1、第2章核酸的结构与功能,(常考点:核酸的组成键;DNA双螺旋结构;各种RNA的特点;核酸的理化性质),核 酸(nucleic acid),是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。,核酸的分类及分布及功能,存在于细胞核和线粒体,分布于细胞核、细胞质、线粒体,(deoxyribonucleic acid, DNA),(ribonucleic acid, RNA),脱氧核糖核酸,核糖核酸,第一节核酸的化学组成及其一级结构(重点内容较少),（说明：红色字表示是这一节的重点内容）1、核酸的基本组成单位核苷酸（掌握DNA及RNA分子中的碱基种类；掌握戊糖与碱基通过糖苷键相连。）2、DNA
2、是脱氧核苷酸链（掌握核苷酸之间通过3/，5 /-磷酸二酯键相连）3、 RNA是核糖核苷酸链4、核酸的一级结构,本节主要内容：,核酸组成,一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位,碱基(base)是含氮的杂环化合物。,碱基,嘌呤,嘧啶,腺嘌呤,鸟嘌呤,尿嘧啶,胸腺嘧啶,胞嘧啶,存在于DNA和RNA中,仅存在于RNA中,仅存在于DNA中,碱基,嘌呤(purine，Pu),腺嘌呤(adenine, A),鸟嘌呤(guanine, G),嘧啶(pyrimidine，Py),胞嘧啶(cytosine, C),尿嘧啶(uracil, U),胸腺嘧啶(thymine, T),戊糖,脱氧核苷,嘌呤N-9 或嘧啶N-
3、1与脱氧核糖C-1通过-N-糖苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。,嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1通过-N-糖苷键相连形成核糖核苷(ribonucleoside)。,核糖核苷,N,N,N,N,9,N,H,2,O,O,H,O,H,H,H,H,C,H,2,O,H,H,1,2,糖苷键,核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide) 。,核苷酸(ribonucleotide),多磷酸核苷酸,环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第二信使。,cAMP,核苷酸衍生物,二、DNA是脱氧核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接形成的大分子,一个脱氧核苷酸3
4、的羟基与另一个核苷酸5的-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。,C,G,A,交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架 (backbone)。,DNA链的方向是5 3,三、RNA也是具有3,5-磷酸二酯键的线性大分子,RNA也是多个核苷酸分子通过酯化反应形成的线性大分子，并且具有方向性；,RNA的戊糖是核糖；RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。,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。,四、核酸的一
5、级结构是核苷酸的排列顺序,书写方法：,5 pApCpTpGpCpT-OH 3,5 A C T G C T 3,核酸分子的大小常用碱基(base或kilobase)数目来表示。小的核酸片段(80)。rRNA与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所。,三、以rRNA为组分的核蛋白体是蛋白质合成的场所,核蛋白体的组成,大肠杆菌的核蛋白体,18S rRNA的二级结构,蛋白质合成时形成的复合体,RNA组学是研究细胞内snmRNA的种类、结构和功能。同一生物体内不同种类的细胞、同一细胞在不同时空状态下snmRNAs表达谱的变化，以及与功能之间的关系。,四、snmRNA参与
6、了基因表达的调控,细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子RNA，统称为非mRNA小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。,snmRNAs,核内小RNA核仁小RNA胞质小RNA催化性小RNA小片段干涉 RNA,参与hnRNA的加工剪接,snmRNAs的种类,snmRNAs的功能,核酶,某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，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)。,原核生物基因表达的特异性,五、核酸在真核细胞和原核细胞中表现了不同的时空特性,真核生物基因表达的特异性,核酸的理化性质（重
7、点不多）,第四节,（说明：红色字表示是这一节的重点内容）1、核酸的紫外吸收性质（掌握核酸分子中的碱基可以吸收260nm的紫外光）2、 DNA的变性（掌握变性伴随增色效应，同时核酸溶液的黏度下降，m值与DNA分子G+C含量呈正相关）3、 复性及杂交,本节主要内容：,核酸的酸碱及溶解度性质核酸为多元酸，具有较强的酸性。核酸的高分子性质粘度：DNARNA dsDNA ssDNA,核酸在波长 260nm 处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。,一、核酸分子具有强烈的紫外吸收,碱基的紫外吸收光谱,DNA或RNA的定量A260 = 1.0 相当于 50g/ml 双
8、链DNA(dsDNA)40g/ml 单链DNA (ssDNA or RNA)20g/ml 寡核苷酸确定样品中核酸的纯度 纯 DNA: A260/A280 = 1.8纯 RNA: A260/A280 = 2.0,紫外吸收的应用,二、DNA变性是双链解离为单链的过程,在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。,定义,DNA变性的本质是双链间氢键的断裂。,协同性的DNA解链,高温或极端的pH,DNA的变性,部分变性DNA的电镜图像,增色效应(hyperchromic effect)：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。,DNA解链时的紫外吸收变化,DNA的解链曲线,连续加热DNA的过
9、程中以温度相对于A260值作图，所得的曲线称为解链曲线。,解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应的温度。,解链温度(melting temperature，Tm),G+C 含量越高，解链温度就越高。,解链曲线的变化,三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链,当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，这一现象称为DNA复性(renaturation) 。,减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。,热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing) 。,不同种类的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
10、间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件可以在不同的分子间形成杂化双链(heteroduplex)。这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。,核酸分子杂交(hybridization),核酸分子杂交,研究DNA分子中某一种基因的位置。监定两种核酸分子间的序列相似性。检测某些专一序列在待检样品中存在与否。,核酸分子杂交的应用,第五节 核酸酶（了解）,依据底物不同分类DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解DNA。RNA酶 (ribonuclease, RNase)：专一降
11、解RNA。依据切割部位不同核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。核酸外切酶：53或35核酸外切酶。,核酸酶是指所有可以水解核酸的酶。,5,5,3,3,外切位点,外切位点,内切位点,内切位点,参与DNA的合成、修复以及RNA的剪接。清除多余的、结构和功能异常的核酸，以及侵入细胞的外源性核酸。 降解食物中的核酸。体外重组DNA技术中的重要工具酶 。,核酸酶的功能,1996稀有核苷酸存在于下列哪一类核酸中？rRN mRN tRN 核仁N 线粒体N,1997A在核酸中，核苷酸之间的连接方式是 A2，3磷酸二酯键 B3，5磷酸二酯键 C2，5磷酸二酯键 D糖苷键E氢键,1998A不
12、同的核酸分子其解链温度（Tm）不同，以下关于 Tm 的说法正确的是 ADNA 中 G-C 对比例愈高，Tm 愈高 BDNA 中 A-T 对比例愈高，Tm 愈高 C核酸愈纯，Tm 范围愈大 D核酸分子愈小，Tm 范围愈大 ETm 较高的核酸常常是 RNA,1999A下列几种 DNA 分子的碱基组成比例各不相同，哪一种 DNA 的解链温度（Tm）最低？ADNA 中 A+T 含量占 15% BDNA 中 G+C 含量占 25% CDNA 中 G+C 含量占 40% DDNA 中 A+T 含量占 60% EDNA 中 G+C 含量占 70%,2000A下列关于 DNA 双螺旋结构模型的叙述正确的是 A
13、由两条完全相同的多核苷酸链绕同一中心轴盘旋成双螺旋 B一条链是左手螺旋，另一条链为右手螺旋 CA 十 G 与 C 十 T 的比值为 1 DA 十 T 与 G 十 C 的比值为 1 E两条链的碱基间以共价键相连,2001A通常不存在 RNA 中也不存在 DNA 中的碱基是A腺嘌呤 B黄嘌呤 C鸟嘌呤 D胸腺嘧啶 E尿嘧啶,2001X下列关于 tRNA 三叶草结构的叙述，正确的是 A5端第一个环是 DHU 环 B有一个密码子环 C有一个 T环 D3端具有相同的 CCAOH 结构,2005ADNA 受热变性时，出现的现象是 A.多聚核苷酸链水解成单核苷酸 B在 260 nm 波长处的吸光度增高 C碱
14、基对以共价键连D溶液黏度增加 E最大光吸收峰波长发生转移,2006A下列关于 mRNA 的叙述，错误的是 A在细胞核内由 hnRNA 剪接而成 B真核生物 mRNA 有“帽子”和“多聚 A 尾”结构 C生物体中各种 mRNA 的长短不同，相差很大 D是各种 RNA 分子中半衰期最长的一类 E其功能是作为蛋白质合成的模板,2004A下列 DNA 双螺旋结构的叙述,正确的是 A一条链是左手螺旋,另一条链是右手螺旋 B双螺旋结构的稳定纵向靠氢键维系CA+Y 与 G+C 的比值为 1 D两条链的碱基间以共价键相连 E磷酸、脱氧核糖构成螺旋的骨架,下列DNA分子中，可以使Tm值达到最高的是： A、 腺嘌呤和胸腺嘧啶含量为10% B 、腺嘌呤和胸腺嘧啶含量为20% C 、鸟嘌呤和胞嘧啶含量为30% D、鸟嘌呤和胞嘧啶含量为60%,27下列DNA分子中，可以使Tm值达到最高的是：A、 腺嘌呤和胸腺嘧啶含量为10% B 、腺嘌呤和胸腺嘧啶含量为20% C 、鸟嘌呤和胞嘧啶含量为30% D、鸟嘌呤和胞嘧啶含量为60%,
