生物化学01第一章核酸.ppt

第一篇 生物分子的结构与功能,第一章 核 酸（Nucleic acid）第一军医大学 解放军基因工程研究所 马文丽,内容纲要,核酸的种类与分子组成 DNA的一级结构、二级结构及组装 RNA的种类、结构与功能 核酸的理化性质 核酸具有催化活性 真核生物基因组的特点 人类基因组计划,核酸的种类,脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）遗传信息的贮存和携带者 核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）参与遗传信息的表达,第一节核酸的基本组成单位核苷酸,核酸的基本组成单位是核苷酸，核苷酸则由碱基（base）、核糖（ribose）或脱氧核糖（deoxyribose）、磷酸（phosphate）三种成分通过共价键连接而成。,图1-1 核酸的构成,一、核苷酸的组成,（一）碱基 参与核苷酸构成的碱基主要有五种，它们都是嘌呤（purine）或嘧啶（pyrimidine）类化合物。嘌呤类碱基主要有腺嘌呤（adenine，A）和鸟嘌呤（guanine，G）两种，嘧啶类碱基主要有三种，即胞嘧啶（cytosine，C）、胸腺嘧啶（thymine，T）和尿嘧啶（uracil，U）,图1-2 构成核苷酸的主要碱基,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T),DNA,尿嘧啶(U),RNA,表1-1 核酸中的部分稀有碱基,图1-3 碱基的互变异构,嘌呤和嘧啶碱基都是含氮杂环化合物，分子中的酮基或氨基均位于杂环上氮原子的邻位，受介质中pH的影响，会发生酮式-烯醇式互变异构，或氨基-亚氨基互变异构,碱基的紫外吸收性质,嘌呤环和嘧啶环中含有共轭双键，因而都有吸收紫外光的性质，吸收高峰在波长260nm左右。在研究核酸、核苷酸、核苷及碱基时，可以此对核酸进行定性及定量分析。另外，紫外线照射可引起DNA突变，也是由于存在于DNA中的核苷酸吸收紫外光所造成的。,一、核苷酸的组成,（二）戊糖 构成核苷酸的戊糖有两种，DNA分子中含有-D-2脱氧核糖，RNA分子中的戊糖为-D-核糖。碱基杂环中的原子编号一般以1，2，3，表示，为了与此区分开来，糖环上的碳原子则标以1，2，3等。,图1-4 两种核糖的结构,一、核苷酸的组成,（三）核苷与核苷酸 碱基与戊糖通过-N-糖苷键（-N-glycosidic bond）缩合形成核苷（nucleoside）。嘌呤类核苷是由嘌呤环上的N-9与戊糖的C-1连接，嘧啶类核苷是由嘧啶环上的N-1与糖的C-1相连。,图1-5 核糖核苷与脱氧核糖核苷,构成核苷酸的戊糖有两种，因此核苷又可分为核糖核苷及脱氧核糖核苷。,核苷的戊糖羟基与磷酸之间脱水以酯键相连，即形成核苷酸。最常见的酯化部位是在核糖或脱氧核糖的C-5和C-3位上。单核苷酸分子中的磷酸主要连接在C-5位上，称为5-核苷酸。,图1-6 不同类型的核苷酸,含有一个磷酸基团的核苷酸称为核苷一磷酸（nucleoside monophosphate，NMP），第二个磷酸基团通过酸酐键与核苷一磷酸的磷酸基团相连则形成核苷二磷酸（nucleoside diphosphate，NDP），同样，第三个磷酸基团连在核苷二磷酸的焦磷酸基团上则形成核苷三磷酸（nucleoside triphosphate，NTP）。在对核苷及核苷酸命名时，须先冠以碱基的名称。如为脱氧核苷或脱氧核苷酸，则在相应的核苷或核苷酸前面加上脱氧，在缩写名词前加上d字符。,表1-2 构成DNA及RNA的碱基、核苷和核苷酸,（续表）表1-2 构成DNA及RNA的碱基、核苷和核苷酸,二、核苷酸的连接方式,DNA和RNA都是通过核苷酸间的3,5-磷酸二酯键连接而成，即前一个核苷酸的C3-OH与下一核苷酸的C5位磷酸之间脱水形成酯键。核苷酸的连接具有严格的方向性。通过3,5-磷酸二酯键连接形成的核酸是一个没有分支的线性分子，它们的两个末端分别为5末端（游离磷酸基）和3末端（游离羟基），在书写时，方向应该从53。,图1-7 核苷酸的连接方式,核酸的一级结构,不同的核苷酸在核酸长链上的排列顺序，就是核酸的一级结构。由于核苷酸之间的差异主要是碱基的不同，所以核酸的一级结构也称为核苷酸序列或碱基序列。,第二节 DNA的结构,Oswald Avery（1877-1955）,R型细菌：无毒型肺炎球菌S型细菌：有毒型肺炎球菌,肺炎球菌转化实验,DNA是遗传的物质基础,一、DNA的一级结构,组成DNA分子的脱氧核糖核苷酸主要有四种，即脱氧腺苷酸（dAMP）、脱氧鸟苷酸（dGMP）、脱氧胞苷酸（dCMP）和脱氧胸苷酸（dTMP）。DNA分子的一级结构就是这四种脱氧核糖核苷酸的排列顺序，或者四种碱基的顺序。,二、DNA的二级结构,Erwin Chargaff（19051995）,Chargaff s rule：A%T%G%C%,DNA 分子X射线衍射照片,Rosalind Franklin,James Watson&Francis Crick,（一）DNA二级结构模型,DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸链组成，两条链的走向呈反向平行 DNA是右手螺旋结构脱氧核糖-磷酸骨架位于螺旋的外侧；碱基位于双螺旋的内侧，每个碱基均与对应链上的碱基处于同一平面而以氢键（hydrogen bond）结合碱基互补原则,（一）DNA二级结构模型,碱基平面与双螺旋的长轴垂直，糖环的平面则与长轴平行 DNA分子两条链间互补碱基的氢键维持双螺旋结构的横向稳定性，纵向则靠碱基平面间的疏水性碱基堆积力（base stacking force）来维系 双螺旋结构上存在着两条凹沟，与脱氧核糖-磷酸骨架平行。较深的沟称为大沟（major groove），较浅的称为小沟（minor groove）,图1-8 DNA双螺旋结构示意图,碱基互补原则：腺嘌呤（A）总是跟胸腺嘧啶（T）配对，形成两个氢键；鸟嘌呤（G）总是跟胞嘧啶（C）配对，形成三个氢键,图1-9 碱基互补原则,（二）DNA二级结构的多样性,上述DNA的二级结构特征是以B-DNA为模型。B-DNA是DNA分子在生理条件下最稳定的结构，如果改变溶液的离子强度或相对湿度，DNA螺旋结构的上述特征都会发生变化。,图1-10 不同类型的DNA双螺旋结构,三、DNA的高级结构,所有生物的基因组DNA的长度通常比含有DNA的细胞直径大得多。因此，DNA在形成双螺旋结构的基础上，必须进一步折叠成超级螺旋结构，并且在蛋白质的参与下，再进行精密的包装，。这样，DNA才能存在于小小的细胞。甚至细胞核中。,（一）原核生物细胞中DNA的组装,绝大部分原核生物的DNA都是闭合环状双螺旋结构，裸露而不与蛋白质结合，这种双螺旋分子还进一步螺旋化形成超螺旋结构。环状DNA分子的生物活性形式为超螺旋结构。,图1-11 环状DNA结构示意图,（二）真核生物细胞中DNA的组装,在真核细胞内，由于DNA分子较原核细胞大得多，所以它们压缩得更为致密。真核细胞的DNA与蛋白质结合，以染色质（chromatin）或染色体（chromosome）的形式存在于细胞核内。它们的基本结构单位都是核小体（nucleosome）。,图1-12 核小体结构示意图,四、线粒体DNA,在真核细胞中，DNA除了存在于细胞核内，还有少量的DNA位于细胞的线粒体（mitochondrion）中，称为线粒体DNA（mitochondrial DNA,mtDNA）。mtDNA与细菌的DNA相似，也是超螺旋双链环状分子，裸露而不与组蛋白结合，分散在线粒体基质的不同区域。,第三节 RNA的结构与功能,表1-3 RNA与DNA的比较,表1-4 真核细胞内RNA的种类及功能,（续表）表1-4 真核细胞内RNA的种类及功能,一、信使RNA,信使RNA（mRNA）的作用就好像一种信使，将存在于细胞核内的基因的遗传信息转移到细胞质中，作为模板指导蛋白质的合成。真核生物的mRNA前身称为不均一核RNA（heterogenous nuclear RNA，hnRNA）。hnRNA在核内经过一系列的剪接、修饰和加工，成为成熟的mRNA并转移到细胞质中。,图1-13 真核生物成熟mRNA的结构示意图,真核生物mRNA的结构特征,5-端有一个特殊结构：7mG-5ppp5-Nm-3-P，称为帽子结构。3-端有一段长约20250个核苷酸的多聚腺苷酸（poly A），称为多聚A尾巴（poly A tail）mRNA分子上的每三个核苷酸为一组，构成遗传密码（genetic code），可以决定多肽链上某一个氨基酸，又称为三联体密码（triplet code）。,二、转运RNA,转运RNA约占细胞中RNA总量的10%15%，是分子量最小的一类核酸，由7495个核苷酸构成。tRNA的功能是转运氨基酸，按照mRNA上的遗传密码的顺序将特定的氨基酸运到核糖体进行蛋白质的合成。,tRNA的结构特征,分子中含有10%20%的稀有碱基 一级结构中存在一些能局部互补配对的核苷酸序列，可以形成局部双链，使tRNA的二级结构呈三叶草形（cloverleaf）三级结构呈“倒L”形,图1-14 tRNA中的部分稀有碱基,图1-15 tRNA的空间结构示意图,三、核糖体RNA,核糖体RNA（rRNA）是细胞内含量最多的RNA，约占RNA总量的75%80%。rRNA与蛋白质共同构成核糖体或称为核蛋白体（ribosome），是细胞内蛋白质生物合成的场所。原核生物与真核生物的核糖体均由大亚基和小亚基构成。,表1-5 原核及真核生物核糖体的组成,rRNA的结构特征,rRNA一级结构的一个特征就是甲基化残基的存在，主要的修饰位点在-D-核糖的C2-OH。二级结构的模型也已构建出来，rRNA分子内部局部碱基互补，形成许多“茎环”结构，为核糖体蛋白的结合与组装提供了结构基础。,图1-16 原核生物16S rRNA的二级结构,第四节 核酸的理化性质,一、核酸的一般性质,核酸溶液的黏度比较大，核酸粘度降低或消失，即意味着变性或降解。DNA分子的长度与直径之比达到107，极易在机械力的作用下发生断裂。核酸的沉降特性。,二、核酸的紫外吸收,嘌呤和嘧啶碱基具有共轭双键，这使核苷、核苷酸及核酸可以吸收紫外光，最大吸收峰位于波长260nm附近，因此经常用A260（在260nm处的吸光度）或OD260（260nm处的光密度值）表示核酸的浓度。利用核酸的紫外吸收特性，可以用紫外分光光度法对DNA和RNA进行定性和定量分析。,三、核酸的变性与复性,（一）变性（denaturation）核酸的变性是指核酸的互补配对碱基之间的氢键断裂，而构成磷酸-戊糖骨架的3,5-磷酸二酯键并未发生变化。温度升高，溶液的盐浓度降低，或者溶液的酸碱度改变，都可以使核酸发生变性。实验室中最常用的使DNA分子变性的方法之一是加热。,DNA的增色效应（hyperchromic effect）DNA变性时，A260随之增高的现象 DNA的解链曲线 在加热DNA的过程中，以温度为横坐标，测得的A260为纵坐标作图，所得到的曲线,DNA的融解温度（melting temperature）DNA的变性作用发生在一个相当窄的温度范围内，通常将A260达到最大值的一半时的温度称为DNA的融解温度（melting temperature），以Tm表示。Tm值计算公式为：Tm69.3+41(G+C)%，少于20个碱基的寡核苷酸的Tm4(G+C)+2(A+T),图1-17 DNA的解链曲线,（二）复性与杂交 变性DNA在适当条件下，两条互补的单链重新缔合，恢复天然的双螺旋结构，这个过程称为复性（renaturation）将不同来源的DNA分子放在同一溶液里，经热变性后缓慢冷却，使其复性。若这些变性的DNA单链之间在某些区域有碱基互补的序列，则复性时，它们之间会形成双链，该过程称为核酸分子杂交（hybridization）,图1-18 核酸分子杂交原理示意图A.不同来源的DNA分子（分别用粗线和细线表示）在加热变性后的复性过程中可以形成杂化双链 B.经标记的寡核苷酸（）与变性后的单链DNA互补结合,第五节 核酸的催化性质,一、核酶,概念：核酶（ribozyme）是指一类具有催化作用的RNA。种类：（1）内含子的自我剪接型（2）异体催化的剪切型（3）自体催化的剪切型（4）催化肽键的形成,核酶的结构有一定的规律：根据其一级结构绘出的二级结构中，有许多RNA分子内部碱基配对形成的局部双链区，这是RNA具有催化作用的结构依据。其中一个最简单且最具有代表性的结构就是锤头结构（hammerhead structure）。,图1-19 锤头核酶二级结构示意图N表示任意碱基，N表示与其互补的碱基，X表示除G以外的任何碱基，A、G、C、U表示一致性序列,图1-20 人工设计的核酶可能作用的方式箭头表示剪切位点，粗线代表人工合成的RNA片段，细线代表欲破坏的目的核酸分子,二、脱氧核酶,概念：具有特定生物催化功能的DNA分子称为脱氧核酶(deoxyribozyme)或酶性DNA（DNA enzyme，DNAzyme)种类：（1）剪切RNA分子（2）剪切DNA分子（3）催化核酸分子磷酸化（4）连接DNA分子（5）催化卟啉与金属离子结合,核酶与脱氧核酶的研究意义,对研究生命起源和进化具有重大意义拓展了酶学的研究范围科研以及医疗应用,第六节 基因组学与人类基因组计划,基因（gene）是指位于染色体的特定位置、编码特异的蛋白质或RNA的一段核酸序列（通常是DNA序列），是遗传物质的结构和功能单位。基因组(genome)代表了一个生物细胞内的全部基因和染色体组成。,基因组学(Genomics)，指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学。基因组学包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学(structural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics)。,真核生物基因组的特点,基因组的结构与形式 真核生物基因组远大于原核生物的基因组，多是线性双链DNA分子，与蛋白质结合构成染色体，位于细胞核中，除配子细胞外，体细胞内的基因组是双份的(即双倍体，diploid)，即有两份同源的基因组；原核生物基因组较小，没有核膜包裹，且形式多样。,真核生物基因组的特点,基因组的构成 真核生物基因占整个基因组的比例很小，基因组中非编码序列远远多于编码序列，非编码序列可占8090%。而原核生物的DNA分子绝大部分用于编码蛋白质，只有一小部分是不翻译的，不翻译区(又称间隔区)通常包含控制基因表达的序列。,基因重叠 病毒基因组具有重叠基因（overlapping gene）的结构，即多个基因在同一DNA分子上部分或完全重叠，该DNA序列能够编码两种甚至三种蛋白质分子；而真核基因组及细菌的基因组没有这种结构。,I,P,O,真核生物基因组的特点,基因转录 真核细胞基因转录产物为单顺反子mRNA，即一个结构基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一条多肽链。原核生物功能相关的几个结构基因常常串连在一起，受一套调控基因的调节，组成操纵子（operon）结构，并转录生成同一个mRNA分子，称为多顺反子mRNA（polycistronic mRNA），作为多种蛋白质合成的模板,启动子(promoter),结构基因(structural gene),操纵基因(operator),操纵子(operon),调节基因(regulatory gene),原核生物的操纵子结构,转录,翻译,蛋白A,蛋白B,蛋白C,多顺反子mRNA(polycistronic mRNA),原核生物基因表达,DNA,DNA,转录及加工,单顺反子mRNA（monocistronic mRNA）,翻译,蛋白质,真核生物基因表达,真核生物基因组的特点,重复序列 真核生物基因存在大量重复序列，即在整个基因组中有许多重复出现的核苷酸序列，重复序列长短不一，短的仅含两个核苷酸，长的多达数百、乃至上千；重复频率也不尽相同。根据重复频率的不同，可分为高度重复序列（106），中度重复序列（103104）和单拷贝或低度重复序列。,真核生物基因组的特点,基因的连续性 真核生物的基因是不连续的，即基因内部的编码序列（外显子，exon）被非编码序列（内含子，intron）所分隔；除真核细胞病毒外，原核生物的基因是连续的，基因内部没有非编码序列。,DNA,DNA,内含子（intron）,外显子（exon）,真核生物断裂基因,5,3,结构基因,人类基因组计划（human genome project，HGP）,人类基因组计划的出现,20世纪70年代，Sanger等开始病毒全基因组测序1984年，完成了噬菌体X174(5386bp)、人线粒体基因组(16kb)等的全测序1984年，美国Utah州，能源部召开的会议上讨论了测定整个基因组DNA的意义与前景1985年，美国能源部的HGP草案形成1986年，Dulbecco在Science发表HGP的短文1988年，Watson主持成立美国国家人类基因组研究中心1990年，美国国会批准本国的HGP，正式启动,癌症研究的转折点人类基因组的全序列分析 Renato Dulbecco，Science 1986,回顾了70年代以来癌症研究的进展，使人们认识到包括癌症在人类疾病的发生，都与基因直接、间接有关；同时指出，要么仍处在零打碎敲的方法研究，要么从整体上研究和分析整个人类基因组及其序列。这一计划的意义重大。这样的工作是任何一个实验室难以单独承担的项目。这个世界所发生的一切事情，都与这一人类的DNA序列息息相关。,HGP的研究目标及内容,总体目标：15年内投入30亿美元，完成人类24条 染色体的3109 bp核苷酸序列分析1993年马里兰会议上进行修订，内容包括：1.基因组制图（遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱）2.基因的定位与分析 3.基因组研究技术的建立、改进 4.模式生物基因组的图谱绘制及测序 5.相关课题的研究,人类基因组作图,遗传图谱 遗传图谱（genetic map）又称连锁图谱（linkage map），是表示基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离的基因组图，反映染色体上两点之间的连锁关系。遗传图谱是以细胞减数分裂时同源染色体发生交换的DNA区段为标记。遗传距离通常以基因或DNA片段在染色体交换过程中的重组频率cM来表示。,物理图谱 物理图谱（physical map）指DNA序列上两点之间的实际距离。其目标是在基因组中每100kb设一个标志点（即“路标”），目前最满意的是以已定位的DNA序列STS（sequencing tagged site，序列标记位点）作为“路标”，以DNA的实际长度（bp，kb，Mb）为“图距”绘制物理图谱。物理图谱是进行DNA序列分析和基因组织结构研究的基础。,转录图谱 转录图谱（transcription map）又称cDNA（complementary DNA）计划，是以表达序列标签（expression sequence tag，EST）为标志绘制的图谱。在获得足够多的EST序列后，对这些EST片段进行染色体定位，最终绘制成一张可表达的基因图转录图谱。有了这张转录图谱，我们就可以了解不同基因在不同的时间、不同组织的表达情况；以及正常与异常状况下基因表达的差异。来自不同组织和器官的EST可为基因的功能研究提供有价值的信息，为基因鉴定提供候选基因。,基因组序列分析 人类基因组计划最终要测定出由3109 bp核苷酸组成的人基因组DNA的全部序列。随着全新测序技术与策略的参与，这项工作的进度大大加快，已远远超越了原定计划的时间表。,人类基因组计划的步伐,1990 年，HGP正式启动 1991年，人类染色体基因组数据库（GDB）建立 1992年，低分辨率人类基因组遗传图谱发表 1993年，对HGP的目标进行了修正 1994年，遗传图谱比原目标提前一年完成 1995年，最小的细菌生殖器支原体测序完成 1996年，真核生物酵母基因组测序完成 1997年，大肠杆菌基因组测序完成 1998年，秀丽线虫基因组测序完成；同年5月，celera公司宣布加入HGP。HGP的进程走了一半,人类基因组计划的步伐,1999年初 celera公司宣布果蝇的测序完成 1999年9月 中国获准加入该计划，测1的基因组，也就是3号染色体上的30Mb。1999 年12月，国际人类基因组计划联合研究小组宣布对第一条人类染色体22号染色体测序完成 2000年4月，中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图 2000年5月，人类第21号染色体的测序完成 2000年6月26日，HGP科学家、美国总统克林顿以及celera公司负责人同时宣布人类基因组序列的“工作框架图”完成,人类基因组计划的步伐,2001年2月，Science和Nature分别发表了经过整理、分类和排列的基因组“精细图”及初步分析结果。同年，人类第20号染色体测序完成 2002年12月，小鼠基因组序列草图发表 2003年1月，人类第14号染色体测序完成 2003年4月14日，人类基因组计划宣布完成,人类基因组计划的研究价值,医学领域：将人类感知生命的里程提高到分子水平阶段，大大加速人们对疾病基因的鉴定生命科学领域：阐明基因的结构与功能关系，细胞的发育、生长、分化的分子机理，疾病发生的机理等，有利于理解生物是如何进化的促进生命科学与信息科学相结合：生物信息学技术经济价值：医药、保健、农业和食品制造等产业,下一阶段：后基因组研究,功能基因组学：基因功能鉴定、基因表达分析及突变检测蛋白质组学：分析基因编码产物蛋白质的结构、功能和蛋白质群体内相互作用,多选题,核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一波长附近？200nm 220nm 240nm 260nm 280nm,核苷酸中碱基（N）、戊糖（R）和磷酸（P）之间的连接关系是：N-R-P N-P-R R-N-P P-N-R R-P-P-N,某DNA分子中腺嘌呤的含量为20%，则胞嘧啶的含量为：10%15%20 25%30%,下列关于tRNA的叙述，错误的是：含有密码子环 通常由7090个核苷酸组成 参与蛋白质生物合成 三级结构呈“倒L形”含有大量的稀有碱基,DNA双螺旋结构中的碱基对之间的关系是：A G,C T A T,G C A U,G C A T,G C A T,G C,下列几种DNA分子的碱基组成比例不同，哪一种DNA的Tm值最高？DNA中A-T占15%DNA中G-C占25%DNA中G-C占40%DNA中A-T占80%DNA中G-C占55%,核酸的各基本组成单位之间的主要连接键是：二硫键 糖苷键 磷酸二酯键 肽键 氢键,下列关于B-DNA双螺旋结构模型的叙述中，哪一项是错误的？两条链方向相反 两股链通过碱基之间的氢键相连 为右手螺旋，每个螺旋包含了10对碱基 碱基位于螺旋外侧 螺旋的直径为2nm,DNA和RNA彻底水解后的产物：碱基不同，戊糖不同 碱基相同，磷酸相同 碱基不同，戊糖相同 碱基相同，戊糖不同 戊糖相同，磷酸相同,人们通常用寡聚dT从总RNA中分离出mRNA，这是利用mRNA分子的哪一种特点？5-端帽子结构 沉降系数为625 S 分子大小不均一 3-端有多聚A 分子中有发夹样结构,关于核酸分子杂交的叙述，下列那项是错误的？不同来源的两条单链DNA，只要有部分碱基互补，就可杂交 DNA单链可与有几乎相同互补碱基的RNA链杂交 以mRNA为模板，在逆转录酶催化下，可合成RNA-DNA杂交链 RNA可与编码的多肽链结合成为杂交分子 通过分子杂交技术，可从基因文库中筛选出目的基因,核小体串珠状结构的珠状核心蛋白质是：H2A，H2B，H3和H4各一分子 H2A，H2B，H3和H4各二分子 H1组蛋白与140-145碱基对DNA 非组蛋白 H2A，H2B，H3和H4各四分子,DNA变性时：溶液粘度增加 浮力密度降低 260nm处光吸收增强 易被蛋白酶降解 分子量降低,下列关于ribozyme的叙述，哪一个是正确的？即核酸酶 本质是蛋白质 本质是核糖核酸 最早发现的一种酶 其辅酶是辅酶A,核酸分子杂交可发生在DNA与DNA之间、DNA与RNA之间，那么对于单链DNA5-GCCTACG-3，可与下列哪一种RNA发生杂交？5-CGGATGC-3 5-CGTAGGC-3 5-CGGAUGC-3 5-CGUAGGC-3 5-CGGTUGC-3,下列关于DNA双螺旋结构的叙述，正确的是：磷酸核糖在双螺旋外侧，碱基位于内侧 碱基对平面与螺旋轴平行 遵循碱基配对原则，但有摆动现象 核糖平面与螺旋轴垂直 两条链的方向是相同的,真核细胞染色质的基本结构单位是：组蛋白 核心颗粒 核小体 超螺旋筒-螺旋,下列关于rRNA的叙述，正确的是：原核生物的核糖体中有四种rRNA，即23S、16S、5S和5.8S原核生物的核糖体中有三种rRNA，即23S、18S、和5S真核生物的核糖体中有三种rRNA，即28S、18S、和5S真核生物的核糖体中有四种rRNA，即28S、18S、5S和5.8S真核与原核生物的核糖体具有完全相同的rRNA,关于RNA的叙述，错误的是：A主要有mRNA、tRNA、rRNA三大类B胞质中只有一种RNA，即mRNAC最小的一种RNA是tRNAD原核生物没有hnRNAE原核生物没有snRNA,DNA的解链温度（Tm）指的是：A260达到最大值时的温度 A260达到最大值的50%时的温度 DNA开始解链时的温度 DNA完全解链时所需要的温度 A280达到最大值的50%时的温度,人类基因组计划不包括：遗传图谱 物理图谱 转录图谱 序列分析 蛋白质表达图,氢键 磷酸二酯键 范德华力 碱基堆积力 碱基中的共轭双键DNA双螺旋结构纵向稳定性的维持力是：核酸分子中吸收紫外光较强的键是：核苷酸之间的连接键是：碱基互补配对时形成的键是：,三叶草形 倒L形 碱基排列顺序 双螺旋-螺旋 核酸的一级结构是指：DNA的二级结构是：tRNA的二级结构是：tRNA的三级结构是：,U T A-D-2-脱氧核糖-D-核糖 只存在于DNA中碱基为：只存在于RNA中碱基为：构成RNA的戊糖为：,TdR CR cAMP ATP GTP最常见的直接供能物质是：参与细胞信号转导的物质是：脱氧胸苷是：胞苷是：,答案：B。因为嘌呤和嘧啶环上均含有共轭双键，所以对波长260nm左右的紫外光有较强吸收，这是碱基的一个重要的理化性质，常被用于对核酸进行定性、定量分析。,1.核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一波长附近？,答案：A。核苷酸是由碱基（N）、戊糖（R）和磷酸（P）三种成分连接而成，碱基与戊糖以糖苷键连接构成核苷，核苷以糖环上的羟基与磷酸形成酯键构成核苷酸，所以他们之间的连接关系为N-R-P。,2.核苷酸中碱基（N）、戊糖（R）和磷酸（P）之间的连接关系是：,3.某DNA分子中腺嘌呤的含量为20%，则胞嘧啶的含量为：答案：E。构成DNA分子的碱基中，嘌呤与嘧啶各占50%，另外A=T，G=C，所以正确答案为胞嘧啶占30%。,4.下列关于tRNA的叙述，错误的是：答案：A。组成tRNA的几十个核苷酸中存在着一些能局部互补配对的区域，进而形成一种茎-环样结构，使得tRNA的二级结构呈三叶草形，包括DHU环、T环和反密码子环，所以这个叙述是错误的。,5.DNA双螺旋结构中的碱基对之间的关系是：答案：B。DNA中的碱基互补配对是A 与T，形成两个氢键，G与C，形成三个氢键。,6.下列几种DNA分子的碱基组成比例不同，哪一种DNA的Tm值最高？答案：A。在DNA分子中，G与C配对，形成三个氢键，所以DNA分子中的G-C含量越高，Tm值就越大。组成DNA分子的碱基中，ATGC100%，AT含量高则GC含量低，GC含量高则AT含量低。所以Tm值最大的DNA分子中GC含量最高，AT含量最低。,7.核酸的各基本组成单位之间的主要连接键是：答案：C。核酸的基本组成单位是核苷酸，前一核苷酸的3-OH与下一位核苷酸的5位磷酸间形成3,5-磷酸二酯键，从而构成线性的核酸生物大分子，所以磷酸二酯键是核酸的各基本组成单位之间的连接键。,8.下列关于B-DNA双螺旋结构模型的叙述中，哪一项是错误的？答案：D。在DNA双链结构中，亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于螺旋的外侧，而碱基位于内侧，所以该叙述是错误的。,9.DNA和RNA彻底水解后的产物：答案：A。核酸的基本组成单位是核苷酸，核苷酸由碱基、戊糖、磷酸组成。DNA分子中的碱基有A、G、C、T四种，戊糖为脱氧核糖，而RNA分子中的碱基为A、G、C、U，戊糖为核糖，所以DNA和RNA彻底水解后的产物中，碱基与戊糖均不同，只有磷酸是相同的。,10.人们通常用寡聚dT从总RNA中分离出mRNA，这是利用mRNA分子的哪一种特点？答案：D。mRNA分子中3-端有多聚A，A可与T互补配对，利用这一特点，用寡聚dT与与mRNA的多聚A配对，可以将mRNA从总RNA中分离出来。,11.关于核酸分子杂交的叙述，下列那项是错误的？答案：D。杂交是单链核酸分子之间按照碱基互补配对的原则形成杂化双链，核酸分子与多肽链之间的结合不属于杂交的范畴，所以这个叙述是错误的。,12.核小体串珠状结构的珠状核心蛋白质是：答案：B。核小体是由DNA和组蛋白共同构成，组蛋白分子共有五种，分别为：H1，H2A，H2B，H3和H4。各2分子的H2A，H2B，H3和H4共同构成核小体的核心。,13.DNA变性时：答案：C。DNA变性时，双链解离，对260nm处光吸收增强，称为DNA的增色效应。,14.下列关于ribozyme的叙述，哪一个是正确的？答案：C。Ribozyme的本质是RNA，即核糖核酸。,15.核酸分子杂交可发生在DNA与DNA之间、DNA与RNA之间，那么对于单链DNA5-GCCTACG-3，可与下列哪一种RNA发生杂交？答案：D。发生杂交的条件是存在碱基互补的序列。碱基互补配对时要考虑到构成DNA与RNA的碱基不同，并且杂交的两条链的方向应该是相反的。,16.下列关于DNA双螺旋结构的叙述，正确的是：答案：A。DNA双螺旋结构中，亲水的脱氧核糖基与磷酸基骨架位于双链的外侧，碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相结合。,17.真核细胞染色质的基本结构单位是：答案：C。核心颗粒由DNA和组蛋白H1构成的连接区连接起来形成串珠样的核小体，是真核细胞染色质的基本结构单位。,18.下列关于rRNA的叙述，正确的是：答案：D。真核生物的核糖体中有四种rRNA，即28S、18S、5S和5.8S,19.关于RNA的叙述，错误的是：答案：B。胞质中三种RNA都有，rRNA与蛋白质构成核糖体，是蛋白质合成的场所，tRNA负责转运氨基酸到核糖体进行蛋白质的合成，mRNA在细胞核内合成后，进入到胞质中，作为指导蛋白质合成的模板，所以这个叙述是错误的。,20.DNA的解链温度（Tm）指的是：答案：B。加热DNA使其从开始解链到完全解链，是在一个相当窄的温度范围内完成的。随着温度的增高，A260不断增加。在这一范围内，当A260达到最大值的50%时，核酸分子内50%的双链解开，这时的温度称为DNA的解链温度（melting temperature，Tm）,21.人类基因组计划不包括：答案：E。蛋白质表达图属于后人类基因组计划的一部分。在基因组全序列测定完成后，重点转移到对基因功能及其表达产物蛋白质的研究等方面，即后人类基因组计划。,22.DNA双螺旋结构纵向稳定性的维持力是：答案：D。碱基堆积力负责维持DNA双螺旋结构纵向稳定性。,23.核酸分子中吸收紫外光较强的键是：答案：E。碱基中由于有共轭双键，所以对260nm左右的紫外光有较强吸收。,24.核苷酸之间的连接键是：答案：B。核苷酸之间通过前一个核苷酸C3-OH与后一个核苷酸的C5位磷酸形成3,5-磷酸二酯键连接起来。,25.碱基互补配对时形成的键是：答案：A。碱基互补配对时，嘌呤与嘧啶之间形成氢键。其中A与T或U之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。,26.核酸的一级结构是指：答案：C。核酸的一级结构就是组成核酸的核苷酸的排列顺序。由于核苷酸之间的差异主要是碱基的不同，所以也可指碱基的排列顺序。,27.DNA的二级结构是：答案：D。DNA的二级结构就是DNA双螺旋。,28.tRNA的二级结构是：答案：A。tRNA内部可以形成局部双链，构成一种茎-环样结构。由于这种结构的存在，tRNA的二级结构呈三叶草形。,29.tRNA的三级结构是：答案：B。通过X射线衍射分析，发现tRNA的三级结构呈倒L形。,30.只存在于DNA中碱基为：答案：B。DNA和RNA都含有四种碱基，唯一不同的是T 只存在于DNA中，U 只存在于RNA中，其余三种碱基A、G、C在DNA和RNA中都有。,31.只存在于RNA中碱基为：答案：A。DNA和RNA都含有四种碱基，唯一不同的是T 只存在于DNA中，U 只存在于RNA中，其余三种碱基A、G、C在DNA和RNA中都有。,32.构成RNA的戊糖为：答案：E。构成核酸的成分有碱基、戊糖和磷酸，其中构成RNA的戊糖为-D-核糖，所以RNA称为核糖核酸。,33.最常见的直接供能物质是：答案：D。ATP分子中含有两个高能磷酸键，是生物体内最常见的直接供能物质。,34.参与细胞信号转导的物质是：答案：C。cAMP是细胞内的第二信使，负责在细胞内传递信息,35.脱氧胸苷是：答案：A。脱氧胸苷为胸腺嘧啶（T）与脱氧核糖（dR）通过糖苷键连接起来的化合物，所以其英文符号为TdR。,36.胞苷是：答案：B。胞苷为胞嘧啶（T）与核糖（R）通过糖苷键连接起来的化合物，所以其英文符号为CR。,双螺旋的发现,1944年，奥地利理论物理学家薛定锷（Erwin Schrdinger，18871961）写了一本研究生物学的书生命是什么活细胞的物理学观，该书试图用热力学、量子力学和化学理论来解释生命的本性，,引进了非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式的突变等概念。,这本书使许多青年物理学家开始注意生命科学中提出的问题，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的本性，使薛定谔成了今天蓬勃发展的分子生物学的先驱。毕业于伦敦大学、曾专攻物理学的克里克（Francis Crick）像许多物理学家一样，在这本书的感召下，转向了生命科学研究。他来到英国剑桥的卡文迪什实验室进行研究，在这里，他遇到了从美国来这里搞研究的沃森（James Watson）。两人见解相同，都想大干一场，于是，兵合一处，开始探求DNA的结构。,这个时期，世界上研究DNA结构的科学家一共有3组：第一支人马是伦敦大学的威尔金斯（Maurice Wilkins）所领导的小组，他们用X射线衍射技术研究DNA的分子结构。威尔金斯就用这种办法拍到了一张DNA晶体结构的照片，但并不是十分清楚，上面显现的是一片云状的圈圈点点。他不敢妄下结论，只猜想DNA的结构大概是螺旋形的；第二支人马是美国的结构化学权威波林（Linus Pauling，19011994）所领导的小组，也是采用 X射线作为研究 工具。1951年夏天，波林用 X射线探测蛋白质的结构，顺利地得出螺旋模型，离探明DNA的结构只有一步之遥了；第三支人马就是半路出家的沃森和克里克。,论实验条件，威尔金斯的实验室最好；论知识功底，波林最雄厚。但是，要论年龄，却是沃森和克里克最年轻，因而，他们的思想也最不保守。沃森和克里克初出茅庐，日夜苦干，决心摸清DNA结构，首先夺魁。,1951年 5月，沃森在一个科学会议上遇见了威尔金斯，威尔金斯身边正带着几张 DNA的X射线衍射照片。沃森向威尔金斯虚心求教，并开口索要DNA的X光 衍射照片。威尔金斯也不保守，不仅满口答应，还诚恳地向这位年轻人谈了自己的猜想。沃森惊喜异常，深受感动。沃森回到卡文迪什实验室后，立即把收获告知了克里克，并同克里克一起进行研 究。他们对不太清楚的照片进行分析，认为DNA的结构肯定是螺旋形的。威尔金斯小组的弗兰克林也认为它是双链同轴排列，现在看来这个问题就只差一层窗户纸没有捅破了。在这个双螺旋体里，到底 T、C、A、G这4