第三章 核酸的化学及结构
一、 名词解释
1. DNA 的变性：DNA 变性是指核酸双螺旋碱基对的氢键断裂，双链变成单链，从而使核酸的天然构象和性质发生改变。变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂，碱基间的堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变；
2. DNA 复性：变性DNA 在适当条件下，使彼此分离的两条链重新由氢键链接而形成双螺旋结构的过程；
3. 分子杂交：将不同来源的DNA 经热变性、冷群，使其复性，在复性时，如这些异源DNA 之间在某些区域有相同的序列，则形成杂交DNA 分子；
4. 增色效应：天然DNA 在发生变性时，氢键断裂，双键发生解离，碱基外露，共轭双键更充分暴露，变性DNA 在260nm 的紫外吸收值显著增加的现象；
5. 减色效应：在一定条件下，变性核酸可以复性，此时紫外吸收值又回复至原来水平的现象；
6. 回文结构：在真核细胞DNA 分子中，脱氧核苷酸的排列在DNA 的两条链中顺读与倒读序列是一样的（即脱氧核苷酸排列顺序相同），脱氧核苷酸以一个假想的轴成为180°旋转对称（即使轴旋转180°两部分结构完全重叠起来 ）的结构；
7. T m ：DNA 热变性的过程不是一种“渐变”，而是一种“跃变”过程，即变性作用不是随温度的升高缓慢发生，而是在一个很狭窄的临界温度范围内突然引起并很快完成，就像固体的结晶物质在其熔点时突然熔化一样。通常把DNA 在热变性过程中紫外吸收度达到最大值的1/2时的温度称为“熔点”或熔解温度（melting temperature）, 用符号T m 表示；
8. Chargaff 定律：不同生物种属的DNA 碱基组成不同，同一个体不同器官、不同组织的DNA 具有相同的碱基组成，含氨基的碱基（腺嘌呤和胞嘧啶）总数等于含酮基的碱基（鸟嘌呤和胸腺嘧啶）总数，即 A+C=T+G；嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即 A+G=C+T；
9. 碱基配对：腺嘌呤与胸腺嘧啶成对，鸟嘌呤与胞嘧啶成对，A 和T 之间形成两个氢键，C 和G 之间形成三个氢键；
10. 内含子：基因的插入序列或基因内的非蛋白质编码；
11. 正超螺旋：盘绕方向与双螺旋方向相同，此种结构使分子内部张力加大，旋得更紧；
12. 负超螺旋：盘绕方向与双螺旋方向相反，使二级结构处于疏松状态，分子内部张力减小，利于DNA 复制、转录和基因重组；
13. siRNA ：（small interfering RNA干扰小RNA ）是含有21~22个单核苷酸长度的双链RNA ，通常人工合成的siRNA 是碱基对数量为22个左右的双链RNA ；
14. miRNA ：(microRNA,微RNA) 是一类含19~25单核苷酸的单链RNA ，在3’端有1~2个碱基长度变化，广泛存于真核生物中，不编码任何蛋白，本身不具有开放阅读框架，具有保守型、时序性和组织特异性；
15. Southern blotting：（Southern 印迹法）将凝胶电泳分离的DNA 片段转移至硝酸纤维素膜上后，再进行杂交；
16. Northern blotting：（Northern 印迹法）将RNA 电泳变性后转移至纤维素膜再进行杂交的方法；
17. Western blotting：（Western 印迹法）根据抗体与抗原可以结合的原理，用类似的方法分离蛋白质；
18. 反密码子：是位于tRNA 反密码环中部、可与mRNA 中的三联体密码子形成碱基配对的三个相邻碱基。在蛋白质的合成中，起解读密码、将特异的氨基酸引入合成位点的作用；
19. 发夹结构：单链RNA 局部区域卷曲形成双链螺旋结构，亦称发卡结构；
20. 退火：热变性的DNA 经缓慢冷却后复性的过程。
二、 填空题：
1. 核酸的基本结构单位是____。核酸根据化学组成可分为___（RNA ） 和 脱氧核糖核酸（DNA ） 两大类。
2. B-DNA 双螺旋中一条链的方向是，另一条链的方向是_，每对碱基绕轴旋转一圈，螺距为__垂直__，且位于螺旋的__右__侧，磷酸-脱氧核糖位于螺旋的___外___侧。T 总是与__A___配对，C 总是与__G___配对。
3. 两类核酸在细胞中的分布不同，DNA 主要位于__细胞核__中，RNA 主要位于
____中。
4. 核酸在260nm 附近有强吸收，这是由于核酸的组成中含有__和___共轭双键__。
（信使）（核糖体）5. 细胞质中的RNA 主要分为___，____，__。其中是蛋白质合成的模板，是转运氨基酸的工具，是蛋白质合成的场所。
6. 维持DNA 双螺旋结构稳定的主要作用力有碱基堆积力、氢键、
离子键 。
7.tRNA 的二级结构为 型。
tRNA 分子3’-端有一共同的碱基序列是，其功能是合成时，用于连接活化的相应氨基酸 。
8. 真核生物成熟的mRNA 的结构特点是：5’-末端具有酸（帽子结构） ，3’-末端的一段长约200个碱基的多聚腺苷酸（polyA ）。
9.Tm 值与DNA
10. 脱氧核苷酸或核苷酸连接时总是由前一位核苷酸的5’位C 原子（C ’5）上的磷酸基与下一位核苷酸的第3’位碳原子（C ’3）的羟基形成3’,5’-磷酸二酯键。
11. 核苷是戊糖和碱基通过糖苷键形成。
12. DNA 双螺旋结构模型是Watson 和Crick 于1953年提出的。
13．核酸的特征元素。
14．在DNA 分子中，一般来说G-C T m （熔解温度）越高，
分子比较稳定。
15．DNA
16．DNA 所在介质的离子强度越低，所以DNA 应保存在较高 浓度的盐溶液中，通常为1 mol/L的NaCI 溶液。
17．mRNA 在细胞内的种类RNA 总量的为模板合成的，又是__合成的模板。
18
19．DNA 在水溶解中热变性之后，如果将溶液迅速冷却，则DNA 保持状
态；若使溶液缓慢冷却，则DNA 重新形成双螺旋结构。
三、 单项选择题
1. 热变性的DNA 分子在适当条件下可以复性，条件之一是（B ）。
A. 骤然冷却 B. 缓慢冷却 C. 浓缩 D. 加入浓的无机盐
2. 在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于（ B ）
A. DNA 的Tm 值 B. 序列的重复程度
C. 核酸链的长短 D. 碱基序列的互补
3. 核酸中核苷酸之间的连接方式是：（ C ）
A. 2’, 5’—磷酸二酯键 B. 氢键 C. 3’, 5’—磷酸二酯键 D. 糖苷键
4. 可为tRNA 的反密码子为UCG 设别的密码子是（ A ）
A. AGC B. GCA C. GAC D. CGA
5. 下列关于DNA 分子中的碱基组成的定量关系哪个是不正确的？（ D ）
A. C+A=G+T B. C=G C. A=T D. C+G=A+T
6. 下面关于Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的叙述中哪一项是正确的？（A ）
A. 两条单链的走向是反平行的 B. 碱基A 和G 配对
C. 碱基之间共价结合 D. 磷酸戊糖主链位于双螺旋内侧
7. 具5’－CpGpGpTpAp-3’顺序的单链DNA 能与下列哪种RNA 杂交? （C ）
A. 5’-GpCpCpAp-3’ B. 5’-GpCpCpApUp-3’
C. 5’-UpApCpCpGp-3’ D. 5’-TpApCpCpGp-3’
8. RNA 和DNA 彻底水解后的产物（C ）
A. 核糖相同，部分碱基不同 B. 碱基相同，核糖不同
C. 碱基不同，核糖不同 D. 碱基不同，核糖相同
9. tRNA 的三级结构是（ B ）
A. 三叶草叶形结构 B. 倒L 形结构 C. 双螺旋结构 D. 发夹结构
10. 维系DNA 双螺旋稳定的最主要的力是（ A ）
A. 氢键 B. 离子键 C. 碱基堆积力 D. 范德华力
11. Tm 是指（ C ）的温度
A. 双螺旋DNA 达到完全变性时 B. 双螺旋DNA 开始变性时
C. 双螺旋DNA 结构失去1/2时 D. 双螺旋结构失去1/4时
12. 稀有核苷酸碱基主要见于（ C ）
A. DNA B. mRNA C. tRNA D. rRNA
13. 双链DNA 的解链温度的增加，提示其中含量高的是（ D ）
A. A和G B. C和T C. A和T D. C和G
14. 核酸变性后，可发生哪种效应？（C ）
A. 减色效应 B. 失去对紫外线的吸收能力
C. 增色效应 D. 最大吸收峰波长发生转移
15. 某双链DNA 纯样品含15％的A ，该样品中G 的含量为（ A ）
A. 35％ B. 15％ C. 30％ D. 20％
四、问答题
1. 试比较DNA 和RNA 的异同。
答：DNA 叫脱氧核糖核酸，基本单位是脱氧核苷酸，五碳糖是脱氧核糖，有ATCG 碱基，为双螺旋分子，分布于细胞核、线粒体、叶绿体。
RNA 叫核糖核酸，单位是核糖核酸，五碳糖是核糖，有碱基AUCG, 为单链结构，分布于细胞核、细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体。
2. 比较tRNA 、mRNA 、rRNA 的分布、结构特点及功能。
答：mRNA ：信使RNA ，主要分布在细胞核，为单链, 有时链内互补成二级结构，原核生物生物具有操纵子结构；真核生物具有顺式作用元件,5’帽子结构和Poly(A)尾巴。在控制蛋白质合成过程中起遗传信息传递的作用。
tRNA：转运RNA ，主要分布于细胞核，一般70-90个核苷酸, 二级结构为三叶草型. 有氨基酸臂, 二氢尿嘧啶环,T фC 环, 反密码子环, 额外环。三级结构为倒L 型。主要维持力为氢键能与氨基酸结合，用于mRNA 在核糖体翻译为蛋白质。 rRNA：核糖RNA ，主要分布于核糖体，由两个亚基组成，一个称为大亚基，另一个为小亚基，两个亚基都含有rRNA 和蛋白质，但种类和数量却不相同。核糖体的组成成分之一，其合成与核仁有关。
3．试述碱基、核苷、核酸在结构上的关系。
答：碱基分为嘌呤碱和嘧啶碱，与戊糖构成核苷，核酸是许多的单核苷酸聚合而成的多核苷酸。
4. 试述引起核酸变性的因素有哪些？
答：加热、过高或过低的pH 、有机溶剂、酰胺和尿素等，破坏氢键和碱基堆积力，使核酸分子的空间结构改变，从而引起核酸理化性质和生物学功能改变，即变性。
5. 简述DNA 双螺旋结构的要点。
答：①DNA 分子由两条脱氧核苷酸链构成，两条链都是右手螺旋，反向平行，链之间的螺旋形成一条大沟和一条小沟，多核苷酸链的方向取决于核苷酸之间的磷酸二酯键的走向；②磷酸基和脱氧核糖在外侧，彼此通过磷酸二酯键相连接，形成DNA 骨架，碱基连接在糖环的内侧，糖环平面与碱基平面相互垂直；③双螺旋的直径为2nm ，顺轴方向，每隔0.34nm 有一个核苷酸，两个相邻核苷酸之间的夹角为36°，每圈双螺旋有10对核苷酸，每圈高度为3.4nm ；④A 与T 成对形成两个氢键，C 与G 成对形成三个氢键；⑤沿螺旋轴方向观察，配对碱基并不充满双螺旋的全部空间。
第三章 核酸的化学及结构
一、 名词解释
1. DNA 的变性：DNA 变性是指核酸双螺旋碱基对的氢键断裂，双链变成单链，从而使核酸的天然构象和性质发生改变。变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂，碱基间的堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变；
2. DNA 复性：变性DNA 在适当条件下，使彼此分离的两条链重新由氢键链接而形成双螺旋结构的过程；
3. 分子杂交：将不同来源的DNA 经热变性、冷群，使其复性，在复性时，如这些异源DNA 之间在某些区域有相同的序列，则形成杂交DNA 分子；
4. 增色效应：天然DNA 在发生变性时，氢键断裂，双键发生解离，碱基外露，共轭双键更充分暴露，变性DNA 在260nm 的紫外吸收值显著增加的现象；
5. 减色效应：在一定条件下，变性核酸可以复性，此时紫外吸收值又回复至原来水平的现象；
6. 回文结构：在真核细胞DNA 分子中，脱氧核苷酸的排列在DNA 的两条链中顺读与倒读序列是一样的（即脱氧核苷酸排列顺序相同），脱氧核苷酸以一个假想的轴成为180°旋转对称（即使轴旋转180°两部分结构完全重叠起来 ）的结构；
7. T m ：DNA 热变性的过程不是一种“渐变”，而是一种“跃变”过程，即变性作用不是随温度的升高缓慢发生，而是在一个很狭窄的临界温度范围内突然引起并很快完成，就像固体的结晶物质在其熔点时突然熔化一样。通常把DNA 在热变性过程中紫外吸收度达到最大值的1/2时的温度称为“熔点”或熔解温度（melting temperature）, 用符号T m 表示；
8. Chargaff 定律：不同生物种属的DNA 碱基组成不同，同一个体不同器官、不同组织的DNA 具有相同的碱基组成，含氨基的碱基（腺嘌呤和胞嘧啶）总数等于含酮基的碱基（鸟嘌呤和胸腺嘧啶）总数，即 A+C=T+G；嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即 A+G=C+T；
9. 碱基配对：腺嘌呤与胸腺嘧啶成对，鸟嘌呤与胞嘧啶成对，A 和T 之间形成两个氢键，C 和G 之间形成三个氢键；
10. 内含子：基因的插入序列或基因内的非蛋白质编码；
11. 正超螺旋：盘绕方向与双螺旋方向相同，此种结构使分子内部张力加大，旋得更紧；
12. 负超螺旋：盘绕方向与双螺旋方向相反，使二级结构处于疏松状态，分子内部张力减小，利于DNA 复制、转录和基因重组；
13. siRNA ：（small interfering RNA干扰小RNA ）是含有21~22个单核苷酸长度的双链RNA ，通常人工合成的siRNA 是碱基对数量为22个左右的双链RNA ；
14. miRNA ：(microRNA,微RNA) 是一类含19~25单核苷酸的单链RNA ，在3’端有1~2个碱基长度变化，广泛存于真核生物中，不编码任何蛋白，本身不具有开放阅读框架，具有保守型、时序性和组织特异性；
15. Southern blotting：（Southern 印迹法）将凝胶电泳分离的DNA 片段转移至硝酸纤维素膜上后，再进行杂交；
16. Northern blotting：（Northern 印迹法）将RNA 电泳变性后转移至纤维素膜再进行杂交的方法；
17. Western blotting：（Western 印迹法）根据抗体与抗原可以结合的原理，用类似的方法分离蛋白质；
18. 反密码子：是位于tRNA 反密码环中部、可与mRNA 中的三联体密码子形成碱基配对的三个相邻碱基。在蛋白质的合成中，起解读密码、将特异的氨基酸引入合成位点的作用；
19. 发夹结构：单链RNA 局部区域卷曲形成双链螺旋结构，亦称发卡结构；
20. 退火：热变性的DNA 经缓慢冷却后复性的过程。
二、 填空题：
1. 核酸的基本结构单位是____。核酸根据化学组成可分为___（RNA ） 和 脱氧核糖核酸（DNA ） 两大类。
2. B-DNA 双螺旋中一条链的方向是，另一条链的方向是_，每对碱基绕轴旋转一圈，螺距为__垂直__，且位于螺旋的__右__侧，磷酸-脱氧核糖位于螺旋的___外___侧。T 总是与__A___配对，C 总是与__G___配对。
3. 两类核酸在细胞中的分布不同，DNA 主要位于__细胞核__中，RNA 主要位于
____中。
4. 核酸在260nm 附近有强吸收，这是由于核酸的组成中含有__和___共轭双键__。
（信使）（核糖体）5. 细胞质中的RNA 主要分为___，____，__。其中是蛋白质合成的模板，是转运氨基酸的工具，是蛋白质合成的场所。
6. 维持DNA 双螺旋结构稳定的主要作用力有碱基堆积力、氢键、
离子键 。
7.tRNA 的二级结构为 型。
tRNA 分子3’-端有一共同的碱基序列是，其功能是合成时，用于连接活化的相应氨基酸 。
8. 真核生物成熟的mRNA 的结构特点是：5’-末端具有酸（帽子结构） ，3’-末端的一段长约200个碱基的多聚腺苷酸（polyA ）。
9.Tm 值与DNA
10. 脱氧核苷酸或核苷酸连接时总是由前一位核苷酸的5’位C 原子（C ’5）上的磷酸基与下一位核苷酸的第3’位碳原子（C ’3）的羟基形成3’,5’-磷酸二酯键。
11. 核苷是戊糖和碱基通过糖苷键形成。
12. DNA 双螺旋结构模型是Watson 和Crick 于1953年提出的。
13．核酸的特征元素。
14．在DNA 分子中，一般来说G-C T m （熔解温度）越高，
分子比较稳定。
15．DNA
16．DNA 所在介质的离子强度越低，所以DNA 应保存在较高 浓度的盐溶液中，通常为1 mol/L的NaCI 溶液。
17．mRNA 在细胞内的种类RNA 总量的为模板合成的，又是__合成的模板。
18
19．DNA 在水溶解中热变性之后，如果将溶液迅速冷却，则DNA 保持状
态；若使溶液缓慢冷却，则DNA 重新形成双螺旋结构。
三、 单项选择题
1. 热变性的DNA 分子在适当条件下可以复性，条件之一是（B ）。
A. 骤然冷却 B. 缓慢冷却 C. 浓缩 D. 加入浓的无机盐
2. 在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于（ B ）
A. DNA 的Tm 值 B. 序列的重复程度
C. 核酸链的长短 D. 碱基序列的互补
3. 核酸中核苷酸之间的连接方式是：（ C ）
A. 2’, 5’—磷酸二酯键 B. 氢键 C. 3’, 5’—磷酸二酯键 D. 糖苷键
4. 可为tRNA 的反密码子为UCG 设别的密码子是（ A ）
A. AGC B. GCA C. GAC D. CGA
5. 下列关于DNA 分子中的碱基组成的定量关系哪个是不正确的？（ D ）
A. C+A=G+T B. C=G C. A=T D. C+G=A+T
6. 下面关于Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的叙述中哪一项是正确的？（A ）
A. 两条单链的走向是反平行的 B. 碱基A 和G 配对
C. 碱基之间共价结合 D. 磷酸戊糖主链位于双螺旋内侧
7. 具5’－CpGpGpTpAp-3’顺序的单链DNA 能与下列哪种RNA 杂交? （C ）
A. 5’-GpCpCpAp-3’ B. 5’-GpCpCpApUp-3’
C. 5’-UpApCpCpGp-3’ D. 5’-TpApCpCpGp-3’
8. RNA 和DNA 彻底水解后的产物（C ）
A. 核糖相同，部分碱基不同 B. 碱基相同，核糖不同
C. 碱基不同，核糖不同 D. 碱基不同，核糖相同
9. tRNA 的三级结构是（ B ）
A. 三叶草叶形结构 B. 倒L 形结构 C. 双螺旋结构 D. 发夹结构
10. 维系DNA 双螺旋稳定的最主要的力是（ A ）
A. 氢键 B. 离子键 C. 碱基堆积力 D. 范德华力
11. Tm 是指（ C ）的温度
A. 双螺旋DNA 达到完全变性时 B. 双螺旋DNA 开始变性时
C. 双螺旋DNA 结构失去1/2时 D. 双螺旋结构失去1/4时
12. 稀有核苷酸碱基主要见于（ C ）
A. DNA B. mRNA C. tRNA D. rRNA
13. 双链DNA 的解链温度的增加，提示其中含量高的是（ D ）
A. A和G B. C和T C. A和T D. C和G
14. 核酸变性后，可发生哪种效应？（C ）
A. 减色效应 B. 失去对紫外线的吸收能力
C. 增色效应 D. 最大吸收峰波长发生转移
15. 某双链DNA 纯样品含15％的A ，该样品中G 的含量为（ A ）
A. 35％ B. 15％ C. 30％ D. 20％
四、问答题
1. 试比较DNA 和RNA 的异同。
答：DNA 叫脱氧核糖核酸，基本单位是脱氧核苷酸，五碳糖是脱氧核糖，有ATCG 碱基，为双螺旋分子，分布于细胞核、线粒体、叶绿体。
RNA 叫核糖核酸，单位是核糖核酸，五碳糖是核糖，有碱基AUCG, 为单链结构，分布于细胞核、细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体。
2. 比较tRNA 、mRNA 、rRNA 的分布、结构特点及功能。
答：mRNA ：信使RNA ，主要分布在细胞核，为单链, 有时链内互补成二级结构，原核生物生物具有操纵子结构；真核生物具有顺式作用元件,5’帽子结构和Poly(A)尾巴。在控制蛋白质合成过程中起遗传信息传递的作用。
tRNA：转运RNA ，主要分布于细胞核，一般70-90个核苷酸, 二级结构为三叶草型. 有氨基酸臂, 二氢尿嘧啶环,T фC 环, 反密码子环, 额外环。三级结构为倒L 型。主要维持力为氢键能与氨基酸结合，用于mRNA 在核糖体翻译为蛋白质。 rRNA：核糖RNA ，主要分布于核糖体，由两个亚基组成，一个称为大亚基，另一个为小亚基，两个亚基都含有rRNA 和蛋白质，但种类和数量却不相同。核糖体的组成成分之一，其合成与核仁有关。
3．试述碱基、核苷、核酸在结构上的关系。
答：碱基分为嘌呤碱和嘧啶碱，与戊糖构成核苷，核酸是许多的单核苷酸聚合而成的多核苷酸。
4. 试述引起核酸变性的因素有哪些？
答：加热、过高或过低的pH 、有机溶剂、酰胺和尿素等，破坏氢键和碱基堆积力，使核酸分子的空间结构改变，从而引起核酸理化性质和生物学功能改变，即变性。
5. 简述DNA 双螺旋结构的要点。
答：①DNA 分子由两条脱氧核苷酸链构成，两条链都是右手螺旋，反向平行，链之间的螺旋形成一条大沟和一条小沟，多核苷酸链的方向取决于核苷酸之间的磷酸二酯键的走向；②磷酸基和脱氧核糖在外侧，彼此通过磷酸二酯键相连接，形成DNA 骨架，碱基连接在糖环的内侧，糖环平面与碱基平面相互垂直；③双螺旋的直径为2nm ，顺轴方向，每隔0.34nm 有一个核苷酸，两个相邻核苷酸之间的夹角为36°，每圈双螺旋有10对核苷酸，每圈高度为3.4nm ；④A 与T 成对形成两个氢键，C 与G 成对形成三个氢键；⑤沿螺旋轴方向观察，配对碱基并不充满双螺旋的全部空间。