第一章???? 核??酸

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一、知識(shí)要點(diǎn)

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核酸分兩大類(lèi)：DNA和RNA。所有生物細(xì)胞都含有這兩類(lèi)核酸。但病毒不同，DNA病毒只含有DNA，RNA病毒只含RNA。

核酸的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸。核苷酸由一個(gè)含氮堿基（嘌呤或嘧啶），一個(gè)戊糖（核糖或脫氧核糖）和一個(gè)或幾個(gè)磷酸組成。核酸是一種多聚核苷酸，核苷酸靠磷酸二酯鍵彼此連接在一起。核酸中還有少量的稀有堿基。RNA中的核苷酸殘基含有核糖，其嘧啶堿基一般是尿嘧啶和胞嘧啶，而DNA中其核苷酸含有2′-脫氧核糖，其嘧啶堿基一般是胸腺嘧啶和胞嘧啶。在RNA和DNA中所含的嘌呤基本上都是鳥(niǎo)嘌呤和腺嘌呤。核苷酸在細(xì)胞內(nèi)有許多重要功能：它們用于合成核酸以攜帶遺傳信息；它們還是細(xì)胞中主要的化學(xué)能載體；是許多種酶的輔因子的結(jié)構(gòu)成分，而且有些（如cAMP、cGMP）還是細(xì)胞的第二信使。

DNA的空間結(jié)構(gòu)模型是在1953年由Watson和Crick兩個(gè)人提出的。建立DNA空間結(jié)構(gòu)模型的依據(jù)主要有兩方面：一是由Chargaff發(fā)現(xiàn)的DNA中堿基的等價(jià)性，提示A=T、G≡C間堿基互補(bǔ)的可能性；二是DNA纖維的X-射線衍射分析資料，提示了雙螺旋結(jié)構(gòu)的可能性。DNA是由兩條反向直線型多核苷酸組成的雙螺旋分子。單鏈多核苷酸中兩個(gè)核苷酸之間的唯一連鍵是3′,5′-磷酸二酯鍵。按Watson-Crick模型，DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有：兩條反相平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸互繞；堿基位于結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，而親水的糖磷酸主鏈位于螺旋的外側(cè)，通過(guò)磷酸二酯鍵相連，形成核酸的骨架；堿基平面與軸垂直，糖環(huán)平面則與軸平行。兩條鏈皆為右手螺旋；雙螺旋的直徑為2nm，堿基堆積距離為0.34nm，兩核酸之間的夾角是36°，每對(duì)螺旋由10對(duì)堿基組成；堿基按A=T，G≡C配對(duì)互補(bǔ)，彼此以氫鍵相連系。維持DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的力量主要是堿基堆積力；雙螺旋結(jié)構(gòu)表面有兩條螺形凹溝，一大一小。

DNA能夠以幾種不同的結(jié)構(gòu)形式存在。從B型DNA轉(zhuǎn)變而來(lái)的兩種結(jié)構(gòu)A型和Z型結(jié)構(gòu)巳在結(jié)晶研究中得到證實(shí)。在順序相同的情況下A型螺旋較B型更短，具有稍大的直徑。DNA中的一些特殊順序能引起DNA彎曲。帶有同一條鏈自身互補(bǔ)的顛倒重復(fù)能形成發(fā)卡或十字架結(jié)構(gòu)，以鏡影排列的多嘧啶序列可以通過(guò)分子內(nèi)折疊形成三股螺旋，被稱(chēng)為H -DNA的三鏈螺旋結(jié)構(gòu)。由于它存在于基因調(diào)控區(qū)，因而有重要的生物學(xué)意義。

不同類(lèi)型的RNA分子可自身回折形成發(fā)卡、局部雙螺旋區(qū)，形成二級(jí)結(jié)構(gòu)，并折疊產(chǎn)生三級(jí)結(jié)構(gòu)，RNA與蛋白質(zhì)復(fù)合物則是四級(jí)結(jié)構(gòu)。tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)為三葉草形，三級(jí)結(jié)構(gòu)為倒L形。mRNA則是把遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)移到核糖體以進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的載體。

核酸的糖苷鍵和磷酸二酯鍵可被酸、堿和酶水解，產(chǎn)生堿基、核苷、核苷酸和寡核苷酸。酸水解時(shí)，糖苷鍵比磷酸酯鍵易于水解；嘌呤堿的糖苷鍵比嘧啶堿的糖苷鍵易于水解；嘌呤堿與脫氧核糖的糖苷鍵最不穩(wěn)定。RNA易被稀堿水解，產(chǎn)生2’-和3’-核苷酸，DNA對(duì)堿比較穩(wěn)定。細(xì)胞內(nèi)有各種核酸酶可以分解核酸。其中限制性?xún)?nèi)切酶是基因工程的重要工具酶。

核酸的堿基和磷酸基均能解離，因此核酸具有酸堿性。堿基雜環(huán)中的氮具有結(jié)合和釋放質(zhì)子的能力。核苷和核苷酸的堿基與游離堿基的解離性質(zhì)相近，它們是兼性離子。

核酸的堿基具有共軛雙鍵，因而有紫外吸收的性質(zhì)。各種堿基、核苷和核苷酸的吸收光譜略有區(qū)別。核酸的紫外吸收峰在260nm附近，可用于測(cè)定核酸。根據(jù)260nm與280nm的吸收光度（A260）可判斷核酸純度。

變性作用是指核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，雙鏈解開(kāi)，但共價(jià)鍵并未斷裂。引起變性的因素很多，升高溫度、過(guò)酸、過(guò)堿、純水以及加入變性劑等都能造成核酸變性。核酸變性時(shí)，物理化學(xué)性質(zhì)將發(fā)生改變，表現(xiàn)出增色效應(yīng)。熱變性一半時(shí)的溫度稱(chēng)為熔點(diǎn)或變性溫度，以Tm來(lái)表示。DNA的G+C含量影響Tm值。由于G≡C比A＝T堿基對(duì)更穩(wěn)定，因此富含G≡C的DNA比富含A＝T的DNA具有更高的熔解溫度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式xG+C?=（Tm - 69.3）×?2.44可以由DNA的Tm值計(jì)算G+C含量，或由G+C含量計(jì)算Tm值。

變性DNA在適當(dāng)條件下可以復(fù)性，物化性質(zhì)得到恢復(fù)，具有減色效應(yīng)。用不同來(lái)源的DNA進(jìn)行退火，可得到雜交分子。也可以由DNA鏈與互補(bǔ)RNA鏈得到雜交分子。雜交的程度依賴(lài)于序列同源性。分子雜交是用于研究和分離特殊基因和RNA的重要分子生物學(xué)技術(shù)。

染色體中的DNA分子是細(xì)胞內(nèi)最大的大分子。許多較小的DNA分子，如病毒DNA、質(zhì)粒DNA、線粒體DNA和葉綠體[]NA也存在于細(xì)胞中。許多DNA分子，特別是細(xì)菌的染色體DNA和線粒體、葉綠體DNA是環(huán)形的。病毒和染色體DNA有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是它們比包裝它們的病毒顆粒和細(xì)胞器要長(zhǎng)得多，真核細(xì)胞所含的DNA要比細(xì)菌細(xì)胞多得多。

真核細(xì)胞染色質(zhì)組織的基本單位是核小體，它由DNA和8個(gè)組蛋白分子構(gòu)成的蛋白質(zhì)核心顆粒組成。其中H2A，H2B，H3，H4各占兩個(gè)分子，有一段DNA（約146bp）圍繞著組蛋白核心形成左手性的線圈型超螺旋。細(xì)菌染色體也被高度折疊，壓縮成擬核結(jié)構(gòu)，但它們比真核細(xì)胞染色體更富動(dòng)態(tài)和不規(guī)則，這反映了原核生物細(xì)胞周期短和極活躍的細(xì)胞代謝。

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二、習(xí)??題

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(一)名詞解釋

1．單核苷酸(mononucleotide)

2．磷酸二酯鍵（phosphodiester bonds）

3．不對(duì)稱(chēng)比率（dissymmetry ratio）

4．堿基互補(bǔ)規(guī)律(complementary base pairing)

5．反密碼子（anticodon）

6．順?lè)醋樱╟istron）

7．核酸的變性與復(fù)性（denaturation、renaturation）

8．退火（annealing）

9．增色效應(yīng)（hyper chromic effect）

10．減色效應(yīng)（hypo chromic effect）

11．噬菌體（phage）

12．發(fā)夾結(jié)構(gòu)（hairpin structure）

13．DNA的熔解溫度（melting temperature Tm）

14．分子雜交（molecular hybridization）

15．環(huán)化核苷酸(cyclic nucleotide)

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（二）填空題

1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是_________于____年提出的。

2．核酸的基本結(jié)構(gòu)單位是_____。

3．脫氧核糖核酸在糖環(huán)______位置不帶羥基。

4．兩類(lèi)核酸在細(xì)胞中的分布不同，DNA主要位于____中，RNA主要位于____中。

5．核酸分子中的糖苷鍵均為_(kāi)____型糖苷鍵。糖環(huán)與堿基之間的連鍵為_(kāi)____鍵。核苷與核苷之間通過(guò)_____鍵連接成多聚體。

6．核酸的特征元素____。

7．堿基與戊糖間是C-C連接的是______核苷。

8．DNA中的____嘧啶堿與RNA中的_____嘧啶堿的氫鍵結(jié)合性質(zhì)是相似的。

9．DNA中的____嘧啶堿與RNA中的_____嘧啶堿的氫鍵結(jié)合性質(zhì)是相似的。?

10．DNA雙螺旋的兩股鏈的順序是______關(guān)系。

11．給動(dòng)物食用3H標(biāo)記的_______，可使DNA帶有放射性，而RNA不帶放射性。

12．B型DNA雙螺旋的螺距為_(kāi)__，每匝螺旋有___對(duì)堿基，每對(duì)堿基的轉(zhuǎn)角是___。

13．在DNA分子中，一般來(lái)說(shuō)G-C含量高時(shí)，比重___，Tm（熔解溫度）則___，分子比較穩(wěn)定。

14．在_???__條件下，互補(bǔ)的單股核苷酸序列將締結(jié)成雙鏈分子。

15．____RNA分子指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，_____RNA分子用作蛋白質(zhì)合成中活化氨基酸的載體。

16．DNA分子的沉降系數(shù)決定于_____、_____。

17．DNA變性后，紫外吸收__??_，粘度_??__、浮力密度_??__，生物活性將__??_。

18．因?yàn)楹怂岱肿泳哂衉???__、__????_，所以在___nm處有吸收峰，可用紫外分光光度計(jì)測(cè)定。

19．雙鏈DNA熱變性后，或在pH2以下，或在pH12以上時(shí)，其OD260______，同樣條件下，單鏈DNA的OD260______。

20．DNA樣品的均一性愈高，其熔解過(guò)程的溫度范圍愈______。

21．DNA所在介質(zhì)的離子強(qiáng)度越低，其熔解過(guò)程的溫度范圍愈___，熔解溫度愈___，所以DNA應(yīng)保存在較_____濃度的鹽溶液中，通常為_(kāi)____mol/L的NaCI溶液。

22．mRNA在細(xì)胞內(nèi)的種類(lèi)___，但只占RNA總量的____，它是以_____為模板合成的，又是_______合成的模板。?

23．變性DNA 的復(fù)性與許多因素有關(guān)，包括____，____，____，____，_____，等。

24．維持DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要因素是_____，其次，大量存在于DNA分子中的弱作用力如_____，______和_____也起一定作用。

25．mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)呈___形，三級(jí)結(jié)構(gòu)呈___形，其3＇末端有一共同堿基序列___其功能是___。

26．常見(jiàn)的環(huán)化核苷酸有___和___。其作用是___，他們核糖上的___位與___位磷酸-OH環(huán)化。

27．真核細(xì)胞的mRNA帽子由___組成，其尾部由___組成，他們的功能分別是______，_______。

28．DNA在水溶解中熱變性之后，如果將溶液迅速冷卻，則DNA保持____狀態(tài)；若使溶液緩慢冷卻，則DNA重新形成___。

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（三）選擇題

1．ATP分子中各組分的連接方式是：

A．R-A-P-P-P ???B．A-R-P-P-P ???C．P-A-R-P-P ???D．P-R-A-P-P

2．hnRNA是下列哪種RNA的前體？

A．tRNA ????B．rRNA ???C．mRNA ???D．SnRNA

3．決定tRNA攜帶氨基酸特異性的關(guān)鍵部位是：

A．–XCCA3`末端????????B．TψC環(huán)；?

C．DHU環(huán)??????????????D．額外環(huán)?????E．反密碼子環(huán)

4．根據(jù)Watson-Crick模型，求得每一微米DNA雙螺旋含核苷酸對(duì)的平均數(shù)為：:

A．25400　???B．2540 ????C．29411 ???D．2941 ???E．3505

5．構(gòu)成多核苷酸鏈骨架的關(guān)鍵是：

A．2′3′-磷酸二酯鍵?????B．?2′4′-磷酸二酯鍵??

C．2′5′-磷酸二酯鍵?????D．?3′4′-磷酸二酯鍵???E．3′5′-磷酸二酯鍵

6．與片段TAGAp互補(bǔ)的片段為：

A．AGATp ?????B．ATCTp ????C．TCTAp ???D．UAUAp

7．含有稀有堿基比例較多的核酸是：

A．胞核DNA ???B．線粒體DNA ??C．tRNA ??D．?mRNA

8．真核細(xì)胞mRNA帽子結(jié)構(gòu)最多見(jiàn)的是：

A．m7APPPNmPNmP???????B．?m7GPPPNmPNmP????

C．m7UPPPNmPNmP???????D．m7CPPPNmPNmP?????E．?m7TPPPNmPNmP

9．? DNA變性后理化性質(zhì)有下述改變：

A．對(duì)260nm紫外吸收減少?????B．溶液粘度下降?

C．磷酸二酯鍵斷裂???????????D．核苷酸斷裂

10．雙鏈DNA的Tm較高是由于下列哪組核苷酸含量較高所致：

A．A+G ???B．C+T ???C．A+T ???D．G+C ???E．A+C

11．密碼子GψA，所識(shí)別的密碼子是：

A．CAU ???B．UGC ???C．CGU ???D．UAC ???E．都不對(duì)

12．真核生物mRNA的帽子結(jié)構(gòu)中，m7G與多核苷酸鏈通過(guò)三個(gè)磷酸基連接，連接方式是：

A．2′-5′???B．3′-5′???C．3′-3′???D．5′-5′???E．3′-3′

13．在pH3.5的緩沖液中帶正電荷最多的是：

A．AMP ????B．GMP ????C．CMP ????D．UMP

14．下列對(duì)于環(huán)核苷酸的敘述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？

A．cAMP與cGMP的生物學(xué)作用相反??

B．?重要的環(huán)核苷酸有cAMP與cGMP

C．cAMP是一種第二信使??

D．cAMP分子內(nèi)有環(huán)化的磷酸二酯鍵

15．真核生物DNA纏繞在組蛋白上構(gòu)成核小體，核小體含有的蛋白質(zhì)是

A．H1、H2、?H3、H4各兩分子??????B．H1A、H1B、H2B、H2A各兩分子

C．H2A、H2B、H3A、H3B各兩分子???D．H2A、H2B、H3、H4各兩分子

E．H2A、H2B、H4A、H4B各兩分子

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（四）是非判斷題

（?）1．DNA是生物遺傳物質(zhì)，RNA則不是。

（?）2．脫氧核糖核苷中的糖環(huán)3’位沒(méi)有羥基。

（?）3．原核生物和真核生物的染色體均為DNA與組蛋白的復(fù)合體。

（?）4．核酸的紫外吸收與溶液的pH值無(wú)關(guān)。

（?）5．生物體的不同組織中的DNA，其堿基組成也不同。

（?）6．核酸中的修飾成分（也叫稀有成分）大部分是在tRNA中發(fā)現(xiàn)的。

（?）7．DNA的Tm值和AT含量有關(guān)，AT含量高則Tm高。

（?）8．真核生物mRNA的5`端有一個(gè)多聚A的結(jié)構(gòu)。

（?）9．DNA的Tm值隨（A+T）/（G+C）比值的增加而減少。

（?）10．B-DNA代表細(xì)胞內(nèi)DNA的基本構(gòu)象，在某些情況下，還會(huì)呈現(xiàn)A型、Z型和三股螺旋的局部構(gòu)象。

（?）11．DNA復(fù)性（退火）一般在低于其Tm值約20℃的溫度下進(jìn)行的。

（?）12．用堿水解核酸時(shí)，可以得到2’和3’-核苷酸的混合物。

（?）13．生物體內(nèi)，天然存在的DNA分子多為負(fù)超螺旋。

（?）14．mRNA是細(xì)胞內(nèi)種類(lèi)最多、含量最豐富的RNA。

（?）15．tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的額外環(huán)是tRNA分類(lèi)的重要指標(biāo)。

（?）16．對(duì)于提純的DNA樣品，測(cè)得OD260/OD280<1.8，則說(shuō)明樣品中含有RNA。

（?）17．基因表達(dá)的最終產(chǎn)物都是蛋白質(zhì)。

（?）18．兩個(gè)核酸樣品A和B，如果A的OD260/OD280大于B的OD260/OD280，那么A的純度大于B的純度。

（?）19．毫無(wú)例外，從結(jié)構(gòu)基因中DNA序列可以推出相應(yīng)的蛋白質(zhì)序列。

（?）20．真核生物成熟mRNA的兩端均帶有游離的3’-OH。

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（五）簡(jiǎn)答題

1．將核酸完全水解后可得到哪些組分?DNA和RNA的水解產(chǎn)物有何不同？

2．計(jì)算下列各題：

（1）T7噬菌體DNA，其雙螺旋鏈的相對(duì)分子質(zhì)量為2.5×107。計(jì)算DNA鏈的長(zhǎng)度（設(shè)核苷酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為650）。

（2）相對(duì)分子質(zhì)量為130×106的病毒DNA分子，每微米的質(zhì)量是多少？

（3）編碼88個(gè)核苷酸的tRNA的基因有多長(zhǎng)？

（4）編碼細(xì)胞色素C（104個(gè)氨基酸）的基因有多長(zhǎng)（不考慮起始和終止序列）？

（5）編碼相對(duì)分子質(zhì)量為9.6萬(wàn)的蛋白質(zhì)的mRNA，相對(duì)分子質(zhì)量為多少（設(shè)每個(gè)氨基酸的平均相對(duì)分子量為120）？

3．對(duì)一雙鏈DNA而言，若一條鏈中（A+G）/（T+C）= 0.7，則：

（1）互補(bǔ)鏈中（A+G）/（T+C）= ？

（2）在整個(gè)DNA分子中（A+G）/（T+C）= ？

（3）若一條鏈中（A+ T）/（G +C）= 0.7，則互補(bǔ)鏈中（A+ T）/（G +C）= ？

（4）在整個(gè)DNA分子中（A+ T）/（G +C）= ？

4．DNA熱變性有何特點(diǎn)？Tm值表示什么？

5．在pH7.0，0.165mol/L NaCl條件下，測(cè)得某一DNA樣品的Tm為89.3℃。求出四種堿基百分組成。

6．? 述下列因素如何影響DNA的復(fù)性過(guò)程：

（1）陽(yáng)離子的存在；（2）低于Tm的溫度；（2）高濃度的DNA鏈。

7．核酸分子中是通過(guò)什么鍵連接起來(lái)的？

8．DNA分子二級(jí)結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？

9．在穩(wěn)定的DNA雙螺旋中，哪兩種力在維系分子立體結(jié)構(gòu)方面起主要作用？

10．簡(jiǎn)述tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的組成特點(diǎn)及其每一部分的功能。

11．用1mol/L的KOH溶液水解核酸，兩類(lèi)核酸（DNA及RNA）的水解有何不同？

12．如何將分子量相同的單鏈DNA與單鏈RNA分開(kāi)？

13．計(jì)算下列各核酸水溶液在pH7.0，通過(guò)1.0cm光徑杯時(shí)的260nm處的A值（消光度）。已知：AMP的摩爾消光系數(shù)A260?= 15400

GMP的摩爾消光系數(shù)A260?= 11700

CMP的摩爾消光系數(shù)A260?= 7500

UMP的摩爾消光系數(shù)A260?= 9900

dTMP的摩爾消光系數(shù)A260?= 9200

求：（1）32μmol/L AMP，（2）47.5μmol/L CMP，（3）6.0μmol/L UMP的消光度，（4）48μmol/L AMP和32μmol/L UMP混合物的A260消光度。(5) A260?= 0.325的GMP溶液的摩爾濃度(以摩爾/升表示，溶液pH7.0)。(6) A260?= 0.090的dTMP溶液的摩爾濃度(以摩爾/升表示，溶液pH7.0)。

14．如果人體有1014個(gè)細(xì)胞，每個(gè)體細(xì)胞的DNA量為6.4×109個(gè)堿基對(duì)。試計(jì)算人體DNA的總長(zhǎng)度是多少？是太陽(yáng)-地球之間距離（2.2×109公里）的多少倍？

15．指出在pH2.5、pH3.5、pH6、pH8、pH11.4時(shí)，四種核苷酸所帶的電荷數(shù)（或所帶電荷數(shù)多少的比較），并回答下列問(wèn)題：

（1）電泳分離四種核苷酸時(shí)，緩沖液應(yīng)取哪個(gè)pH值比較合適？此時(shí)它們是向哪一極移動(dòng)？移動(dòng)的快慢順序如何？

（2）當(dāng)要把上述四種核苷酸吸附于陰離子交換樹(shù)脂柱上時(shí)，應(yīng)調(diào)到什么pH值？

（3）如果用洗脫液對(duì)陰離子交換樹(shù)脂上的四種核苷酸進(jìn)行洗脫分離時(shí)，洗脫液應(yīng)調(diào)到什么pH值？這四種核苷酸上的洗脫順序如何？為什么？

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三、習(xí)題解答

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（一）名詞解釋

1.?????? 單核苷酸(mononucleotide)：核苷與磷酸縮合生成的磷酸酯稱(chēng)為單核苷酸。

2.?????? 磷酸二酯鍵（phosphodiester bonds）：?jiǎn)魏塑账嶂校塑盏奈焯桥c磷酸的羥基之間形成的磷酸酯鍵。

3.?????? 不對(duì)稱(chēng)比率（dissymmetry ratio）：不同生物的堿基組成由很大的差異，這可用不對(duì)稱(chēng)比率（A+T）/（G+C）表示。

4.?????? 堿基互補(bǔ)規(guī)律(complementary base pairing)：在形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，由于各種堿基的大小與結(jié)構(gòu)的不同，使得堿基之間的互補(bǔ)配對(duì)只能在G…C（或C…G）和A…T（或T…A）之間進(jìn)行，這種堿基配對(duì)的規(guī)律就稱(chēng)為堿基配對(duì)規(guī)律（互補(bǔ)規(guī)律）。

5.?????? 反密碼子（anticodon）：在tRNA鏈上有三個(gè)特定的堿基，組成一個(gè)密碼子，由這些反密碼子按堿基配對(duì)原則識(shí)別mRNA鏈上的密碼子。反密碼子與密碼子的方向相反。

6.?????? 順?lè)醋樱╟istron）:基因功能的單位；一段染色體，它是一種多肽鏈的密碼；一種結(jié)構(gòu)基因。

7.?????? 核酸的變性、復(fù)性（denaturation、renaturation）：當(dāng)呈雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA溶液緩慢加熱時(shí)，其中的氫鍵便斷開(kāi)，雙鏈DNA便脫解為單鏈，這叫做核酸的“溶解”或變性。在適宜的溫度下，分散開(kāi)的兩條DNA鏈可以完全重新結(jié)合成和原來(lái)一樣的雙股螺旋。這個(gè)DNA螺旋的重組過(guò)程稱(chēng)為“復(fù)性”。

8.?????? 退火（annealing）：當(dāng)將雙股鏈呈分散狀態(tài)的DNA溶液緩慢冷卻時(shí)，它們可以發(fā)生不同程度的重新結(jié)合而形成雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)，這現(xiàn)象稱(chēng)為“退火”。

9.?????? 增色效應(yīng)（hyper chromic effect）：當(dāng)DNA從雙螺旋結(jié)構(gòu)變?yōu)閱捂湹臒o(wú)規(guī)則卷曲狀態(tài)時(shí)，它在260nm處的吸收便增加，這叫“增色效應(yīng)”。

10.?? 減色效應(yīng)（hypo chromic effect）：DNA在260nm處的光密度比在DNA分子中的各個(gè)堿基在260nm處吸收的光密度的總和小得多（約少35%~40%）, 這現(xiàn)象稱(chēng)為“減色效應(yīng)”。

11.?? 噬菌體（phage）：一種病毒，它可破壞細(xì)菌，并在其中繁殖。也叫細(xì)菌的病毒。

12.?? 發(fā)夾結(jié)構(gòu)（hairpin structure）：RNA是單鏈線形分子，只有局部區(qū)域?yàn)殡p鏈結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)是由于RNA單鏈分子通過(guò)自身回折使得互補(bǔ)的堿基對(duì)相遇，形成氫鍵結(jié)合而成的，稱(chēng)為發(fā)夾結(jié)構(gòu)。

13.?? DNA的熔解溫度（Tm值）：引起DNA發(fā)生“熔解”的溫度變化范圍只不過(guò)幾度，這個(gè)溫度變化范圍的中點(diǎn)稱(chēng)為熔解溫度（Tm）。

14.?? 分子雜交（molecular hybridization）：不同的DNA片段之間，DNA片段與RNA片段之間，如果彼此間的核苷酸排列順序互補(bǔ)也可以復(fù)性，形成新的雙螺旋結(jié)構(gòu)。這種按照互補(bǔ)堿基配對(duì)而使不完全互補(bǔ)的兩條多核苷酸相互結(jié)合的過(guò)程稱(chēng)為分子雜交。

15.?? 環(huán)化核苷酸(cyclic nucleotide)：?jiǎn)魏塑账嶂械牧姿峄謩e與戊糖的3’-OH及5’-OH形成酯鍵，這種磷酸內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為環(huán)化核苷酸。

?

（二）填空題

1.?????? Watson-Crick; 1953

2.?????? 核苷酸

3.?????? 2’

4.?????? 細(xì)胞核；細(xì)胞質(zhì)

5.?????? β；糖苷；磷酸二酯鍵

6.?????? 磷

7.?????? 假尿嘧啶

8.?????? 胸腺；尿

9.?????? 胸腺；尿

10.?? 反向平行、互補(bǔ)

11.?? 胸腺嘧啶

12.?? 3.4nm；10；36°

13.?? 大；高

14.?? 退火

15.?? mRNA；tRNA

16.?? 分子大??；分子形狀

17.?? 增加；下降；升高；喪失

18.?? 嘌呤；嘧啶；260

19.?? 增加；不變

20.?? 窄

21.?? 寬；低；高；1

22.?? 多；5%；DNA；蛋白質(zhì)

23.?? 樣品的均一度；DNA的濃度；DNA片段大??；溫度的影響；溶液離子強(qiáng)度

24.?? 堿基堆積力；氫鍵；離子鍵；范德華力

25.?? 三葉草；倒L型；CCA；攜帶活化了的氨基酸

26.?? cAMP；cGMP；第二信使；3’；5’

27.?? m7G；polyA；m7G識(shí)別起始信號(hào)的一部分；polyA對(duì)mRNA的穩(wěn)定性具有一定影響

28.?? 單鏈；雙鏈

?

（三）選擇題

1．B：ATP分子中各組分的連接方式為：腺嘌呤-核糖-三磷酸，既A-R-P-P-P。

2．C：hnRNA是核不均一RNA，在真核生物細(xì)胞核中，為真核mRNA的前體。

3．E：tRNA的功能是以它的反密碼子區(qū)與mRNA的密碼子堿基互補(bǔ)配對(duì)，來(lái)決定攜帶氨基酸的特異性。

4．D：根據(jù)Watson-Crick模型，每對(duì)堿基間的距離為0.34nm，那么1μmDNA雙螺旋平均含有1000nm/0.34nm個(gè)核苷酸對(duì)數(shù)，即2941對(duì)。

5．E：核苷酸是通過(guò)3`5`-磷酸二酯鍵連結(jié)成多核苷酸鏈的。

6．C：核酸是具有極性的分子，習(xí)慣上以5’→3’的方向表示核酸片段，TAGAp互補(bǔ)的片段也要按5’→3’的方向書(shū)寫(xiě)，即TCTAp。

7．C：tRNA含有稀有堿基比例較多的核酸。?

8．B：真核細(xì)胞mRNA帽子結(jié)構(gòu)最多見(jiàn)的是通過(guò)5’,5’-磷酸二酯鍵連接的甲基鳥(niǎo)嘌呤核苷酸，即m7GPPPNmP。

9．B：核酸的變性指核酸雙螺旋區(qū)的氫鍵斷裂，變成單鏈的無(wú)規(guī)則的線團(tuán)，并不涉及共價(jià)鍵的斷裂。一系列物化性質(zhì)也隨之發(fā)生改變：粘度降低，浮力密度升高等，同時(shí)改變二級(jí)結(jié)構(gòu)，有時(shí)可以失去部分或全部生物活性。DNA變性后，由于雙螺旋解體，堿基堆積已不存在，藏于螺旋內(nèi)部的堿基暴露出來(lái)，這樣就使得變性后的DNA對(duì)260nm紫外光的吸光率比變性前明顯升高（增加），這種現(xiàn)象稱(chēng)為增色效應(yīng)。因此判斷只有B對(duì)。

10．D：因?yàn)镚≡C對(duì)比A=T對(duì)更為穩(wěn)定，故G≡C含量越高的DNA的變性是Tm值越高，它們成正比關(guān)系。

11．D：ψ為假尿苷酸，其中的U可以與A配對(duì)，所以反密碼子GψA，所識(shí)別的密碼子是UAC。??

12．D：參照選擇題8。

13．C：在pH3.5的緩沖液中，C是四種堿基中獲得正電荷最多的堿基。

14．A：在生物細(xì)胞中存在的環(huán)化核苷酸，研究得最多的是3’,5’-環(huán)腺苷酸（cAMP）和3’,5’-環(huán)鳥(niǎo)苷酸（cGMP）。它們是由其分子內(nèi)的磷酸與核糖的3’,5’碳原子形成雙酯環(huán)化而成的。都是一種具有代謝調(diào)節(jié)作用的環(huán)化核苷酸。常被稱(chēng)為生物調(diào)節(jié)的第二信使。??

15．D：真核染色質(zhì)主要的組蛋白有五種——Hl、H2A、H2B、H3、H4。DNA和組蛋白形成的復(fù)合物就叫核小體，核小體是染色質(zhì)的最基本結(jié)構(gòu)單位，成球體狀，每個(gè)核小體含有8個(gè)組蛋白，各含兩個(gè)H2A、H2B、H3、H4分子，球狀體之間有一定間隔，被DNA鏈連成串珠狀。

?

?

（四）是非判斷題

1．錯(cuò)：RNA也是生命的遺傳物質(zhì)。

2．錯(cuò)：脫氧核糖核苷中的糖環(huán)2’位沒(méi)有羥基。

3．錯(cuò)：真核生物的染色體為DNA與組蛋白的復(fù)合體，原核生物的染色體為DNA與堿性精胺、亞精胺結(jié)合。

4．錯(cuò)：核酸的紫外吸收與溶液的pH值有關(guān)。

5．錯(cuò)：生物體的不同組織中的DNA，其堿基組成也不同。

6．對(duì)：核酸中的修飾成分（也叫稀有成分）大部分是在tRNA中發(fā)現(xiàn)的。

7．錯(cuò)：DNA的Tm值和GC含量有關(guān)，GC含量高則Tm高。

8．錯(cuò)：真核生物mRNA的3`端有一個(gè)多聚A的結(jié)構(gòu)。

9．對(duì)：（G+C）含量減少，DNA的Tm值減少，（A+T）/（G+C）比值的增加。

10．對(duì)：在細(xì)胞內(nèi)，B-DNA代表DNA的基本構(gòu)象，但在不同某些情況下，也會(huì)呈現(xiàn)A型、Z型和三股螺旋的局部構(gòu)象。

11．對(duì)：DNA復(fù)性（退火）一般在低于其Tm值約20~25℃的溫度下進(jìn)行的。

12．對(duì)：用堿水解核酸時(shí)，先生成2’,3’-環(huán)核苷酸，再水解為2’或3’-核苷酸。

13．對(duì)：生物體內(nèi)，負(fù)超螺旋DNA容易解鏈，便于進(jìn)行復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等反應(yīng)。

14．錯(cuò)：mRNA是細(xì)胞內(nèi)種類(lèi)最多、但含量很低的RNA。細(xì)胞中含量最豐富的RNA是rRNA。

15．對(duì)：不同tRNA中額外環(huán)大小差異很大，因此可以作為tRNA分類(lèi)的重要指標(biāo)。

16．錯(cuò)：對(duì)于提純的DNA樣品，如果測(cè)得OD260/OD280<1.8，則說(shuō)明樣品中有蛋白質(zhì)。

17．錯(cuò)：基因表達(dá)的最終產(chǎn)物可以是蛋白質(zhì)或RNA。

18．錯(cuò)：核酸樣品的純度可以根據(jù)樣品的OD260/OD280的比值判斷，純的DNA樣品OD260/OD280=1.8，純的RNA樣品OD260/OD280=2.0。

19．錯(cuò)：真核生物的結(jié)構(gòu)基因中包括內(nèi)含子和外顯子部分，經(jīng)轉(zhuǎn)錄、加工后只有外顯子部分翻譯成蛋白質(zhì)，與蛋白質(zhì)氨基酸序列相對(duì)應(yīng)。

20．對(duì)：真核生物成熟mRNA的5’為帽子結(jié)構(gòu)，即m7G（5’）PPP（5’）Nm-，因此兩5’端也是3’-OH。

?

（五）問(wèn)答題及計(jì)算題（解題要點(diǎn)）

1．答：核酸完全水解后可得到堿基、戊糖、磷酸三種組分。DNA和RNA的水解產(chǎn)物戊糖、嘧啶堿基不同。

2．答：（1）(2.5×107/650) × 0.34 = 1.3× 104nm = 13μm。

（2）650/ 0.34 =1.9×106/μm。

（3）88 × 0.34 nm = 30nm =0.3μm。

（4）104 × 3 × 0.34 =106nm ≈?0.11μm。

（5）(96000/120) × 3 × 320 = 76800。

3．答：（1）設(shè)DNA的兩條鏈分別為α和β，那么：

????A =βT，Tα=Aβ，Gα=Cβ，：Cα=Gβ，

因?yàn)椋?Aα+ Gα)/（Tβ+ Cβ）= (Aα+ Gα)/（Aβ+ Gβ）= 0.7

所以，互補(bǔ)鏈中（Aβ+ Gβ）/（Tβ+ Cβ）= 1/0.7 =1.43

（2）在整個(gè)DNA分子中，因?yàn)锳 = T，?G = C，

所以，A+G = T+C，（A+G）/（T+C）= 1

（3）假設(shè)同（1），則

Aα+ Tα= Tβ+ ?Aβ，Gα+ Cα= Cβ+Gβ，

所以，（Aα+ Tα）/（Gα+Cα）=（Aβ+ Tβ）/（Gβ+Cβ）= 0.7

（4）在整個(gè)DNA分子中

（Aα+ Tα+ Aβ+ Tβ）/（Gα+Cα+ Gβ+Cβ）= 2（Aα+ Tα）/2（Gα+Cα）= 0.7

4．答：將DNA的稀鹽溶液加熱到70～100℃幾分鐘后，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生破壞，氫鍵斷裂，兩條鏈彼此分開(kāi)，形成無(wú)規(guī)則線團(tuán)狀，此過(guò)程為DNA的熱變性，有以下特點(diǎn)：變性溫度范圍很窄，260nm處的紫外吸收增加；粘度下降；生物活性喪失；比旋度下降；酸堿滴定曲線改變。Tm值代表核酸的變性溫度（熔解溫度、熔點(diǎn)）。在數(shù)值上等于DNA變性時(shí)摩爾磷消光值（紫外吸收）達(dá)到最大變化值半數(shù)時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。

5．答：為（G + C）% = (Tm – 69.3) × 2.44 ×%

= (89.3-69.3) × 2.44 ×%

=48.8%

G = C = 24.4%

(A + T)% = 1－?48.8% =51.2%

A = T = 25.6%

6．答：（1）陽(yáng)離子的存在可中和DNA中帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)，減弱DNA鏈間的靜電作用，促進(jìn)DNA的復(fù)性；

（2）低于Tm的溫度可以促進(jìn)DNA復(fù)性；

（3）DNA鏈濃度增高可以加快互補(bǔ)鏈隨機(jī)碰撞的速度、機(jī)會(huì)，從而促進(jìn)DNA復(fù)性。

7．答：核酸分子中是通過(guò)3’,5’-磷酸二酯鍵連接起來(lái)的。

8．答：按Watson-Crick模型，DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有：兩條反相平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸互繞；堿基位于結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，而親水的糖磷酸主鏈位于螺旋的外側(cè)，通過(guò)磷酸二酯鍵相連，形成核酸的骨架；堿基平面與軸垂直，糖環(huán)平面則與軸平行。兩條鏈皆為右手螺旋；雙螺旋的直徑為2nm，堿基堆積距離為0.34nm，兩核酸之間的夾角是36°，每對(duì)螺旋由10對(duì)堿基組成；堿基按A=T，G≡C配對(duì)互補(bǔ)，彼此以氫鍵相連系。維持DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的力量主要是堿基堆積力；雙螺旋結(jié)構(gòu)表面有兩條螺形凹溝，一大一小。???

9．答：在穩(wěn)定的DNA雙螺旋中，堿基堆積力和堿基配對(duì)氫鍵在維系分子立體結(jié)構(gòu)方面起主要作用。

10．答：tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)為三葉草結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特征為：

（1）tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)由四臂、四環(huán)組成。已配對(duì)的片斷稱(chēng)為臂，未配對(duì)的片斷稱(chēng)為環(huán)。

（2）葉柄是氨基酸臂。其上含有CCA-OH3’，此結(jié)構(gòu)是接受氨基酸的位置。

（3）氨基酸臂對(duì)面是反密碼子環(huán)。在它的中部含有三個(gè)相鄰堿基組成的反密碼子，可與mRNA上的密碼子相互識(shí)別。

（4）左環(huán)是二氫尿嘧啶環(huán)（D環(huán)），它與氨基酰-tRNA合成酶的結(jié)合有關(guān)。

（5）右環(huán)是假尿嘧啶環(huán)（TψC環(huán)），它與核糖體的結(jié)合有關(guān)。

（6）在反密碼子與假尿嘧啶環(huán)之間的是可變環(huán)，它的大小決定著tRNA分子大小。

11．答：不同。RNA可以被水解成單核苷酸，而DNA分子中的脫氧核糖2’碳原子上沒(méi)有羥基，所以DNA不能被堿水解。

12．答：（1）用專(zhuān)一性的RNA酶與DNA酶分別對(duì)兩者進(jìn)行水解。

（2）用堿水解。RNA能夠被水解，而DNA不被水解。

（3）進(jìn)行顏色反應(yīng)。二苯胺試劑可以使DNA變成藍(lán)色；苔黑酚（地衣酚）試劑能使RNA變成綠色。

（4）用酸水解后，進(jìn)行單核苷酸的分析（層析法或電泳法），含有U的是RNA，含有T的是DNA。

13．答：已知：（1）?32μmol/L AMP的?A260消光度

A260?=32×10-6?× 15400 = 0.493

（2）47.5μmol/L CMP的?A260消光度

A260?=47.5×10-6?× 7500 = 0.356

（3）6.0μmol/L UMP的A260消光度

A260?=6.0×10-6?× 9900 = 0.0594

（4）48μmol/L AMP和32μmol/L UMP混合物的A260消光度

A260?=32×10-6?× 9900 + 48×10-6?× 15400 = 0.493 = 1.056

（5）0.325/11700 = 2.78 × 10-5mol/L

（6）0.090/9200 = 9.78 × 10-6mol/L

14．答：（1）每個(gè)體細(xì)胞的DNA的總長(zhǎng)度為：

6.4×109×0.34nm = 2.176×109?nm= 2.176m

（2）人體內(nèi)所有體細(xì)胞的DNA的總長(zhǎng)度為：

2.176m×1014?= 2.176×1011km

（3）這個(gè)長(zhǎng)度與太陽(yáng)-地球之間距離（2.2×109公里）相比為：

2.176×1011/2.2×109?= 99倍

15．答：種核苷酸帶電荷情況：

（1）電泳分離四種核苷酸時(shí)應(yīng)取pH3.5 的緩沖液，在該pH值時(shí)，這四種單核苷酸之間所帶負(fù)電荷差異較大，它們都向正極移動(dòng)，但移動(dòng)的速度不同，依次為：

UMP>GMP>AMP>CMP

（2）應(yīng)取pH8.0，這樣可使核苷酸帶較多負(fù)電荷，利于吸附于陰離子交換樹(shù)脂柱。雖然pH11.4時(shí)核苷酸帶有更多的負(fù)電荷，但pH過(guò)稿對(duì)樹(shù)脂不利。

（3）洗脫液應(yīng)調(diào)到pH2.5。當(dāng)不考慮樹(shù)脂的非極性吸附時(shí)洗脫順序?yàn)镃MP>AMP>UMP>GMP（根據(jù)pH2.5時(shí)核苷酸負(fù)電荷的多少來(lái)決定洗脫速度），但實(shí)際上核苷酸和聚苯乙烯陰離子交換樹(shù)脂之間存在著非極性吸附，嘌呤堿基的非極性吸附是嘧啶堿基的3倍。靜電吸附與非極性吸附共同作用的結(jié)果使洗脫順序?yàn)椋篊MP>AMP>UMP>GMP。