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1、第二章第二章核酸的结构与功能核酸的结构与功能第一节第一节 核酸的分类及化学组成核酸的分类及化学组成第二节第二节 DNADNA的结构与功能的结构与功能第三节第三节 RNARNA的结构与功能的结构与功能第四节第四节 核酸的理化性质及其应用核酸的理化性质及其应用第五节第五节 核酶核酶1第一节第一节 核酸的分类及化学组成核酸的分类及化学组成核酸分为两大类：核酸分为两大类：脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic AcidDeoxyribonucleic Acid，DNADNA）核糖核酸（核糖核酸（ Ribonucleic Acid Ribonucleic Acid， RNA RNA
2、）一、一、核酸的分类核酸的分类23DNA 双链线状双链线状 双链环状双链环状 单链线状：动物病毒单链线状：动物病毒MVM 单链环状：噬菌体单链环状：噬菌体X174 真核细胞染色体真核细胞染色体DNA 噬菌体噬菌体T2，T5，T7，E-Coli染色体染色体DNA 线粒体线粒体DNA 叶绿体叶绿体DNA 多瘤病毒多瘤病毒DNA，病毒，病毒SV40DNA 噬菌体噬菌体和和X174的复制型的复制型 1 1、脱氧核糖核酸（、脱氧核糖核酸（DNADNA）的类型）的类型42 2、核糖核酸（、核糖核酸（RNARNA）RNARNA为单链分子。为单链分子。少数少数RNARNA病毒病毒RNARNA为双链为双链分子。
3、分子。主要存在于细胞核、细胞质。主要存在于细胞核、细胞质。 RNA RNA主要是负责主要是负责DNADNA遗传信息的翻译和表遗传信息的翻译和表达，分子量要比达，分子量要比DNADNA小得多。小得多。5南京大学2002年攻读硕士研究生入学考试试题 生物化学一. 是非题5. DNA是生物的遗传物质，而RNA则不是遗传物质。6中山大学中山大学2006生化生化7浙江大学2001年攻读硕士学位研究生生物化学入学考试题一是非题1/3010真核细胞中DNA只存在于细胞核中801复旦生化复旦生化02复旦生化复旦生化03复旦生化复旦生化04复旦生化复旦生化05复旦生化复旦生化9南京大学2002年攻读硕士研究生入
4、学考试试题 生物化学二 选择题（以下各题均有一个正确答案，）1. 从一种动物病毒中分离得到的DNA，显示Chargaff碱基组成规律，并且能抗外切核酸酶，则此DNA为：（1）单链线状 （2）单链环状 （3）双链线状 （4）双链环状 10中国科学院研究生院2007 年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：生物化学（甲）3、一个逆转录病毒的单链RNA碱基组成摩尔百分比为：A，15；U，25；G，25；C，35。由该病毒的逆转录酶催化生成的双链DNA的碱基组成是多少？11厦门大学08生化12总结只要是双链只要是双链DNADNA分子，其互补碱基含量一定分子，其互补碱基含量一定相等；相等；双链
5、双链DNADNA分子的单链中，其互补碱基含量一分子的单链中，其互补碱基含量一般不相等；般不相等；在单链在单链DNADNA分子中，其互补碱基含量一般不分子中，其互补碱基含量一般不相等；相等；细菌的细菌的DNADNA有两种情况：单链有两种情况：单链DNADNA和双链和双链DNADNA。如果某生物如果某生物DNADNA内互补碱基含量不相等，则该内互补碱基含量不相等，则该生物一定是单链生物一定是单链DNADNA生物。生物。13中山大学中山大学2006生化生化14二、二、 组成核酸的基本成分组成核酸的基本成分核酸核酸 水解水解水解水解水解水解水解水解水解水解水解水解单核苷酸单核苷酸 （B-R-P）磷酸（
6、磷酸（P）戊糖（戊糖（R） 碱基（碱基（B）核苷核苷（B-R）152007西南大学生化将核酸完全水解后可得到哪些组分，试比较DNA和RNA水解产物的异同。答：核酸完全水解的产物是碱基,戊糖和磷酸的混合物.RNA水解产物水解产物是-D-核糖,胞嘧啶,尿嘧啶,腺嘌呤,鸟嘌呤和磷酸;DNA水解产物是-D-2-脱氧核糖,胞嘧啶,胸腺嘧啶,腺嘌呤,鸟嘌呤和磷酸.16厦门大学08生化判断题17厦门大学06年生物化学18中国科学院中国科学院2002年研究生入学试题生物年研究生入学试题生物化学与分子生物学化学与分子生物学16RNA用强碱水解，产生：（）2和5核苷酸混合物；2和3核苷酸混合物；3和5核苷酸混合物
7、；19RNA RNA 在高在高pHpH时则稳定性很差时则稳定性很差OH自由的自由的 5-OH 2, 3-环式单核苷酸环式单核苷酸碱由于由于22OHOH导致的水解导致的水解20脱氧核糖是其显著特点脱氧核糖是其显著特点 ，是，是DNADNA极其稳定的根本原因极其稳定的根本原因DNADNA在高在高pHpH值时磷酸酯键非常稳定值时磷酸酯键非常稳定只是碱基存在构像的变化只是碱基存在构像的变化酮式酮式烯醇式烯醇式酮式酮式烯醇式烯醇式21中国科学院中国科学院05年生物化学及分子生物学年生物化学及分子生物学21，含有胸腺嘧啶的RNA种类是（）A,rRNA;B,mRNA;C,tRNA;D,snRNA22中国科学
8、院研究生院2007 年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：生物化学（甲）11、脱氧核糖是在第几位碳原子上脱去氧的_。A、2 位B、3 位C、5 位D、6 位E、以上都不是23（一）稀有碱基（一）稀有碱基 (minor base) 又称修饰碱基又称修饰碱基 (modified base) 指碱基环内某个原子上的氢指碱基环内某个原子上的氢,或环外某原或环外某原子上的氢被甲基等基团取代后所得到的子上的氢被甲基等基团取代后所得到的碱基碱基 种类极多种类极多 大都是甲基化的碱基大都是甲基化的碱基 24中国科学院研究生院2007年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：生物化学（甲）名
9、词解释5、核苷25北师大2000一. 名词解释(2/20)3. 修饰核苷26（二）修饰核苷（二）修饰核苷（modified nucleoside）：）： 也称稀有核苷（也称稀有核苷（minor nucleoside） 1.修饰核苷包括三种情况修饰核苷包括三种情况: （1）由）由修饰碱基修饰碱基和糖组成的核苷和糖组成的核苷 （2）由非修饰碱基和）由非修饰碱基和2-O-甲基核糖甲基核糖组成的核苷组成的核苷 （3）由碱基与糖）由碱基与糖连接方式特殊连接方式特殊的核苷的核苷 27 假尿苷（假尿苷（） 戊糖戊糖 C1-OH H-C5 假尿苷假尿苷(tRNA)5C282.2.修饰核苷的简写符号修饰核苷的简
10、写符号 22位取代置N核苷取代基的数目m取代基少数修饰核苷用单字符号如少数修饰核苷用单字符号如D D、I I；但大多数修饰核苷（若碱基被修饰）：但大多数修饰核苷（若碱基被修饰）：碱基取代基、取代位置和取代数目写在核苷单字符碱基取代基、取代位置和取代数目写在核苷单字符号的左边，用小写英文字母代表取代基。号的左边，用小写英文字母代表取代基。293.取代基用下列小写英文字母表示取代基用下列小写英文字母表示 :30例如：例如：31含修饰核糖的核苷即含修饰核糖的核苷即2-O-甲基核苷的表示方甲基核苷的表示方法，在核苷符号的右下方注上一个小写法，在核苷符号的右下方注上一个小写m。若核糖被修饰：若核糖被修饰
11、：例例: 2-O-甲基腺苷，甲基腺苷， Am 32山师大06生化m2G是指A.含有两个甲基的鸟嘌呤B.核糖2位上带甲基的鸟苷酸C.杂环2位上带甲基的鸟苷D.含有两个甲基的鸟苷酸33厦门大学08生化34三、一些重要的核苷酸三、一些重要的核苷酸能量物质：能量物质： ATP等；等；酶辅助因子：酶辅助因子：NAD+、 NADP + 和和FAD 等；等；信号传导：信号传导： 环腺苷酸（环腺苷酸（ cyclic AMP, cAMP）,环鸟苷酸（环鸟苷酸（cyclic GMP, cGMP）;35第二节第二节 DNA的结构与功能的结构与功能一、一、DNA的结构的结构二、二、DNA的生物学功能的生物学功能1.
12、DNA的一级结构的一级结构2. DNA的二级结构的二级结构3. DNA的三级结构的三级结构携带并传递遗传信息携带并传递遗传信息362007年华南理工大学生化18.组成DNA和RNA的诸核苷酸之间连接戊糖残基的均为（64）键，多聚核苷酸链的方向取决于它的走向，5端的磷酸残基连接在戊糖的（65）位碳原子的羟基上。37（一）（一）DNA的一级结构的一级结构概念：核酸分子中核苷酸的排列顺序，即碱基的概念：核酸分子中核苷酸的排列顺序，即碱基的排列顺序。排列顺序。连接键：连接键：3 , 5 -磷酸二酯键磷酸二酯键二个游离末端二个游离末端: 5 末端末端(游离磷酸基游离磷酸基), 3 末端末端(游游离羟基离
13、羟基)书写规则书写规则:方向方向 5 3 ,从繁到简有多种表示方法。从繁到简有多种表示方法。 38酶酶法法序序列列分分析析的的原原理理酶酶反反应应电电泳泳方方向向模板模板CCGGTAGCAACT35GG53引物引物dATPdCTPdGTPdTTP+ddATPdATPdCTPdGTPdTTP+ddTTPdATPdCTPdGTPdTTP+ddGTPdATPdCTPdGTPdTTP+ddCTPGGCCAGGCCATCGTTGAGGCGGCCGGCCATCGGCCATCGTTGGGCCATCGGGCCATGGCCATCGTGGCCATCGTTA C G TAGTTGCTACC35TCAACGATGG5
14、3读出模板读出模板互补序列互补序列读出模板读出模板序列序列GGCCATCGTTGAGGCCATCGTGGCCATCGTTGGGCCATCGTTGGCCATCGGGCCATCGGCCAGGCCATGGCCGGC39DNA测序的基本战略测序的基本战略 设设法法产产生生带带标标记记的的不不同同长长度度的的成成套套DNA片片段段，各各带带有有标标记记的的片片段段起起点点相相同同、终终点点不不同同，使使待待测测的的DNA链链中中的的相相应应每每个个核核苷苷酸酸处处都都有有断断裂或终止。裂或终止。通通过过PAGE电电泳泳，能能够够将将相相差差一一个个核核苷苷酸酸的的DNA片段分开，片段分开，放放射射自自显
15、显影影后后，根根据据长长短短排排列列，根根据据特特定定末末端端碱基的碱基的DNA片段就可读出待测片段就可读出待测DNA的碱基序列的碱基序列40测序技术进展测序技术进展同位素标记到荧光标记同位素标记到荧光标记,平板电泳到毛细管电泳平板电泳到毛细管电泳多色荧光标记多色荧光标记毛细管电泳毛细管电泳 单色荧光标记单色荧光标记平板电泳平板电泳同位素标记同位素标记平板电泳平板电泳4142DNA的测序仪示意图的测序仪示意图computer analysis凝胶中凝胶中DNA移动方向移动方向样品槽样品槽激光器激光器输入光学系统输入光学系统成象透镜成象透镜聚焦透镜聚焦透镜高灵敏度相机高灵敏度相机旋光镜旋光镜/棱
16、镜组件棱镜组件43引物标记法测序(DyePrimer)一个样本，一个样本，4个反应。个反应。4个反应中引物序列相同，但分别标记有不同颜色的荧光。个反应中引物序列相同，但分别标记有不同颜色的荧光。 反应结束后，反应结束后，将将4管反应液混管反应液混合，经乙醇沉淀合，经乙醇沉淀后上样后上样4445终止法测序(DyeTerminator)一个样本，一个样本，1个反应。反应中包含分别带个反应。反应中包含分别带4色荧光标记的色荧光标记的ddNTP(终止子终止子) 测序反应结束后，采用乙醇沉淀法进测序反应结束后，采用乙醇沉淀法进测序反应结束后，采用乙醇沉淀法进测序反应结束后，采用乙醇沉淀法进行纯化，除去过
17、量的行纯化，除去过量的行纯化，除去过量的行纯化，除去过量的ddNTPddNTP后上样。后上样。后上样。后上样。46474849DNA的化学测序示意图的化学测序示意图 反应试剂反应试剂G反应：硫酸二甲酯反应：硫酸二甲酯G+A反应：甲酸反应：甲酸T+C反应：肼反应：肼C反应：反应：NaCl+肼肼50物种物种G GA AC CT TA+G/T+CA+G/T+CG+C/A+TG+C/A+T人人19.919.930.930.919.819.829.429.41.031.030.660.66小麦小麦23.823.825.625.624.624.626.026.00.970.970.940.94洋葱洋葱18
18、.418.431.831.818.218.231.331.31.011.010.580.58菜豆菜豆20.620.629.729.720.120.129.629.61.011.010.690.69酵母酵母18.318.331.731.717.417.432.632.61.001.000.560.56大肠杆菌大肠杆菌26.026.024.724.725.725.723.623.61.021.021.071.07T2T2噬菌体噬菌体18.218.232.532.516.816.832.532.51.021.020.540.54（二）（二）DNA的二级结构的二级结构双螺旋模型双螺旋模型一）研究背景：
19、一）研究背景： 1、Chargaff 规则（规则（20世纪世纪4050年代）年代）512、Wilkins 和和Franklin的高质量的的高质量的X-衍射衍射图图3、Watson 和和Crick提出双螺旋模型提出双螺旋模型（1953）52DNADNA结构的揭示结构的揭示53复试题在DNA分子结构的发现过程中，除了沃森和克里克提出了双螺旋模型，还提出过什么模型54二二)DNA双螺旋模型的基本内容双螺旋模型的基本内容反向平行、互补双链反向平行、互补双链 脱氧核糖和磷酸骨架位于双链外侧，走向相反脱氧核糖和磷酸骨架位于双链外侧，走向相反（5 3、3 5）；）； 碱基配对，碱基配对，A-T，G-C右手螺
20、旋，并有大沟和小沟右手螺旋，并有大沟和小沟 螺旋直径螺旋直径2nm 螺距螺距3.4nm 螺旋一周螺旋一周10个碱基对，个碱基对，碱基平面距离碱基平面距离0.34 nm双螺旋结构稳定力：横向是碱基对氢键；纵向双螺旋结构稳定力：横向是碱基对氢键；纵向是碱基平面间的疏水堆积力是碱基平面间的疏水堆积力（base-stacking force）55浙江大学2003年生物化学四 综合题15/904 DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发展史上的里程碑,具有划时代的贡献?564、DNA双螺旋结构模型的理论意义双螺旋结构模型的理论意义解释下列生命现象解释下列生命现
21、象:（1）DNA的复制的复制DNA的遗传信息在生物世的遗传信息在生物世 代间、细胞世代间传递。代间、细胞世代间传递。 该模型直接表明了遗传信息传递（自我复该模型直接表明了遗传信息传递（自我复制）的机制。制）的机制。（2）遗传与变异）遗传与变异DNA分子的碱基序列具有分子的碱基序列具有 保守性和变异性保守性和变异性, 碱基对是突变的最小单位碱基对是突变的最小单位。57（3）生物的性状控制蛋白质生物合成）生物的性状控制蛋白质生物合成时遗传密码与反密码互补配对。时遗传密码与反密码互补配对。（4）为现代分子生物学与基因工程奠定了）为现代分子生物学与基因工程奠定了理论基础。理论基础。5804复旦生化复旦生化05复旦生化复旦生化59A-DNA B-DNA Z-DNA三三)DNA结构的多样性结构的多样性60ABZHandednessBase Inclination大大沟沟宽宽小小沟沟窄窄小小沟沟窄窄大大沟沟变变深深小小沟沟宽宽浅浅大大沟沟不不存存在在小小沟沟窄窄而而深深61中国科学院中国科学院05年生物化学及分子生物学年生物化学及分子生物学23，B型右旋DNA的螺旋距比Z型左旋DNA（）A，大；B，小；C，相同；62北师大20019. 染色体中DNA的构型主要是_型63
