第二章 核酸的结构和功能
【大纲要求】 一、掌握
1．核酸的化学组成和一级结构； 2. DNA的双螺旋结构特点；
3．信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能、核蛋白体RNA的结构与功能； 4．核酸的紫外吸收、变性和复性及其应用。 二、熟悉
1．核酸的一般理化性质；
2．DNA的变性、DNA的复性与分子杂交。 三、了解
1．核酸酶；
2．其他小分子RNA及RNA组学。 【重点及难点提要】 一、重点难点
1．重点：核酸的化学组成和一级结构、DNA的空间结构与功能；信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能、核蛋白体RNA的结构与功能；核酸的一般理化性质、DNA的变性、DNA的复性与分子杂交。
2．难点：DNA的空间结构与功能、信使RNA的结构与功能、转运RNA的结构与功能和分子杂交。 二、教学内容概要
核酸是以核苷酸为基本组成单位的线性多聚生物信息分子。分为DNA和RNA两大类。其化学组成见下表：
DNA RNA
碱基
①嘌呤碱 A、G A、G
②嘧啶碱 C、T C、U
戊糖 β-D-2 脱氧核糖 β-D-核糖
磷酸 磷酸 磷酸
碱基与戊糖通过糖苷键相连，形成核苷。核苷的磷酸酯为核苷酸。根据核苷酸分子的戊糖种类不同，核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸，前者是RNA的基本组成单位，后者为DNA的基本组成单位。核酸分子中核苷酸以3′,5′－磷酸二酯键相连，形成多聚核苷酸链，是核酸的基本结构。多聚核苷酸链中碱基的排列顺序为核酸的一级结构。多聚核苷酸链的两端分别称为3′末端与5′末端。
DNA的二级结构即双螺旋结构的特点：⑴两条链走向相反，反向平行，为右手螺旋结构；⑵脱氧核糖和磷酸在双螺旋外侧，碱基在内侧；⑶两链通过氢键相连，必须A与T、G与C配对形成氢键，称为碱基互补。⑷大（深）沟，小（浅）沟。⑸螺旋一周包含10个bp，碱基平面间的距离为0.34nm，螺旋为3.4nm，螺旋直径2nm；⑹氢键及碱基平面间的疏水性堆积力维持其稳定性。DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，并作为基因复制和转录的模板。mRNA分子中有密码子，是蛋白质合成的直接模板。真核生物的mRNA一级结构特点：5′末端“帽”，3′末端“尾”。tRNA在蛋白质合成中作为转运氨基酸的载体，其一级结构特点：含有较多的稀有碱基，3′－CCA－OH，二级结构为三叶草形结构。rRNA与蛋白质结合构成核蛋白体，作为蛋白质合成的“装配机”。
细胞的不同部位还存在着许多其他种类小分子RNA，统称为非mRNA小RNA（snmRNAs），对细胞中snmRNA种类、结构和功能的研究称为RNA组学。具有催化作用的某些小RNA称为核酶。
碱基、核苷、核苷酸及核酸在260nm处有最大吸收峰。加热可使DNA双链间氢键断裂，变为单链称为DNA变性。DNA变性时，OD260增高。OD260达到最大值的50%时的相应温度为DNA解链温度（Tm）。DNA的Tm与其G和C含量所占比例相关。变性DNA在一定条件下，两链间重新形成氢键而复性。不同来源单链核酸
1
分子之间碱基互补形成双链称为分子杂交，形成的双链为杂化双链。
能降解核酸的酶称核酸酶。根据其底物不同分为DNA酶和RNA酶；依据切割部位不同分为核酸内切酶与核酸外切酶；具有序列特异性的核酸酶称限制性内切酶。 【自测题】 一、选择题 【A型题】
1.RNA和DNA彻底水解后的产物
A．核糖相同，部分碱基不同 B．碱基相同，核糖不同 C．碱基不同，核糖相同 D．部分碱基不同，核糖不同 E．以上都不是 2．下列哪种碱基只存在于mRNA而不存在于DNA中
A．腺嘌呤 B．胞嘧啶 C．尿嘧啶 D．鸟嘌呤 E．胸腺嘧啶 3．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 4．核酸中核苷酸之间的连接方式是
A．3′,5′－磷酸二酯键 B．糖苷键 C．2′,3′－磷酸二酯键 D．肽键 E．2′,5′－磷酸二酯键 5．DNA超螺旋结构中描述正确的是
A．核小体由DNA和非组蛋白共同构成 B．核小体由RNA和H1,H2,H3,H4各两分子构成
C．核心颗粒组蛋白的成分是H2A,H2B,H3,H4各两分子 D．核小体由DNA和H1,H2,H3,H4各两分子构成 E．组蛋白是由组氨酸构成的
6．Watson-Crick的DNA结构模型是指
A．三叶草结构 B．核小体结构 C．α－螺旋结构 D．左手双螺旋结构 E．右手双螺旋结构 7．Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的要点不包括
A．右手双螺旋 B．反向平行 C．碱基在外 D．氢键维系 E．碱基配对 8．DNA双螺旋每旋转一周，沿轴上升高度是
A．5.4nm B．3.4nm C．6.8nm D．0.34nm E．0.15nm 9．关于DNA双螺旋结构的叙述，错误的是
A．DNA双链的稳定依靠氢键和碱基堆积力 B．螺旋的直径为2nm
C．戊糖和磷酸在螺旋外侧，碱基位于内侧 D．为右手螺旋，每个螺旋为10个碱基对 E．从总能量意义上来讲，氢键对双螺旋的稳定更为重要 10．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 C．A+T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
11．在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于 A．DNA的Tm值 B．序列的重复程度 C．核酸链的长短 D．碱基序列的互补 E．T的含量 12．DNA的三级结构是指
A．双螺旋结构 B．α－螺旋 C．超螺旋 D．无规卷曲 E．开环型结构 13．真核细胞染色质的基本结构单位是
A．组蛋白 B．核心颗粒 C．核小体 D．超螺旋 E．α－螺旋 14．T（胸腺嘧啶）和U（尿嘧啶）在结构上的差别是
A．T的C-2上有氨基，U的C-2上有O B．T的C-5上有甲基，U的C-5上无甲基 C．T的C-4上有氨基，U的C-4上有O D．T的C-1上有羟基，U的C-1上无羟基 E．T的C-5上有羟甲基，U的C-5上无羟甲基 15．自然界游离核苷酸中的磷酸最常位于
2
A．戊糖的C-2′上 B．戊糖的C-3′上 C．戊糖的C-5′上 D．戊糖的C-2′及C-3′上 E．戊糖的C-2′ 及C-5′上 16．假尿苷中糖苷键的连接方式是
A．C－C键 B．C－N键 C．N－N键 D．C－H键 E．N－H键 17．核苷酸中碱基（N）,戊糖（R）和磷酸（P）之间的连接关系是 A．N-R-P B．N-P-R C．R-N-P D．P-N-R E．R-P-P-N 18．单链DNA：5′－pCpGpGpTpA－3′，能与下列哪一种RNA杂交
A．5′－pUpApCpCpG－3′ B．5′－pGpCpCpApU－3′ C．5′－pGpCpCpTpA－3′ D．5′－pApApGpGpC-3′ E．5′－pApUpCpCpG－3′ 19．真核细胞mRNA上的起始密码是
A．UGA B．GUA C．AUG D．UAA E．UAG 20．与mRNA中的ACG密码相对应的tRNA反密码子是
A．UGC B．TGC C．GCA D．CGU E．TGC 21．mRNA的前体物质是
A．hnRNA B．snRNA C．snoRNA D．scRNA E．7SLRNA 22．真核mRNA的特点不包括
7
A．有5′－mGpppN帽 B．有3′－polyA尾 C．含量多更新慢 D．包含有遗传密码 E．不含或极少含稀有碱基 23．稀有碱基常出现于
A．tRNA B．rRNA C．DNA D．hnRNA E．mRNA 24．tRNA三叶草结构中的3′－CCA末端位于
A．DHU环 B．氨基酸接纳茎（氨基酸臂） C．反密码环 D．T?C环 E．CCA臂 25．关于tRNA的叙述正确的是
A．分子上的核苷酸序列全部是三联体密码 B．是核糖体组成的一部分 C．二级结构为三叶草形结构 D．由稀有碱基构成发夹结构 E．可储存遗传信息
26．tRNA的特点不包括
A．分子小 B．含稀有碱基多 C．有反密码子 D．三级结构呈三叶草状 E．是活化与转运氨基酸的工具 27．各种tRNA的3′末端均有的结构是
A．GGA-OH B．CCA-OH C．AAA-OH D．UUA-OH E．TTA-OH 28．下列关于rRNA的叙述,正确的是
A．原核生物的核蛋白体中有四种rRNA,即23S,16S,5S,5.8S B．原核生物的核蛋白体中有三种rRNA,即23S,18S,5S C．真核生物的核蛋白体中有三种rRNA,即28S,18S,5S D．真核生物的核蛋白体中有四种rRNA,即28S,18S,5S,5.8S E．真核与原核生物的核蛋白体具有完全相同的rRNA 29．关于rRNA的叙述，不正确的是
A．主要存在于胞浆中 B．含量多，占总RNA的80% C．与多种蛋白组成核糖体 D．已知核酶多属于rRNA E．rRNA是多肽链合成的装配机 30．有关RNA的描写哪项是错误的
A．mRNA分子中含有遗传密码 B．tRNA是分子量最小的一种RNA C．胞浆中只有mRNA D．RNA可分为mRNA、tRNA、rRNA E．组成核糖体的主要是rRNA 31．分子量最小的RNA是
A．tRNA B．mRNA C．hnRNA D．snRNA E．rRNA
3
32．只作为其它分子的前身，本身无直接功能
A．tRNA B．mRNA C．hnRNA D．snRNA E．rRNA 33．细胞内含量最多
A．tRNA B．mRNA C．hnRNA D．snRNA E．rRNA 34．核酸对紫外线的最大吸收在哪一波长附近
A．320nm B．260nm C．280nm D．190nm E．220nm 35．核酸对紫外线的吸收是由哪一结构所产生的
A．磷酸二酯键 B．糖苷键 C．核糖戊环 D．嘌呤、嘧啶环上的共轭双键 E．磷酸上的P＝O双键 36．DNA变性的原因是
A．磷酸二酯键断裂 B．互补碱基之间的氢键断裂 C．温度升高是唯一的原因 D．碱基的甲基化修饰 E．多聚核苷酸链解聚 37．DNA在其Tm的温度环境下
A．活性丧失50% B．50%DNA降解 C．A260降低50% D．DNA分子解链50% E．50%DNA沉淀
38．双链DNA的解链温度的增加，提示其中含量高的是
A．A和G B．C和T C．A和T D．C和G E．A和C 39．下列是几种DNA分子的碱基组成比例，哪一种DNA的Tm值最高
A．G+C=35% B．G+C=25% C．G+C=40% D．A+T=80% E．A+T=15% 40．RNA主要存在于
Ａ．细胞质 B．细胞核 C．核仁 D．溶酶体 E．线粒体 41．DNA存在于
Ａ．细胞质 B．细胞核 C．叶绿体 D．溶酶体 E．线粒体 42．是逆转录病毒的遗传信息携带者
A．DNA B．RNA C．蛋白质 D．戊糖 E．磷酸 43．DNA变性后的改变是
A．产生增色效应 B．减色效应 C．粘度增加 D．大量沉淀 E．对紫外光最大吸收波长改变 44．下列哪种情况下,互补的两条DNA单链将会结合成双链
A．变性 B．退火 C．加连接酶 D．加聚合酶 E．以上都不是 45．DNA的变性因素不包括
A．NaOH B．离子强度 C．紫外线照射 D．GSH E．高温 46．热变性的DNA分子在适当条件下可以复性，条件之一是
A．骤然冷却 B．缓慢冷却 C．浓缩 D．加入浓的无机盐 E．加酸 47．根据DNA的双螺旋结构，科学家很快就预测到DNA
A．作为遗传密码 B．有酶的作用 C．可进行限制和修饰 D．半保留复制 E．左手双螺旋
48．将试验中提取出的双链DNA溶于1ml三蒸水中，其OD260=0.450，OD280=0.250那么该1ml溶液中含有双链DNA
A．18 ug B．22.5 ug C．12.5 ug D．10 ug E．9 ug 【X型题】
1．除下列哪些元素外可用于生物样品中核酸含量的测定 A．碳 B．氢 C．氧 D．磷 E．氮 2．DNA水解后可得到下列哪些最终产物
A．磷酸 B．核糖 C．腺嘌呤,鸟嘌呤 D．胞嘧啶,尿嘧啶 E．脱氧核糖 3．关于DNA变性的描述，正确的是
4
A．加热及冷冻是使DNA变性的常用方法 B．DNA变性后产生增色效应
C．DNA变性是不可逆的过程 D．在Tm时，DNA分子有一半被解链 E．变性后OD260减小
4．关于DNA的碱基组成，正确的说法是
A．腺嘌呤与鸟嘌呤分子数相等，胞嘧啶与胸腺嘧啶分子数相等 B．不同种属DNA碱基组成比例不同 C．同一生物的不同器官DNA碱基组成不同 D．年龄增长但DNA碱基组成不变 E．DNA中含有尿嘧啶
5．真核mRNA分子中，无义密码子(终止密码)包括
A．AUG B．UAA C．UAG D．UGA E．GUA 6．测得某DNA分子中含A 18%，其它碱基的含量应是
A．G=18% B．G+C=82% C．G+C=64% D．A+G=50% E．T=18% 7．与DNA对比，RNA的特点包括
A．分子较小，仅含几十-几千碱基 B．是含局部双链结构的单链分子
C．种类、大小及分子结构多样化 D．功能多样性，主要是参与蛋白质的生物合成 E．二级结构是双螺旋结构 8．影响Tm值的因素有
A．一定条件下核酸分子越长，Tm值越大 B．DNA中G，C含量高，则Tm值高 C．DNA中G，T含量高，则Tm值高 D．DNA中A，T含量高，则Tm值高 E．DNA中A，G含量高，则Tm值高
9．大部分真核细胞mRNA的3′末端不具有
A．多聚A B．多聚U C．多聚T D．多聚C E．多聚G 10．下列关于tRNA三叶草结构的叙述，正确的是
A．5′端第一个环是DHU环 B．有一个密码子环 C．有一个Tψ环 D．3′端具有相同的CCA—OH结构 E．含有较多的稀有碱基 二．填空题
1．核酸的组成成分有______、______、______。
2．DNA中的嘌呤碱是______和______；RNA中的嘌呤碱是______和______；DNA中的嘧 啶碱是______和______；RNA中的嘧啶碱是______和______。
3．组成核酸的戊糖有______和______两种，根据所含戊糖的不同可将核酸分为______和______两大类。 4．核酸分子中单核苷酸之间靠______键相连接，而互补的碱基之间靠______键相配对。
5．DNA双螺旋直径为______nm，螺旋每上升一圈包括约______个碱基对。糖和磷酸基位于双螺旋的______侧，碱基位于______侧。
6．DNA主要存在于______并与______结合而集中在染色体。
7．RNA主要存在于______，根据其功能又可分为______、______和______三种。
8．tRNA的二级结构为______形，其柄部称为______臂，下方的环称为______，环的中间含有______。 9．维持DNA双螺旋横向稳定性的作用力主要是______，纵向稳定性的作用力主要是______。
10．因为核酸分子中含有嘌呤碱和______，这两种物质均具有______，故核酸对______波长有紫外吸收作用。
11．DNA双螺旋结构中A,T之间有______个______键，而G,C之间有______个______键。 12．DNA的三级结构是以______的形式相连而成，此种结构形式是______的基本结构单位。 13．RNA 通常以______链形式存在，但也可局部盘曲形成局部的______链。 14．基因芯片最基本的原理就是______ 。
15．判断核酸样品的纯度，DNA纯品的OD260/OD280应为______，RNA纯品的OD260/OD280应为______。 三、名词解释
1．base pair 3．coden 2．nucleosome 4．ribozyme和nucleases
5
核酸的结构和功能.
