第二章
核酸结构与功能
学 习 目
标
◆比较两类核酸的分子组成和基本单位三
◆说出体内几种重要的游离核苷酸的组成和功能三◆叙述DNA 双螺旋结构特点三◆简述DNA 二mRNA 二tRNA 的结构特点三◆解释核酸的变性二复性二Tm 值和分子杂交的概念三
1868年,瑞士的外科医生Friedrich Miescher 从包扎伤口的绷带上的脓细胞核中提取到一种富含磷元素的酸性化合物,此酸性物质即是现在所知的核酸(nucleic acid)三
核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子,天然存在的核酸可以分成脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类三DNA 存在于细胞核和线粒体内,携带遗传信息,决定着细胞和个体遗传型;RNA 存在于细胞质二细胞核和线粒体内,参与遗传信息的复制与表达
三第一节 核酸的分子组成
一二核酸的元素组成
核酸由C二H二O二N 和P 元素组成,其中P 元素在各种核酸中含量比较恒定,平均为9%~10%三因此,可以通过测定生物样品中核酸的P 元素含量,进一步推算出生物样品中核酸含量三
二二核酸的基本成分
核酸在核酸酶作用下水解为单核苷酸三核苷酸完全水解产物为含氮碱基二戊糖和磷酸三所以说,组成核酸的基本单位是单核苷酸,组成核酸的最基本化学成分是碱基二戊糖和磷酸(图2-1)三
图2-1 核酸的组成
(一)磷酸
核酸分子中含有磷酸,所以成酸性三
(二)戊糖
核酸中的戊糖有两类:D-核糖(D-ribose)和D-2-脱氧核糖(D-2-deoxyribose)三核酸的分类就是根据所含戊糖种类不同而分为RNA 和DNA三戊糖中的碳原子编号加撇(如C-1′),以区别与碱基中的碳原子编号,其结构式见图2-2三
图2-2 核糖的结构
(三)碱基
核酸中碱基是含氮杂环化合物,分两类,嘧啶碱和嘌呤碱三1.嘧啶碱 嘧啶碱是嘧啶衍生物,核酸中常见的嘧啶有三类:胞嘧啶(C)二尿嘧啶
(U)和胸腺嘧啶(T),如图2-3所示三其中胞嘧啶为DNA 和RNA 两类核酸所共有三胸腺嘧啶只存在于DNA 中,但是tRNA 中也有少量存在;尿嘧啶只存在于RNA 中三2.嘌呤碱 嘌呤碱是嘌呤衍生而来的,核酸中常见的嘌呤碱有两类:腺嘌呤(A)及鸟嘌呤(G)三
RNA 中的碱基有四种:腺嘌呤(A)二鸟嘌呤(G)二胞嘧啶(C)二尿嘧啶(U)三
DNA 中的碱基有四种:腺嘌呤(A)二鸟嘌呤(G)二胞嘧啶(C)二胸腺嘧啶(T)三其结构式如下(图2-3):四42四 生物化学基础
图2-3 参与组成核酸的主要碱基
3.稀有碱基 核酸中除了这5种基本的碱基外,还有一些含量甚少的碱基,称为稀有碱基三稀有碱基种类极多,大多数都是甲基化碱基,tRNA 中含有较多的稀有碱基可高达10%(表2-1)三
表2-1 核酸中的一些稀有碱基DNA
RNA 尿嘧啶(U)
5,6-二氢尿嘧啶(DHU)5-羟甲基尿嘧啶(hm5U)5-甲基尿嘧啶,即胸腺嘧啶(T)5-甲基胞嘧啶(m5C)3-硫尿嘧啶(s3U)5-羟甲基胞嘧啶(hm5C)5-甲氧基尿嘧啶(mo5U)
N 6-甲基腺嘌呤(m6A)N 3-乙酰基胞嘧啶(ac4C)
2-硫胞嘧啶(s2C)1-甲基腺嘌呤(m1A)N 6,N 6-二甲基腺嘌呤(m6,6A)N 6-异戊烯基腺嘌呤(i A)1-甲基鸟嘌呤(m1G)N 1,N 2,N 7-三甲基鸟嘌呤(m1,2,7G)
现将两类核酸的基本化学组成列于表2-2中三
四
52四第二章 核酸结构与功能
表2-2 DNA 和RNA 分子组成的区别组成成分
DNA RNA 碱基
嘌呤碱腺嘌呤(A)二鸟嘌呤(G)腺嘌呤(A)二鸟嘌呤(G)嘧啶碱胞嘧啶(C)二胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)二尿嘧啶(U)戊糖D-2-脱氧核糖D-核糖
三二组成核酸的基本单位 核苷酸
1.核苷 核苷是碱基与戊糖以糖苷键相连接所形成的化合物三戊糖的第一位碳原子(C 1′)与嘧啶的第一位氮原子(N 1)或与嘌呤碱的第九位氮原子(N 9)相连接三
根据核苷中所含戊糖的不同,将核苷分成两大类:核糖核苷和脱氧核糖核苷,如图
2-4所示
三图2-4 核苷的结构
核苷的命名是在核苷的前面加上碱基的名字,如腺嘌呤核苷(简称腺苷)二胞嘧啶脱氧核苷(简称脱氧胞苷)等三各种常见核苷命名见表2-3三
表2-3 各种常见核苷
碱基
核糖核苷脱氧核糖核苷A 腺嘌呤核苷(AR)腺嘌呤脱氧核苷(dAR)G
鸟嘌呤核苷(GR)鸟嘌呤脱氧核苷(dGR)C 胞嘧啶核苷(CR)胞嘧啶脱氧核苷(dCR)U 尿嘧啶核苷(UR)-T -胸腺嘧啶脱氧核苷(dTR)
2.核苷酸 核苷(脱氧核苷)中戊糖的自由羟基与磷酸通过酯键相连接构成核苷酸
(脱氧核苷酸)三生物体内游离存在的核苷酸多是5′-核苷酸,即核苷酸的磷酸多是连接在核糖或脱氧核糖的C-5′上三RNA 的基本单位是核糖核苷酸;DNA 的基本单位是脱氧核糖核苷酸三组成DNA 和RNA 的碱基二核苷与相应核苷酸总结于表2-4三四62四 生物化学基础
表2-4 组成核酸的碱基、核苷与相应核苷酸
碱基
核苷5′-核苷一磷酸NMP RNA 腺嘌呤(A)
腺嘌呤核苷(AR)腺嘌呤核苷一磷酸(AMP)鸟嘌呤(G)
鸟嘌呤核苷(GR)鸟嘌呤核苷一磷酸(GMP)胞嘧啶(C)
胞嘧啶核苷(CR)胞嘧啶核苷一磷酸(CMP)尿嘧啶(U)
尿嘧啶核苷(UR)尿嘧啶核苷一磷酸(UMP)DNA 腺嘌呤(A)
腺嘌呤脱氧核苷(dAR)腺嘌呤脱氧核苷一磷酸(dAMP)鸟嘌呤(G)
鸟嘌呤脱氧核苷(dGR)鸟嘌呤脱氧核苷一磷酸(dGMP)胞嘧啶(C)
胞嘧啶脱氧核苷(dCR)胞嘧啶脱氧核苷一磷酸(dCMP)胸腺嘧啶(T)胸腺嘧啶脱氧核苷(dTR)胸腺嘧啶脱氧核苷一磷酸(dTMP)
现择几种核苷酸的结构式,如图2-5所示
三
图2-5 几种核苷酸的结构式
四
72四第二章 核酸结构与功能
四、几种重要的游离核苷酸
体内游离存在的核苷酸,除构成核酸外,还可以参与其他物质或形成一定结构,具有许多重要生理功能三
核苷酸的5′-磷酸基可再磷酸化,含有1个磷酸基团的称为核苷一磷酸(NMP或dNMP);有2个磷酸基团的核苷酸称为核苷二磷酸(NDP或dNDP);有3个磷酸基团的称为核苷三磷酸(NTP或dNTP)三常见的多磷酸核苷见表2-5三
表2-5 常见的多磷酸核苷
碱基
核糖核苷酸
NMP NDP NTP
脱氧核糖核苷酸
dNMP dNDP dNTP
A AMP ADP ATP dAMP dADP dATP G GMP GDP GTP dGMP dGDP dGTP C CMP CDP CTP dCMP dCDP dCTP U UMP UDP UTP---
T---dTMP dTDP dTTP
核苷二磷酸和核苷三磷酸分子中含高能磷酸键,水解时可释放能量,是机体生命活动的重要能源,在代谢中GTP,UTP,CTP均可提供能量,可激活许多化合物生成代谢上活泼的物质三如UDP-葡萄糖(UDPG),CDP-二酯酰甘油,S-腺苷蛋氨酸等三ATP是体内最重要的三磷酸核苷,ATP中高能磷酸键水解释放能量是机体生命活动可直接利用的能源三
ATP的分子结构如图2-6所示三
体内某些核苷酸及其衍生物是重要调节因子,如3′,5′-环化腺苷酸(cAMP)与3′,5′-环化鸟苷酸(cGMP)在细胞内信号转导过程中作为激素第二信使,发挥信息分子作用(图2-7)三
体内还有一些核苷酸参与物质代谢和能量代谢,例如腺苷酸是NAD+,NADP+,FAD,辅酶A等的组成成分三
四82四 生物化学基础
图2-6 ATP
的分子结构
图2-7 cAMP 与cGMP
第二节 核酸的分子结构
核酸是一类生物大分子,DNA 和RNA 在分子的空间结构上有很大区别,现分别加以
四
92四第二章 核酸结构与功能
介绍三
一、
核酸的基本结构
1.核苷酸之间的连接 构成核酸大分子的基本单位是核苷酸三核苷酸之间通过3′,5′-磷酸二酯键相连接,它是每个核苷酸戊糖上
的3′-羟基与相邻核苷酸的5′-磷酸缩合而成三多个核苷酸相连成
多核苷酸链,多核苷酸链有两个端点,戊糖5′位带有游离磷酸基的
称为5′末端,戊糖3′位带有游离羟基的一端称为3′末端,如图2-8
所示三2.核酸的一级结构 各核苷酸残基沿多核苷酸链排列的顺序称为核酸的一级结构三
一级结构是核酸的基本结构三核苷酸的种类虽不多,但可因核苷酸的数目二比例和序列的不同构成多种结构不同的核酸三核酸一级结构以3′,5′-磷酸二酯键连接,由相间排列的戊糖和磷酸构成核酸大分子主链,侧链碱基的有序排列体现了它的生物学特性三DNA 一级结构由四种脱氧核糖核苷酸(dNMP)按一定顺序连接形成;RNA 一级结构由四种核糖核苷酸(NMP)按一定顺序连接形成,一级结构是形成二级结构和三级结构的基础三
核酸的一级结构常用简写式表示,读向是从左到右,表示的碱基序列是从5′到3′,即表示核苷酸链从5′末端磷酸基到3′末端羟基三如5′pApCpGpC 3′,可进一步省略为5′-
ACGC-3′三图2-8 核苷酸之间的连接的基本结构
四03四 生物化学基础
二、核酸的空间结构
(一)DNA 的空间结构与功能1.DNA 的碱基组成特点 在20世纪50年代初,经Chargaff 等人的分析研究表明,
DNA 的碱基组成有下列一些特点:(1)各种生物的DNA 分子中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔数相等,即A =T;鸟嘌呤与胞
嘧啶的摩尔数相等,即G =C三因此,嘌呤碱的总数等于嘧啶碱的总数,即A+G =C+T三(2)DNA 的碱基组成具有种属特异性,即不同生物种属的DNA 具有各自特异的碱基
组成,如人二牛和大肠杆菌的DNA 碱基组成比例是不一样的三(3)DNA 的碱基组成没有组织器官特异性,即同一生物体的各种不同器官或组织
DNA 的碱基组成相似三比如牛的肝二胰二脾二肾和胸腺等器官的DNA 的碱基组成十分相近而无明显差别三
(4)生物体内的碱基组成一般不受年龄二生长状况二营养状况和环境等条件的影响三这就是说,每种生物的DNA 具有各自特异的碱基组成,与生物的遗传特性有关三
2.DNA 的二级结构 双螺旋结构模型 DNA 双螺旋结构模型是1953年由美国的Watson 和英国的Crick 两位科学家共同提出三X 射线衍射数据说明DNA 含有两条具有螺旋结构的多核苷酸链三其要点如下:
(1)DNA 分子是两条反向平行的互补双链结构,一条链是5′→3′,另一条链是3′→5′三两条反向平行的多核苷酸链以右手螺旋方式围绕同一中心轴盘曲而形成双螺旋结构三(2)两条链的主链由戊糖 磷酸相间排列组成,在螺旋外侧;碱基在螺旋内侧三碱基中A 与T 配对形成两个氢键,C 与G 配对形成三个氢键三成对碱基大致处于同一平面,该平面与螺旋轴基本垂直,见图
2-9三
图2-9 双螺旋结构截面图(一)
四
13四第二章 核酸结构与功能
图2-9 双螺旋结构截面图(二)
(3)DNA 双链所形成的螺旋直径为2nm;螺旋每旋转一周包含了10对碱基,每个碱基的旋转角度为36°;螺距为3.4nm,每个碱基平面之间的距离为0.34nm三从外观上,
DNA 螺旋分子表面存在一个大沟和一个小沟,目前认为这些沟状结构与蛋白质和DNA 间的识别有关三(4)维系DNA 双螺旋结构稳定是氢键和疏水力,DNA 双链结构的稳定横向依靠两条
链互补碱基间的氢键维系,纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持,相对来说,碱基堆积力对于双螺旋的稳定性更为重要三碱基对平面二DNA 双螺旋结构如图2-10所示
三图2-10 碱基对平面与DNA 双螺旋结构
四23四 生物化学基础
Watson 和Crick 提出的DNA 模型是在相对湿度92%的条件下,从生理盐水溶液中提取的DNA 纤维的构象,称B 型构象三天然DNA 的结构易受溶液的离子强度和相对湿度影响,DNA 螺旋结构沟的深浅二螺距二旋转都会发生改变三当相对湿度是72%时为A 型构象,两者的一些结构参数有很大差别三1979年Alexander Rich 等人在研究人工合成的CGCGCG 的晶体结构时,意外发现这种合成的DNA 是左手螺旋三后来证明这种结构天然也有存在,人们称为Z-DNA三在生物体内,不同构象的DNA 在功能上可能有所差别,与基因表达的调节和控制相适应三DNA 双螺旋结构的发现是生物学发展的重要里程碑,是20世纪最伟大的科学成就三【知识链接】
DNA 双螺旋结构的发现
对DNA 双螺旋结构发现作出重大贡献的科学家有英国剑桥大学的克里克和沃森,英国皇家科学院的富兰克林(Franklin )和威尔金斯(Wilkins )三其中富兰克林的工作为DNA 双螺旋结构模型的提出奠定了基础三富兰克林不仅首先拍摄了一张可清楚显示出双螺旋结构的晶体X 光衍射图,还指出了克里克和沃森早期提出的DNA 结构是一个三螺旋结构模型的错误三后来克里克和沃森看到了这张X 射线衍射图,在1953年提出了DNA 双螺旋结构模型,并通过此结构解释了遗传的分子机制和基因自发突变的可能性三克里克和沃森因最先提出DNA 双螺旋结构获得了1962年的生物和医学诺贝尔奖三DNA 双螺旋结构的发现是生物学发展重要里程碑,正因为有了DNA 双螺旋结构的发现,才会有今天的遗传工程和众多基因工程药物,如人重组胰岛素二白细胞介素二干扰素二人重组乙型肝炎疫苗等三
3.DNA 的超级结构 生物界的DNA 是十分巨大的高分子,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,而且生物进化程度越高,其DNA 的分子越大,所以细胞内的DNA 在双螺旋式结构基础上,进一步折叠为超级结构三DNA 双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构三盘绕方向与DNA 双螺旋方向相同为正超螺旋;盘绕方向与DNA 双螺旋方向相反则为负超螺旋三自然界的闭合双链DNA 主要是以负超螺旋形式存在,如图2-11所示三
在原核生物中,线粒体和叶绿体中的DNA 是共价闭合的环状双螺旋,这种环状双螺旋结构还需再螺旋化形成超螺旋三
四
33四第二章 核酸结构与功能
图2-11 DNA 超螺旋结构
真核生物染色体DNA 是线性双螺旋结构,染色质的基本组成单位被称为核小体,由DNA 和五种组蛋白共同构成三核小体中组蛋白分别称为H 1二H 2A二H 2B二H 3和H 4三H 2A二
H 2B二H 3和H 4各两分子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三核小体的核心颗粒之间再由DNA 和组蛋白H 1构成的连接区连接起来形成串珠样结构,许多核小体形成的串珠样线性结构再进一步盘曲成直径为30nm 的纤维结构,后者再经几次卷曲,形成染色体结构三核小体,染色质及染色体如图2-12所示
三图2-12 染色体的结构
4.DNA 的功能 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三基因是指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 利用四种碱基的不同排列,可以对生物体所有遗传信息进行编码,经过复制遗传给子代,并通过转录和翻译保证维持生命活动的各种RNA 和蛋白质在细胞内有序合成三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三
(二)RNA 的结构与功能RNA 在生命活动中同样具有重要作用,RNA 分子比DNA 分子小得多,RNA 通常以单链形式存在,但也有复杂的局部二级结构或三级结构,以完成一些特殊功能三RNA 可
四43四 生物化学基础
分为多种类型,除信使RNA(mRNA)二核糖体RNA(rRNA)二转运RNA(tRNA)外,还有真核结构基因转录产生的mRNA 前体分子,核内不均一RNA (hnRNA)二核内小RNA (snRNA)二反义RNA(asRNA)等三不同种类的RNA 结构和功能各不相同三1.信使RNA DNA 主要存在于细胞核内,而蛋白质的合成是在细胞质进行的三DNA 的遗传信息是通过特殊的RNA 转移到细胞质,并在那里作为蛋白质合成的模板,决定其合成的蛋白质中氨基酸顺序三传递DNA 遗传信息的RNA 称为信使RNA三
真核生物的mRNA 结构特点是含有特殊5′-末端的帽子和3′-末端的多聚A 尾结构三原核生物mRNA 未发现类似结构三(1)mRNA 的3′-末端有一段含30~200个核苷酸残基组成的多聚腺苷酸(polyA)三此段polyA 不是直接从DNA 转录而来,而是转录后逐个添加上去的三有人把polyA 称为mRNA 的 靴”三原核生物一般无polyA 的结构三此结构与mRNA 由胞核转运到胞质及维持mRNA 的结构稳定有关,它的长度决定mRNA 的半衰期三(2)mRNA 的5′-末端有一个7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸的 帽”式结构三此结构在蛋白质的生物合成过程中可促进核蛋白体与mRNA 的结合,加速翻译起始速度,并增强mRNA 的稳定性,防止mRNA 从头水解三mRNA 的功能是把核内DNA 的碱基顺序按照碱基互补原则,抄录并转移到细胞质,决定蛋白质合成过程中的氨基酸排列顺序三
2.转运RNA tRNA 含70~100个核苷酸残基,是相对分子质量最小的RNA,占RNA 总量的16%,现已发现有100多种三tRNA 的主要生物学功能是转运活化了的氨基酸,参与蛋白质的生物合成三
各种tRNA 的一级结构互不相同,但它们的二级结构都呈三叶草形三这种三叶草形结构的主要特征是,含有四个螺旋区二三个环和一个附加叉三四个螺旋区构成四个臂,其中含有3′末端的螺旋区称为氨基酸臂,因为此臂的3′-末端都是C-C-A-OH 序列,可与氨基酸连接三三个环分别用Ⅰ二Ⅱ二Ⅲ表示三环Ⅰ含有5,6二氢尿嘧啶,称为二氢尿嘧啶环(DHU 环)三环Ⅱ顶端含有由三个碱基组成的反密码子,称为反密码环;反密码子可识别mRNA 分子上的密码子,在蛋白质生物合成中起重要的翻译作用三环Ⅲ含有胸苷(T)二假尿苷(ψ)二胞苷(C),称为TψC 环;此环可能与结合核糖体有关(图2-13)三
tRNA 分子中稀有碱基的数量是所有核酸分子中比例最高的,这些稀有碱基的来源是转录之后经过加工修饰形成的三tRNA 在二级结构的基础上进一步折叠成为倒 L”字母形的三级结构,一端为反密码环,另一端为氨基酸臂,DHU 环和TψC 环在拐角处三此种结构与tRNA 和核蛋白质及rRNA 的相互作用相关三tRNA 的二级结构和三级结构如图2-13所示三3.核糖体RNA rRNA 是细胞中含量最多的RNA,约占RNA 总量的82%三rRNA 单
独存在时不执行其功能,它与多种蛋白质结合成核糖体,作为蛋白质生物合成的 装配机”三
rRNA 的相对分子质量较大,结构相当复杂,目前虽已测出不少rRNA 分子的一级结构,但对其二级二三级结构及其功能的研究还需进一步的深入三原核生物的rRNA 分三类:5S rRNA二16S rRNA 和23S rRNA三真核生物的rRNA 分四类:5S rRNA二5.8S rRNA二
四
53四第二章 核酸结构与功能
图2-13 tRNA 的二级结构和三级结构
18S rRNA 和28S rRNA三S 为大分子物质在超速离心沉降中的一个物理学单位,可间接反映相对分子质量的大小三原核生物和真核生物的核糖体均由大二小两种亚基组成三以大肠杆菌和小鼠肝为例,各亚基所含rRNA二蛋白质的种类和数目见表2-6三
表2-6 核糖体中包含的rRNA 和蛋白质
来源
亚基rRNA 种类蛋白质种类数原核生物(大肠杆菌)大亚基(50S)
小亚基(30S)
5S二23S 16S 3121真核生物(小鼠肝)
大亚基(60S)
小亚基(40S)5S二5.8S二28S 18S 4933(三)核酶1982年Thomas Cech 在研究四膜虫rRNA 前体加工时发现,rRNA 前体本身具有自我催化作用,开创了RNA 具有酶功能的先河三提出了核酶的二级结构呈锤头状,即锤头核酶三1994年Breaker 发现人工合成DNA 的某些片段具有酶的活性而称为脱氧核酶三由于DNA 较RNA 稳定且成本低廉,脱氧核酶的应用已成为新药开发的热门课题三
四63四 生物化学基础
第三节 核酸的理化性质
一二
一般理化性质
核酸分子中有酸性基团和碱性基团,为两性电解质三DNA 是线性的大分子,具有大分子物质的一般特性三由于DNA 分子细长,其
在溶液中的黏度很高三RNA 分子比DNA 短,在溶液中的黏度低
于DNA三
核酸分子中的碱基都含有共轭双键,故都有吸收紫外线的性质,其最大吸收峰在260nm 附近三这一重要的理化性质被广泛用来对核酸二核苷酸和碱基进行定性二定量分析三在同一浓度的核酸溶液中,单链DNA 的吸光度较双链DNA 大三
二二DNA 的变性和复性
(一)DNA 的变性
在某些理化因素(温度二pH二离子强度等)作用下,DNA 双链的互补碱基之间的氢键断裂,使DNA 双螺旋结构松散,成为单链的现象即为DNA 变性三DNA 双螺旋结构的稳定性主要靠碱基平面间的疏水堆积力和互补碱基之间的氢键来维持三DNA 变性只改变其二级结构,不改变它的核苷酸排列
三
图2-14 DNA 的解链曲线
在实验室内最常用的使DNA 分子变性的方法之
一是加热三加热时,DNA 双链发生解离,在260nm 处
的紫外线吸收值增高,此种现象称为增色效应三DNA
的热变性是爆发性的,只在很狭窄的温度范围内进行三
如果在连续加热DNA 的过程中以温度对紫外光
吸收值作图,所得的曲线称为解链曲线,DNA 的变性
从开始解链到完全解链,是在一个相当狭窄的温度内
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,由于这一现象和结晶的熔解过程类似,又称熔解温度(Tm)三在Tm
时,核酸分子内50%的双链结构被解开三DNA 的Tm
值一般在70~85℃之间,如图2-14所示三DNA 的Tm 值大小与DNA 分子中G二C 的含量有关,因为G ≡C 之间有三个氢键,而=A T 之间只有
两个氢键,所以G二C 越多的DNA,其分子结构越稳定,Tm 值较高,这是因为G 与C 比A 与T 之间多一个氢键,解开G 与C 之间的氢键要消耗更多的能量三
(二)DNA 的复性
变性DNA 在适宜条件下,两条彼此分开的链经碱基互补可重新形成双螺旋结构,这一过程称为复性三热变性的DNA 经缓慢冷却即可复性,这一过程也称为退火三最适宜的四
73四第二章 核酸结构与功能
四83四 生物化学基础
复性温度比Tm约低25℃,这个温度叫做退火温度三
DNA的复性速度受温度影响,只有温度缓慢下降才可使其重新配对复性三如加热后,将其迅速冷却至40℃以下,则几乎不能发生复性三这一特性被用来保持DNA的变性状态三一般认为比Tm低25℃的温度是DNA复性的最佳条件三
【知识链接】
DNA指纹技术
每个人身上都拥有一套独一无二的遗传密码,这些密码记录着人体成长的所有信息,除了极少数外,几乎人身上的每一个细胞都含有这套完整的遗传密码三这些密码存在于细胞里的细胞核内,其中23对染色体就是用来储存这些密码的,而这些密码就是由DNA 分子所组成三生物个体间的差异本质上就是DNA分子序列的差异,人类不同个体(同卵双生除外)的DNA各不相同三将人基因组DNA经酶切二电泳二分子杂交及放射自显影等处理,可获得检测的杂交图谱,其杂交带数目和分子大小具有个体差异性,这如同一个人的指纹图形一样各不相同三因此,把这种杂交带图谱称为DNA指纹三DNA指纹技术已被广泛应用于法医学如物证检测二亲子鉴定二疾病诊断和肿瘤研究等领域三
三二分子杂交
DNA变性后可以复性,在此过程中,如果使不同DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中,只要两种单链分子之间存在互补碱基,可以进行配对,在合适的条件下(温度及离子强度),可以形成杂化双链三杂化双链可以在DNA与DNA之间,也可以在DNA与RNA之间,或者在RNA与RNA分子之间形成,这就是核酸分子杂交三现代检测手段最新发展出来的基因芯片等最基本的原理就是核酸分子杂交三
小 结
核酸是生物大分子物质,包括DNA和RNA两大类三DNA主要分布于细胞核内,是遗传的物质基础;RNA主要分布于细胞质中,参与基因的表达和蛋白质的生物合成三组成核酸的主要元素中磷的含量相对稳定,因此可以用核酸样品中磷的含量代表核酸的含量三构成DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸,常用dNMP表示,其中N代表A二G二C二T三RNA则由核糖核苷酸构成,常用NMP表示,其中N代表A二G二C二U三
许多核苷酸按一定排列顺序,通过磷酸二酯键连接成的多核苷酸链为核酸的一级结构三DNA的二级结构为双螺旋结构,由两条反向平行的互补脱氧多核苷酸链围绕分子长轴盘曲成螺旋结构,脱氧核糖基和磷酸基位于双螺旋的外侧,碱基位于双螺旋的内侧,两条链之间的碱基有固定的配对关系,即A和T配对,G和C配对,这种特征为DNA复制提供了结构基础三原核生物DNA的三级结构绝大多数是闭链环状的双螺旋分子,进一步螺旋化为麻花状结构,称为超螺旋结构,真核生物DNA的三级结构是在双螺旋基础上盘绕在组蛋白分子上形成的核小体结构,它是染色体的基本单位,可进一步多层次盘曲折
叠,压缩为染色体三tRNA 的二级结构为三叶草形结构,三叶草形结构进一步折叠成倒L 形结构,即为tRNA 的三级结构三
变性和复性是DNA 的最重要的理化特性之一三变性主要是指DNA 分子的双链解开,变成不规则单链的现象三在DNA 解链过程中OD 260增加并与解链程度正相关(增色效应)三50%DNA 解链时的温度称为解链温度(Tm 值)三复性是指变性DNA 的两条单链之间碱基互补,重新恢复天然双链的现象三热变性的DNA 经缓慢降温冷却后即可复性,此过程称为 退火”三复性的最佳温度比Tm 值约低25℃三DNA 是基因的载体,基因是DNA 分子中的功能片段,是生物遗传信息的携带者,是生物遗传的结构和功能单位三为了深入了解人类基因的结构和功能的相互关系,基因和基因的相互关系,也为了寻找人类疾病的相互基因,人们首先从研究DNA 的一级结构着手,这就是人类基因组计划三人类基因组是人类所有基因的集合三人类基因组计划是生命科学史上最伟大的工程三
(张 婷)四
93四第二章 核酸结构与功能
核酸的分子结构 脱氧核糖核酸的结构 我们希望提出一种脱氧核糖核酸盐（DNA）的结构。这种结构具有新的特征，具有非常大的生物学意义。 核酸的结构已经由Pauling和Corey提出。他们在出版前友好地给我们提供了手稿。它们的模型由三条相互缠绕的链组成，磷酸盐在DNA链的轴附近，碱基在外侧。我们认为，这种结构令人不满意的原因有两个：（1）我们认为，给出做X射线衍射实验的材料是脱氧核糖核酸盐，而不是游离的核酸。没有酸性的氢原子，还不清楚什么力能使结构保持在一起，特别是靠近轴的带负电荷的磷酸盐会相互排斥。（2）一些范德华距离似乎太小。 另一个三链结构也被Fraser提出（研究成果正在印刷）。在他的模型中，磷酸盐在外面，碱基在内部，通过氢键连接在一起。所描述的这种结构是很不清楚的，因此我们将不予置评。 我们希望对脱氧核糖酸的盐提出一种完全不同的结构。这种结构有两个螺旋DNA链，绕同一个轴盘旋（见图）。我们作出了通常的化学假设，也就是说，每个链由β-D-脱氧核糖核糖残基在3’，5’处连接磷酸二酯基组成。这两个链（除了碱基部分）两两配对并垂直于中轴。两条链都遵循右手螺旋规则，但是由于两两配对，两条链中的原子序列方向相反。每个链条都与Furberg的第一个模型大致相似，即碱基位于螺旋的内部，磷酸盐位于外部。糖及其附近的原子的构型接近于Furberg的“标准构型”，糖大致垂直于连接的碱基。在Z轴方向上每3.4 A有一个残基。我们假定同一链中相邻残基之间的夹角为36°，则每条链上每10个残基，即在34A之后，出现重复结构。磷原子与纤维轴的距离是10A。由于磷酸盐在外面，阳离子很容易接近它们。 该结构是值得商榷的，它的水含量较高。在水含量较低的情况下，我们预测碱基会倾斜，从而使结构变得更紧凑。该结构的新颖特征是两条链通过嘌呤和嘧啶碱基保持在一起。碱基平面垂直于中轴。它们成对地连接在一起，一个链的单个碱基与另一个链的单个碱基通过氢键结合，因此两个碱基以相同的z坐标并排排列。为了有效结合，碱基对中的一个必须是嘌呤，另一个必须是嘧啶。氢键的形成如下：嘌呤位置1对应嘧啶位置1；嘌呤位置6对应嘧啶位置6。 如果假设碱基只以最合理的互变异构形式出现(即酮式而非烯醇式)，则发现只有特定的碱基对才能结合在一起。这些碱基对是：腺嘌呤与胸腺嘧啶，鸟嘌呤与胞嘧啶。 换句话说，如果碱基对中的其中一个碱基是腺嘌呤，根据这些假设，另一个必须是胸腺嘧啶，鸟嘌呤和胞嘧啶也是如此。单链上的碱基序列不受任何限制。然而，如果仅能形成特定的碱基对，则如果给定一个链上的碱基序列，则自动确定另一个链上的碱基序列。 实验发现，在DNA中，腺嘌呤与胸腺嘧啶的比例以及鸟嘌呤与胞嘧啶的比例总是非常接近统一。 用核糖代替脱氧核糖来构建这种结构是不可能的，因为额外的氧原子会使范德华距离太近。 以前公布的脱氧核糖核酸的X射线数据不足以对我们的结构进行严格的测试。据我们所知，它与实验数据大致相符，但必须把它看作未经证实的假设，直到用更精确的实验结果进行检验。其中一些在下面的通信中给出。当我们设计我们的结构时，我们并不知道下面给出的实验结果的细节。我们的理论主要基于我们的思考，并不完全依赖于公布的实验数据和立体化学理论。 我们注意到，我们假设出特定碱基配对，这种规则立即揭示了遗传物质的一种可能的复制机制。
第二讲分子结构与性质 考点一共价键 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)共价键的成键原子只能是非金属原子。() (2)在所有分子中都存在化学键。() (3)H2分子中的共价键不具有方向性。() (4)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。() (5)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。() 2．在下列物质中：①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、 ⑨CO2、⑩C2H4。 (1)只存在非极性键的分子是__________；既存在非极性键又存在极性键的分子是__________；只存在极性键的分子是__________。 (2)只存在单键的分子是__________，存在三键的分子是__________，只存在双键的分子是__________，既存在单键又存在双键的分子是__________。 (3)只存在σ键的分子是__________，既存在σ键又存在π键的分子是__________。 (4)不存在化学键的是__________。 (5)既存在离子键又存在极性键的是__________；既存在离子键又存在非极性键的是__________。3 3.(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2,1 mol该配合物中含有σ键的数目为________。 (2)CaC2中C2－2与O2＋2互为等电子体，O2＋2的电子式可表示为________；1 mol O2＋2中含有的π键数目为________。 (3)下列物质中： A．N2B．CO2C．CH2Cl2 D．C2H4E．C2H6F．CaCl2G．NH4Cl ①只含有极性键的分子是__________； ②既含离子键又含共价键的化合物是________； ③只存在σ键的分子是________； ④同时存在σ键和π键的分子是________。 4．(2016·佛山高三月考)下列关于共价键的说法正确的是() A．一般来说σ键键能小于π键键能 B．原子形成双键的数目等于基态原子的未成对电子数 C．相同原子间的双键键能是单键键能的两倍 D．所有不同元素的原子间的化学键至少具有弱极性 5.(教材改编)下列说法中正确的是() A．分子的键长越长，键能越高，分子越稳定 B．元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键 C．水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180° D．H—O键键能为462.8 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ 考点二分子的立体构型 1．判断下列物质中中心原子的杂化轨道类型。 BF3______；PF3______；SO3______；SO2______；H2S______。 答案：sp2sp3sp2sp2sp3
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 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 詹姆斯·沃森《双螺旋——发现DNA结构的故事》 克沃森和克里克:核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的结构 1953年4月25日 我们希望能提出一种脱氧核糖核酸的结构，该结构新颖而且具有相当可观的生物意义。 Pauling and Corey已经提出了一种核酸结构。他们曾非常好心地在出版前将他们的手稿借给我们阅读。他们的模型由三条多核苷酸链以类似纤维轴的形式包裹磷酸，并碱基挂着外面。我们认为这种结构不够完善，原因有二，第一，我们相信，这种分子的X射线衍射分析说明DNA是一种盐而不是游离酸，没有酸性氢原子存在，到底是什么力使他们结合在一起的我们还不清楚，特别是轴中心带负电的磷酸会相互排斥；第二，有些范德华力距离似乎太小了。 Fraser提出了另一种三链结构。在他的结构中，磷酸包裹在外而碱基嵌在里面，内外以氢键连接。这种结构并没有明确的描述，因此，我们对它不进行评论。 我们提出的是一种全新的脱氧核糖核酸盐结构。这种结构中，两条链围绕一条轴心螺旋缠绕（如图）。我们已经建立了基本化学假设模型，每个β-D-2-脱氧核糖以3',5'-磷酸二酯键相连成链，两条链关于纤维轴对称垂直，并且都是右手螺旋。由于旋转对称性，两条链的原子顺序方向相反。每条链在自由情况下都类似于Furberg的1号模型，也就是，碱基在内而磷酸在外，脱氧核糖在分子中的结构接近于Furberg的“标准模型”，脱氧核糖大致垂直于相连的碱基。每条链在z轴方向每隔3.4埃有一个核苷酸，我们假定同一条链中相邻核苷酸之间夹角36度，因此，一条链每10个核苷酸，即每34埃出现一次螺旋重复。纤维轴距磷酸分子的距离是10埃。因为磷酸暴露在外，阳离子易于接近。 这种结构是开放的，其中水含量相当高。如果水分含量降低，碱基倾斜，我们有希望得到一个更紧密稳定的结构。 该结构的新特点是在其中的两条链分别由嘌呤和嘧啶碱基连在一起。相连的碱基对垂直于纤维轴，碱基配凑成对，一条链上的碱基以氢键与另一条链上的碱基相连，两条链沿共同的z轴方向相连。为了形成氢键，碱基对中必须一个是嘌呤，另一个是嘧啶。在碱基上形成氢键的位置：嘌呤的1位对嘧啶的1位；嘌呤的6位对嘧啶的6位。 如果假设碱基只以结构上最合理的互变异构（即酮式而非烯醇式构型）配对，可以发现，只有特定的碱基对存在。即是：腺嘌呤（嘌呤）与胸腺嘧啶（嘧啶），鸟嘌呤（嘌呤）与胞嘧啶（嘧啶）。 换句话说，如果一个碱基对中发现有一个腺嘌呤，在另一条链的碱基上则必然是胸腺嘧啶，鸟嘌呤和胞嘧啶同样如此。单链上的碱基序列没有受到任何限制。但是，如果特定的碱基能够被确定，则一条链上的碱基序列就能确定，接着与之配对的另一条链的碱基序列就能确定。 据实验发现，腺嘌呤对胸腺嘧啶的比例，鸟嘌呤对胞嘧啶的比例，总是非常接近脱氧核糖核酸。 对于脱氧核糖核酸，是不大可能建立起这样的结构的，因为游离氧原子会接近到范德华力的作用范围内。 第二讲分子结构与性质 (时间：45分钟满分：100分) 一、选择题( 题意) 1．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是()。 ①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2 A．①②③B．③④⑤⑥ C．①③⑥D．③⑤⑥ 解析单键一定是σ键，双键或三键中有一个σ键，其余均是π键。 答案 D 2．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()。 A．SO3与SO2B．BF3与NH3 C．BeCl2与SCl2D．H2O与SO2 解析SO3、SO2中心原子都是sp2杂化，A正确；BF3、NH3中心原子一个是sp2杂化，一个是sp3杂化，B错误；BeCl2中，Be原子采取sp杂化，而SCl2中S原子采取sp3杂化，C错误；H2O中氧原子采取sp3杂化，而SO2中S原子采取sp2杂化。 答案 A 3．下列有关σ键和π键的说法错误的是 ()。 A．在某些分子中，化学键可能只有π键而没有σ键 B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键，配位键都是σ键C．σ键的特征是轴对称，π键的特征是镜面对称 D．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 解析在某些分子中，可能只有σ键，而没有π键，A错误；由于π键的键能小于σ键的键能，所以在化学反应中容易断裂。 答案 A 4．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()。 A．键角是描述分子立体结构的重要参数 B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定 D．键角的大小与键长、键能的大小无关 解析键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。 答案 C 5．下列叙述中正确的是()。 A．NH3、CO、CO2都是极性分子 B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子 C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强 D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子 解析A中CO2为非极性分子；B说法正确；当然根据分子的极性也可以判断它的空间结构，像D中水为极性分子，空间结构不是直线形，属于V形结构；选项C中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱。 答案 B 6．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及不同层分子间的主要作用力分别是()。 A．sp，范德华力B．sp2，范德华力 C．sp2，氢键D．sp3，氢键 解析由于该晶体具有和石墨相似的层状结构，所以B原子采取sp2杂化，同层分子间的作用力是范德华力，由于“在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连”虽然三个B—O都在一个平面上，但σ单键能够旋转，使O—H 键位于两个平面之间，因而能够形成氢键，从而使晶体的能量最低，达到稳定状态。 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 核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的结构 沃森和克里克 1953年4月25日 我们拟提出脱氧核糖核酸（DNA）盐的一种结构。这种结构的新特点具有重要的生物学意义。 鲍林和考瑞曾提出过一个核酸结构。在发表这一结构之前，他们将手稿送给我们一阅。他们的模型由含接近纤维轴的磷酸及在外周碱基的三条双链组成。我们觉得这样的结构是不够满意的，其理由有二：（1）我们认为进行过X射线衍射分析的样品是DNA的盐而不是游离的酸。没有酸性氢原子，接近轴心并带负电的磷酸会相互排斥。在这样的条件下，究竟是什么力量把这种结构维系在一起，尚不清楚。（2）范德瓦尔力距似显太小。 弗雷泽曾提出过另外一种三条多核苷酸链的结构（将出版）。在他的模型中，磷酸在外边，碱基在内部，并由氢键维系着。他描述的这种结构也不够完善，因此，我们将不予评论。 我们拟提出一个完全不同的脱氧核糖核酸盐的结构。该结构具有绕同一轴心旋转的两条螺旋链（见图）。根据化学常识我们假定，每条链包括联结β-D-脱氧呋喃核糖的3',5'磷酸二酯键。两条链（不是它们的碱基）与纤维轴旋转对称垂直，并呈右手螺旋。由于旋转对称性，两条链的原子顺序方向相反。每条链都与弗尔伯格的第一号模型粗略地相似；即碱基在螺旋内部，磷酸在外边。糖的构型及其附近的原子与弗尔伯格“标准构型”相似，即糖和与其相联的碱基大致相垂直。每条链在z向每隔3.4埃有一个核苷酸。我们假定，同一条链中相邻核苷酸之间呈36度角，因此，一条链每10个核苷酸，即34埃出现一次螺旋重复。磷原子与纤维轴之间的距离为10埃。因为磷酸基团在螺旋的外部，正离子则易于接近它们。 这个结构模型仍然有值得商榷之处，其含水量偏高，在含水量偏低的情况下，碱基倾斜，DNA的结构会更加紧凑些。 这个结构的一个新特点就是通过嘌呤和嘧啶碱基将两条链联系在一起。碱基平面与纤维轴垂直。一条链的碱基与另一条链的碱基通过氢键联系起来形成碱基对。两条链肩并肩地沿共同的之向联系在一起。为了形成氢键，碱基对中必须一个是嘌呤，另一个是嘧啶。在碱基上形成氢键的位置为嘌呤的1位对嘧啶的1位；嘌呤的6位对嘧啶的6位。 假定核酸结构中碱基仅以通常的互变异构形成（即酮式而非醇式构型）出现，则只能形成专一的碱基对。这些专一碱基对为：腺嘌呤（嘌呤）和胸腺嘧啶（嘧啶），鸟嘌呤（嘌呤）和胞嘧啶（嘧啶）。 换言之。按照这种假设，如果一个碱基对中有一个腺嘌呤，在另一条链上则必然是胸腺嘧啶。同样地，一条链上是鸟嘌呤，另一条链上必是胞嘧啶。多核苷酸链的碱基顺序不受任何限制。因此，如果仅仅存在专一碱基对的话，那么，知道了一条链的碱基顺序，则另一条链的碱基顺序自然也就决定了。 以前发表的关于脱氧核糖核酸的X射线资料，不足以严格验证我们提出的这种结构。至今，我们只能说它与实验资料粗略地相符合，但在没有用更加精确的结果检验以前，还不能说它已经得到了证明。在本文后面发表的一篇短文提供了一些精确的数据。但是，我们在搞出这个DNA结构以前，并不知道该文报告的详细结果。这个结构模型虽然不是完全地，但主要地是根据已发表的资料和立体化学原则建造起来的。 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 第三章核酸的化学及结构 一、名词解释 1.DNA的变性：DNA变性是指核酸双螺旋碱基对的氢键断裂，双链变成单链， 从而使核酸的天然构象和性质发生改变。变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂，碱基间的堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变； 2.DNA复性：变性DNA在适当条件下，使彼此分离的两条链重新由氢键链接而 形成双螺旋结构的过程； 3.分子杂交：将不同来源的DNA经热变性、冷群，使其复性，在复性时，如这 些异源DNA之间在某些区域有相同的序列，则形成杂交DNA分子； 4.增色效应：天然DNA在发生变性时，氢键断裂，双键发生解离，碱基外露， 共轭双键更充分暴露，变性DNA在260nm的紫外吸收值显著增加的现象；& 5.减色效应：在一定条件下，变性核酸可以复性，此时紫外吸收值又回复至原 来水平的现象； 6.回文结构：在真核细胞DNA分子中，脱氧核苷酸的排列在DNA的两条链中 顺读与倒读序列是一样的（即脱氧核苷酸排列顺序相同），脱氧核苷酸以一个假想的轴成为180°旋转对称（即使轴旋转180°两部分结构完全重叠起来）的结构； 7.T m：DNA热变性的过程不是一种“渐变”，而是一种“跃变”过程，即变性 作用不是随温度的升高缓慢发生，而是在一个很狭窄的临界温度范围内突然引起并很快完成，就像固体的结晶物质在其熔点时突然熔化一样。通常把DNA 在热变性过程中紫外吸收度达到最大值的1/2时的温度称为“熔点”或熔解温度（melting temperature）,用符号T m表示； 8.Chargaff定律：不同生物种属的DNA碱基组成不同，同一个体不同器官、不 同组织的DNA具有相同的碱基组成，含氨基的碱基（腺嘌呤和胞嘧啶）总数等于含酮基的碱基（鸟嘌呤和胸腺嘧啶）总数，即A+C=T+G；嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T； 9. 碱基配对：腺嘌呤与胸腺嘧啶成对，鸟嘌呤与胞嘧啶成对，A和T之间形成两个氢键，C和G之间形成三个氢键； ~ 10. 内含子：基因的插入序列或基因内的非蛋白质编码； 11. 正超螺旋：盘绕方向与双螺旋方向相同，此种结构使分子内部张力加大，旋得更紧； 12. 负超螺旋：盘绕方向与双螺旋方向相反，使二级结构处于疏松状态，分子内部张力减小，利于DNA复制、转录和基因重组； 13. siRNA：（small interfering RNA干扰小RNA）是含有21~22个单核苷酸长度的双链RNA，通常人工合成的siRNA是碱基对数量为22个左右的双链RNA； 14. miRNA：(microRNA,) 是一类含19~25单核苷酸的单链RNA，在3’端有1~2个碱基长度变化，广泛存于真核生物中，不编码任何蛋白，本身不具有开放阅读框架，具有保守型、时序性和组织特异性； < 第二章分子结构与性质 课标要求 1.了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键长、键能和键角等说明简单分子的某些性质 2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型（sp、sp2、sp3），能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。 3.了解简单配合物的成键情况。 4.了解化学键合分子间作用力的区别。 5.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。 要点精讲 一.共价键 1.共价键的本质及特征 共价键的本质是在原子之间形成共用电子对，其特征是具有饱和性和方向性。 2.共价键的类型 ①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。 ②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 ③按原子轨道的重叠方式分为σ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。 3.键参数 ①键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。 ②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。 ③键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。 ④键参数对分子性质的影响 键长越短，键能越大，分子越稳定． 4.等电子原理[来源:学§科§网] 原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。 二.分子的立体构型 1．分子构型与杂化轨道理论 杂化轨道的要点 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间形状不同。 2分子构型与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。 (1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致； (2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。 3.配位化合物 （1）配位键与极性键、非极性键的比较 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 【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 化学选修3第二章-分子结构与性质--教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 第二章分子结构与性质 教材分析 本章比较系统的介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。 化学2已介绍了共价键的概念，并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学2已有知识的基础上，运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键，通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。 在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢？教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。 在第三节分子的性质中，介绍了六个问题，即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外，对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识，如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等；对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第一课时 教学目标： 1．复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。 2．知道共价键的主要类型δ键和π键。 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。 商洛职业技术学院教案教案首页 教案续页 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 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2_第二章_核酸的结构与功能
核酸的分子结构
第二讲 分子结构与性质
核酸的结构和功能
核酸的分子结构
核酸的结构和功能.
第三章核酸的化学及结构习题
【人教版】高中化学选修3知识点总结：第二章分子结构与性质
第二章核酸的结构与功能(试题及答案)
第二章核酸结构与功能
化学选修3第二章-分子结构与性质--教案
第二章 核酸的结构与功能
第二章 核酸得结构与功能
02 核酸结构与功能
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