第三章 核酸的结构与功能
Chapter 3 Structure and Function of
nucleic acid
本章重点及难点
重点,掌握核酸构件分子的结构特点、代号；
掌握 DNA二级结构特点、稳定力、三级结构
特点及有关概念；掌握 RNA二级结构特点、
类型；了解核酸的重要理化性质。
难点,构件分子的结构特点,DNA二级结构
要点及三级结构有关概念,tRNA二级结构特
点、真核生物 mRNA二级结构特点，核酸理化
性质中涉及的概念及应用 。
3.1概述
1、核酸的概念和重要性
DNA的重要性； RNA的重要性
2、核酸的化学组成
碱基；戊糖；磷酸；核苷；核苷酸
1、核酸的概念和重要性
概念：核酸是一类重要的生物大分子，
在生物体内负责生命信息的储存和传递。
重要性,
(1)DNA是主要遗传物质
(2)RNA的功能多样性
2、核酸的化学组成
核 酸
（ RNA,DNA）
核苷酸
磷酸
核苷
戊糖
碱基
核糖（ RNA）
脱氧核糖（ DNA）
A,G,C,U
A,G,C,T
戊
糖
碱
基
腺
嘌
呤
鸟
嘌
呤
N
N
N H
N
1
2
3
4
5
67
8
9
嘌 呤
嘧 啶
尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶
N
N H
1
3
2
4
5
6
核
苷
胞嘧啶核苷 尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷
N
N
O H
H O
N
N
N H
2
H O
N
N
O H
H
2
N
N
N
N
N
N
N
N H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
H O C H
2
H O C H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
O
H
H
O H
H
O H
H
H O C H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
H O C H
2
如果是存在于 DNA中的脱氧核苷则 2’位则是 H而不是 OH。
磷
酸 + 戊糖 + 碱基 = 核苷酸
P
O
O
O H
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
O
-
P
O
O
-
N
N
N
N
N H 2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H 2O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
三磷酸腺苷 ( A T P )
3.2核酸的一级结构
1、核苷酸的连接方式
2,DNA和 RNA的一级结构
1、核苷酸的连接方式
核苷酸之间以 磷酸二酯
键 连接形成多核苷酸链，
即核酸 。
2,DNA和 RNA的一级结构
3.3 DNA的结构与功能
1,DNA的双螺旋结构
双螺旋结构的特征；
双螺旋结构的多态性；
2,DNA的三级结构
3,DNA的功能
1,DNA的双螺旋结构
特征,
① 两条 脱氧核苷酸链以 反向平行 的方式
围绕同一中心轴 向右 盘绕
②主链处于螺旋的外侧（核糖 +磷酸）亲水
核糖平面与螺旋轴平行
碱基处于螺旋的内侧，与中轴垂直
③螺距,10bp— 3.4nm— 3600 ?=2nm
④ 大沟与小沟,
蛋白质识别 DNA的特定遗传信息的关键点
⑤ 碱基互补配对
DNA双螺旋结构稳定的因素
（ 1）氢键,A=T； G≡ C
（ 2）碱基堆积力
（ 3）离子键
双螺旋结构的多态性
2,DNA的三级结构
定义,双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空
间结构。如扭拮、超螺旋等。
3,DNA的功能
DNA具有基因的所有属性，基因
也就是 DNA的一个片段。 DNA的基本
功能是作为生物遗传信息复制的模板
和基因转录的模板，它是生命遗传繁
殖的物质基础，也是个体生命活动的
基础。
3.4 RNA的结构与功能
1,mRNA的结构与功能
2,tRNA的结构与功能
3,rRNA的结构与功能
4、其它小分子 RNA
1,mRNA的结构与功能
(1)、原核生物 mRNA的结构特点,多顺反子结构
(2)、真核生物 mRNA的结构特点,
①单顺反子结构，只能编码一条多肽链
② 3’-端具有 polyA结构 不是由 DNA编码的
防止 mRNA被核酸酶水解
核质转运有关
③ mRNA的 5’端有一个“帽子”结构
m7G5’pppN 防止核酸外切酶对 mRNA的降解
识别起始点（核糖体识别 mRNA ）
结
构
特
点
2,tRNA的结构与功能
(1)、二级结构特征,
①分子量 25KD左右，沉降系数 4s；
多数为 70~90个核苷酸
②三叶草形结构
③ 3’末端（接受末端）为 CCAOH结
构，接受活化的 aa。
④ 5’端多为 pG，也有 pC结构的。
⑤ 具有不等的 稀有碱基 及位置不变
的恒定核苷酸 2
(2)、三级结构特征,
倒,L”
3,rRNA的结构与功能
原核生物的 rRNA,
16S,5S,23S
真核生物的 rRNA,
18S,5S,5.8S,28S
16S rRNA
4、其它小分子 RNA
真核细胞的小分子 RNA,
snRNA
scRNA
原核细胞的小分子 RNA,
反义 RNA
3.5核酸的理化性质及其应用
1、核酸的一般理化性质
2,DNA的变性与复性
3,DNA的熔解温度
4、核酸的杂交及其应用
1、核酸的一般理化性质
物理性质,
①酸性
②稳定性
③紫外吸收
④溶解度
⑤分子大小、形状和粘度
⑥ 沉降特性
核酸的水解,
①酸水解
②碱水解
③ 酶水解
2,DNA的变性与复性
DNA的变性
定义,高温、酸、碱或某些变性剂
能破坏核酸中的氢键，使有规律的
螺旋型双链结构变成单链、无规律
的“线团”，此作用称为 ~。
性质改变,
①溶液粘度降低
②溶液旋光度发生改变
③ 增色效应,与天然 DNA相比，
变性 DNA因其双螺旋结构破坏，
使碱 基充分外露，因此，紫外吸
收增加，这种现象叫 ~。
DNA的复性
定义,变性 DNA在适当的
条件下又可使两条彼此
分开的链重新缔合成双
螺旋，这个过程叫 ~。
DNA复性的影响因素,
①温度和时间
② DNA浓度
③ DNA序列的复杂性
3,DNA的熔解温度
定义, 增色效应达到一半时
的温度 或 DNA双螺旋结构失去
一半时的温度称为 ~。
影响 Tm的因素,
① DNA的均一性
② G,C的含量
③ 介质中的离子强度：低浓度
介质中, Tm值低, 范围宽
4、核酸的杂交及其应用
定义, 在 DNA变性后的复性过程中，如果将不同种
类的 DNA单链分子或 RNA分子放在同一溶液中，只要
两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，
在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同
的分子间形成杂合双链 (heteroduplex)。
这种杂合双链可以在不同的 DNA与 DNA之间形成,
也可以在 DNA和 RNA分子间或者 RNA与 RNA分子间形
成 。 这种现象称为核酸分子杂交 。
3.6核酸酶和限制性核酸内切酶
1、核酸的酶促水解与核酸酶的分类
底物专一性；对底物的作用方式 ；
磷酸二酯键断裂方式；其它分类
2、核酸酶的特性
3、限制性核酸内切酶
3.7 DNA一级结构测定与 DNA的化学合成
1,DNA碱基顺序的测定
酶法测序 ；
化学法测序；
自动测序
2,DNA的化学合成
3.8基因和基因组
1、基因
2、基因组
病毒；细菌；
真核生物；
人类基因组计划
Chapter 3 Structure and Function of
nucleic acid
本章重点及难点
重点,掌握核酸构件分子的结构特点、代号；
掌握 DNA二级结构特点、稳定力、三级结构
特点及有关概念；掌握 RNA二级结构特点、
类型；了解核酸的重要理化性质。
难点,构件分子的结构特点,DNA二级结构
要点及三级结构有关概念,tRNA二级结构特
点、真核生物 mRNA二级结构特点，核酸理化
性质中涉及的概念及应用 。
3.1概述
1、核酸的概念和重要性
DNA的重要性； RNA的重要性
2、核酸的化学组成
碱基；戊糖；磷酸；核苷；核苷酸
1、核酸的概念和重要性
概念：核酸是一类重要的生物大分子，
在生物体内负责生命信息的储存和传递。
重要性,
(1)DNA是主要遗传物质
(2)RNA的功能多样性
2、核酸的化学组成
核 酸
（ RNA,DNA）
核苷酸
磷酸
核苷
戊糖
碱基
核糖（ RNA）
脱氧核糖（ DNA）
A,G,C,U
A,G,C,T
戊
糖
碱
基
腺
嘌
呤
鸟
嘌
呤
N
N
N H
N
1
2
3
4
5
67
8
9
嘌 呤
嘧 啶
尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶
N
N H
1
3
2
4
5
6
核
苷
胞嘧啶核苷 尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷
N
N
O H
H O
N
N
N H
2
H O
N
N
O H
H
2
N
N
N
N
N
N
N
N H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
H O C H
2
H O C H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
O
H
H
O H
H
O H
H
H O C H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
H O C H
2
如果是存在于 DNA中的脱氧核苷则 2’位则是 H而不是 OH。
磷
酸 + 戊糖 + 碱基 = 核苷酸
P
O
O
O H
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
OH
O
CH
2
O HO H
N
N
N H
2
O
O
-
P
O
O
-
N
N
N
N
N H 2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H 2O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
三磷酸腺苷 ( A T P )
3.2核酸的一级结构
1、核苷酸的连接方式
2,DNA和 RNA的一级结构
1、核苷酸的连接方式
核苷酸之间以 磷酸二酯
键 连接形成多核苷酸链，
即核酸 。
2,DNA和 RNA的一级结构
3.3 DNA的结构与功能
1,DNA的双螺旋结构
双螺旋结构的特征；
双螺旋结构的多态性；
2,DNA的三级结构
3,DNA的功能
1,DNA的双螺旋结构
特征,
① 两条 脱氧核苷酸链以 反向平行 的方式
围绕同一中心轴 向右 盘绕
②主链处于螺旋的外侧（核糖 +磷酸）亲水
核糖平面与螺旋轴平行
碱基处于螺旋的内侧，与中轴垂直
③螺距,10bp— 3.4nm— 3600 ?=2nm
④ 大沟与小沟,
蛋白质识别 DNA的特定遗传信息的关键点
⑤ 碱基互补配对
DNA双螺旋结构稳定的因素
（ 1）氢键,A=T； G≡ C
（ 2）碱基堆积力
（ 3）离子键
双螺旋结构的多态性
2,DNA的三级结构
定义,双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空
间结构。如扭拮、超螺旋等。
3,DNA的功能
DNA具有基因的所有属性，基因
也就是 DNA的一个片段。 DNA的基本
功能是作为生物遗传信息复制的模板
和基因转录的模板，它是生命遗传繁
殖的物质基础，也是个体生命活动的
基础。
3.4 RNA的结构与功能
1,mRNA的结构与功能
2,tRNA的结构与功能
3,rRNA的结构与功能
4、其它小分子 RNA
1,mRNA的结构与功能
(1)、原核生物 mRNA的结构特点,多顺反子结构
(2)、真核生物 mRNA的结构特点,
①单顺反子结构，只能编码一条多肽链
② 3’-端具有 polyA结构 不是由 DNA编码的
防止 mRNA被核酸酶水解
核质转运有关
③ mRNA的 5’端有一个“帽子”结构
m7G5’pppN 防止核酸外切酶对 mRNA的降解
识别起始点（核糖体识别 mRNA ）
结
构
特
点
2,tRNA的结构与功能
(1)、二级结构特征,
①分子量 25KD左右，沉降系数 4s；
多数为 70~90个核苷酸
②三叶草形结构
③ 3’末端（接受末端）为 CCAOH结
构，接受活化的 aa。
④ 5’端多为 pG，也有 pC结构的。
⑤ 具有不等的 稀有碱基 及位置不变
的恒定核苷酸 2
(2)、三级结构特征,
倒,L”
3,rRNA的结构与功能
原核生物的 rRNA,
16S,5S,23S
真核生物的 rRNA,
18S,5S,5.8S,28S
16S rRNA
4、其它小分子 RNA
真核细胞的小分子 RNA,
snRNA
scRNA
原核细胞的小分子 RNA,
反义 RNA
3.5核酸的理化性质及其应用
1、核酸的一般理化性质
2,DNA的变性与复性
3,DNA的熔解温度
4、核酸的杂交及其应用
1、核酸的一般理化性质
物理性质,
①酸性
②稳定性
③紫外吸收
④溶解度
⑤分子大小、形状和粘度
⑥ 沉降特性
核酸的水解,
①酸水解
②碱水解
③ 酶水解
2,DNA的变性与复性
DNA的变性
定义,高温、酸、碱或某些变性剂
能破坏核酸中的氢键，使有规律的
螺旋型双链结构变成单链、无规律
的“线团”，此作用称为 ~。
性质改变,
①溶液粘度降低
②溶液旋光度发生改变
③ 增色效应,与天然 DNA相比，
变性 DNA因其双螺旋结构破坏，
使碱 基充分外露，因此，紫外吸
收增加，这种现象叫 ~。
DNA的复性
定义,变性 DNA在适当的
条件下又可使两条彼此
分开的链重新缔合成双
螺旋，这个过程叫 ~。
DNA复性的影响因素,
①温度和时间
② DNA浓度
③ DNA序列的复杂性
3,DNA的熔解温度
定义, 增色效应达到一半时
的温度 或 DNA双螺旋结构失去
一半时的温度称为 ~。
影响 Tm的因素,
① DNA的均一性
② G,C的含量
③ 介质中的离子强度：低浓度
介质中, Tm值低, 范围宽
4、核酸的杂交及其应用
定义, 在 DNA变性后的复性过程中，如果将不同种
类的 DNA单链分子或 RNA分子放在同一溶液中，只要
两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，
在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同
的分子间形成杂合双链 (heteroduplex)。
这种杂合双链可以在不同的 DNA与 DNA之间形成,
也可以在 DNA和 RNA分子间或者 RNA与 RNA分子间形
成 。 这种现象称为核酸分子杂交 。
3.6核酸酶和限制性核酸内切酶
1、核酸的酶促水解与核酸酶的分类
底物专一性；对底物的作用方式 ；
磷酸二酯键断裂方式；其它分类
2、核酸酶的特性
3、限制性核酸内切酶
3.7 DNA一级结构测定与 DNA的化学合成
1,DNA碱基顺序的测定
酶法测序 ；
化学法测序；
自动测序
2,DNA的化学合成
3.8基因和基因组
1、基因
2、基因组
病毒；细菌；
真核生物；
人类基因组计划
