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第二章核酸的结构与功能,第一节核酸的分类及化学组成第二节DNA的结构与功能第三节RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质及其应用第五节核酶,第一节核酸的分类及化学组成,核酸分为两大类：脱氧核糖核酸（DeoxyribonucleicAcid，DNA）核糖核酸（RibonucleicAcid，RNA）,一、核酸的分类,DNA,双链线状,双链环状,单链线状：动物病毒MVM,单链环状：噬菌体X174,真核细胞染色体DNA,噬菌体T2，T5，T7，,E-Coli染色体DNA,线粒体DNA,叶绿体DNA,多瘤病毒DNA，病毒SV40DNA,噬菌体和X174的复制型,1、脱氧核糖核酸（DNA）的类型,2、核糖核酸（RNA）,RNA为单链分子。少数RNA病毒RNA为双链分子。主要存在于细胞核、细胞质。RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达，分子量要比DNA小得多。,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。,中山大学2006生化,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,01复旦生化,02复旦生化,03复旦生化,04复旦生化,05复旦生化,南京大学2002年攻读硕士研究生入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,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？,厦门大学08生化,总结,只要是双链DNA分子，其互补碱基含量一定相等；双链DNA分子的单链中，其互补碱基含量一般不相等；在单链DNA分子中，其互补碱基含量一般不相等；细菌的DNA有两种情况：单链DNA和双链DNA。如果某生物DNA内互补碱基含量不相等，则该生物一定是单链DNA生物。,中山大学2006生化,二、组成核酸的基本成分,核酸,水解,水解,水解,单核苷酸（B-R-P）,磷酸（P）,戊糖（R）,碱基（B）,核苷（B-R）,2007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.,厦门大学08生化,判断题,厦门大学06年生物化学,中国科学院2002年研究生入学试题生物化学与分子生物学,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；,RNA在高pH时则稳定性很差,由于2OH导致的水解,脱氧核糖是其显著特点，是DNA极其稳定的根本原因,DNA在高pH值时磷酸酯键非常稳定只是碱基存在构像的变化,酮式,烯醇式,酮式,烯醇式,中国科学院05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,snRNA,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）,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,（一）稀有碱基(minorbase),又称修饰碱基(modifiedbase)指碱基环内某个原子上的氢,或环外某原子上的氢被甲基等基团取代后所得到的碱基种类极多大都是甲基化的碱基,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）,名词解释5、核苷,北师大2000一.名词解释(2/20)3.修饰核苷,（二）修饰核苷（modifiednucleoside）：也称稀有核苷（minornucleoside）,1.修饰核苷包括三种情况:,（1）由修饰碱基和糖组成的核苷,（2）由非修饰碱基和2-O-甲基核糖组成的核苷,（3）由碱基与糖连接方式特殊的核苷,假尿苷（）,戊糖C1-OHH-C5假尿苷(tRNA),5C,2.修饰核苷的简写符号,2,2,少数修饰核苷用单字符号如D、I；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号的左边，用小写英文字母代表取代基。,3.取代基用下列小写英文字母表示:,例如：,含修饰核糖的核苷即2-O-甲基核苷的表示方法，在核苷符号的右下方注上一个小写m。,若核糖被修饰：,例:2-O-甲基腺苷，Am,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,厦门大学08生化,三、一些重要的核苷酸,能量物质：ATP等；酶辅助因子：NAD+、NADP+和FAD等；信号传导：环腺苷酸（cyclicAMP,cAMP）,环鸟苷酸（cyclicGMP,cGMP）;,第二节DNA的结构与功能,一、DNA的结构,二、DNA的生物学功能,1.DNA的一级结构,2.DNA的二级结构,3.DNA的三级结构,携带并传递遗传信息,2007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。,（一）DNA的一级结构,概念：核酸分子中核苷酸的排列顺序，即碱基的排列顺序。连接键：3,5-磷酸二酯键二个游离末端:5末端(游离磷酸基),3末端(游离羟基)书写规则:方向53,从繁到简有多种表示方法。,酶法序列分析的原理,酶反应,电泳方向,5,3,引物,dATPdCTPdGTPdTTP,+ddATP,dATPdCTPdGTPdTTP,+ddTTP,dATPdCTPdGTPdTTP,+ddGTP,dATPdCTPdGTPdTTP,+ddCTP,GGCCA,GGCCATCGTTGA,GGC,GGCC,GGCCATC,GGCCATCGTTG,GGCCATCG,GGCCAT,GGCCATCGT,GGCCATCGTT,ACGT,GGCCATCGTTGA,GGCCATCGT,GGCCATCGTTG,GGCCATCGTT,GGCCATCG,GGCCATC,GGCCA,GGCCAT,GGCC,GGC,DNA测序的基本战略,设法产生带标记的不同长度的成套DNA片段，各带有标记的片段起点相同、终点不同，使待测的DNA链中的相应每个核苷酸处都有断裂或终止。通过PAGE电泳，能够将相差一个核苷酸的DNA片段分开，放射自显影后，根据长短排列，根据特定末端碱基的DNA片段就可读出待测DNA的碱基序列,测序技术进展同位素标记到荧光标记,平板电泳到毛细管电泳,多色荧光标记毛细管电泳,单色荧光标记平板电泳,同位素标记平板电泳,DNA的测序仪示意图,computeranalysis,凝胶中DNA移动方向,样品槽,激光器,输入光学系统,成象透镜,聚焦透镜,高灵敏度相机,旋光镜/棱镜组件,引物标记法测序(DyePrimer),一个样本，4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。,反应结束后，将4管反应液混合，经乙醇沉淀后上样,终止法测序(DyeTerminator),一个样本，1个反应。反应中包含分别带4色荧光标记的ddNTP(终止子),测序反应结束后，采用乙醇沉淀法进行纯化，除去过量的ddNTP后上样。,DNA的化学测序示意图,反应试剂G反应：硫酸二甲酯G+A反应：甲酸T+C反应：肼C反应：NaCl+肼,（二）DNA的二级结构双螺旋模型,一）研究背景：1、Chargaff规则（20世纪4050年代）,2、Wilkins和Franklin的高质量的X-衍射图3、Watson和Crick提出双螺旋模型（1953）,DNA结构的揭示,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,二)DNA双螺旋模型的基本内容,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（53、35）；碱基配对，A-T，G-C右手螺旋，并有大沟和小沟螺旋直径2nm螺距3.4nm螺旋一周10个碱基对，碱基平面距离0.34nm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（base-stackingforce）,浙江大学2003年生物化学,四综合题15/904DNA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?,4、DNA双螺旋结构模型的理论意义,解释下列生命现象:（1）DNA的复制DNA的遗传信息在生物世代间、细胞世代间传递。该模型直接表明了遗传信息传递（自我复制）的机制。（2）遗传与变异DNA分子的碱基序列具有保守性和变异性,碱基对是突变的最小单位。,（3）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。（4）为现代分子生物学与基因工程奠定了理论基础。,04复旦生化,05复旦生化,A-DNAB-DNAZ-DNA,三)DNA结构的多样性,A,B,Z,大沟宽,小沟窄,小沟窄,大沟变深,小沟宽浅,大沟不存在,小沟窄而深,中国科学院05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；,北师大2001,9.染色体中DNA的构型主要是_型,
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