第二章 核酸的化学
1.核酸的分类与功能
2.核酸的组成
3.核酸的结构
4.核酸的性质
5.基因差别什么是核酸？
1869年核酸最早分离自外科绷带脓细胞的 细胞核,
当时发现这种物质含磷量之高超过当时发现的任何一种有机物，并且 含有很强的酸性,故得名核酸。
1909年其组成被研究清楚,1944年生物功能初步澄清，在 X射线衍射技术支持下 1951年结构澄清。
核酸是脱氧核糖核酸（ DNA）与核糖核酸（ RNA）
的通称 。
染色体是 DNA的载体
① DNA可通过复制遗传给下一代第一节核酸的分类与功能
(1)DNA是主要的生物遗传物质人体 23对染色体,分别来自于父母，复制后的染色体
生物染色体的 有丝分裂 (无性繁殖 ),减数分裂 (有性繁殖 )
高等动植物是一次有性繁殖和无数次无性繁殖的结合,
实质上 是 DNA的复制和遗传及表达 。
② DNA的组成差异 决定 了细胞中所有 蛋白质,RNA的结构特征
子代利用遗传下来的 DNA可以制造与父代相同的 RNA、蛋白质，故种瓜得瓜、种豆得豆。
③多细胞的 DNA控制了 细胞分化,个体形成 乃至 个体的生老病死 。
任何一个多细胞生物的体细胞都含有完全相同的 DNA。
提问：为什么人体各组织器官的细胞形状各异、
功能不同？
答案：不同细胞不同部分 DNA发挥了作用（即 表达 ）,其余 DNA休眠。
Clone— 克隆，人工操作下的细胞无性繁殖过程。
当给予合适的条件时,任何一种体细胞都能变化为一个完整的个体 —— 体细胞 克隆 技术 ；
白 绵羊的体细胞核黑 绵羊的去核 卵细胞细胞质植入山羊子宫
？
多莉
（ 1997.7.23）
克隆人
提问：为什么要克隆人？
答案：主要是采集器官，进行器官移植；
由于不同个体器官移植时存在免疫排斥现象；
还可以复制死去的亲人。
动物克隆的目的保持优良种性的牲畜性能不发生退化；
拯救濒危生物；
去年 1.12日第一只克隆野牛诞生。
克隆人的方法 1.提供卵细胞、体细胞
2,卵细胞去核并与体细胞融合 3,代理母亲受孕
4.克隆婴儿的诞生
95个 畸形、流产儿
+
5个 早衰 的克隆人提问：为什么各国政府均反对克隆人呢？
答案,1.可预见的大量的畸形儿、流产儿
2.从未有过的 伦理危机,动摇社会的 根基家庭观,权利义务观
一旦流行开来,“父将不父，母将不母，
子将不子”
但大势所趋，第一个克隆人将在一、两年内诞生 ——这就是科学的两面性（,福祸相依,）
基因（ gene 开始、发育的意思）
（古代） 种质 （ 猜想 )
（十九世纪）孟德尔 — 遗传颗粒 （ 推断 ）
（二十世纪初）摩尔根 — 染色体是基因的载体 （ 蛋白质？核酸？ ）
（ 1944年） — DNA是基因的化学载体
基因 (Gene)即 DNA上能够编译一个蛋白质或 RNA
的最小单位,一个细胞内所有基因组合在一起统称为“基因组” 。
DNA 的所有功能 本质上反映的是基因的功能 。
基因 3％ 假基因 基因间隔区
DNA双螺旋生老病死存在基因（ — 内因）
心理因素、环境因素（ — 外因）
基因诊断,基因治疗 已成为目前医学发展的最前沿的方向 。
同时也成为新的财富源泉！
共同决定 生老病死基因必须通过 RNA起作用！
（二） RNA在蛋白质合成中起着重要的辅助作用
1.mRNA
信使 RNA
2.rRNA 核糖体 RNA
3.tRNA转运 RNA
4.RNA病毒 以 RNA为遗传物质；
第二节 核酸的组成核酸核苷酸磷酸 核苷戊糖 碱基水解核 酸代表 戊糖,对 DNA而言为 脱氧核糖,对 RNA
而言为 核糖 ；
代表 碱基代表 磷酸基核苷酸戊糖核糖
(in RNA)
2｀－脱氧核糖
(in DNA)
碱基
RNA DNA
嘧啶环嘌呤环尿嘧啶 U 胸腺嘧啶 T
胞嘧啶 C
鸟嘌呤 G
腺嘌呤 A
稀有碱基
嘌呤 ——次黄嘌呤,1-甲基次黄嘌呤,N2、
N2-二甲基鸟嘌呤。
嘧啶 ——5-甲基胞嘧啶,5-羟甲基胞嘧啶、
二氢尿嘧啶,4-巯尿嘧啶
都是基本碱基的 化学修饰型 。
N
N
N
N
O
NH
2
H
鸟嘌呤
N
N
N
N
O
H
次黄嘌呤
CH3
1-甲基次黄嘌呤核苷酸磷酸 碱基戊糖
N
N
N
N
N H
H
NH
N
H
O
O
O
O HO H
O H
O H C H
2
H2O
P O H
O
O
O
H2O
碱基磷酸戊糖核苷键脂键核苷酸碱基连接 （ 核苷键 ）
脂 键
（ 对 DNA为 H）
1`
2`3`
4`
5`
八种核苷酸如下表所示
M-单 (D-二。 T－ 三） ； P-磷酸
RNA的名称为 某（单、二、三）苷酸,DNA在 某
（单、二、三）前加脱氧 两字。 如 AMP称腺苷 — 磷酸 (或腺苷酸）,dAMP称为脱氧腺苷 — 磷酸（脱氧腺苷酸）。
稀有核苷酸与上类似；
腺嘌呤
A
鸟嘌呤
G
胞嘧啶
C
尿嘧啶
U
胸腺嘧啶
T
RNA AM P G M P CM P UM P 未发现
DNA d AM P d G M P d CM P 未发现 d TM P
第三节 核酸的结构
3.1DNA的一级结构
DNA的一级结构是指 DNA上的核苷酸排列顺序。
(核苷酸相当于氨基酸、单糖的角色） 脱 H
2O
脂键相连
3`,5`-磷酸二酯键首尾
3`
5`
DNA一级结构的简写形式
核苷酸顺序又称 碱基顺序,是蛋白质与 RNA结构的生物语言。
戊糖
3`-OH
5`-磷酸
P
A
核苷酸
5` 3`
首端 末端
PP P P PP
A G C T G C
OH
A.DNA碱基互补原则
3.2 DNA的二级结构 （双螺旋）腺嘌呤 胸腺嘧啶鸟嘌呤胞嘧啶其他组合易相互排斥例 如 G:T
＊ 因 此,DNA 的双 股 系 藉 著 A:T
和 G,C的 配 对 关系 互 相 结 合 。
DNA 一股 的 核苷 酸 序列 与 另一 股 的序 列 互补（ A-T、
G-C） 。
B.二级结构 — B型双螺旋结构
大 部 分 DNA 所 具 有 的 双 螺 旋 结 构,亦称 为 B 型小沟大沟
1.反向,平行,右手螺旋
5`
3` 5`
3`
2.链间碱基配对相连
3.每 10个碱基对螺旋上升一周
4.一条链为 主动链,另一条为被动链；
C.双螺旋结构的稳定因素
DNA双螺旋在生理状态下十分稳定，结构不发生变化。
提问,起稳定作用的有哪些力呢？
答案,疏水作用力 （主要）
（又称 碱基堆积力 ）
氢键范德华力
在 真 核 及 原 核 细 胞皆 有 证 据 显 示 短 的
Z 型 DNA 存 在 。
D.其他类型的 DNA双螺旋
Z 型 DNA左旋、细长
3.3 DNA的三级结构
A.真核细胞 染色体的 DNA念珠状三级结构
B,原核生物以及真核生物细胞器 环状 DNA的 超螺旋 三级结构叶绿体中含有环状
DNA
线粒体中含有环状 DNA细菌等原核生物质粒染色体固定负超螺旋
（右手拓扑结构）
反之，则为正超螺旋自然界通常为 负超螺旋 。
提问,DNA形成三级结构及染色体的意义何在？
答案,压缩分子空间人体每个体细胞 DNA长 2m,细胞直径 0.1mm,细胞核 0.05mm环状
DNA
右旋
3.4 RNA的结构
A.一级结构
核糖核苷酸 通过 磷酸二酯键 相连形成的 长链
B.二级结构
a.RNA中的碱基配对原则
A-U G-C
A-U G-C
双螺旋区二级结构 — 含短的不完全螺旋区 的多核苷酸链；
tRNA的三叶草型二级结构
1
2
3 叶子反密码子环反密码子载运氨基酸臂稀有碱基
C,tRNA的,倒 L”型三级结构
rRNA的三级结构尚不清楚反密码子环
3`氨基酸臂
1.核酸的分类与功能
2.核酸的组成
3.核酸的结构
4.核酸的性质
5.基因差别什么是核酸？
1869年核酸最早分离自外科绷带脓细胞的 细胞核,
当时发现这种物质含磷量之高超过当时发现的任何一种有机物，并且 含有很强的酸性,故得名核酸。
1909年其组成被研究清楚,1944年生物功能初步澄清，在 X射线衍射技术支持下 1951年结构澄清。
核酸是脱氧核糖核酸（ DNA）与核糖核酸（ RNA）
的通称 。
染色体是 DNA的载体
① DNA可通过复制遗传给下一代第一节核酸的分类与功能
(1)DNA是主要的生物遗传物质人体 23对染色体,分别来自于父母，复制后的染色体
生物染色体的 有丝分裂 (无性繁殖 ),减数分裂 (有性繁殖 )
高等动植物是一次有性繁殖和无数次无性繁殖的结合,
实质上 是 DNA的复制和遗传及表达 。
② DNA的组成差异 决定 了细胞中所有 蛋白质,RNA的结构特征
子代利用遗传下来的 DNA可以制造与父代相同的 RNA、蛋白质，故种瓜得瓜、种豆得豆。
③多细胞的 DNA控制了 细胞分化,个体形成 乃至 个体的生老病死 。
任何一个多细胞生物的体细胞都含有完全相同的 DNA。
提问：为什么人体各组织器官的细胞形状各异、
功能不同？
答案：不同细胞不同部分 DNA发挥了作用（即 表达 ）,其余 DNA休眠。
Clone— 克隆，人工操作下的细胞无性繁殖过程。
当给予合适的条件时,任何一种体细胞都能变化为一个完整的个体 —— 体细胞 克隆 技术 ；
白 绵羊的体细胞核黑 绵羊的去核 卵细胞细胞质植入山羊子宫
？
多莉
（ 1997.7.23）
克隆人
提问：为什么要克隆人？
答案：主要是采集器官，进行器官移植；
由于不同个体器官移植时存在免疫排斥现象；
还可以复制死去的亲人。
动物克隆的目的保持优良种性的牲畜性能不发生退化；
拯救濒危生物；
去年 1.12日第一只克隆野牛诞生。
克隆人的方法 1.提供卵细胞、体细胞
2,卵细胞去核并与体细胞融合 3,代理母亲受孕
4.克隆婴儿的诞生
95个 畸形、流产儿
+
5个 早衰 的克隆人提问：为什么各国政府均反对克隆人呢？
答案,1.可预见的大量的畸形儿、流产儿
2.从未有过的 伦理危机,动摇社会的 根基家庭观,权利义务观
一旦流行开来,“父将不父，母将不母，
子将不子”
但大势所趋，第一个克隆人将在一、两年内诞生 ——这就是科学的两面性（,福祸相依,）
基因（ gene 开始、发育的意思）
（古代） 种质 （ 猜想 )
（十九世纪）孟德尔 — 遗传颗粒 （ 推断 ）
（二十世纪初）摩尔根 — 染色体是基因的载体 （ 蛋白质？核酸？ ）
（ 1944年） — DNA是基因的化学载体
基因 (Gene)即 DNA上能够编译一个蛋白质或 RNA
的最小单位,一个细胞内所有基因组合在一起统称为“基因组” 。
DNA 的所有功能 本质上反映的是基因的功能 。
基因 3％ 假基因 基因间隔区
DNA双螺旋生老病死存在基因（ — 内因）
心理因素、环境因素（ — 外因）
基因诊断,基因治疗 已成为目前医学发展的最前沿的方向 。
同时也成为新的财富源泉！
共同决定 生老病死基因必须通过 RNA起作用！
（二） RNA在蛋白质合成中起着重要的辅助作用
1.mRNA
信使 RNA
2.rRNA 核糖体 RNA
3.tRNA转运 RNA
4.RNA病毒 以 RNA为遗传物质；
第二节 核酸的组成核酸核苷酸磷酸 核苷戊糖 碱基水解核 酸代表 戊糖,对 DNA而言为 脱氧核糖,对 RNA
而言为 核糖 ；
代表 碱基代表 磷酸基核苷酸戊糖核糖
(in RNA)
2｀－脱氧核糖
(in DNA)
碱基
RNA DNA
嘧啶环嘌呤环尿嘧啶 U 胸腺嘧啶 T
胞嘧啶 C
鸟嘌呤 G
腺嘌呤 A
稀有碱基
嘌呤 ——次黄嘌呤,1-甲基次黄嘌呤,N2、
N2-二甲基鸟嘌呤。
嘧啶 ——5-甲基胞嘧啶,5-羟甲基胞嘧啶、
二氢尿嘧啶,4-巯尿嘧啶
都是基本碱基的 化学修饰型 。
N
N
N
N
O
NH
2
H
鸟嘌呤
N
N
N
N
O
H
次黄嘌呤
CH3
1-甲基次黄嘌呤核苷酸磷酸 碱基戊糖
N
N
N
N
N H
H
NH
N
H
O
O
O
O HO H
O H
O H C H
2
H2O
P O H
O
O
O
H2O
碱基磷酸戊糖核苷键脂键核苷酸碱基连接 （ 核苷键 ）
脂 键
（ 对 DNA为 H）
1`
2`3`
4`
5`
八种核苷酸如下表所示
M-单 (D-二。 T－ 三） ； P-磷酸
RNA的名称为 某（单、二、三）苷酸,DNA在 某
（单、二、三）前加脱氧 两字。 如 AMP称腺苷 — 磷酸 (或腺苷酸）,dAMP称为脱氧腺苷 — 磷酸（脱氧腺苷酸）。
稀有核苷酸与上类似；
腺嘌呤
A
鸟嘌呤
G
胞嘧啶
C
尿嘧啶
U
胸腺嘧啶
T
RNA AM P G M P CM P UM P 未发现
DNA d AM P d G M P d CM P 未发现 d TM P
第三节 核酸的结构
3.1DNA的一级结构
DNA的一级结构是指 DNA上的核苷酸排列顺序。
(核苷酸相当于氨基酸、单糖的角色） 脱 H
2O
脂键相连
3`,5`-磷酸二酯键首尾
3`
5`
DNA一级结构的简写形式
核苷酸顺序又称 碱基顺序,是蛋白质与 RNA结构的生物语言。
戊糖
3`-OH
5`-磷酸
P
A
核苷酸
5` 3`
首端 末端
PP P P PP
A G C T G C
OH
A.DNA碱基互补原则
3.2 DNA的二级结构 （双螺旋）腺嘌呤 胸腺嘧啶鸟嘌呤胞嘧啶其他组合易相互排斥例 如 G:T
＊ 因 此,DNA 的双 股 系 藉 著 A:T
和 G,C的 配 对 关系 互 相 结 合 。
DNA 一股 的 核苷 酸 序列 与 另一 股 的序 列 互补（ A-T、
G-C） 。
B.二级结构 — B型双螺旋结构
大 部 分 DNA 所 具 有 的 双 螺 旋 结 构,亦称 为 B 型小沟大沟
1.反向,平行,右手螺旋
5`
3` 5`
3`
2.链间碱基配对相连
3.每 10个碱基对螺旋上升一周
4.一条链为 主动链,另一条为被动链；
C.双螺旋结构的稳定因素
DNA双螺旋在生理状态下十分稳定，结构不发生变化。
提问,起稳定作用的有哪些力呢？
答案,疏水作用力 （主要）
（又称 碱基堆积力 ）
氢键范德华力
在 真 核 及 原 核 细 胞皆 有 证 据 显 示 短 的
Z 型 DNA 存 在 。
D.其他类型的 DNA双螺旋
Z 型 DNA左旋、细长
3.3 DNA的三级结构
A.真核细胞 染色体的 DNA念珠状三级结构
B,原核生物以及真核生物细胞器 环状 DNA的 超螺旋 三级结构叶绿体中含有环状
DNA
线粒体中含有环状 DNA细菌等原核生物质粒染色体固定负超螺旋
（右手拓扑结构）
反之，则为正超螺旋自然界通常为 负超螺旋 。
提问,DNA形成三级结构及染色体的意义何在？
答案,压缩分子空间人体每个体细胞 DNA长 2m,细胞直径 0.1mm,细胞核 0.05mm环状
DNA
右旋
3.4 RNA的结构
A.一级结构
核糖核苷酸 通过 磷酸二酯键 相连形成的 长链
B.二级结构
a.RNA中的碱基配对原则
A-U G-C
A-U G-C
双螺旋区二级结构 — 含短的不完全螺旋区 的多核苷酸链；
tRNA的三叶草型二级结构
1
2
3 叶子反密码子环反密码子载运氨基酸臂稀有碱基
C,tRNA的,倒 L”型三级结构
rRNA的三级结构尚不清楚反密码子环
3`氨基酸臂
