第二章  核酸的结构与功能

（一）教学要求

在知识传授方面，通过本章节的学习，使学生掌握常见核苷酸的结构、符号和性质；DNA和RNA的分子组成；核酸分子中核苷酸的连接方式、键的方向性，核酸的一级结构及其表示法；DNA的二级结构的特点，原核生物DNA的超螺旋结构，真核生物染色体的基本单位-核小体的结构；DNA的生物学功能，RNA的种类与功能；信使RNA和转运RNA的结构特点；tRNA二级结构的特点与功能；DNA的变性和复性概念和特点，组成性非编码RNA的种类、调控性非编码RNA的种类、解链曲线与Tm。熟悉核蛋白体RNA的结构与功能、核酸分子杂交原理；了解非编码RNA的功能。

在能力培养方面，培养学生运用所学知识阅读和分析核酸一级结构的能力、分析核酸高级结构的能力、培养学生自主学习能力。

在核心素养方面，在核心素养方面，对学生进行实事求是，尊重科学，依靠科学的教育；引导学生形成从现象到本质，简单到复杂，感性到理性的认识方法；引导学生形成合理的消费观念；知识结合案例培养学生的诚信意识、道德意识、奉献精神、团队协作精神、关爱病人的人文素养。

（二）知识点提示

核酸是生物体遗传的物质基础。各种生物都含有两类核酸，即核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。病毒只含有DNA或RNA。核酸的基本组成单位是核苷酸，核酸是由数十个到数十万核苷酸连接而成的，故也称为多核苷酸。核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成。碱基与戊糖结合后的生成物称核苷。核苷与磷酸以磷酯键相连称为核苷酸，又分为一磷酸核苷、二磷酸核苷和三磷酸核苷等。

核酸分子的结构分为三级：一级结构是组成核酸的核苷酸按一定顺序排列，以3'，5'-磷酸二酯键相连的结构。具3'和5'末端。二级结构及三级结构统称为高级结构，DNA和RNA各有其特点。DNA的二级结构为双螺旋结构。其特点为双链双螺旋、两条链反向平行、碱基向内互补（A-T配对，G-C配对），氢键和碱基堆积力维持双螺旋结构的稳定。DNA的三级结构，原核生物为超螺旋；真核生物为核小体，核小体形成的串珠状结构再进一步卷曲成筒状，即染色质纤维。后者再形成染色体。RNA为单链结构，局部可形成双螺旋结构。RNA按功能不同可分为三类，即信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）及核蛋白体RNA（rRNA）。mRNA分子为线型单链结构，5'端有一个7-甲基鸟苷三磷酸（m7-GTP）的“帽”，3'端有多聚腺苷酸（polyA）的“尾”，中间为密码子，从5'→3'每三个相邻的核苷酸决定一个氨基酸。mRNA是蛋白质生物合成的模板。tRNA的二级结构呈三叶草型。有氨基酸臂，可结合氨基酸；有反密码环，其上的反密码子可识别mRNA上的密码子；另外还有DHU环、TψC环和附加叉。tRNA的三级结构为倒“L”型。rRNA不单独存在，它与蛋白质结合成核蛋白体，作为蛋白质合成的场所。组成性非编码RNA种类有催化小RNA、核仁内RNA、核内小RNA、胞质小RNA等。调控性非编码RNA包括短链非编码RNA、长链非编码RNA、环状RNA等。

DNA双螺旋的一个重要物理特性是双链可分开成单链及重新形成双链。试管内这种分与合的过程，分别称为变性和复性。DNA 在260nm波长处具有强吸收。DNA具有增色效应和减色效应。变性温度Tm值的大小与核酸分子中的G-C对含量多少及核酸分子的长度有关。如果把不同的DNA链放在同一溶液中作变性处理，或把单链DNA与RNA放在一起，只要有某些区域有成立碱基配对的可能，它们之间就可形成局部的双链。这个过程称为核酸杂交。在核酸杂交的基础上发展起来的一种用于研究和诊断的新技术称探针技术。用已知序列的核苷酸片段判断被测DNA是否与其具有同源性。

（三）教学内容

第一节  核酸的化学组成及一级结构  基本组成单位-核苷酸，核苷酸的组成、结构与命名，核酸的一级结构，寡核苷酸和核酸（DNA和RNA）。

第二节  DNA的空间结构与功能 DNA的二级结构-双螺旋结构模型要点，DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装，DNA的功能。

第三节  RNA的结构与功能  信使RNA的结构与功能，遗传密码，转运RNA的结构与功能，核糖体RNA的结构与功能；非编码RNA。

第四节  核酸的理化性质  核酸的一般理化性质，DNA的变性，DNA的复性与分子杂交，核酸探针。

实验：DNA的琼脂糖凝胶电泳

（四）思考题

1. 试比较RNA和DNA在分子组成及结构上的异同点。

2. 名词解释：核酸变性、复性、Tm、核酸分子杂交。

3. 简述DNA双螺旋结构的结构要点。

4. 简述mRNA、tRNA结构特点。