介物，故被称为“二级信使”。
（cGMP:3’，5’- 环鸟苷酸）(cAMP:3’，5’- 环腺酸）3、辅酶类核苷酸：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸/NAD烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸/NADP3’,5’磷酸二酯键6、核酸：以核苷酸为基本结构单元所构成的生物大分子。
①一级结构：脱氧核苷酸之间的连接方式和排列顺序1、脱氧核苷酸之间的连接方式：以3’,5’磷酸二酯键相连，DNA分子无分支侧链，只能成环状或线状左侧5’,右侧3’2、脱氧核苷酸之间的排列顺序：基因的遗传信息的物质基础就是4种碱基的精确排列顺序。
(1)碱基当量定律：A+G=C+T1、DNA的组成：Chargaff定律：(2)不对称比率：A+TC+G②二级结构：比值与物种有关DNA(1)DNA分子有两条反向平行的多聚核苷酸链组成，一条链的走向3’到5’，另一条5’到3’。
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HOCH2 O OH HH
H
H
OH OH
D-核 糖
Ribose
HOCH2 O OH HH
H
H
OH H
D-2-脱 氧 核 糖
Deoxyribose
(二)组成核酸的碱基
腺嘌呤Adenine
N
N H
NH 2 N
N
组成核酸的碱基
鸟嘌呤guanine
N
N H
O
NH
N
NH 2
组成核酸的碱基
尿嘧啶uracil
一、核酸的发现和研究工作进展
• 1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” • 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 • 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 • 1968年 Nirenberg发现遗传密码 • 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 • 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 • 1985年 Mullis发明PCR 技术 • 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) • 1994年 中国人类基因组计划启动 • 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本框架
细菌内无放射性
D 用放射性同位素32P标记内部DNA N
A
是
真
正
的
遗
传
细菌内有放射性
物
质
DNA—主要的遗传物质
注：DNA不是唯一的遗传物质， 较少的微生物也靠RNA进行遗传。
二、核酸的分类及分布、功能
脱氧核糖核酸
90%以上分布于细胞核，其余分布于
(deoxyribonucleic acid, 核外如线粒体，叶绿体，质粒等。
O
NH
N
O
H
组成核酸的碱基
胞嘧啶cytosine
NH 2
N
N
O
H
组成核酸的碱基
胸腺嘧啶thymine
O NH
N
O
H
碱基
碱基的结构特征
碱基都具有芳香环的结构特征。嘌呤环和嘧啶环均呈平面或接近于平面 的结构。
碱基的芳香环与环外基团可以发生酮式—烯醇式或胺式—亚胺式互变异 构。
酮 式 烯 醇 式 互 变 异 构
H
O
1H N
H
尿嘧啶
HOH2C5′ O OH
4′
1′
3′ 2′
OH OH 核尿苷糖
O
HN1
NH
H5 CO
HOH2C5′ O OH
4′
1′
3′ 2′
OH OH 假核尿苷糖（ψ）
NH2
OH
NH2
OH
N
N
N
N
N
N
NN HOCH2 O
HH
H
H
OH OH
H2N N N HOCH2 O
HH
H
H
OH OH
HO N HOCH2 O
米歇尔的发现
1868年的某天瑞士的生物化学家米歇尔(Miescher)研究一 个病人的绷带，小心地将绷带上粘着的病人伤口处的物质 洗下来。洗脱物中含有许多脓细胞。他向其中加入酒精， 将细胞中的脂肪类物质除去，之后又加入含有胃蛋白酶的 提取液清除各种杂蛋白，这样，他就可以拿到纯的浓细胞 的细胞核了。于是米歇尔开始研究这些核。结果他意外地 发现核中有一种从未认识到的新物质，并起名为“核素”。 这就是现在我们知道的DNA。
经过后人的研究，核素为酸性物质，含有三种成分：糖、 磷酸、有机碱。又发现糖少了一个氧。称之为脱氧核糖。
哪些人用什么方法最终证明了 遗传的物质基础是DNA呢？
1.格里菲斯经典转化实验（1928）及埃 弗里、麦克劳德、麦卡蒂等人的转化补 充实验（1941）。 2.赫西和蔡斯大肠杆菌T2噬菌体感染大 肠杆菌实验。
胺 式 亚 胺 式 互 变 异 构
(三)、核苷（nucleoside）
•核苷 戊糖+碱基 •糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷 键
5’
4’
1’
3’ 2’
(OH)
5’
4’
1’
3’ 2’
(OH)
H N
N H
N
H
9
N
H
腺嘌呤
HOH2C5′ O OH
4′
1′
3′ 2′
OH OH 核腺糖苷
O
HN
从S型肺炎球菌活体上取得蛋白质、荚膜、 DNA、RNA，分别与R型肺炎球菌混合 后注入到小白鼠体内，结果被注入DNA 的小白鼠死亡，其它小白鼠存活。
只
有
DNA
DNA
引
起
多糖 DNA RNA 蛋白质是
R 型
遗
肺 炎
传
球 菌
物
转 化
质
赫西和蔡斯实验——噬菌体侵染细菌的实验
（含P） （含S）
用放射性同位素35S标记外壳蛋白质
DNA)
携带遗传信息，决定细胞和个
体的基因型(genotype)。
核糖核酸
主要存在于细胞质中
(ribonucleic acid, RNA) 从DNA转录遗传信息，并指导
蛋白质的合成。某些病毒RNA 也可作为遗传信息的载体。
第二节 核酸的组成
元素组成
➢主要元素组成： C、H、O、N、P(9~11%) ➢与蛋白质比较，核酸一般不含S，而P的含量较 为稳定，占9-11%。
1、核苷酸的组成：含氮碱基、戊糖和磷酸。 2、稀有核苷酸：稀有碱基/核苷/核苷酸 3、核苷酸的其他形式
基本构成单位：核苷酸(nucleotide)
核苷酸由戊糖、磷酸和含氮碱基三部分构成
5´-磷酸核苷酸的基本结构
O
（N = A、G、C、U、T）
O-
P
O
5´
CH2
O
N 碱基
O-
磷酸
4´ H
H 1´
O H 3´
2´ H
OH (O)H
核糖
(一)、戊糖
组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 βD-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。
第二章 核酸的化学
核酸的概念和重要性 核酸的组成成分 DNA的结构 DNA和基因组 RNA的结构和功能 核酸的性质 核酸的序列测定
第一节 概 述
核酸(nucleic acid)
以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带 和传递遗传信息。
DNA（Deoxyribonucleic acid)脱氧核糖核酸 RNA（Ribonucleic acid) 核糖核酸
格里菲斯——肺炎双球菌转化实验
多 糖 类 荚 膜
R型菌
（粗糙、 无毒性）
S型菌
（光滑、 有毒性）
将R型活菌注入小鼠体内
一段时间后
将S型活菌注入小鼠体内
一段时间后
将杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
将R型活菌与杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
细菌发生转化，性状的转化可以遗传。
埃弗里、麦克劳德、麦卡蒂转化补充实验
HH
H
H
OH OH
HO N HOCH2 O
HH
H
H
OH OH
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷
胞嘧啶核苷
尿嘧啶核苷
Adenosine Guanosine Cytidine Uridine
假尿苷（ψ）
次黄苷（肌苷）I
黄嘌呤核苷 X
5
二氢尿嘧啶核苷 D
取代核苷的表示方式
OH
7-甲基鸟苷 m7G
（四）核苷酸nucleotide