大学生物化学《核酸的结构与功能》复习课件

2026大学生物化学·核酸的结构与功能核苷酸·双螺旋·RNA·理化性质·考题实战课程导览01核苷酸的组成与命名从基本单位建立概念02DNA双螺旋结构要点掌握遗传物质核心模型03RNA种类与结构功能梳理三类RNA与调控RNA04核酸理化性质理解紫外吸收与变性05复性退火与分子杂交掌握复性机制与应用06高频考题要点汇总以考点辨析完成复习01核苷酸的组成与命名核酸的砖块，从三组分开始认识三组分构成核苷酸戊糖的关键差异RNA含核糖；DNA含脱氧核糖脱氧核糖

2′位少一个羟基后果：RNA化学性质更活泼，DNA更稳定碱基分两类嘌呤腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）嘧啶胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）、尿嘧啶（U）1组装01戊糖+碱基→核苷戊糖与碱基结合生成核苷2组装02核苷+磷酸→核苷酸核苷与磷酸结合生成核苷酸DNA与RNA碱基只差一个DNA有

T

无

U，RNA有

U

无

T共同碱基2条A、G、C三种DNA与RNA完全相同三种共同碱基A—腺嘌呤，G—鸟嘌呤，C—胞嘧啶唯一差异2条DNA含T胸腺嘧啶，仅存在于DNARNA以U替代尿嘧啶，替代DNA中的T辨析要点3条记忆线索：DNA有T无U，RNA有U无T配对影响：DNA中A—T；RNA转录时A—U结构关系：T比U多一个

5位甲基，同属嘧啶家族磷酸数目决定核苷酸名称核苷酸按磷酸数目分类，并以环化形式参与信号转导命名规则一磷酸核苷（NMP）含1个磷酸基团，核苷酸的基本形式。二磷酸核苷（NDP）含2个磷酸基团，焦磷酸键具高能性质。三磷酸核苷（NTP）含3个磷酸基团，是核酸合成的直接前体。dAMPdGMPdCMPdTMP前缀d腺苷酸实例与环化形式能量代谢核心AMP、ADP、ATP分别含一、二、三个磷酸；ADP与ATP之间以高能键相连，是细胞能量代谢的核心分子。第二信使3′,5′-环化核苷酸：cAMP与cGMP作为第二信使参与细胞信号转导。磷酸与核糖

3′、5′位同时脱水缩合，形成环化核苷酸。磷酸二酯键连接成链核苷酸通过

3′,5′-磷酸二酯键

连接成线性多核苷酸链为双螺旋结构提供化学依据——Chargaff定律连接方式与方向性成键前一个核苷酸

3′位羟基与后一个

5′位磷酸脱水缩合，形成3′,5′-磷酸二酯键方向序列按

5′→3′

方向书写核苷酸的独立功能ATP：细胞直接能源NAD⁺/FAD：含核苷酸组分的辅酶，参与氧化还原反应

化学依据Chargaff定律同一物种不同组织DNA碱基组成相同；A=T、G=C，A+G=T+C，嘌呤总数等于嘧啶总数02DNA双螺旋结构要点两条反向平行的链，撑起遗传信息的骨架反向平行的右手双螺旋从碱基配对到内外分工，双螺旋的每一处设计都指向稳定与功能。1953年Watson与Crick提出双螺旋模型：两条多核苷酸链绕同一中心轴缠绕成右手双螺旋。01反向平行一条链

5′→3′，另一条

3′→5′。只有反向排列，碱基才能以正确角度面对面形成氢键；同向平行会使氢键角度严重扭曲，结构无法稳定。02内外分工磷酸与脱氧核糖交替连接成骨架，位于外侧，亲水；碱基对位于内侧，碱基平面与中心轴垂直。这一分工奠定双螺旋既稳定又可被蛋白识别的结构基础。三组数字锁定螺旋规格直径

2nm——嘌呤配嘧啶，双环对单环，严丝合缝嵌入螺旋内部。3.4nm螺距相邻碱基对平面间距

0.34nm，新测量值约3.54nm。10对每圈碱基对新测量值约10.5对；老题仍认可2nm、10对、3.4nm三组数字。错误配对的后果两个嘌呤相配体积过大，双螺旋鼓起两个嘧啶相配体积过小，螺旋凹陷，难形成稳定氢键A=T与G≡C的氢键差异碱基互补配对遵循规则，稳定性由氢键数量决定。配对规则A=T：腺嘌呤与胸腺嘧啶，2个氢键G≡C：鸟嘌呤与胞嘧啶，3个氢键稳定性差异氢键G≡C多一个氢键，更牢固→G+C含量越高，Tm值越高。特异性来源精确咬合碱基侧链的氢键供体与受体须在空间上精确咬合，配对错误则双螺旋无法维持。横向氢键与纵向堆积力横向氢键横向配对互补碱基对之间靠氢键维持双链结合，负责横向配对。纵向碱基堆积力纵向稳定相邻碱基平面间的疏水作用，是维持DNA纵向稳定的主要力量。辅助稳定中和斥力Na⁺、K⁺、Mg²⁺等正离子中和磷酸基团静电斥力。变性可逆性可逆条件变性只断裂氢键与堆积力，共价键保留，故可逆；磷酸二酯键断裂则不可逆。大沟小沟是蛋白识别位点结构来源两条链配对碱基并非正对，主链间螺旋空隙不等，形成宽而深的

大沟

与窄而浅的

小沟。功能意义蛋白识别场所大沟暴露碱基边缘信息更丰富，是多数

DNA结合蛋白

的识别场所。调控基因表达转录因子

等调控蛋白经大沟特异性读取序列，调控基因表达。考点提示常以选择题考察大小沟的

结构来源

与

生物学意义，理解其与基因表达调控的关联即可。B型A型Z型的构象差异三者的构象差异源于环境水合程度与碱基序列的影响，复习以B型为主线。B-DNA生理标准构象右手螺旋3.54nm螺距10.5对碱基每圈右手螺旋，生理条件下最稳定的标准构象。A-DNA脱水状态构象脱水右手螺旋2.53nm螺距11对碱基每圈右手螺旋；RNA双链区与DNA-RNA杂交双链常呈A型。Z-DNA左手螺旋左手螺旋左手螺旋，与B/A型右手螺旋截然不同。骨架锯齿状走向，磷酸基沿主链呈Z字形排布。出现于特定序列与条件，如嘌呤嘧啶交替序列。超螺旋与核小体逐级组装四级结构层层递进，既压缩DNA体积，也调控基因可及性。三级结构：超螺旋双螺旋进一步扭曲折叠形成超螺旋负超螺旋（左旋方向）有利于解旋，是复制与转录的必要条件拓扑异构酶调节超螺旋：Ⅰ型切断一条链消除张力；Ⅱ型（促旋酶）引入负超螺旋四级结构：核小体染色质真核生物DNA与组蛋白结合形成染色质，基本单位是核小体组蛋白核心组蛋白：H2A、H2B、H3、H4各两分子；H1位于连接处缠绕DNA缠绕核心组蛋白约

1.75圈，逐级压缩最终形成染色体03RNA种类与结构功能从信使到装配机，RNA各司其职单链RNA也能局部成螺旋单链是常态，回折成螺旋是共性单链是常态，回折成螺旋是共性除少数病毒外，RNA分子均为单链，含核糖与尿嘧啶局部区域可自身回折盘曲，在互补序列处形成双螺旋区，配对规则为A-U、G-C不参与配对的碱基被挤出形成环状突起双螺旋区比例因分子而异不同RNA分子中双螺旋区所占比例差异很大，进一步折叠便形成三级结构RNA的碱基组成不像DNA那样严格遵循A=T、G=C的等量规律单链性质允许RNA采取更灵活的结构三类主要RNA分工明确mRNA信使RNA，传递遗传信息tRNA转运RNA，搬运氨基酸rRNA核糖体RNA，构成核糖体三者各自承担遗传信息传递的不同环节mRNA的帽子尾巴与密码子mRNA三部分结构协同，完成从核酸序列到氨基酸序列的信息转换。三部分协同，完成从核酸序列到氨基酸序列的信息转换。帽子管起始与保护5′端5′端保护m⁷GpppNmp

帽子结构耐降解抵御核酸酶降解识别起点辅助核糖体识别翻译起点尾巴管稳定3′端3′端稳定poly(A)尾巴长度范围约

20–250

个腺苷酸关键作用决定mRNA稳定性与半衰期密码子管编码编码区编码方式每三个相邻核苷酸为一个密码子种类共

64种对应信号特定氨基酸或终止信号tRNA的三叶草与倒L形三叶草形是二级结构由约

73–93

个核苷酸折叠出五个功能区氨基酸臂3′末端为

CCA-OH，连接特定氨基酸D环二氢尿嘧啶环反密码环反密码子与mRNA密码子互补配对额外环长度可变TΨC环参与核糖体识别三级结构折叠为倒L形两端分离布局一端是氨基酸结合部位，另一端是反密码子高效转运两端分离的空间布局，让tRNA在核糖体与mRNA

之间高效转运专一识别每种tRNA只识别并转运一种氨基酸，保证翻译准确二级结构→三级结构：从平面三叶草到空间倒L形两端分离的空间布局转运机制一端是氨基酸结合部位，另一端是反密码子两端分离的空间布局，让tRNA在核糖体与mRNA

之间高效转运每种tRNA只识别并转运一种氨基酸，保证翻译准确空间分隔=氨基酸负载与反密码配对互不干扰rRNA构筑核糖体催化中心既是骨架，又是催化中心。既是骨架，又是催化中心。含量最多rRNA约占RNA总量的74%–82%，分子量居三类RNA之首。分类与分布原核生物5S、16S、23S真核生物5S、5.8S、18S、28S结构骨架rRNA与多种蛋白质结合，构成核糖体大小亚基，并为mRNA、tRNA及多种蛋白质合成因子提供结合位点。催化中心rRNA具有肽酰转移酶活性，能催化肽键形成，属于核酶——这一发现打破了酶都是蛋白质的传统认知。非编码RNA的调控世界三者共同编织精细的基因调控网络——RNA的功能远不止传递遗传信息snRNA与蛋白质结合形成剪接体，参与真核生物mRNA前体内含子的剪接。miRNA长约20–25nt，与靶基因mRNA碱基配对，调控基因表达，参与发育与疾病进程。siRNA约20–25nt双链，100%互补，切割特异性mRNA，介导RNA干扰。04核酸的理化性质260nm的紫外吸收，是核酸的身份证260nm处的紫外吸收峰嘌呤与嘧啶碱基含共轭双键，紫外区最大吸收在

260nm；蛋白质吸收峰在280nm。纯度判断纯DNAA260/A280≈1.8纯RNAA260/A280≈2.0含杂蛋白或苯酚比值明显降低定量换算OD260=1.0≈50μg/ml

双链DNAOD260=1.0≈40μg/ml

单链DNA或RNAA260吸光度与浓度呈正比吸收峰来源碱基含共轭双键，紫外最大吸收

260nm蛋白质吸收峰

280nm嘌呤与嘧啶碱基为发色基团260nm、1.8、2.0，三个数字绑定记忆双螺旋内的减色效应01现象→天然双链DNA紫外吸收值比各核苷酸吸收值之和高约30%–40%02机制→碱基在双螺旋内侧有序排列，受堆积力屏蔽，共轭双键吸收被削弱03考点逻辑→碱基越有序堆积，紫外吸收越低；越暴露无序，吸收越高减色效应双链有序状态碱基有序堆积，吸收下降；天然DNA双螺旋呈现此效应增色效应单链无序状态碱基暴露无序，吸收上升；变性解链后呈现此效应碱基越有序堆积，紫外吸收越低；越暴露无序，吸收越高变性只断裂氢键问题→对策氢键破坏、链不裂——这是变性的判据核心常见变性因素4项高温一般

75℃

以上强酸、强碱改变pH，破坏氢键配对环境低离子强度削弱碱基堆积力与静电屏蔽变性剂尿素、甲酰胺

等变性后的性质变化4项A260

紫外吸收显著升高（增色效应）溶液粘度下降浮力密度/沉降系数浮力密度升高、沉降系数增大生物学功能部分或完全丧失变性可逆，降解不可逆只断次级键·共价键不断增色效应与Tm值定义增色效应与Tm值是名词解释高频考点，须完整复述定义并说明测量意义。—高频考点提示增色效应1项DNA变性后碱基暴露A260紫外吸收值显著增加，通常上升约

30%–40%，是判断变性的特征性指标。本质：双链解开、碱基暴露，嘌呤/嘧啶环共轭体系吸光度上升。以A260变化幅度衡量变性程度Tm值3项解链曲线连续加热DNA并以温度对A260作图得解链曲线，变性呈跃变式而非渐变。熔解温度Tm紫