高中生物 核酸课件

1、五、核酸 1.核酸的组成成分 将核酸水解可以得到核酸的基本组成单位核苷酸，而核苷酸还可以进一步分解成核苷和磷酸。核苷又可进一步分解成碱基和戊糖。 1）戊糖 组成核酸的戊糖有两种：-D-核糖和-D-2-脱氧核糖 2）碱基 碱基分为两类：一类是嘌呤，为双环分子，一般有腺嘌呤(A)、鸟嘌吟(G)两种；另一类是嘧啶，为单环分子，一般有胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)三种。DNA中含有A、G、C、T，RNA中含有A、G、C、U。 在核酸中还存在少量其他修饰碱基。核酸中的修饰碱基多是4种主要碱基的衍生物，大多是甲基化碱基，都是在核酸生物合成后，酶促加工修饰而成。这些修饰碱基对核酸的生物功能具有重

2、要的作用。tRNA的修饰碱基种类较多，如次黄嘌呤。二氢尿嘧啶、4一硫尿嘧啶、5一甲基胞嘧啶。 3）核苷 戊糖Cl的羟基与嘧啶碱Nl或瞟吟碱N9上的氢缩合连接成共价的-N-糖苷键，形成核苷。由核糖组成的核苷为核糖核苷，用单符号（A、G、C、U）表示，由脱氧核糖构成的核苷，称脱氧核苷，则在单个符号前加一个小写的d（dA、dG、dC、dT）。 在tRNA中存在少量5-核糖尿嘧啶，是一种碳苷，其C1是与尿嘧啶的第5个碳原子相连，因为戊糖与碱基连接方式比较特殊也称假尿苷用符号表示。 4）核苷酸核苷酸是核苷的磷酸酯。核糖核苷酸的核糖有3个自由的羟基，因此磷酸酯化分别可生成2-、3-和5-核苷酸。脱氧核苷酸

3、的糖上只有2个自由羟基，只能生成3-和5-脱氧核苷酸。生物体内的游离核苷酸多为5-核苷酸。 2.核酸的结构 1）DNA的结构 （1）一级结构 构成DNA的脱氧核苷酸之间，由前一个残基的脱氧核糖3-羟基与后一个残基脱氧核糖的5-磷酸形成：3，5-磷酸二酯键，彼此相连而形成多脱氧核苷酸长链 整个长链有两个游离的末端：脱氧核糖5-OH末端(称5-末端)和脱氧核糖3-OH末端(称3-末端)，长链由5-末端向3-末端的延伸(5-末端3-末端)。DNA的一级结构就是指脱氧核苷酸链中脱氧核苷酸的排列顺序。 不同的DNA分子具有不同的一级结构，即含有的脱氧核苷酸数目不同，四种碱基的比例不同，排列顺序也不同。

4、（2）二级结构 1953年Watson和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型 DNA分子由两条多脱氧核苷酸链反向平行(一条链是35，另一条链为5一3)，围绕着同一个轴，右手盘旋成一个右平行螺旋结构，螺旋的直径为20nm； 磷酸和脱氧核糖在螺旋体的外侧，通过磷酸二酯键连结形成DNA分子的骨架； 碱基对位于螺旋体内侧，按A与T，C与G配对，A-T对有2个氢键，C-G对有3个氢键，碱基平面与纵轴垂直，每个碱基对间相隔034nm，旋转方向相差360，因此绕中心轴每旋转一圈有10个核苷酸，每隔34nm重复出现同一结构； 螺旋表面有一条大沟和一条小沟，这两条沟对DNA和蛋白质的相互识别是很重要的。互补碱

5、基之间的氢键碱基对之间的碱基堆集力（主要）主链上带负电的磷酸与溶液阳离子之间的离子键稳定性的三种化学键： 根据双螺旋构象的不同，DNA可分为A型、B型、C型、D型和Z型等。（3）三级结构 DNA的三级结构是指双螺旋DNA的扭曲或再螺旋、超螺旋是DNA三级结构的基本形式。绝大多数原核生物以及线粒体和叶绿体的DNA是共价环双链DNA，如果通过细胞内拓扑异构酶的作用，造成双螺旋的再螺旋，形状似麻花，即产生超螺旋结构。 真核细胞染色质和有些病毒DNA是双螺旋线形分子，当线形DNA分子的两端均固定时也可形成超螺旋结构。 2）RNA的结构 RNA主要有三大类 核糖体RNA(rRNA)，占RNA总量的80以

6、上，是核糖体的主要成分，主要存在于核仁和内质网中；转运RNA(1RNA)，占总量的15，在蛋白质的合成中搬运氨基酸，分子量较小；信使RNA(mRNA)，占总量的5，是合成蛋白质的模板。 1）一级结构 RNA分子的基本结构是一条线形的多核苷酸链，由四种核苷酸以3，5-磷酸二酯键连接而成。RNA的一级结构是指RNA链上的核苷酸顺序以及各功能部位的排列顺序。 原核mRNA直接转录生成。原核mRNA一般为多顺反子，即一条mRNA链含有指导合成几种蛋白质的信息。原核mRNA的5-末端和3-末端无特殊结构。在原核mRNA分子内部，一个顺反子的编码区，是从起始密码AUG开始，到终止密码UAG为止，各顺反子的

7、编码区之间，以及5端第一个顺反子的编码区之前，3端最后一个顺反子编码区之后，都含有一段非编码区。真核mRNA首先形成的是分子大小极不均一的hnRNA，再经过加工成为成熟的mRNA。真核mRNA一般为单顺反子，一条RNA只翻译产生一种多肽链。真核细胞成熟mRNA分子3端有150-200个腺苷酸(A)顺序，即多聚腺苷酸(polyA)，它的作用可能是使mRNA分子穿过核膜进入细胞质；5端是一个甲基化的鸟苷酸，即G-帽，它除起保护作用外，还使mRNA分子识别核糖体，和核糖体结合，进行蛋白质合成。2）二级结构 RNA的二级结构是指单链RNA自身回折，链内的互补碱基对形成的局部双螺旋区与非配对顺序形成的突

8、环相间分布的花形结构。 tRNA的二级结构是三叶草型的，一般由四臂四环组成(分子中由A-U、C-G碱基对构成的双螺旋区叫臂，不能配对仍显单链的部分叫环)。四环是：D环(I)、反密码子环()、可变环() 和TC环() ，四臂为氨基酸接受臂、D臂、反密码子臂和TC臂。在氨基酸接受臂，3-OH端有一个单链区NCCA-3-OH，在氨基酸合成酶的作用下，活化了的氨基酸连接tRNA分子末端腺苷3-OH上；在反密码子环上其中有3个碱基代表着某种氨基酸的反密码子，正好与mRNA配对，如图1-1-14所示。 3）三级结构 RNA的二级结构在细胞中还要进一步回折扭曲，以使分子内部的自由能达到最小值；在二级结构中突

9、环上未配对的碱基，由于RNA链的再度扭曲而与另一突环上的未配对碱基相遇，形成新的氢键配对关系，其结果使平面的二级结构变成立体的三级结构，如图l-1-15所示。tRNA的三叶形的二级结构变成三级结构的倒L型，tRNA发挥生物功能以其倒L型三级结构为基础。 例例1当蛋白质溶液的pH值与蛋白质等电点相同时，蛋白质的（） A.溶解度最大 B溶解度最小C溶解度与溶液pH无关 D蛋白质变性 解析：解析：蛋白质溶液的pH值与蛋白质等电点相同时，蛋白质所带的净电荷为零，蛋白质会发生集聚作用，故溶解度最小。答案：B。例例2组成蛋白质的氨基酸的-碳原子是不对称的，但 除外。A丙氨酸 B组氨酸 C甘氨酸 D谷氨酸解

10、析：解析：在组成蛋白质的20种氨基酸中，除甘氨酸外，各种氨基酸的-碳原子都是不对称的，它们都和4个不同的基团相连。答案：C。典型例题典型例题 例例3组成DNA的核苷酸包括三个部分，以下哪些描述是正确的（多选）？A碱基相同 B磷酸基团相同 C脱氧核糖相同 D以上三种物质都不同解析：解析：组成DNA核苷酸中，碱基共有4种类型，磷酸均相同，脱氧核糖均相同。答案：BC例例4氨基酸与蛋白质共有的特性是：A胶体性质 B沉淀反应 C两性性质 D双缩脲反应解析：解析：氨基酸为兼性分子，由氨基酸组成的蛋白质也为两性分子。只有蛋白质才具有胶体性质、沉淀反应和双缩脲反应。答案：C。例例5DNA与RNA分类的主要依据

11、是：（ ）A空间结构的不同 B所含碱基不同C所含戊糖不同 D在细胞中存在的部位不同 解析：解析：DNA与RNA分类的主要依据是所含的五碳糖的差异。 答案：C。例例6下列哪个糖是非还原糖：（ ）AD一果糖 B. D一半乳糖 C乳糖 D蔗糖解析：解析：含有游离半缩醛基团的糖都具有还原性，蔗糖不具有还原性。答案：D。 例例7免疫球蛋白是一种：（ ） A铁蛋白 B糖蛋白 C核蛋白 D铜蛋白 解析：解析：免疫球蛋白是糖蛋白。答案：B。 例例8 一个蛋白质分子有5条肽链，由1998个氨基酸组成，那么形成该蛋白质分子过程中生成的水分子个数和含有的肽键数分别是多少？解析：解析：氨基酸通过脱水缩合形成多肽，在一

12、条由n个氨基酸组成的多肽链中，形成的肽键个数生成的水分子个数nl。同理，在由多条肽链组成的蛋白质中，形成肽键数目组成该蛋白质分子的氨基酸数目该蛋白质分子中肽链条数。所以，此题中生成水分子数和含有的肽键数都应是199851993。例例9肾上腺皮质细胞产生的激素其结构与以下哪一种物质结构相似？（ ）A血红蛋白 B胆固醇 C酪氨酸 D肾上腺素解析：解析：激素依化学成分分成两类，一类是由肾上腺皮质分泌的激素统称肾上腺皮质激素，属于类固醇激素；另一类属于含氮物质激素，包括蛋白质、多肽（胰岛素、甲状分腺素）和胺类（肾上腺素、甲状腺激素）。上题中胆固醇是一种固醇类化合物，所以肾上腺皮质分泌的激素与胆固醇的结

13、构相似。答案选B。 例例10如果说光合作用中光反应的产物只有ATP、氧气和氢，是否正确？为什么？解析：解析：不正确。因为在光反应中水分子被分解，产生的氧原子结合成氧气被释放，而氢则与NADP结合生成NADPH，NADP和ATP共同为暗反应所必需的还原剂。 (三)核酸的性质 1一般理化性质核酸既有磷酸基，又有碱性基团，是两性电解质，因磷酸的酸性强，通常表现为酸性。 DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末，都微溶于水，不溶于一般有机溶剂，常用乙醇从溶液中沉淀核酸。 D-核糖与浓盐酸和苔黑酚(甲基间苯二酚)共热产生绿色，D-2-脱氧核糖与酸和二苯胺一同加热产生蓝紫色。可利用这两种糖的特殊颜色反应区

14、分DNA和RNA或作为二者测定的基础。 2核酸的紫外吸收性质 核酸中的嘌呤和嘧啶环强烈吸收260-290nm波段紫外光，最大吸收值在260nm处。利用这一特性可以对核酸进行定性和定量测定。 如待测DNA或RNA样品的纯度，可用它们的A260A280的比值来判断，纯DNA溶液的A260A280比值为18，而纯RNA溶液的比值为20，样品中若含有蛋白质，则A260A280的比值要下降，因为蛋白质的最大吸收峰在280nm。 纯核酸在变性时，吸收值显著升高，称为增色效应。在一定条件下，变性的核酸可复性，则吸收值又回复至原来水平，称减色效应。 3核酸的变性和复性 核酸的变性是指双螺旋区氢键断裂，空间结构破坏，形成单链无规则线团状态的过程。 变性只涉及次级键的变化，而不涉及磷酸二酯键的断裂，故一级结构并不发生破坏(磷酸二酯键的断裂称为核酸降解)。 核酸变性以后，紫外吸收值明显升高，黏度下降，浮力密度升高，生物功能部分或全部丧失。 引起核酸变性的因素很多，如温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂均可以使核酸变性。DNA热变性是爆发式的，只在很窄的温度范围之内发生。通常将热变性温度称为“熔点”或解链温度，用Tm表示。DNA的解链温度Tm是指增色效应达到最高值一半时的温度。