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知识点二：核酸的结构和功能

1.核酸的基本组成单位—核苷酸(非常重要)

核酸包括脱氧核糖核酸(dna)和核糖核酸(rna)两大类。dna是遗传信息的贮存和携带者，rna主要参与遗传信息表达的各过程。

1.1.核苷酸分子组成

核酸也称为多核苷酸，是由数十个以至数千万计的核苷酸构成的生物大分子。核苷酸分子由碱基、核糖或脱氧核糖和磷酸三种分子连接而成。碱基与糖通过糖苷键连成核苷，核苷与磷酸以酯键结合成核苷酸。参与核苷酸组成的主要碱基有5种，属于嘌呤类化合物的碱基有腺嘌呤a和鸟嘌呤g。属于嘧啶类化合物的碱基有胞嘧啶c、尿嘧啶u和胸腺嘧啶t。

1.2.核酸(dna和rna)

几个或十几个核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的分子称寡核苷酸，由更多的核苷酸连接而成的聚合物就是多聚核苷酸(方向：5ˊ→3ˊ)。dna分子中出现的碱基有a、t、c和g，糖为脱氧核糖。rna分子中所含的碱基是a、u、c和g，糖为核糖。dna分子由2条脱氧核糖核苷酸链组成，rna分子由1条核糖核苷酸链组成。

例题一

1.组成核酸的基本结构单位是

a.碱基和核糖 b.核糖和磷酸

c.核苷酸 d.脱氧核苷和碱基

e.核苷和碱基

解析：该题目属于识记型，答案选择c

例题二

2.在dna和rna分子中

a.核糖和碱基都相同 b.核糖和碱基都不同

c.核糖不同而碱基相同 d.核糖相同而碱基不相同

e.核糖不同而部分碱基不同

解析：该题目属于理解型，答案选e

2.dna的结构与功能

2.1.dna碱基组成规律

①.dna分子中a的摩尔数与t的摩尔数相等，c与g的相等。

②.dna碱基组成具有种属特异性。

③.dna碱基组成无组织或器官特异性。同一个体不同器官或组织的dna具有相同的碱基组成。

④生物体内碱基组成不受年龄、生长状况、环境等条件的影响。

2.2.dna的一级结构

dna的一级结构是指核酸分子中核苷酸的排列顺序及其连接方式。在任何dna分子中的脱氧核糖-磷酸，或在任何rna分子中的核糖-磷酸连成的长链是相同的，而不同的是连在糖环c-1’位上的碱基排列顺序。所以核酸的一级结构也称为碱基序列。

2.3.dna双螺旋结构

双螺旋是dna二级结构形式，它的结构要点如下：

①.dna分子由两条反向平行的脱氧多核苷酸链组成;两链以脱氧核糖-磷酸作骨架的双链组成，以右手螺旋的方式围绕同一中心轴盘旋成双螺旋结构。螺旋直径2nm，并形成交替出现的大沟和小沟。

②.两股单链的脱氧核糖-磷酸骨架位于螺旋外侧，戊糖相连的碱基平面垂直于螺旋轴而伸入螺旋之内。每个碱基与对应链上的碱基共处同一平面，并以氢键维持配对关系，a与t配对，c与g配对。螺旋旋转一周为10对碱基。

③.两碱基之间的氢键是维持双螺旋横向稳定的主要化学键。纵向则以碱基平面之间的碱基堆积力(主要作用)维持稳定。

④. 每两个相邻碱基对平面之间的距离是0.34nm;螺旋每转一周的螺距为3.4nm,每个旋距内含10个碱基对。

⑤.碱基可以在多核苷酸链中以任何排列顺序存在。

例题

维系dna双螺旋结构的化学键是

a.磷酸二酯键 b.n-c糖苷键

c.戊糖内c-c键 d.碱基内c-c键

e.碱基内氢键

解析：该题目属于识记型，答案选择e

2.4.dna的高级结构

原核生物没有细胞核，其dna分子在双螺旋基础上进一步扭转盘曲，形成超螺旋，使体积压缩。超螺旋结构就是dna的三级结构。

真核生物的染色体中，dna的三级结构是指dna与组蛋白结合构成核小体进而形成超螺旋结构。

意义：①利于胞内组装②影响双螺旋解链程序

2.5.dna的功能

dna的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。dna是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。

3.dna变性及其应用

3.1.dna变性和复性的概念

在极端的ph值(加酸或碱)和受热条件下，dna分子中双链间的氢键断裂，双螺旋结构解开，这就是dna的变性。变性后的dna在260nm的紫外光吸收增强，称为高色效应。在dna变性中以dna的热变性意义最大。dna的热变性又称dna的解链或融解作用。在dna热变性过程中，使紫外吸收达到最大增值50%时的温度称为解链温度，又称融解温度tm。tm与dna分子g+c量有关。

热变性的dna溶液经缓慢冷却，两条解链的互补单链重新缔合，恢复双螺旋结构，即退火。变性dna经退火恢复原状的过程称变性dna的复性。伴随复性，dna溶液紫外吸收减弱，称减色效应。

3.2.核酸杂交

复性是指核酸双链分子中分开的两股单链重新结合。复性可以发生在具有碱基配对的不同来源的核酸链之间，形成杂化双链，这一过程称为核酸杂交，生成的双链称为杂化双链。核酸杂交技术(例：核酸探针)是目前研究核酸结构、功能常用的手段之一。

4.rna结构与功能

rna与dna不同，它通常以数十个至数千个核苷酸组成的单链形式存在，但也可以有局部的二级结构或三级结构。它比dna分子小，它的功能多样，种类较多，主要有信使rna(mrna)、转运rna(trna)、核糖体rna(rrna)三类。

4.1. 信使rna(mrna)：

mrna为线状单链结构。可作为蛋白质合成的模板。

真核生物：①mrna在5’-端含倒装的7-甲基三磷酸鸟苷(m7gppp)，称为帽子结构(可避免核酸酶的降解)。②mrna的3’-末端有一段长短不一的多聚腺苷酸polya序列，由数十个至上百个腺苷酸连接而成。3’-末端的多聚腺苷酸结构可增加转录活性，增加mrna稳定性。③5’加“帽”、3’加“尾”属转录后加工过程。④分子中有修饰碱基并有编码区和非编码区。

原核生物：①mrna往往是多顺反子②无帽子结构无多聚a尾巴③无修饰碱基。

分子中的每3个核苷酸为一组，决定肽链上一个氨基酸，称为遗传密码。其特点：①三个相连核苷酸组成一个密码子，编码一个氨基酸，共有64个密码子。②密码子之间无核苷酸间隔。③一种氨基酸可有多种密码子。④所有生物使用同一套密码子。

4.2.转运rna(trna)：

70至90个核苷酸构成。分子中含有稀有碱基，包括双氧尿嘧啶、假尿嘧啶和甲基化的嘌呤。

①trna的作用是携带相应的氨基酸将其转运到核蛋白体上以供蛋白质合成。

②trna的二级结构呈三叶草样。

③trna的三级结构呈倒l形。

4.3.核蛋白体rna(rrna)：

细胞内含量最多的rna，约占rna总量的80%以上。rrna与核糖体蛋白共同构成核糖体。rrna由大亚基和小亚基组成。真核生物的核糖体小亚基由18srrna和30多种核糖体蛋白构成，大亚基则由5s、5.8s及28s三种rrna与50种核糖体蛋白组成。当大小亚基聚合时，可作为蛋白质合成的场所。

例题

下列关于核糖体的组成和功能的描述，正确的是

a.只有rrna b.有转运氨基酸的作用

c.由trna和蛋白质组成d.遗传密码的携带者

e.蛋白质的合成场所

解析：该题目属于理解应用型，答案选择e

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