第二章核酸的结构与功能
学习要求
1．掌握核酸的概念及其生物学意义、分子组成、结构与功能及其相互关系。RNA的种类及各自的功能，核酸酶的概念及作用，DNA变性、复性、增色效应、Tm、退火及分子杂交的概念。
2．熟悉核酸的理化性质及其应用、基因及基因组的概念。
3．了解DNA结构的多样性及snRNA、snoRNA、scRNA及siRNA的生物学作用；核酸的一般理化性质。
基本知识点
核酸是由核苷酸组成的，而核苷酸又是由碱基、戊糖和磷酸组成的。碱基、戊糖和磷酸决定了核苷酸的种类，也影响着核苷酸的性质。核苷酸因碱基含有共轭双键而具有紫外吸收性质，最大紫外吸收峰在260nm。DNA和RNA都是由核苷酸经3',5'-磷酸二酯键连接而成的线性大分子。DNA由含有A、G、C、T的脱氧核糖核苷酸组成；而RNA由含有A、G、C、U的核糖核苷酸组成。
DNA的一级结构是脱氧多核苷酸链脱氧核苷酸的排列顺序，即碱基序列。DNA对遗传信息的储存正是利用碱基排列方式变化而实现的。DNA的二级结构是反向平行、右手螺旋互补双链。通过互补关系，DNA双链中的腺嘌呤与胸腺嘧啶形成两个氢键的碱基对；鸟嘌呤与胞嘧啶形成三个氢键的碱基对。具有双螺旋结构的DNA在细胞内还将进一步折叠成超螺旋结构，并且在组蛋白的参与下构成核小体、螺旋管、染色质纤维空管，最后组装成染色体。DNA的生物学功能是作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板。
RNA分子大多是单链结构，但可以折叠形成局部的双螺旋区。细胞内的RNA主要是mRNA、tRNA和rRNA和snRNA。mRNA在胞质中是蛋白质生物合成的模板。成熟的mRNA含有5'-末端帽结构和3'-末端的多聚A尾结构，中间为信息区。mRNA分子上从5'的AUG开始每3个核苷酸为一组构成了一个密码子，决定了肽链上的一个氨基酸。tRNA在蛋白质生物合成中是作为各种氨基酸的运载体。tRNA分子中稀有碱基较多，二级结构是三叶草形，三级结构是倒L形。mRNA和tRNA通过密码子-反密码子的碱基互补关系相互识别。rRNA与核糖体蛋白构成核糖体，核糖体是蛋白质生物合成的场所。核糖体为mRNA、tRNA和肽链合成所需要的多种蛋白因子提供结合位点和相互作用所需要的空间环境。细胞内的snRNA表现出了种类、结构和功能的多样性，是基因表达调控中必不可少的因子。
核酸同样具有在260nm波长处紫外吸收特征，可利用这一性质对核酸进行定性和定量分析。由于核酸的种类和结构的不同，因而导致它们的沉降特征和密度特征不同。DNA的变性是它的一个很重要的性质。DNA的变性是指某些理化因素会导致DNA双链互补碱基之间的
氢键发生断裂，是双链DNA解离为单链，的现象。DNA变性后，许多性质发生了变化，包括它的生物学活性和紫外吸收性质。变性的DNA在一定条件下可以复性。DNA的复性是指当变性条件缓慢解除后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来双螺旋结构的现象。热变性的DNA经缓慢冷却后可以恢复原来的双链结构，这一过程称为退火。复性的速度与温度、离子强度、pH、DNA的大小和浓度有关。
生物体内含有种类很多、专一性不同的核酸酶。不同的核酸酶在不同的研究中有不同的应用。在从细胞中分离核酸时应特别注意使用核酸酶的抑制剂。
自测练习题 一、选择题 （一）A型题
1．核酸的基本组成单位是
A．磷酸和核糖 B．核苷和碱基 C．单核苷酸 D．含氮碱基 E．脱氧核苷和碱基 2．DNA的一级结构是
A．各核苷酸中核苷与磷酸的连接键性质 B．多核苷酸中脱氧核苷酸的排列顺序 C．DNA的双螺旋结构
D．核糖与含氮碱基的连接键性质
E．C、A、U、G 4种核苷酸通过3′ ,5′-磷酸二酯键连接而成 3．在核酸中，核苷酸之间的连接键是
A．糖苷键 B．氢键 C．3′ ,5′-磷酸二酯键 D．1′ ,3′-磷酸二酯键 E．2′ ,5′-磷酸二酯键 4．核酸中稀有碱基含量最多的是
A．rRNA B．mRNA C．tRNA D．hnRNA E．snmRNA 5．核酸的最大紫外光吸收值一般在
A．280nm B．260nm C．240nm D．200nm E．220nm 6．有关核酸酶的叙述正确的是 A．由蛋白质和RNA构成 B．具有酶活性的核酸分子 C．由蛋白质和DNA构成的 D．专门水解核酸的核酸 E．专门水解核酸的酶
7．DNA与RNA彻底水解后的产物是
A．戊糖不同，碱基不同 B．戊糖相同，碱基不同 C．戊糖不同，碱基相同 D．戊糖不同，部分碱基不同 E．戊糖相同，碱基相同
8．关于DNA的二级结构，叙述错误的是
A．A和T之间形成三个氢键，G和C之间形成两个氢键 B．碱基位于双螺旋结构内侧 C．碱基对之间存在堆积力 D．两条链的走向相反
E．双螺旋结构表面有大沟和小沟 9．关于mRNA叙述正确的是
A．大多数真核生物的mRNA在5′末端是多聚腺苷酸结构 B．大多数真核生物的mRNA在5′末端是m7GpppN- C．只有原核生物的mRNA在3′末端有多聚腺苷酸结构 D．原核生物的mRNA在5′末端是m7GpppN- E．所有生物的mRNA分子中都含有稀有碱基 10．关于DNA热变性的描述正确的是 A．A260下降
B．碱基对可形成共价键连接
C．加入互补RNA链，再缓慢冷却，可形成DNA∶RNA杂交分子 D．多核苷酸链裂解成寡核苷酸链 E．可见减色效应
11．核小体核心颗粒的蛋白质是
A．非组蛋白 B．H2A、H2B、H3、H4各一分子 C．H2A、H2B、H3、H4各二分子 D．H2A、H2B、H3、H4各四分子 E．H1组蛋白与140-145碱基对DNA
12．如果双链DNA的胸腺嘧啶含量为碱基总含量的20%，则鸟嘌呤含量应为 A．10% B．20% C．30% D．40% E.50% 13．DNA的核酸组成是
A．ATP、CTP、GTP、TTP B．ATP、CTP、GTP、UTP C．dAMP、dCMP、dGMP、dTMP D．dATP、dCTP、dGTP、dUTP
E．dATP、dCTP、 dGTP、dTTP
14．正确解释核酸具有紫外吸收能力的是
A．嘌呤和嘧啶环中有共轭双键 B．嘌呤和嘧啶连接了核糖 C．嘌呤和嘧啶中含有氮原子 D．嘌呤和嘧啶连接了核糖和磷酸 E．嘌呤和嘧啶连接了磷酸基团
15．如果mRNA中的一个密码为5′CAG3′，那么与其相对应的tRNA反密码子是 A．GUC B．CUG C．GTC D．CTG E．以上都不是 16．自然界DNA以螺旋结构存在的主要方式 A．A-DNA B．B-DNA C．E-DNA D．Z-DNA E.．以上都不是 17．DNA的解链温度是 A．A260达到最大值时的温度 B．A260达到最大值50%时的温度 C．A280达到最大值50%时的温度 D．DNA开始解链时所需的温度 E．DNA完全解链时所需的温度 18．DNA的二级结构是
A．α-螺旋 B．β-折叠 C．β-转角 D．双螺旋 E．无规卷曲
19．决定tRNA携带氨基酸特异性的关键部位是 A．-CCA 3'末端 B．TψC环 C．DHU环 D．反密码环 E．额外环 20．以hnRNA为前体的RNA是
A．tRNA B．rRNA C．mRNA D．snRNA E．siRNA （二）B型题
A．三叶草结构 B．倒L形 C．双螺旋结构 D．α-螺旋 E．hnRNA 1．tRNA的三级结构是 2．DNA的二级结构是 3．tRNA的二级结构是 4．成熟mRNA的前体
A．rRNA B．mRNA C．tRNA D．hnRNA E．snRNA
