高中生物 核酸課件 新人教版

1869年核酸最早分離自外科繃帶膿細(xì)胞的年核酸最早分離自外科繃帶膿細(xì)胞的細(xì)胞核細(xì)胞核，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)含磷量之高超過(guò)當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的任何一種當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)含磷量之高超過(guò)當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的任何一種有機(jī)物，并且含有很強(qiáng)的有機(jī)物，并且含有很強(qiáng)的酸性酸性，故得名，故得名核酸核酸。1909年其年其組成被研究清楚，組成被研究清楚，1944年生物功能初步澄清，在年生物功能初步澄清，在X射線(xiàn)射線(xiàn)衍射技術(shù)支持下衍射技術(shù)支持下1951年結(jié)構(gòu)澄清。年結(jié)構(gòu)澄清。據(jù)據(jù)戊糖（即五碳糖）戊糖（即五碳糖）的不同的不同可以將核酸分為脫氧核糖核酸可以將核酸分為脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid, DNA)和和核糖核酸核糖核酸(ribonuckeicacid, RNA)兩大類(lèi)。兩大類(lèi)。 核酸的核酸的含含P恒定恒定，平均為，平均為92003年年5DNA與與RNA分類(lèi)的主要依據(jù)是：分類(lèi)的主要依據(jù)是：P22 A.空間結(jié)構(gòu)的不同空間結(jié)構(gòu)的不同 B所含堿基不同所含堿基不同 C.所含戊糖不同所含戊糖不同 D在細(xì)胞中存在的部位不在細(xì)胞中存在的部位不同同 第一節(jié)第一節(jié) 核苷酸核苷酸核酸是一種線(xiàn)形多聚核苷酸核酸是一種線(xiàn)形多聚核苷酸,它的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷它的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸。酸。 核苷酸還可以進(jìn)一步分解成核苷和磷酸。核苷再進(jìn)核苷酸還可以進(jìn)一步分解成核苷和磷酸。核苷再進(jìn)一步分解成堿基和戊糖。糖與堿基之間的一步分解成堿基和戊糖。糖與堿基之間的C-N鍵，鍵，稱(chēng)為稱(chēng)為C-N糖苷鍵糖苷鍵。形成糖苷鍵時(shí)也失去一分子水。形成糖苷鍵時(shí)也失去一分子水。RNA和和DNA的基本組成單位的基本組成單位：RNA：一磷酸核苷或核苷一磷酸，簡(jiǎn)寫(xiě)成：一磷酸核苷或核苷一磷酸，簡(jiǎn)寫(xiě)成NMP，如，如AMP、GMP、CMP、UMP，這四種核苷酸為，這四種核苷酸為RNA分分子的基本組成成分。子的基本組成成分。DNA：一磷酸脫氧核苷或脫氧核苷一磷酸，簡(jiǎn)寫(xiě)成：一磷酸脫氧核苷或脫氧核苷一磷酸，簡(jiǎn)寫(xiě)成dNMP，如，如dAMP、dGMP、dCMP、dTMP，以上四，以上四種脫氧核苷酸為種脫氧核苷酸為DNA分子的基本組成成分。分子的基本組成成分。 核酸中的戊糖有兩類(lèi)：核酸中的戊糖有兩類(lèi)：D-核糖核糖(D-ribose)和和D-2-脫氧脫氧核糖核糖(D-2-deoxyribose)。 堿基分兩大類(lèi)：堿基分兩大類(lèi)：嘌呤堿（雙環(huán)）嘌呤堿（雙環(huán)）與與嘧啶堿（單環(huán)）嘧啶堿（單環(huán)） 。包。包括：腺嘌呤括：腺嘌呤A、鳥(niǎo)嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤G、胞嘧啶、胞嘧啶C、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶T、尿嘧啶、尿嘧啶U。規(guī)律：在各種核苷中，都是糖基的規(guī)律：在各種核苷中，都是糖基的C-1通過(guò)堿基的通過(guò)堿基的N原子原子連接到堿基上。若堿基是嘧啶（如連接到堿基上。若堿基是嘧啶（如C或或T或或U等），則所等），則所結(jié)合的是堿基的第結(jié)合的是堿基的第1位的氮原子（位的氮原子（N-1）；若堿基是嘌）；若堿基是嘌呤，則所結(jié)合的是堿基的第呤，則所結(jié)合的是堿基的第9位氮原子（位氮原子（N-9）。）。但也但也有特例。有特例。2007年年74tRNA中，假尿嘧啶與核糖以中，假尿嘧啶與核糖以( )參閱普生參閱普生P29 AC-N相連相連 BC-C相連相連 CN-N相連相連 DC-O相連相連解析：在解析：在tRNA中含有少量假尿嘧啶核苷中含有少量假尿嘧啶核苷(用用表示表示),它的它的核糖與嘧啶環(huán)的核糖與嘧啶環(huán)的C5相連。答案：相連。答案：B。 如果是其他如果是其他堿基則選堿基則選A項(xiàng)項(xiàng) 55腺瞟呤核苷酸（腺瞟呤核苷酸（55AMPAMP） 33胞嘧啶脫氧核苷酸（胞嘧啶脫氧核苷酸（33dCMPdCMP ) ) 嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有共軛雙鍵共軛雙鍵體系，在體系，在紫外區(qū)有紫外區(qū)有吸收吸收（核酸的最大吸收值在（核酸的最大吸收值在260 nm左右）。左右）。環(huán)狀核苷酸環(huán)狀核苷酸參新編P443第二節(jié)第二節(jié) 多聚核多聚核苷苷酸酸 多聚核苷酸是通過(guò)核苷酸的多聚核苷酸是通過(guò)核苷酸的5-磷酸基與另一分子磷酸基與另一分子核苷酸的核苷酸的3-OH形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。相連而成的鏈狀聚合物。由脫氧核糖核苷酸聚合而成的稱(chēng)為由脫氧核糖核苷酸聚合而成的稱(chēng)為DNA鏈；由核糖核鏈；由核糖核苷酸聚合而成的則稱(chēng)為苷酸聚合而成的則稱(chēng)為RNA鏈。多聚核苷酸具有一定鏈。多聚核苷酸具有一定的的核苷酸順序核苷酸順序，即，即堿基順序堿基順序。核酸的堿基順序（核酸的堿基順序（核苷酸核苷酸的順序的順序）是核酸的）是核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。一級(jí)結(jié)構(gòu)。(和蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)比較) 體內(nèi)存在的游離核苷酸多是體內(nèi)存在的游離核苷酸多是5-核苷酸。核苷酸。 在多聚核苷酸中，兩個(gè)核苷酸之間形成的磷酸二酯在多聚核苷酸中，兩個(gè)核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵通常稱(chēng)為鍵通常稱(chēng)為3 5磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵。多聚核苷酸鏈一端的。多聚核苷酸鏈一端的C5帶有一個(gè)自由磷酸基，稱(chēng)為帶有一個(gè)自由磷酸基，稱(chēng)為5-磷酸端磷酸端（常用（常用5 -P表表示）；另一端示）；另一端C3帶有自由的羥基，稱(chēng)為帶有自由的羥基，稱(chēng)為3 -羥基端羥基端（常（常用用3-OH表示）。多聚核苷酸鏈具有表示）。多聚核苷酸鏈具有方向性方向性，當(dāng)表示一個(gè)，當(dāng)表示一個(gè)多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是多聚核苷酸鏈時(shí)，必須注明它的方向是5 3或是或是3 5。在多聚核苷酸（。在多聚核苷酸（DNA或或RNA）鏈中，由于構(gòu)成核）鏈中，由于構(gòu)成核苷酸單元的戊糖和磷酸基是相同的（當(dāng)然前提是同種核苷酸單元的戊糖和磷酸基是相同的（當(dāng)然前提是同種核酸的核苷酸），體現(xiàn)酸的核苷酸），體現(xiàn)核苷酸差別核苷酸差別的實(shí)際上只是它所帶的的實(shí)際上只是它所帶的堿基堿基，所以多聚核苷酸鏈結(jié)構(gòu)也可表示為：，所以多聚核苷酸鏈結(jié)構(gòu)也可表示為： 在討論有關(guān)核酸問(wèn)題時(shí)，一般只關(guān)在討論有關(guān)核酸問(wèn)題時(shí)，一般只關(guān)心其中堿基的種類(lèi)和順序，所以上式可心其中堿基的種類(lèi)和順序，所以上式可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：5 PAPCPGPUPA 3，或直接寫(xiě)成：或直接寫(xiě)成：5 ACGUA3。 DNA的堿基順序本身就是遺傳信的堿基順序本身就是遺傳信息存儲(chǔ)的分子形式。息存儲(chǔ)的分子形式。生物界物種的多樣生物界物種的多樣性即寓于性即寓于DNA分子中四種核苷酸千變?nèi)f分子中四種核苷酸千變?nèi)f化的不同排列組合之中化的不同排列組合之中。而。而mRNA(信信使使RNA)的堿基順序，則直接為蛋白質(zhì)的堿基順序，則直接為蛋白質(zhì)的氨基酸編碼提供模板，并決定蛋白質(zhì)的氨基酸編碼提供模板，并決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序。的氨基酸順序。 一、脫氧核糖核酸一、脫氧核糖核酸(DNA)1.DNA的堿基組成的堿基組成(1)參與參與DNA組成的主要有組成的主要有四種四種堿基即：腺嘌呤堿基即：腺嘌呤A、鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤G、胞嘧啶、胞嘧啶C和胸腺嘧啶和胸腺嘧啶T。此外，在。此外，在DNA分子中也還含有分子中也還含有少量稀有堿基少量稀有堿基。所有。所有DNA中腺嘌中腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾含量相等，即呤與胸腺嘧啶的摩爾含量相等，即AT。鳥(niǎo)嘌呤。鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶的摩爾含量相等，即與胞嘧啶的摩爾含量相等，即GC。故有。故有A+ G T+ C (2)DNA的堿基組成具有的堿基組成具有種的特異性種的特異性，即不同生物，即不同生物種的種的DNA具有自己獨(dú)特的堿基組成。但具有自己獨(dú)特的堿基組成。但DNA的堿的堿基組成基組成沒(méi)有組織和器官的特異性沒(méi)有組織和器官的特異性。生長(zhǎng)發(fā)育階段、。生長(zhǎng)發(fā)育階段、年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境的改變都不影響年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境的改變都不影響DNA的堿的堿基組成，只與生物的遺傳特性有關(guān)?；M成，只與生物的遺傳特性有關(guān)。 2.DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由數(shù)量極其龐大的四種脫氧數(shù)量極其龐大的四種脫氧核糖核苷酸即：脫氧腺嘌核糖核苷酸即：脫氧腺嘌呤核苷酸、脫氧鳥(niǎo)嘌呤核呤核苷酸、脫氧鳥(niǎo)嘌呤核苷酸、脫氧胞嘧啶核苷酸苷酸、脫氧胞嘧啶核苷酸和脫氧胸腺嘧啶核苷酸，和脫氧胸腺嘧啶核苷酸，通過(guò)通過(guò)3,5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵連接連接起來(lái)的起來(lái)的線(xiàn)形或環(huán)形線(xiàn)形或環(huán)形多聚體。多聚體。 真核細(xì)胞染色體真核細(xì)胞染色體DNA都是線(xiàn)形的，線(xiàn)粒體和葉綠都是線(xiàn)形的，線(xiàn)粒體和葉綠體中則是環(huán)形分子，細(xì)菌體中則是環(huán)形分子，細(xì)菌DNA也是環(huán)形的（包括擬核區(qū)也是環(huán)形的（包括擬核區(qū)和質(zhì)粒和質(zhì)粒DNA）普生普生P525 普生普生P437，很多病毒的，很多病毒的DNA也也是環(huán)形的。是環(huán)形的。普生普生P411 2001年年39從某種病毒中提取出核酸，經(jīng)測(cè)定，從某種病毒中提取出核酸，經(jīng)測(cè)定，其堿基的組成中與含量相等，與的含其堿基的組成中與含量相等，與的含量相等。以下有關(guān)這種病毒核酸種類(lèi)的結(jié)論哪量相等。以下有關(guān)這種病毒核酸種類(lèi)的結(jié)論哪個(gè)正確？（個(gè)正確？（ ）P21單鏈單鏈 雙鏈雙鏈環(huán)狀環(huán)狀 2005年年5原核與真核細(xì)胞相同的特性是（原核與真核細(xì)胞相同的特性是（ ）P23 A 均含有環(huán)狀均含有環(huán)狀DNA B均含有線(xiàn)狀均含有線(xiàn)狀DNAC染色體的基本單位是核小體染色體的基本單位是核小體 D均含有作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器均含有作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器-核糖體核糖體解析：解析：A、D原核細(xì)胞中的環(huán)狀原核細(xì)胞中的環(huán)狀 DNA為核區(qū)為核區(qū) DNA或質(zhì)粒，真核細(xì)胞的環(huán)狀或質(zhì)粒，真核細(xì)胞的環(huán)狀 DNA在線(xiàn)粒體在線(xiàn)粒體或葉綠體中；只有真核細(xì)胞含有線(xiàn)狀或葉綠體中；只有真核細(xì)胞含有線(xiàn)狀 DNA；原核細(xì)胞中原核細(xì)胞中 DNA不與組蛋白結(jié)合成核小體結(jié)不與組蛋白結(jié)合成核小體結(jié)構(gòu)；原核細(xì)胞不含復(fù)雜的細(xì)胞器，但是與真核構(gòu)；原核細(xì)胞不含復(fù)雜的細(xì)胞器，但是與真核細(xì)胞一樣含核糖體。細(xì)胞一樣含核糖體。2002年年 P2266原核微生物的質(zhì)粒是細(xì)菌等的原核微生物的質(zhì)粒是細(xì)菌等的( ) A染色體染色體DNA B細(xì)胞器細(xì)胞器DNA C核外核外DNA D附加體附加體2005年年62質(zhì)粒與病毒的主要區(qū)別是：質(zhì)粒與病毒的主要區(qū)別是：( )A質(zhì)粒質(zhì)粒DNA是環(huán)狀的是環(huán)狀的 B質(zhì)?？梢栽诖竽c桿菌內(nèi)繁殖質(zhì)?？梢栽诖竽c桿菌內(nèi)繁殖C質(zhì)粒質(zhì)粒DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合與蛋白質(zhì)結(jié)合 D病毒基因組能編碼外殼蛋白病毒基因組能編碼外殼蛋白解析：解析：D A病毒的病毒的DNA也可以是環(huán)狀的，也可以是環(huán)狀的，B 病毒也可以在大腸桿菌內(nèi)繁殖，病毒也可以在大腸桿菌內(nèi)繁殖，C 質(zhì)粒質(zhì)粒DNA不不與蛋白質(zhì)結(jié)合，與蛋白質(zhì)結(jié)合，D 外殼蛋白是病毒特有的。外殼蛋白是病毒特有的。 3.DNA的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)1953年，年，J. Watson和和F. Crick 在前人研究工作的基在前人研究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)礎(chǔ)上，根據(jù)DNA結(jié)晶的結(jié)晶的X-衍射圖譜衍射圖譜和分子模型，提出了和分子模型，提出了著名的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)(二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu))模型，并對(duì)模型的生物模型，并對(duì)模型的生物學(xué)意義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)。學(xué)意義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)。 在生物體內(nèi)，絕大部分在生物體內(nèi)，絕大部分DNA是以是以B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)形式存在的，隨著濕度和鹽度等條件的影響，形式存在的，隨著濕度和鹽度等條件的影響， DNA還可還可能有其他構(gòu)象，各構(gòu)象可以互變。還有一種左手螺旋能有其他構(gòu)象，各構(gòu)象可以互變。還有一種左手螺旋DNA ，即，即Z-DNA，其生理功能尚不清楚。，其生理功能尚不清楚。 (1)B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)：雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)：反向、平行、右手螺旋反向、平行、右手螺旋 兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸纏繞；兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸纏繞；兩條鏈均為右手螺旋。兩條鏈均為右手螺旋。鏈間堿基配對(duì)相連鏈間堿基配對(duì)相連磷酸與核糖在外側(cè)，彼此通過(guò)磷酸與核糖在外側(cè)，彼此通過(guò)3,5-磷酸二酯鍵相磷酸二酯鍵相連接，形成連接，形成DNA分子的分子的骨架骨架。堿基堿基平面與縱軸平面與縱軸垂直垂直，糖環(huán)糖環(huán)的平面則與縱軸的平面則與縱軸平行平行。嘌呤與嘧啶堿基位于雙螺。嘌呤與嘧啶堿基位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)，鏈間堿基配對(duì)相連。旋的內(nèi)側(cè)，鏈間堿基配對(duì)相連。 兩條核苷酸鏈彼此依靠堿兩條核苷酸鏈彼此依靠堿基之間形成的基之間形成的氫鍵氫鍵相連系結(jié)合在相連系結(jié)合在一起。一起。A只能與只能與T配對(duì)形成配對(duì)形成兩個(gè)兩個(gè)氫氫鍵；鍵；G與與C配對(duì)，形成配對(duì)，形成三個(gè)三個(gè)氫鍵。氫鍵。所以所以G與與C之間的連接較為穩(wěn)定。之間的連接較為穩(wěn)定。 上述堿基之間配對(duì)的原則稱(chēng)上述堿基之間配對(duì)的原則稱(chēng)為為堿基互補(bǔ)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則配對(duì)原則。 每每10個(gè)堿基對(duì)螺旋上升一周個(gè)堿基對(duì)螺旋上升一周雙螺旋結(jié)構(gòu)上有二條螺形凹溝，一條較深，一條較雙螺旋結(jié)構(gòu)上有二條螺形凹溝，一條較深，一條較淺。較深的溝稱(chēng)淺。較深的溝稱(chēng)大溝大溝，較淺的稱(chēng)，較淺的稱(chēng)小溝小溝。大溝的寬度為。大溝的寬度為1.2nm，深度為，深度為085nm。小溝的寬度為。小溝的寬度為06nm，深，深度為度為075nm。雙螺旋的平均直徑為雙螺旋的平均直徑為2nm，兩個(gè)相鄰的堿基對(duì)之間，兩個(gè)相鄰的堿基對(duì)之間相距的高度，即堿基堆積距離為相距的高度，即堿基堆積距離為0.34nm，兩個(gè)核苷酸之，兩個(gè)核苷酸之間的間的夾角為夾角為36。因此，沿中心軸每旋轉(zhuǎn)一周有。因此，沿中心軸每旋轉(zhuǎn)一周有10個(gè)個(gè)核苷核苷酸。每一轉(zhuǎn)的高度（即螺距）為酸。每一轉(zhuǎn)的高度（即螺距）為3.4nm（即（即0.34nm乘以乘以10 ）。）。一條鏈為主動(dòng)鏈，另一條為被動(dòng)鏈；一條鏈為主動(dòng)鏈，另一條為被動(dòng)鏈；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，當(dāng)一條多核苷酸鏈的序列根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，當(dāng)一條多核苷酸鏈的序列被確定以后即可推知另一條互補(bǔ)鏈的序列。被確定以后即可推知另一條互補(bǔ)鏈的序列。注：注：氫鍵氫鍵維系橫向穩(wěn)定性，維系橫向穩(wěn)定性，堿基堿基平面間的平面間的堆積力堆積力維維系縱向穩(wěn)定性。系縱向穩(wěn)定性。 (2)A-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn) DNA也是由反向的兩條多核苷酸鏈組也是由反向的兩條多核苷酸鏈組成的雙螺旋，也為右手螺旋，但是螺體較成的雙螺旋，也為右手螺旋，但是螺體較寬而短，堿基對(duì)于中心軸之傾角也不同，寬而短，堿基對(duì)于中心軸之傾角也不同，呈呈19。(3)Z-DNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)它不是右手螺旋，而是左手螺旋。這它不是右手螺旋，而是左手螺旋。這種種DNA稱(chēng)左旋稱(chēng)左旋DNA。普生普生P411 2005年年多選多選1關(guān)于關(guān)于DNA分子的構(gòu)象，以下哪分子的構(gòu)象，以下哪些說(shuō)法是正確的？（些說(shuō)法是正確的？（ ）P23ADNA二級(jí)結(jié)構(gòu)（雙螺旋）主要具有二級(jí)結(jié)構(gòu)（雙螺旋）主要具有A、B、D、E、Z等構(gòu)象等構(gòu)象 BB型是右手螺旋，其它是左手螺旋型是右手螺旋，其它是左手螺旋C活細(xì)胞中活細(xì)胞中B型最多，且穩(wěn)定不變型最多，且穩(wěn)定不變D細(xì)胞中細(xì)胞中A、B、Z型等都可能存在，在一定的型等都可能存在，在一定的生理?xiàng)l件下發(fā)生部分變構(gòu)生理?xiàng)l件下發(fā)生部分變構(gòu)E不同的構(gòu)象轉(zhuǎn)錄活性不一樣，不同的構(gòu)象轉(zhuǎn)錄活性不一樣，A型最高型最高解析：解析：A、D A型、型、B 型、型、D 型、型、E型為右手型為右手螺旋，螺旋，Z型為左手螺旋；活細(xì)胞中是型為左手螺旋；活細(xì)胞中是 B 型最多，型最多，但相對(duì)濕度、溶液的鹽濃度、離子種類(lèi)、有機(jī)但相對(duì)濕度、溶液的鹽濃度、離子種類(lèi)、有機(jī)溶劑等都能引起溶劑等都能引起DNA構(gòu)象的改變；構(gòu)象的改變； 4.DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(1)真核生物真核生物DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)單位是由的三級(jí)結(jié)構(gòu)單位是由DNA與與組蛋白構(gòu)成的核小體。真核細(xì)胞染色體的組蛋白構(gòu)成的核小體。真核細(xì)胞染色體的DNA念念珠狀三級(jí)結(jié)構(gòu)。珠狀三級(jí)結(jié)構(gòu)。 參閱普生參閱普生P95及細(xì)胞生物學(xué)課件染色體部分及細(xì)胞生物學(xué)課件染色體部分 (2)原核生物以及真核生物細(xì)胞器環(huán)狀原核生物以及真核生物細(xì)胞器環(huán)狀DNA的超的超螺旋三級(jí)結(jié)構(gòu)螺旋三級(jí)結(jié)構(gòu)：生物體內(nèi)有些：生物體內(nèi)有些DNA是以雙鏈環(huán)形是以雙鏈環(huán)形DNA形式存在的，如某些病毒形式存在的，如某些病毒DNA，某些噬菌體，某些噬菌體DNA，細(xì)菌質(zhì)粒，細(xì)菌質(zhì)粒DNA，真核細(xì)胞中的線(xiàn)粒體，真核細(xì)胞中的線(xiàn)粒體DNA，葉綠體葉綠體DNA等。等。5.DNA的一般特性的一般特性(p337) DNA分子的分子的長(zhǎng)度長(zhǎng)度：天然：天然DNA分子的長(zhǎng)度分子的長(zhǎng)度往往是很長(zhǎng)的。往往是很長(zhǎng)的。DNA分子結(jié)構(gòu)中的分子結(jié)構(gòu)中的堿基互變異構(gòu)體堿基互變異構(gòu)體：腺嘌：腺嘌呤和胞嘧啶環(huán)上的氮原子常處于氨基呤和胞嘧啶環(huán)上的氮原子常處于氨基(NH2)狀態(tài)，狀態(tài)，只有極少數(shù)處于亞胺基只有極少數(shù)處于亞胺基(NH)狀態(tài)。同樣，鳥(niǎo)嘌呤狀態(tài)。同樣，鳥(niǎo)嘌呤和胸腺嘧啶環(huán)上和胸腺嘧啶環(huán)上C6上的氧原子常為酮式上的氧原子常為酮式(C=O)，很少有烯醇式很少有烯醇式(COH)。 DNA分子的分子的可塑性可塑性：在溶液中：在溶液中DNA分子有分子有較大的可塑性，較大的可塑性，DNA分子發(fā)生彎曲，纏繞或伸展分子發(fā)生彎曲，纏繞或伸展是由于是由于DNA分子多核苷酸鏈的骨架上的共價(jià)鍵的分子多核苷酸鏈的骨架上的共價(jià)鍵的轉(zhuǎn)角改變所引起的。轉(zhuǎn)角改變所引起的。 氫鍵未斷氫鍵未斷DNA分子的分子的穩(wěn)定性穩(wěn)定性：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理狀態(tài)下是很穩(wěn)定的。維持這種穩(wěn)定在生理狀態(tài)下是很穩(wěn)定的。維持這種穩(wěn)定性的因素包括：性的因素包括：主要因素是主要因素是堿基堆積力堿基堆積力（雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的疏水雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的疏水堿基是疏水的區(qū)，區(qū)，與介質(zhì)中水分子隔開(kāi)）；與介質(zhì)中水分子隔開(kāi)）；其次是其他弱鍵其次是其他弱鍵包括：兩條包括：兩條DNA鏈之間形成的鏈之間形成的氫鍵氫鍵；介質(zhì)介質(zhì)中的陽(yáng)離子（如中的陽(yáng)離子（如NA+、K+和和MG2+）中和）中和了磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷，降低了了磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷，降低了DNA鏈之間鏈之間的排斥力（離子鍵）、范德華引力等。的排斥力（離子鍵）、范德華引力等。改改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。 6.DNA的生物學(xué)功能的生物學(xué)功能DNA是遺傳物質(zhì)，是遺傳信息的載體。是遺傳物質(zhì)，是遺傳信息的載體。DNA可通過(guò)復(fù)制遺傳給下一代。可通過(guò)復(fù)制遺傳給下一代。DNA的組成差異的組成差異決定決定了細(xì)胞中所有了細(xì)胞中所有蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)、RNA的結(jié)構(gòu)特征。多細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特征。多細(xì)胞的的DNA控制了細(xì)胞分化、個(gè)體形成乃至個(gè)體的生控制了細(xì)胞分化、個(gè)體形成乃至個(gè)體的生老病死。盡管間接的證據(jù)早就提示老病死。盡管間接的證據(jù)早就提示DNA可能是遺可能是遺傳物質(zhì)，但是傳物質(zhì)，但是直接證明直接證明DNA的遺傳功能的遺傳功能還是由還是由Avery在在1944年用細(xì)菌轉(zhuǎn)化作用的實(shí)驗(yàn)完成的。年用細(xì)菌轉(zhuǎn)化作用的實(shí)驗(yàn)完成的。 (1)間接的證據(jù)包括間接的證據(jù)包括：DNA分布在染色體內(nèi)，是染色體的主要成分布在染色體內(nèi)，是染色體的主要成分，而染色體是直接與遺傳有關(guān)的；分，而染色體是直接與遺傳有關(guān)的；細(xì)胞核內(nèi)細(xì)胞核內(nèi)DNA含量十分穩(wěn)定，而且與染色含量十分穩(wěn)定，而且與染色體數(shù)目的多少有體數(shù)目的多少有平行關(guān)系平行關(guān)系，體細(xì)胞，體細(xì)胞(則雙倍則雙倍體體)DNA含量為生殖細(xì)胞含量為生殖細(xì)胞(單倍體單倍體)DNA含量的兩倍；含量的兩倍； DNA在代謝上較穩(wěn)定，不受營(yíng)養(yǎng)條件，年在代謝上較穩(wěn)定，不受營(yíng)養(yǎng)條件，年齡等因素影響；齡等因素影響；可作用于可作用于DNA的一些物理和化學(xué)因素，如的一些物理和化學(xué)因素，如紫外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、氮芥等都可以引起遺傳特性的射線(xiàn)、氮芥等都可以引起遺傳特性的改變。改變。(2)直接的證據(jù)直接的證據(jù)：1944年年Avery等人第一次證明了等人第一次證明了DNA是細(xì)菌是細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子。這項(xiàng)研究在分子遺傳學(xué)上有極其重的轉(zhuǎn)化因子。這項(xiàng)研究在分子遺傳學(xué)上有極其重要的意義。要的意義。Avery從光滑型肺炎球菌從光滑型肺炎球菌(有莢膜，有莢膜，菌落光滑菌落光滑)分別提取分別提取DNA、蛋白質(zhì)及多糖物質(zhì)，并、蛋白質(zhì)及多糖物質(zhì)，并分別與粗糙型肺炎球菌分別與粗糙型肺炎球菌(無(wú)莢膜，菌落粗糙無(wú)莢膜，菌落粗糙)一起培一起培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有DNA能使一部分粗糙型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成能使一部分粗糙型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成為光滑型，而且轉(zhuǎn)化率與為光滑型，而且轉(zhuǎn)化率與DNA的的純度純度有關(guān)，有關(guān)，DNA越純，轉(zhuǎn)化率越高越純，轉(zhuǎn)化率越高s。 二、二、 核糖核酸核糖核酸(RNA) 1.RNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)RNA是無(wú)分支的線(xiàn)形多聚核糖核是無(wú)分支的線(xiàn)形多聚核糖核苷酸，苷酸，主要主要由四種核糖核苷酸組成由四種核糖核苷酸組成，即腺嘌呤核糖核苷酸即腺嘌呤核糖核苷酸A、鳥(niǎo)嘌呤核糖核、鳥(niǎo)嘌呤核糖核苷酸苷酸G、胞嘧啶核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸C和尿嘧啶和尿嘧啶核糖核苷酸核糖核苷酸U。這些核苷酸中的戊糖不。這些核苷酸中的戊糖不是脫氧核糖而是核糖。組成是脫氧核糖而是核糖。組成RNA的核的核苷酸也是以苷酸也是以3,5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵彼此連接彼此連接起來(lái)的。起來(lái)的。 天然天然RNA并不象并不象DNA那樣都是雙螺旋結(jié)那樣都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，而是構(gòu)，而是單鏈單鏈線(xiàn)形分子。只有線(xiàn)形分子。只有局部區(qū)域?yàn)殡p螺局部區(qū)域?yàn)殡p螺旋結(jié)構(gòu)旋結(jié)構(gòu)。這些雙鏈結(jié)構(gòu)是由于。這些雙鏈結(jié)構(gòu)是由于RNA單鏈分子通單鏈分子通過(guò)自身回折使得互補(bǔ)的堿基對(duì)相遇，形成氫鍵過(guò)自身回折使得互補(bǔ)的堿基對(duì)相遇，形成氫鍵結(jié)合而成的，同時(shí)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。不能配對(duì)結(jié)合而成的，同時(shí)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。不能配對(duì)的區(qū)域形成的區(qū)域形成突環(huán)突環(huán)(loop)參閱普生參閱普生P413，被排斥在，被排斥在雙螺旋結(jié)構(gòu)之外。雙螺旋結(jié)構(gòu)之外。 RNA中的雙螺旋結(jié)構(gòu)為中的雙螺旋結(jié)構(gòu)為A-DNA類(lèi)型的結(jié)類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。每一段雙螺旋區(qū)至少需要有構(gòu)。每一段雙螺旋區(qū)至少需要有4-6對(duì)堿基才能對(duì)堿基才能保持穩(wěn)定。一般說(shuō)，雙螺旋區(qū)約占保持穩(wěn)定。一般說(shuō)，雙螺旋區(qū)約占RNA分子的分子的50%。RNA中的堿基配對(duì)原則是：中的堿基配對(duì)原則是：A-U、G-C。 2.RNA的類(lèi)型的類(lèi)型動(dòng)物、植物和微生物細(xì)胞內(nèi)都含有動(dòng)物、植物和微生物細(xì)胞內(nèi)都含有三種三種主要主要RNA，即，即核糖體核糖體RNA(ribosome RNA，縮寫(xiě)成，縮寫(xiě)成rRNA)，轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transfer RNA，縮寫(xiě)成，縮寫(xiě)成tRNA)，信使信使RNA(messenger RNA，縮寫(xiě)成，縮寫(xiě)成mRNA)。(1)tRNA 參閱普生參閱普生P413 tRNA的分子量在的分子量在25kd左右，沉降系數(shù)在左右，沉降系數(shù)在4S左右；左右；堿基組成中有堿基組成中有較多的稀有堿基較多的稀有堿基；3末端末端都為都為CpCpAOH，用來(lái)用來(lái)接受活化的氨基酸，接受活化的氨基酸，這個(gè)末端稱(chēng)這個(gè)末端稱(chēng)接受末端；接受末端；5末端大末端大多為多為pG（磷酸化的甲基鳥(niǎo)苷酸），也有（磷酸化的甲基鳥(niǎo)苷酸），也有pC的；的；2002年年 P21 59稀有核苷酸堿基主要是在下稀有核苷酸堿基主要是在下列哪類(lèi)核酸中發(fā)現(xiàn)列哪類(lèi)核酸中發(fā)現(xiàn)( ) ArRNA BmRNA C.tRNA D核仁核仁DNA包括五部分：包括五部分：氨基酸臂、氨基酸臂、二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶區(qū)、反密碼區(qū)、反密碼區(qū)（或叫區(qū)（或叫環(huán)）、環(huán)）、TYC區(qū)和可變區(qū)區(qū)和可變區(qū)（又叫額外（又叫額外環(huán)）。環(huán)）。tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)都呈都呈“三葉草三葉草”形狀形狀：在結(jié)構(gòu)上具有某些共同之處，一般可將其分為：在結(jié)構(gòu)上具有某些共同之處，一般可將其分為： tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：在三葉草型二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，突環(huán)的三級(jí)結(jié)構(gòu)：在三葉草型二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，突環(huán)上未配對(duì)的堿基由于整個(gè)分子的扭曲而配成對(duì)，目前已知上未配對(duì)的堿基由于整個(gè)分子的扭曲而配成對(duì)，目前已知的的tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)均為均為倒倒L型型。(2)mRNA 參閱普生參閱普生P412-413 在真核生物中最初轉(zhuǎn)錄生成的在真核生物中最初轉(zhuǎn)錄生成的RNA稱(chēng)為不稱(chēng)為不均一核均一核RNA（hnRNA）,它是它是mRNA的前體的前體(或或前身前身)，經(jīng)加工后可轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓?，?jīng)加工后可轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓膍RNA 。成熟。成熟mRNA的特點(diǎn)如下：的特點(diǎn)如下：真核細(xì)胞真核細(xì)胞mRNA的的3-末端末端有一段長(zhǎng)達(dá)有一段長(zhǎng)達(dá)200個(gè)核苷酸左右的個(gè)核苷酸左右的多聚腺苷酸多聚腺苷酸(polyA)，稱(chēng)為，稱(chēng)為 “尾結(jié)構(gòu)尾結(jié)構(gòu)” 5-末端末端有一個(gè)有一個(gè)甲基化的鳥(niǎo)苷甲基化的鳥(niǎo)苷三磷三磷酸酸，稱(chēng)為，稱(chēng)為“帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)”。 polyA是在轉(zhuǎn)錄后經(jīng)是在轉(zhuǎn)錄后經(jīng)polyA聚合酶作用添聚合酶作用添加的。原核生物的加的。原核生物的mRNA一般無(wú)一般無(wú)polyA，但某，但某些病毒些病毒mRNA也有也有3-polyA，polyA可能有多可能有多方面功能：與方面功能：與mRNA從細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移從細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移有關(guān)；與有關(guān)；與mRNA的半壽期有關(guān)的半壽期有關(guān),新合成的新合成的mRNA,polyA鏈較長(zhǎng)鏈較長(zhǎng),而衰老的而衰老的mRNA polyA鏈鏈縮短?？s短。2002年判斷年判斷33題題P23 注意：密碼子的特點(diǎn)與例外注意：密碼子的特點(diǎn)與例外 參閱普生參閱普生P421 3)rRNA 參閱普生參閱普生P414 rRNA含量大，占細(xì)胞含量大，占細(xì)胞RNA總量的總量的80%左右。是構(gòu)左右。是構(gòu)成核糖體的骨架。成核糖體的骨架。 rRNA的合成在核仁。的合成在核仁。 動(dòng)物細(xì)胞核糖體動(dòng)物細(xì)胞核糖體rRNA有四類(lèi)：有四類(lèi)：5S rRNA，5.8S rRNA，18S rRNA，28S rRNA。許多。許多rRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)及由一級(jí)結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出來(lái)的二級(jí)結(jié)構(gòu)都已闡明，但是對(duì)及由一級(jí)結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出來(lái)的二級(jí)結(jié)構(gòu)都已闡明，但是對(duì)許多許多rRNA的功能迄今仍不十分清楚。的功能迄今仍不十分清楚。 三、核酸的性質(zhì)三、核酸的性質(zhì)參閱新編參閱新編P444 嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有共軛雙鍵共軛雙鍵體系，使體系，使堿基、核苷、核苷酸和核酸在堿基、核苷、核苷酸和核酸在紫外區(qū)有吸收紫外區(qū)有吸收（核酸的（核酸的最大吸收值在最大吸收值在260 nm左右，可作為核酸定性、定量分左右，可作為核酸定性、定量分析的依據(jù)）。析的依據(jù)）。 核酸的核酸的紫外區(qū)有吸收紫外區(qū)有吸收的性質(zhì)的性質(zhì)（2）核酸的變性和復(fù)性）核酸的變性和復(fù)性核酸的變性：核酸的變性：從從雙螺旋到單鏈雙螺旋到單鏈的轉(zhuǎn)變。主要是的轉(zhuǎn)變。主要是由由二級(jí)結(jié)構(gòu)的改變二級(jí)結(jié)構(gòu)的改變引起的，引起的，不涉及共價(jià)鍵的斷不涉及共價(jià)鍵的斷裂，裂，故一級(jí)結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞。核酸后變性，一故一級(jí)結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞。核酸后變性，一系列物化性質(zhì)改變。系列物化性質(zhì)改變。紫外吸收值升高，黏度下紫外吸收值升高，黏度下降降，二級(jí)結(jié)構(gòu)改變，可失去部分或全部生物活，二級(jí)結(jié)構(gòu)改變，可失去部分或全部生物活性。性。熔點(diǎn)與熔點(diǎn)與Tm 核酸愈均一，核酸愈均一， Tm值愈窄。值愈窄。(2)核酸的復(fù)性核酸的復(fù)性 變性變性DNA在適當(dāng)條件下，又可以使兩條鏈重新在適當(dāng)條件下，又可以使兩條鏈重新結(jié)合為雙螺旋結(jié)構(gòu)，次過(guò)程叫結(jié)合為雙螺旋結(jié)構(gòu)，次過(guò)程叫復(fù)性復(fù)性。 DNA復(fù)性復(fù)性后，許多物化性質(zhì)又得到恢復(fù)，生物活性也可后，許多物化性質(zhì)又得到恢復(fù)，生物活性也可以得到部分恢復(fù)。以得到部分恢復(fù)。 DNA的片段越大，復(fù)性越慢；的片段越大，復(fù)性越慢； DNA的濃度越高，復(fù)性越快的濃度越高，復(fù)性越快。 熱變性的溶液緩慢冷卻可使兩互補(bǔ)的單練熱變性的溶液緩慢冷卻可使兩互補(bǔ)的單練重新締合，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為重新締合，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為退火退火。驟然。驟然則難以恢復(fù)原來(lái)結(jié)構(gòu)。則難以恢復(fù)原來(lái)結(jié)構(gòu)。 核酸變性或降解時(shí)，其紫外吸收值增大，這種核酸變性或降解時(shí)，其紫外吸收值增大，這種現(xiàn)象叫現(xiàn)象叫增色效應(yīng)增色效應(yīng)。與增色效應(yīng)相反的叫減色效。與增色效應(yīng)相反的叫減色效應(yīng)，變性核酸復(fù)性時(shí)則發(fā)生應(yīng)，變性核酸復(fù)性時(shí)則發(fā)生減色效應(yīng)減色效應(yīng)。2002年年P(guān)21 58熱變性的熱變性的DNA分子，在適當(dāng)條件下可以復(fù)性，分子，在適當(dāng)條件下可以復(fù)性，條什之一是條什之一是( )A濃縮濃縮 B加入無(wú)機(jī)鹽加入無(wú)機(jī)鹽 C驟然冷卻驟然冷卻 D緩慢冷卻緩慢冷卻2005年年P(guān)23 4在在DNA變性過(guò)程中，以下哪些現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)？（變性過(guò)程中，以下哪些現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)？（ ） A磷脂鍵的斷裂磷脂鍵的斷裂 B雙螺旋之間氫鍵的斷裂雙螺旋之間氫鍵的斷裂 C粘度下降粘度下降 D沉降速度增加沉降速度增加 E紫外吸收增加紫外吸收增加07年年下列各項(xiàng)與核酸相關(guān)的結(jié)構(gòu)從大到小的正確排列下列各項(xiàng)與核酸相關(guān)的結(jié)構(gòu)從大到小的正確排列順序是：順序是：B A基因、染色體、核苷酸、密碼子基因、染色體、核苷酸、密碼子 B染色體、基因、密碼子、核苷酸染色體、基因、密碼子、核苷酸 C核苷酸、染色體、基因、密碼子核苷酸、染色體、基因、密碼子 D染色體、核苷酸、基因、密碼子染色體、核苷酸、基因、密碼子00年年下列能參與下列能參與DNA合成的原料是合成的原料是:AA.Dgtp B.ATP C.TTP D.dUTP 06年年54、研究、研究DNA在細(xì)胞中的代謝，常用的在細(xì)胞中的代謝，常用的同位素標(biāo)記物為：同位素標(biāo)記物為：D A14C-戊糖戊糖B32P-磷酸磷酸C15N-鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤 D3H-胸腺嘧啶胸腺嘧啶03年年58、DNA與與RNA分類(lèi)的主要依據(jù)是：分類(lèi)的主要依據(jù)是：CA.空間結(jié)構(gòu)的不同空間結(jié)構(gòu)的不同 B、所含堿基不同、所含堿基不同C.所含戊糖不同所含戊糖不同 D、在細(xì)胞中存在的部位不、在細(xì)胞中存在的部位不同同