核酸核苷酸碱基关系示意图

本节热门考点

1．核酸的基本组成单位——核苷酸，核酸一级结构的化学键是3′，5′-磷酸二酯键。核酸包括DNA和RNA。

2．DNA的结构与功能：二级结构主要化学键为氢键，碱基互补配对原则为A与T，C与G配对。

3．DNA变性和复性：Tm为熔点，与碱基组成有关。

4．RNA结构与功能：mRNA为信使RNA，为转录后的产物，tRNA二级结构为三叶草型，三级结构为倒L形。

一、核酸的基本组成单位—核苷酸

1．核苷酸的分子组成

（1）碱基：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）、尿嘧啶（U）。

（2）戊糖：β-D-2-脱氧核糖，β-D-核糖。

（3）核苷（脱氧核苷）：碱基和核糖或脱氧核糖间通过糖苷键结合形成，C-1′为连接位置。

（4）核苷酸：核苷与磷酸结合，多数磷酸基团位于第五位碳原子C-5′上。

2．核酸

（1）核酸的一级结构：核苷酸系列，也称碱基系列。

（2）磷酸二酯键：四种脱氧核苷酸之间通过该化学键形成多聚脱氧核苷酸为DNA，RNA则为多聚核苷酸链。

（3）方向性：3′-OH与5′位磷酸基之间形成的3′，5′磷酸二酯键。

（4）DNA的书写：从5′末端到3′末端。

（5）RNA的组成：由核糖组成，不含脱氧核糖；嘧啶为胞嘧啶和尿嘧啶，不含胸腺嘧啶。

（6）核糖（脱氧核糖）和磷酸基团共同构成核酸分子的骨架结构；但遗传信息的携带和传递由碱基排列顺序变化而实现。

二、DNA的结构与功能

1．DNA碱基组成规律——Chargaff规则

（1）腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）的摩尔数相等，鸟嘌呤（G）的摩尔数与胞嘧啶（C）相等。

（2）不同生物种属的DNA碱基组成不同。

（3）同一个体不同组织、器官的DNA具有相同的碱基组成。

2．DNA的一级结构　由脱氧核糖核苷酸形成的多聚脱氧核糖核苷酸，核苷酸的排列顺序即为其一级结构。

3．DNA双螺旋结构

（1）反向平行的互补双链结构。碱基互补原则：G≡C，A＝T。

（2）右手螺旋结构：直径2nm，一周包含10对碱基，螺距3.4nm，表面存在大沟和小沟。

（3）疏水力和氢键共同维系双螺旋结构的稳定。横向依靠两条链互补碱基间的氢键维系，纵向靠碱基平面间的疏水性堆积力维持。

4．DNA高级结构　DNA双螺旋链再盘绕形成超螺旋结构，有正超螺旋结构和负超螺旋结构。

5．DNA的功能　以基因的形式荷载遗传信息，作为基因复制和转录的模板。

三、DNA理化性质及其应用

1．DNA变性和复性的概念

（1）DNA的变性：某些理化因素作用下，DNA双链的互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散，成为单链的现象称为DNA变性。不涉及一级结构的改变。

（2）解链温度：又称溶解温度（Tm），DNA分子内50%的双链结构被打开，高低同G、C含量有关。

（3）DNA的复性：变性的DNA在适当条件下，两条互补链重新配对，恢复天然的双螺旋构象。

2．核酸杂交　DNA变性后的复性过程中，不同种类的DNA单链分子或RNA分子置于同一溶液中，在适宜的条件下，不同的分子间可根据碱基配对的关系形成杂化双链的现象，称为核酸分子杂交。可在不同的DNA分子之间，DNA和RNA分子间或RNA与RNA分子之间形成。

3．核酸的紫外线吸收　嘌呤和嘧啶都含有共轭双键。碱基、核苷、核苷酸和核酸在的紫外线波段有较强烈的吸收。在中性条件下，它们的最大吸收值在260nm附近。利用这一性质可以对它们进行定量和定性分析。

四、RNA结构与功能

1．mRNA

（1）转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序，并携带至细胞质，作为蛋白质细胞内合成的模板。

（2）由氨基酸编码区和非编码区构成；真核生物mRNA含特殊5′-末端的帽和3′-末端的多聚A尾［poly（A）］结构。

（3）5′-末端的帽结构　7-甲基鸟嘌呤-三磷酸鸟苷（m7GpppNm）结构，与帽结合蛋白结合，对于mRNA的转运、同核蛋白体的结合、与翻译起始子的结合，以及mRNA的稳定性的维系有重要作用。

（4）3′-末端的多聚A尾结构：数十至数百个腺苷酸连接而成，与poly（A）结合蛋白结合，同5′-帽结构一起维系mRNA的功能和结构。

2．tRNA

（1）结构特点

①含有除A、G、C、U以外的一些稀有碱基。

②存在一些能局部互补配对的区域，形成局部的双链茎环结构或发夹结构，呈三叶草形，DHU环和TψC环。

③3′-端为CCA组成的氨基酸接纳茎，为氨基酸的结合部位。

④每个tRNA分子中都有3个碱基与mRNA上编码的相应氨基酸的密码子具有碱基反向互补关系，称为反密码子。

⑤三级结构为倒L形。

（2）功能：蛋白质合成中作为各种氨基酸的载体，将氨基酸转呈给mRNA。

3．rRNA

（1）细胞内含量最多的RNA，与核蛋白体蛋白共同构成核蛋白体（核糖体）。

（2）真核生物由大（5S、5.8S、28S及近50种蛋白）、小（18S和30余种蛋白）两个亚基组成。

（3）18SrRNA二级结构呈花状。

（4）为蛋白合成的场所。

4．其他RNA

（1）snmRNA：一类称之为非mRNA小RNA的RNA。

（2）组成：SnmRNAs主要包括核内小RNA（snRNA）、核仁小RNA（snoRNA）、胞质小RNA（scRNA）、催化性小RNA、小片段干扰RNA（siRNA）等。

（3）功能：在hnRNA和rRNA的转录后加工、转运及基因表达调控等方面具有非常重要的生理作用。

试题精选

1．自然界最常见的单核苷酸是

A．1′核苷酸

B．2′核苷酸

C．3′核苷酸

D．4′核苷酸

E．5′核苷酸

2．有关mRNA结构的叙述，正确的是

A．5′端有多聚腺苷酸帽子结构

B．3′端有甲基化鸟嘌呤尾结构

C．链的局部可形成双链结构

D．三个相连核苷酸组成一个反密码子

E．链的二级结构为单链卷曲和单链螺旋

3．核酸中含量相对恒定的元素是

A．氧

B．氮

C．氢

D．碳

E．磷

4．下列关于DNA碱基组成的叙述，正确的是

A．DNA分子中A与T的含量不同

B．同一个体成年期与少儿期碱基基本相同

C．同一个体在不同营养状态下碱基组成不同

D．同一个体不同组织碱基组成不同

E．不同生物来源的DNA碱基组成不同

5．组成核酸分子的碱基主要有

A．2种

B．3种

C．4种

D．5种

E．6种

6．DNA在加热变性时，其分子的变化是

A．磷酸二酯键断裂

B．形成超螺旋

C．碱基丢失，螺旋减少

D．形成左手螺旋

E．双螺旋解链

7．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

（8－10题共用备选答案）

A．核苷酸在核酸长链上的排列顺序

B．tRNA的三叶草结构

C．RNA螺旋结构

D．DNA的超螺旋结构

E．DNA的核小体结构

8．属于核酸一级结构的描述是

9．属于核糖核酸二级结构的描述是

10．属真核生物染色质中DNA的三级结构的描述是

答案：1．E　2．C　3．E　4．E　5．D　6．E　7．E　8．A　9．B　10．E