核酸的结构与功能

　　一、核酸的化学组成及一级结构

　　核酸包括，脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)。核苷酸是核酸的基本组成单位。

　　1.核苷酸中的成分

　　(1)碱基：嘌呤(A、G)，嘧啶(T、C、U)

　　(2)戊糖：脱氧核糖、核糖

　　(3)磷酸

　　2.戊糖与核苷

　　(1)碱基和戊糖通过糖苷键构成核苷。

　　(2)核苷(脱氧核苷)与磷酸通过酯键构成核苷酸(脱氧核苷酸)。

　　3.核苷酸的结构与命名

　　核苷一磷酸(NMP)、核苷二磷酸(NDP)、核苷三磷酸(NTP)、环腺苷酸(cAMP)、环鸟苷酸(cGMP)

　　4.一级结构

　　在核苷酸链中，核苷酸的排列顺序，称为核酸的一级结构。核苷酸之间通过3’，5’磷酸二酯键。书写应从5’到3’。

　　5.DNA与RNA的区别(后述)

 

　　二、DNA的空间结构与功能

　　1.DNA的二级结构——双螺旋模型

　　①反向平行双链右手螺旋结构，脱氧核糖和磷酸骨架位于双链的外侧，碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相连接。A=T，G≡C。

　　②螺旋一周包含1Obp，每个碱基的旋转角度为36°。碱基平面之间相距0.34nm，螺距为3.4nm，螺旋直径为2nm。双螺旋分子存在一个大沟和一个小沟。

　　③维持双螺旋稳定的主要力是碱基堆积力(疏水性堆积力)(纵向)和氢键(横向)。

　　2.DNA的超螺旋结构

　　DNA的三级结构为二级结构紧密盘曲形成的超螺旋，其意义在于压缩分子体积，减少所占空间。

　　原核生物的DNA大多是以共价封闭的环状双螺旋分子形式存在于细胞中。真核生物细胞中DNA和蛋白质构成核小体。

　　3.DNA的功能

　　作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，它是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础。一个生物体的全部基因序列称为基因组。

　　三、RNA的结构与功能

　　1.信使RNA(mRNA)

　　半衰期最短的RNA

　　转录核内DNA遗传信息碱基排列顺序作为蛋白质合成的模板。

　　(1)多数mRNA分子在5’-端有一特殊的结构，即m7GppNm(7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸)，被称为帽子结构。

　　(2)分子3’末端有多聚腺苷酸(poly A)结构，称多聚A尾。

　　2.转运RNA(tRNA)

　　分子量最小的RNA

　　二级结构为三叶草形

　　各种氨基酸的转运载体在蛋白质合成中转运氨基酸原料。

　　(1)tRNA的一级结构都具有下述共同点：分子中富含稀有碱基，包括双氢尿嘧啶(DHU)、假尿嘧啶和甲基化的嘌呤等。tRNA的5’末端大多数为pG，而tRNA的3’-末端都是CCA。

　　(2)tRNA的三级结构是倒L型，使tRNA有较大的稳定性。

　　3.核蛋白体RNA(rRNA)

　　细胞内含量最多的RNA

　　与核蛋白体蛋白组成核蛋白体，在细胞质作为蛋白质的合成场所。rRNA二级结构的特点是含有大量茎环结构。

	小亚基	大亚基
真核生物	18S	5S、5.8S、28S
原核生物	16S	5S、23S

　　四、核酸的理化性质

　　1.DNA变性

　　双螺旋DNA经加热及化学处理(如有机溶剂、酸、碱等)，使互补碱基对间的氢键断裂，双螺旋结构松散，变成单链的过程。DNA变性后，生物活性丧失，但共价键不被破坏，一级结构没有改变。

　　热变性的DNA经缓慢冷却后，两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象，称为复性，也称退火。

　　2.增色效应

　　DNA和RNA溶液均具有260nm紫外吸收峰，这是DNA和RNA定量最常用的方法。

　　变性时双螺旋松解，碱基暴露，对260nm紫外吸收将增加，OD260值增高称之为增色效应;复性后，OD260值减小称为减色效应。

　　3.Tm值

　　紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的融解温度(解链温度)(Tm)。GC含量越高，Tm值越大;另外核酸分子越大，Tm值也越大。

　　4.探针

　　一小段已知序列的单链核苷酸用放射性核素(如32P、35S)或生物素标记其末端或全链，可依碱基配对规律与具有互补序列的待测核酸进行杂交，以探测它们的同源程度，这段核苷酸链称为探针。

　　DNA碱基组成的规律是

　　A.[A]=[C]，[T]=[G]

　　B.[A]+[T]=[C]+[G]

　　C.[A]=[T];[C]=[G]

　　D.([A]+[T])/([C]+[G])=1

　　E.[A]=[G]=[T]=[C]

　　『正确答案』C

　　组成多聚核苷酸的骨架成分是

　　A.碱基与戊糖

　　B.碱基与磷酸

　　C.碱基与碱基

　　D.戊糖与磷酸

　　E.戊糖与戊糖

　　『正确答案』D

　　下列有关DNA二级结构的叙述哪一项是不正确的

　　A.双螺旋中的两条DNA链的方向相反

　　B.双螺旋以左手方式盘绕为主

　　C.碱基A与T配对，C与G配对

　　D.双螺旋的的直径大约是2nm

　　E.双螺旋每周含有10对碱基

　　『正确答案』B

　　DNA变性时其结构变化表现为

　　A.磷酸二酯键断裂

　　B.N-C糖苷键断裂

　　C.戊糖内C-C键断裂

　　D.碱基内C-C键断裂

　　E.对应碱基间氢键断裂

　　『正确答案』E

　　下列有关RNA的叙述错误的是

　　A.主要有mRNA，tRNA和rRNA三类

　　B.胞质中只有mRNA和tRNA

　　C.tRNA是细胞内分子量最小的一种RNA

　　D.rRNA可与蛋白质结合

　　E.RNA并不全是单链结构

　　『正确答案』B

　　双链DNA的Tm较高是因为那组碱基含量较高所导致的

　　A.A+G

　　B.C+T

　　C.A+T

　　D.G+C

　　E.A+C

　　『正确答案』D

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