【8A版】生物教师必备-核酸的组成成分、结构与性质

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1、【MeiWei_81重点借鉴文档】核酸天然的核酸可分为两大类：核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。真核细胞中，RNA主要分布在细胞质内，在细胞核内仅有少量存在，线粒体、叶绿体内也有分布；DNA主要分布在细胞核内，线粒体、叶绿体内也有少量存在。(一)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：β-D-核糖和β-D-2-脱氧核糖。前者存在于RNA，后者存在于DNA。2．碱基碱基分为两类：一类是嘌呤，为双环分子

2、，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。凡含有酮基的嘧啶碱或膘吟碱，在溶液中可以发生酮式和烯醇式的互变异构现象。结晶状态时，为这种异构体的等量混合物。在生物体内则以酮式占优势，这对核酸分子中氢键结构的形成非常重要。【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】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

3、促加工修饰而成。这些修饰碱基对核酸的生物功能具有重要的作用。tRNA的修饰碱基种类较多，如次黄瞟吟。二氢尿呼唤、4一硫尿嘧啶、5一甲基胞嘧啶。【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】3．核苷戊糖C－l’的羟基与嘧啶碱N－l或瞟吟碱N－9上的氢缩合连接成共价的β-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C－1’是与尿嘧啶的第

4、5个碳原子相连，因为戊糖与碱基连接方式比较特殊．也称假尿苷苦．用符号Ψ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。脱氧核苷酸的糖上只有两个自由羟基，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。(二)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(图1-1-12)。整个长链有两个游

5、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)。【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】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。（2)二级结构根据Chargaff发现的A=T、G=C的碱基组成规律以及Wilkins和Franklin的DNA晶体的R光衍射实验数据，1953年Watso

6、n和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型(如图1-1-13)。【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】该模型认为：①DNA分子由两条多脱氧核苷酸链反向平行(一条链是3′→5′，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2．0nm；②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；③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0．34nm，旋转方向相差360°，因此

7、绕中心轴每旋转一圈有10个核苷酸，每隔3．4nm重复出现同一结构；④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。DAN双螺旋结构很稳定，有3种化学键维持：互补碱基之间的氢键，碱基对之间的碱基堆集力，以及主链上带负电的磷酸与溶液阳离子之间的离子键，其中碱基堆集力起主要作用。进一步研究发现，在不同湿度条件下，含不同盐离子的DNA结晶，其R光衍射图谱也不同，说明有不同的双螺旋构象。据此，又可将DNA分为A型、B型、C型、D型和Z型等多种构象。(3)三级结构DNA的三级结构是指双螺旋DNA的扭曲或再螺旋、

8、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，这种环状双螺旋DNA分子，如果通过细胞内拓扑异构酶的作用，即可在环形分子的内部引起张力，这种新产生的张力不能释放到分子外部，而只能在DNA分子内部促使原子的位置重排，