第一篇第一篇 生物分子的结构与功能生物分子的结构与功能生物化学01核酸 第一章第一章 核核 酸酸 （Nucleic acid） 第一军医大学第一军医大学第一军医大学第一军医大学 解放军基因工程研究所解放军基因工程研究所解放军基因工程研究所解放军基因工程研究所 马文丽马文丽马文丽马文丽生物化学01核酸内容纲要内容纲要 核酸的种类与分子组成核酸的种类与分子组成 DNA的一级结构、二级结构及组装的一级结构、二级结构及组装 RNA的种类、结构与功能的种类、结构与功能 核酸的理化性质核酸的理化性质 核酸具有催化活性核酸具有催化活性 真核生物基因组的特点真核生物基因组的特点 人类基因组计划人类基因组计划生物化学01核酸核酸的种类核酸的种类 脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）遗传信息的贮存和携带者遗传信息的贮存和携带者 核糖核酸（核糖核酸（ribonucleic acid，RNA） 参与遗传信息的表达参与遗传信息的表达生物化学01核酸第一节第一节核酸的基本组成单位核酸的基本组成单位核苷酸核苷酸生物化学01核酸 核酸的基本组成单位是核苷酸，核核酸的基本组成单位是核苷酸，核苷酸则由碱基（苷酸则由碱基（base）、）、核糖核糖（ribose）或脱氧核糖或脱氧核糖（deoxyribose）、）、磷酸（磷酸（phosphate ）三种成分通过共价键连接而成。）三种成分通过共价键连接而成。生物化学01核酸图图1-1 核酸的构成核酸的构成生物化学01核酸一、核苷酸的组成一、核苷酸的组成（一）碱基（一）碱基 参与核苷酸构成的碱基主要有五种，它参与核苷酸构成的碱基主要有五种，它们都是嘌呤（们都是嘌呤（purine）或嘧啶或嘧啶（pyrimidine）类化合物。嘌呤类碱基主要类化合物。嘌呤类碱基主要有腺嘌呤（有腺嘌呤（adenine，A）和鸟嘌呤和鸟嘌呤（guanine，G）两种，嘧啶类碱基主要有两种，嘧啶类碱基主要有三种，即胞嘧啶（三种，即胞嘧啶（cytosine，C）、）、胸腺嘧胸腺嘧啶（啶（thymine，T）和尿嘧啶（和尿嘧啶（uracil，U）生物化学01核酸图图1-2 构成核苷酸的主要碱基构成核苷酸的主要碱基生物化学01核酸腺嘌呤腺嘌呤(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)胞嘧啶胞嘧啶(C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)DNA尿嘧啶尿嘧啶(U)RNA生物化学01核酸表表1-1 核酸中的部分稀有碱基核酸中的部分稀有碱基 DNARNA嘌呤嘌呤 7-甲基鸟嘌呤（甲基鸟嘌呤（m7G）N6-甲基腺嘌呤（甲基腺嘌呤（m6A）N6-甲基腺嘌呤（甲基腺嘌呤（m6A） N 6, N 6-二甲基腺嘌呤二甲基腺嘌呤7-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤 嘧啶嘧啶 5-甲基胞嘧啶（甲基胞嘧啶（m5C）5-甲基胞嘧啶（甲基胞嘧啶（m5C）5-羟甲基胞嘧啶（羟甲基胞嘧啶（hm5C）5-羟甲基胞嘧啶羟甲基胞嘧啶（hm5C）生物化学01核酸图图1-3 碱基的互变异构碱基的互变异构嘌呤和嘧啶碱基都嘌呤和嘧啶碱基都是含氮杂环化合物，是含氮杂环化合物，分子中的酮基或氨分子中的酮基或氨基均位于杂环上氮基均位于杂环上氮原子的邻位，受介原子的邻位，受介质中质中pH的影响，的影响，会发生酮式会发生酮式-烯醇烯醇式互变异构，或氨式互变异构，或氨基基-亚氨基互变异亚氨基互变异构构生物化学01核酸碱基的紫外吸收性质碱基的紫外吸收性质 嘌嘌呤呤环环和和嘧嘧啶啶环环中中含含有有共共轭轭双双键键，因因而而都都有有吸吸收收紫紫外外光光的的性性质质，吸吸收收高高峰峰在在波波长长260nm左右。左右。 在在研研究究核核酸酸、核核苷苷酸酸、核核苷苷及及碱碱基基时时，可可以以此此对对核核酸酸进进行行定定性性及及定定量量分分析析。另另外外，紫紫外外线线照照射射可可引引起起DNA突突变变，也也是是由由于于存存在在于于DNA中的核苷酸吸收紫外光所造成的。中的核苷酸吸收紫外光所造成的。生物化学01核酸一、核苷酸的组成一、核苷酸的组成（二（二）戊糖戊糖 构成核苷酸的戊糖有两种，构成核苷酸的戊糖有两种，DNA分子中分子中含有含有-D-2脱氧核糖，脱氧核糖，RNA分子中的戊糖为分子中的戊糖为-D-核糖。碱基杂环中的原子编号一般以核糖。碱基杂环中的原子编号一般以1，2，3，表示，为了与此区分开来，糖环上表示，为了与此区分开来，糖环上的碳原子则标以的碳原子则标以1，2，3等等 。生物化学01核酸图图1-4 两种核糖的结构两种核糖的结构生物化学01核酸一、核苷酸的组成一、核苷酸的组成（三（三）核苷与核苷酸核苷与核苷酸 碱基与戊糖通过碱基与戊糖通过-N-糖苷键（糖苷键（-N-glycosidic bond）缩合形成核苷缩合形成核苷（nucleoside）。）。嘌呤类核苷是由嘌呤环上的嘌呤类核苷是由嘌呤环上的N-9与戊糖的与戊糖的C-1连接，嘧啶类核苷是由嘧啶环连接，嘧啶类核苷是由嘧啶环上的上的N-1与糖的与糖的C-1相连。相连。生物化学01核酸图图1-5 核糖核苷与脱氧核糖核苷核糖核苷与脱氧核糖核苷构成核苷酸构成核苷酸的戊糖有两的戊糖有两种，因此核种，因此核苷又可分为苷又可分为核糖核苷及核糖核苷及脱氧核糖核脱氧核糖核苷。苷。生物化学01核酸 核苷的戊糖羟基与磷酸之间脱水以酯键核苷的戊糖羟基与磷酸之间脱水以酯键相连，即形成核苷酸。最常见的酯化部位是相连，即形成核苷酸。最常见的酯化部位是在核糖或脱氧核糖的在核糖或脱氧核糖的C-5和和C-3位上。单核位上。单核苷酸分子中的磷酸主要连接在苷酸分子中的磷酸主要连接在C-5位上，称位上，称为为5-核苷酸。核苷酸。生物化学01核酸图图1-6 不同类型的核苷酸不同类型的核苷酸生物化学01核酸 含有一个磷酸基团的核苷酸称为核苷一磷酸含有一个磷酸基团的核苷酸称为核苷一磷酸（nucleoside monophosphate，NMP），），第二个磷酸第二个磷酸基团通过酸酐键与核苷一磷酸的磷酸基团相连则形成基团通过酸酐键与核苷一磷酸的磷酸基团相连则形成核苷二磷酸（核苷二磷酸（nucleoside diphosphate，NDP），），同同样，第三个磷酸基团连在核苷二磷酸的焦磷酸基团上样，第三个磷酸基团连在核苷二磷酸的焦磷酸基团上则形成核苷三磷酸（则形成核苷三磷酸（nucleoside triphosphate，NTP）。）。 在对核苷及核苷酸命名时，须先冠以碱基的名称。在对核苷及核苷酸命名时，须先冠以碱基的名称。如为脱氧核苷或脱氧核苷酸，则在相应的核苷或核苷如为脱氧核苷或脱氧核苷酸，则在相应的核苷或核苷酸前面加上脱氧，在缩写名词前加上酸前面加上脱氧，在缩写名词前加上d字符。字符。 生物化学01核酸表表1-2 构成构成DNA及及RNA的碱基、的碱基、核苷和核苷酸核苷和核苷酸碱基碱基核苷核苷核苷酸核苷酸DNA 腺嘌呤腺嘌呤脱氧腺苷脱氧腺苷脱氧腺苷酸脱氧腺苷酸(adenine, A）(deoxyadenosine)(deoxyadenosine monophosphate, dAMP)鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧鸟苷脱氧鸟苷脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸(guanine, G)(deoxyguanosine)(deoxyguanosine monophosphate, dGMP）胞嘧啶胞嘧啶脱氧胞苷脱氧胞苷脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸(cytosine, C)(deoxycytidine)(deoxycytidine monophosphate, dCMP)胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧胸苷脱氧胸苷脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸(thymine, T) (deoxythymidine)(deoxythymidine monophosphate, dTMP)生物化学01核酸（续表）表（续表）表1-2 构成构成DNA及及RNA的碱基、的碱基、核苷和核苷酸核苷和核苷酸碱基碱基核苷核苷核苷酸核苷酸RNA腺嘌呤腺嘌呤腺苷腺苷腺苷酸腺苷酸(adenine, A)(adenosine)(adenosine monophosphate, AMP)鸟嘌呤鸟嘌呤鸟苷鸟苷鸟苷酸鸟苷酸(guanine, G)(guanosine)(guanosine monophosphate, GMP）胞嘧啶胞嘧啶胞苷胞苷胞苷酸胞苷酸(cytosine, C)(cytidine)(cytidine monophosphate, CMP)尿嘧啶尿嘧啶尿苷尿苷尿苷酸尿苷酸(uracil, U)(uridine) (uridine monophosphate, UMP) 生物化学01核酸二、核苷酸的连接方式二、核苷酸的连接方式 DNA和和RNA都都是是通通过过核核苷苷酸酸间间的的3,5-磷磷酸酸二二酯酯键键连连接接而而成成，即即前前一一个个核核苷苷酸酸的的C3-OH与与下下一一核核苷苷酸酸的的C5位磷酸之间脱水形成酯键。位磷酸之间脱水形成酯键。 核苷酸的连接具有严格的方向性。通过核苷酸的连接具有严格的方向性。通过3,5-磷磷酸二酯键连接形成的核酸是一个没有分支的线性分酸二酯键连接形成的核酸是一个没有分支的线性分子，它们的两个末端分别为子，它们的两个末端分别为5末端（游离磷酸基）和末端（游离磷酸基）和3末端（游离羟基），在书写时，方向应该从末端（游离羟基），在书写时，方向应该从53。 生物化学01核酸图图1-7 核苷酸的连接方式核苷酸的连接方式生物化学01核酸核酸的一级结构核酸的一级结构 不同的核苷酸在核酸长链上的排列顺序，不同的核苷酸在核酸长链上的排列顺序，就是核酸的一级结构。由于核苷酸之间的差异就是核酸的一级结构。由于核苷酸之间的差异主要是碱基的不同，所以核酸的一级结构也称主要是碱基的不同，所以核酸的一级结构也称为核苷酸序列或碱基序列。为核苷酸序列或碱基序列。 生物化学01核酸第二节第二节 DNA的结构的结构生物化学01核酸Oswald Avery （1877-1955）R型细菌：无毒型肺炎球菌型细菌：无毒型肺炎球菌S型细菌：有毒型肺炎球菌型细菌：有毒型肺炎球菌肺炎球菌转化实验肺炎球菌转化实验DNA是遗传的物质基础是遗传的物质基础生物化学01核酸一、一、DNA的一级结构的一级结构 组成组成DNA分子的脱氧核糖核苷酸主要有四分子的脱氧核糖核苷酸主要有四种，即脱氧腺苷酸（种，即脱氧腺苷酸（dAMP）、）、脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸（dGMP）、）、脱氧胞苷酸（脱氧胞苷酸（dCMP）和脱氧胸和脱氧胸苷酸（苷酸（dTMP）。）。DNA分子的一级结构就是这分子的一级结构就是这四种脱氧核糖核苷酸的排列顺序，或者四种碱四种脱氧核糖核苷酸的排列顺序，或者四种碱基的顺序。基的顺序。 生物化学01核酸二、二、DNA的二级结构的二级结构生物化学01核酸Erwin Chargaff （19051995）Chargaff s rule： A%T% G%C%生物化学01核酸DNA 分子分子X射线衍射照片射线衍射照片 Rosalind Franklin 生物化学01核酸James Watson & & Francis Crick 生物化学01核酸（一）（一）DNA二级结构模型二级结构模型 DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸链组成，两条链的分子由两条脱氧核糖核苷酸链组成，两条链的走向呈反向平行走向呈反向平行 DNA是右手螺旋结构是右手螺旋结构脱氧核糖脱氧核糖-磷酸骨架位于螺旋的外侧；碱基位于双螺磷酸骨架位于螺旋的外侧；碱基位于双螺旋的内侧，每个碱基均与对应链上的碱基处于同一旋的内侧，每个碱基均与对应链上的碱基处于同一平面而以氢键（平面而以氢键（hydrogen bond）结合结合碱基互补原则碱基互补原则生物化学01核酸（一）（一）DNA二级结构模型二级结构模型碱基平面与双螺旋的长轴垂直，糖环的平面则与长碱基平面与双螺旋的长轴垂直，糖环的平面则与长轴平行轴平行 DNA分子两条链间互补碱基的氢键维持双螺旋结分子两条链间互补碱基的氢键维持双螺旋结构的横向稳定性，纵向则靠碱基平面间的疏水性碱构的横向稳定性，纵向则靠碱基平面间的疏水性碱基堆积力（基堆积力（base stacking force）来维系来维系 双螺旋结构上存在着两条凹沟，与脱氧核糖双螺旋结构上存在着两条凹沟，与脱氧核糖-磷酸磷酸骨架平行。较深的沟称为大沟（骨架平行。较深的沟称为大沟（major groove），），较浅的称为小沟（较浅的称为小沟（minor groove）生物化学01核酸图图1-8 DNA双螺旋结构示意图双螺旋结构示意图生物化学01核酸碱基互补原则：碱基互补原则：腺嘌呤（腺嘌呤（A）总是跟胸腺嘧啶（总是跟胸腺嘧啶（T）配对，形成两个配对，形成两个氢键；鸟嘌呤（氢键；鸟嘌呤（G）总是跟胞嘧啶（总是跟胞嘧啶（C）配对，形成配对，形成三个氢键三个氢键图图1-9 碱基互补原则碱基互补原则生物化学01核酸（二）（二）DNA二级结构的多样性二级结构的多样性 上述上述DNA的二级结构特征是以的二级结构特征是以B-DNA为为模型。模型。B-DNA是是DNA分子在生理条件下最稳定分子在生理条件下最稳定的结构，如果改变溶液的离子强度或相对湿度，的结构，如果改变溶液的离子强度或相对湿度，DNA螺旋结构的上述特征都会发生变化。螺旋结构的上述特征都会发生变化。生物化学01核酸图图1-10 不同类型的不同类型的DNA双螺旋结构双螺旋结构生物化学01核酸三、三、DNA的高级结构的高级结构 所有生物的基因组所有生物的基因组DNA的长度通常比含有的长度通常比含有DNA的细胞直径大得多。因此，的细胞直径大得多。因此，DNA在形成双在形成双螺旋结构的基础上，必须进一步折叠成超级螺螺旋结构的基础上，必须进一步折叠成超级螺旋结构，并且在蛋白质的参与下，再进行精密旋结构，并且在蛋白质的参与下，再进行精密的包装，。这样，的包装，。这样， DNA才能存在于小小的细胞。才能存在于小小的细胞。甚至细胞核中。甚至细胞核中。 生物化学01核酸（一）原核生物细胞中（一）原核生物细胞中DNA的组装的组装 绝大部分原核生物的绝大部分原核生物的DNA都是闭合环状都是闭合环状双螺旋结构，裸露而不与蛋白质结合，这种双双螺旋结构，裸露而不与蛋白质结合，这种双螺旋分子还进一步螺旋化形成超螺旋结构。环螺旋分子还进一步螺旋化形成超螺旋结构。环状状DNA分子的生物活性形式为超螺旋结构。分子的生物活性形式为超螺旋结构。 生物化学01核酸图图1-11 环状环状DNA结构示意图结构示意图生物化学01核酸（二）真核生物细胞中（二）真核生物细胞中DNA的组装的组装 在真核细胞内，由于在真核细胞内，由于DNA分子较原核细分子较原核细胞大得多，所以它们压缩得更为致密。真核细胞大得多，所以它们压缩得更为致密。真核细胞的胞的DNA与蛋白质结合，以染色质与蛋白质结合，以染色质（chromatin）或染色体（或染色体（chromosome）的的形式存在于细胞核内。它们的基本结构单位都形式存在于细胞核内。它们的基本结构单位都是核小体（是核小体（nucleosome）。）。 生物化学01核酸图图1-12 核小体结构示意图核小体结构示意图生物化学01核酸生物化学01核酸四、线粒体四、线粒体DNA 在真核细胞中，在真核细胞中， DNA除了存在于细胞核内，除了存在于细胞核内，还有少量的还有少量的DNA位于细胞的线粒体位于细胞的线粒体（mitochondrion）中，称为线粒体中，称为线粒体DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）。）。mtDNA与与细菌的细菌的DNA相似，也是超螺旋双链环状分子，裸相似，也是超螺旋双链环状分子，裸露而不与组蛋白结合，分散在线粒体基质的不同露而不与组蛋白结合，分散在线粒体基质的不同区域。区域。生物化学01核酸第三节第三节 RNA的结构与功能的结构与功能生物化学01核酸表表1-3 RNA与与DNA的比较的比较RNADNA碱基碱基A、G、C、UA、G、C、T戊糖戊糖-D-核糖核糖-D-2脱氧核糖脱氧核糖碱基含量碱基含量A与与U的含量不一定相同；的含量不一定相同；G与与C的含量也不一定相同的含量也不一定相同 A = TG = C 碱基互补配对碱基互补配对U与与A，G与与CA与与T，G与与C分子大小分子大小不等，从几十不等，从几十至数千个核苷酸至数千个核苷酸 因物种不同而异，因物种不同而异，但较但较RNA大得多大得多 结构结构单链，局部互补配对单链，局部互补配对形成双螺旋形成双螺旋 双链，形成双链，形成双螺旋结构双螺旋结构 功能功能 多样，涉及遗传信息表达多样，涉及遗传信息表达的各个的各个方面方面 携带遗传信息携带遗传信息 生物化学01核酸表表1-4 真核细胞内真核细胞内RNA的种类及功能的种类及功能种类种类细胞定位细胞定位英文缩写英文缩写分子大小及沉降系数分子大小及沉降系数功能功能信使信使RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核线粒体线粒体mRNAmt mRNA取取决决于于编编码码蛋蛋白白质质的的大大小小，100010,000个核苷酸个核苷酸940S 蛋白质合成蛋白质合成的模板的模板 转运转运RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核线粒体线粒体tRNAmt tRNA4S，74-95个核苷酸个核苷酸3.24S 转运氨基酸转运氨基酸 核糖体核糖体RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核线粒体线粒体rRNAmt rRNA28S，5400个核苷酸个核苷酸18S，2100个核苷酸个核苷酸5.8S，160个核苷酸个核苷酸5S，120个核苷酸个核苷酸16S，1650个核苷酸个核苷酸12S，1100个核苷酸个核苷酸 与蛋白质共同与蛋白质共同构成核糖体构成核糖体 生物化学01核酸种类种类细胞定位细胞定位英文缩写英文缩写分子大小及沉降系数分子大小及沉降系数功能功能不均一不均一核核RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核hnRNA成熟成熟mRNA及其及其他他RNA的前体的前体 小核小核RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核snRNA100300个核苷酸个核苷酸 参与参与hnRNA的剪的剪接、转运接、转运 小核仁小核仁RNA胞浆及细胞核胞浆及细胞核snoRNArRNA的加工的加工与修饰与修饰 小胞质小胞质RNA胞浆及胞浆及粗面内质网粗面内质网 scRNA/7SL-RNA 129个核苷酸个核苷酸 信号识别颗粒的信号识别颗粒的组成成分，选择组成成分，选择分泌蛋白分泌蛋白 （续表）表（续表）表1-4 真核细胞内真核细胞内RNA的种类及功能的种类及功能生物化学01核酸一、信使一、信使RNA 信使信使RNA（mRNA）的作用就好像一种信的作用就好像一种信使，将存在于细胞核内的基因的遗传信息转移到使，将存在于细胞核内的基因的遗传信息转移到细胞质中，作为模板指导蛋白质的合成。细胞质中，作为模板指导蛋白质的合成。 真核生物的真核生物的mRNA前身称为不均一核前身称为不均一核RNA（heterogenous nuclear RNA，hnRNA）。）。hnRNA在核内经过一系列的剪接、修饰和加工，在核内经过一系列的剪接、修饰和加工，成为成熟的成为成熟的mRNA并转移到细胞质中。并转移到细胞质中。 生物化学01核酸图图1-13 真核生物成熟真核生物成熟mRNA的结构示意图的结构示意图 生物化学01核酸真核生物真核生物mRNA的结构特征的结构特征5-端有一个特殊结构：端有一个特殊结构：7mG-5ppp5-Nm-3-P，称为称为帽子结构。帽子结构。 3-端有一段长约端有一段长约20250个核苷酸的多聚腺苷酸个核苷酸的多聚腺苷酸（poly A），），称为多聚称为多聚A尾巴（尾巴（poly A tail） mRNA分子上的每三个核苷酸为一组，构成遗传密分子上的每三个核苷酸为一组，构成遗传密码（码（genetic code），），可以决定多肽链上某一个氨可以决定多肽链上某一个氨基酸，又称为三联体密码（基酸，又称为三联体密码（triplet code）。）。 生物化学01核酸二、转运二、转运RNA 转运转运RNA约占细胞中约占细胞中RNA总量的总量的10 % 15%，是分子量最小的一类核酸，由，是分子量最小的一类核酸，由7495个核苷酸构个核苷酸构成。成。tRNA的功能是转运氨基酸，按照的功能是转运氨基酸，按照mRNA上的上的遗传密码的顺序将特定的氨基酸运到核糖体进行遗传密码的顺序将特定的氨基酸运到核糖体进行蛋白质的合成。蛋白质的合成。 生物化学01核酸tRNA的结构特征的结构特征分子中含有分子中含有10 % 20%的稀有碱基的稀有碱基 一级结构中存在一些能局部互补配对的核苷酸一级结构中存在一些能局部互补配对的核苷酸序列，可以形成局部双链，使序列，可以形成局部双链，使tRNA的二级结构的二级结构呈三叶草形（呈三叶草形（cloverleaf） 三级结构呈三级结构呈“倒倒L”形形 生物化学01核酸图图1-14 tRNA中的部分稀有碱基中的部分稀有碱基生物化学01核酸图图1-15 tRNA的空间结构示意图的空间结构示意图生物化学01核酸三、核糖体三、核糖体RNA 核糖体核糖体RNA（rRNA）是细胞内含量最多的是细胞内含量最多的RNA，约占约占RNA总量的总量的75 % 80%。rRNA与蛋与蛋白质共同构成核糖体或称为核蛋白体白质共同构成核糖体或称为核蛋白体（ribosome），），是细胞内蛋白质生物合成的场是细胞内蛋白质生物合成的场所。原核生物与真核生物的核糖体均由大亚基和所。原核生物与真核生物的核糖体均由大亚基和小亚基构成。小亚基构成。生物化学01核酸表表1-5 原核及真核生物核糖体的组成原核及真核生物核糖体的组成核糖体核糖体亚单位亚单位rRNA蛋白质蛋白质原核生物原核生物(70S)小亚基小亚基(30S)大亚基大亚基(50S)16S rRNA5S rRNA23S rRNA21种种31种种真核生物真核生物(80S)小亚基小亚基(40S)大亚基大亚基(60S)18S rRNA5.8S rRNA5S rRNA28S rRNA33种种49种种生物化学01核酸rRNA的结构特征的结构特征 rRNA一级结构的一个特征就是甲基化残一级结构的一个特征就是甲基化残基的存在，主要的修饰位点在基的存在，主要的修饰位点在-D-核糖的核糖的C2-OH。二级结构的模型也已构建出来，二级结构的模型也已构建出来，rRNA分子分子内部局部碱基互补，形成许多内部局部碱基互补，形成许多“茎环茎环”结构，结构，为核糖体蛋白的结合与组装提供了结构基础。为核糖体蛋白的结合与组装提供了结构基础。 生物化学01核酸图图1-16 原核生物原核生物16S rRNA的二级结构的二级结构生物化学01核酸第四节第四节 核酸的理化性质核酸的理化性质生物化学01核酸一、核酸的一般性质一、核酸的一般性质核酸溶液的黏度比较大核酸溶液的黏度比较大 ，核酸粘度降低或，核酸粘度降低或消失，即意味着变性或降解。消失，即意味着变性或降解。DNA分子的长度与直径之比达到分子的长度与直径之比达到107，极易，极易在机械力的作用下发生断裂。在机械力的作用下发生断裂。核酸的沉降特性核酸的沉降特性 。 生物化学01核酸二、核酸的紫外吸收二、核酸的紫外吸收 嘌呤和嘧啶碱基具有共轭双键，这使核苷、嘌呤和嘧啶碱基具有共轭双键，这使核苷、核苷酸及核酸可以吸收紫外光，最大吸收峰位于核苷酸及核酸可以吸收紫外光，最大吸收峰位于波长波长260nm附近，因此经常用附近，因此经常用A260（在在260nm处的处的吸光度）或吸光度）或OD260（260nm处的光密度值）表示核处的光密度值）表示核酸的浓度。利用核酸的紫外吸收特性，可以用紫酸的浓度。利用核酸的紫外吸收特性，可以用紫外分光光度法对外分光光度法对DNA和和RNA进行定性和定量分析。进行定性和定量分析。 生物化学01核酸三、核酸的变性与复性三、核酸的变性与复性（一）变性（一）变性（denaturation） 核核酸酸的的变变性性是是指指核核酸酸的的互互补补配配对对碱碱基基之之间间的的氢氢键键断断裂裂，而而构构成成磷磷酸酸-戊戊糖糖骨骨架架的的3,5-磷磷酸酸二二酯键并未发生变化。酯键并未发生变化。 温温度度升升高高，溶溶液液的的盐盐浓浓度度降降低低，或或者者溶溶液液的的酸酸碱碱度度改改变变，都都可可以以使使核核酸酸发发生生变变性性。实实验验室室中中最常用的使最常用的使DNA分子变性的方法之一是加热。分子变性的方法之一是加热。 生物化学01核酸DNA的增色效应（的增色效应（hyperchromic effect） DNA变性时，变性时，A260随之增高的现象随之增高的现象 DNA的解链曲线的解链曲线 在加热在加热DNA的过程中，以温度为横坐标，的过程中，以温度为横坐标，测得的测得的A260为纵坐标作图，所得到的曲线为纵坐标作图，所得到的曲线生物化学01核酸DNA的融解温度（的融解温度（melting temperature） DNA的变性作用发生在一个相当窄的的变性作用发生在一个相当窄的温度范围内，通常将温度范围内，通常将A260达到最大值的一半时达到最大值的一半时的温度称为的温度称为DNA的融解温度（的融解温度（melting temperature），），以以Tm表示。表示。 Tm值计算公式为：值计算公式为： Tm69.3+41(G+C)% ，少于少于20个碱基个碱基的寡核苷酸的的寡核苷酸的Tm4(G+C)+2(A+T) 生物化学01核酸图图1-17 DNA的解链曲线的解链曲线生物化学01核酸（二）复性与杂交二）复性与杂交 变变性性DNA在在适适当当条条件件下下，两两条条互互补补的的单单链链重重新新缔缔合合，恢恢 复复 天天 然然 的的 双双 螺螺 旋旋 结结 构构 ， 这这 个个 过过 程程 称称 为为 复复 性性（renaturation） 将将不不同同来来源源的的DNA分分子子放放在在同同一一溶溶液液里里，经经热热变变性性后后缓缓慢慢冷冷却却，使使其其复复性性。若若这这些些变变性性的的DNA单单链链之之间间在在某某些些区区域域有有碱碱基基互互补补的的序序列列，则则复复性性时时，它它们们之之间间会会 形形 成成 双双 链链 ， 该该 过过 程程 称称 为为 核核 酸酸 分分 子子 杂杂 交交（hybridization） 生物化学01核酸图图1-18 核酸分子杂交原理示意图核酸分子杂交原理示意图A. 不同来源的不同来源的DNA分子（分别用粗线和细线表示）分子（分别用粗线和细线表示）在加热变性后的复性过程中可以形成杂化双链在加热变性后的复性过程中可以形成杂化双链 B. 经标记的寡核苷酸（经标记的寡核苷酸（ ）与变性后的单链）与变性后的单链DNA互补结合互补结合生物化学01核酸第五节第五节 核酸的催化性质核酸的催化性质生物化学01核酸一、核酶一、核酶 概念：核酶（概念：核酶（ribozyme）是指一类具有催化是指一类具有催化作用的作用的RNA。种类：（种类：（1）内含子的自我剪接型）内含子的自我剪接型 （2）异体催化的剪切型）异体催化的剪切型 （3）自体催化的剪切型）自体催化的剪切型 （4）催化肽键的形成）催化肽键的形成 生物化学01核酸 核酶的结构有一定的规律：根据其一级结构核酶的结构有一定的规律：根据其一级结构绘出的二级结构中，有许多绘出的二级结构中，有许多RNA分子内部碱基配分子内部碱基配对形成的局部双链区，这是对形成的局部双链区，这是RNA具有催化作用的具有催化作用的结构依据。其中一个最简单且最具有代表性的结结构依据。其中一个最简单且最具有代表性的结构就是锤头结构（构就是锤头结构（hammerhead structure）。）。生物化学01核酸图图1-19 锤头核酶二级结构示意图锤头核酶二级结构示意图N表示任意碱基，表示任意碱基，N表示与其互补的碱基，表示与其互补的碱基，X表示除表示除G以外的任何碱基，以外的任何碱基， A、G、C、U表示一致性序列表示一致性序列生物化学01核酸图图1-20 人工设计的核酶可能作用的方式人工设计的核酶可能作用的方式箭头表示剪切位点，粗线代表人工合成的箭头表示剪切位点，粗线代表人工合成的RNA片段，片段，细线代表欲破坏的目的核酸分子细线代表欲破坏的目的核酸分子生物化学01核酸二、脱氧核酶二、脱氧核酶概念：具有特定生物催化功能的概念：具有特定生物催化功能的DNA分子称为分子称为脱氧核酶脱氧核酶(deoxyribozyme)或酶性或酶性DNA（DNA enzyme，DNAzyme)种类种类：（：（1） 剪切剪切RNA分子分子 （2）剪切）剪切DNA分子分子 （3）催化核酸分子磷酸化）催化核酸分子磷酸化 （4）连接）连接DNA分子分子 （5）催化卟啉与金属离子结合）催化卟啉与金属离子结合 生物化学01核酸核酶与脱氧核酶的研究意义核酶与脱氧核酶的研究意义对研究生命起源和进化具有重大意义对研究生命起源和进化具有重大意义拓展了酶学的研究范围拓展了酶学的研究范围科研以及医疗应用科研以及医疗应用生物化学01核酸第六节第六节 基因组学与人类基因组计划基因组学与人类基因组计划生物化学01核酸 基因（基因（gene）是指位于染色体的特定位置、是指位于染色体的特定位置、编码特异的蛋白质或编码特异的蛋白质或RNA的一段核酸序列（通常的一段核酸序列（通常是是DNA序列），是遗传物质的结构和功能单位。序列），是遗传物质的结构和功能单位。 基因组基因组(genome)代表了一个生物细胞内的代表了一个生物细胞内的全部基因和染色体组成。全部基因和染色体组成。生物化学01核酸 基因组学基因组学(Genomics)，指对所有基因进行指对所有基因进行基因组作图基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱谱)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学。析的一门科学。 基因组学包括两方面的内容：以全基因组基因组学包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学测序为目标的结构基因组学(structural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学组学(functional genomics)。生物化学01核酸真核生物基因组的特点真核生物基因组的特点基因组的结构与形式基因组的结构与形式 真核生物基因组远大于原核生物的基因组，真核生物基因组远大于原核生物的基因组，多是线性双链多是线性双链DNA分子，与蛋白质结合构成染分子，与蛋白质结合构成染色体，位于细胞核中，除配子细胞外，体细胞色体，位于细胞核中，除配子细胞外，体细胞内的基因组是双份的内的基因组是双份的(即双倍体，即双倍体，diploid)，即有即有两份同源的基因组；原核生物基因组较小，没两份同源的基因组；原核生物基因组较小，没有核膜包裹，且形式多样有核膜包裹，且形式多样 。生物化学01核酸真核生物基因组的特点真核生物基因组的特点基因组的构成基因组的构成 真核生物基因占整个基因组的比例很小，真核生物基因占整个基因组的比例很小，基因组中非编码序列远远多于编码序列，非编基因组中非编码序列远远多于编码序列，非编码序列可占码序列可占8090%。而原核生物的。而原核生物的DNA分子绝分子绝大部分用于编码蛋白质，只有一小部分是不翻大部分用于编码蛋白质，只有一小部分是不翻译的，不翻译区译的，不翻译区(又称间隔区又称间隔区)通常包含控制基通常包含控制基因表达的序列。因表达的序列。生物化学01核酸基因重叠基因重叠 病毒基因组具有重叠基因（病毒基因组具有重叠基因（overlapping gene）的结构，即多个基因在同一的结构，即多个基因在同一DNA分子分子上部分或完全重叠，该上部分或完全重叠，该DNA序列能够编码两序列能够编码两种甚至三种蛋白质分子；而真核基因组及细菌种甚至三种蛋白质分子；而真核基因组及细菌的基因组没有这种结构。的基因组没有这种结构。生物化学01核酸DNADNAIPO abc转录转录 翻译翻译 重叠基因重叠基因 (overlapping gene)蛋白蛋白A蛋白蛋白B蛋白蛋白C生物化学01核酸真核生物基因组的特点真核生物基因组的特点基因转录基因转录 真核细胞基因转录产物为单顺反子真核细胞基因转录产物为单顺反子mRNA，即一即一个结构基因转录生成一个个结构基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一分子，经翻译生成一条多肽链。原核生物功能相关的几个结构基因常常串条多肽链。原核生物功能相关的几个结构基因常常串连在一起，受一套调控基因的调节，组成操纵子连在一起，受一套调控基因的调节，组成操纵子（operon）结构，并转录生成同一个结构，并转录生成同一个mRNA分子，称分子，称为多顺反子为多顺反子mRNA（polycistronic mRNA），），作为多种作为多种蛋白质合成的模板蛋白质合成的模板生物化学01核酸DNAIPOabcDNA 启动子启动子 (promoter) 结构基因结构基因(structural gene)操纵基因操纵基因(operator)操纵子操纵子(operon) 调节基因调节基因(regulatory gene)原核生物的操纵子结构原核生物的操纵子结构生物化学01核酸DNAIPOabcDNA转录转录翻译翻译蛋白蛋白A 蛋白蛋白B 蛋白蛋白C 多顺反子多顺反子mRNA (polycistronic mRNA)原核生物基因表达原核生物基因表达生物化学01核酸DNADNA转录及加工转录及加工 单顺反子单顺反子mRNA（monocistronic mRNA）翻译翻译蛋白质蛋白质真核生物基因表达真核生物基因表达生物化学01核酸真核生物基因组的特点真核生物基因组的特点重复序列重复序列 真核生物基因存在大量重复序列，即在整真核生物基因存在大量重复序列，即在整个基因组中有许多重复出现的核苷酸序列，重个基因组中有许多重复出现的核苷酸序列，重复序列长短不一，短的仅含两个核苷酸，长的复序列长短不一，短的仅含两个核苷酸，长的多达数百、乃至上千；重复频率也不尽相同。多达数百、乃至上千；重复频率也不尽相同。根据重复频率的不同，可分为高度重复序列根据重复频率的不同，可分为高度重复序列（106），中度重复序列（），中度重复序列（103104）和单拷贝）和单拷贝或低度重复序列。或低度重复序列。生物化学01核酸真核生物基因组的特点真核生物基因组的特点基因的连续性基因的连续性 真核生物的基因是不连续的，即基因内部真核生物的基因是不连续的，即基因内部的编码序列（外显子，的编码序列（外显子，exon）被非编码序列被非编码序列（内含子，（内含子，intron）所分隔；除真核细胞病毒外，所分隔；除真核细胞病毒外，原核生物的基因是连续的，基因内部没有非编原核生物的基因是连续的，基因内部没有非编码序列。码序列。生物化学01核酸DNADNA 内含子内含子（intron） 外显子外显子（exon）真核生物断裂基因真核生物断裂基因53结构基因结构基因生物化学01核酸人类基因组计划人类基因组计划（human genome project，HGP）生物化学01核酸人类基因组计划的出现人类基因组计划的出现20世纪世纪70年代，年代，Sanger等开始病毒全基因组测序等开始病毒全基因组测序1984年，完成了噬菌体年，完成了噬菌体X174(5386bp)、人线粒体基因组人线粒体基因组(16kb)等的全测序等的全测序1984年，美国年，美国Utah州，能源部召开的会议上讨论了测定整州，能源部召开的会议上讨论了测定整个基因组个基因组DNA的意义与前景的意义与前景1985年，美国能源部的年，美国能源部的HGP草案形成草案形成1986年，年，Dulbecco在在Science发表发表HGP的短文的短文1988年，年，Watson主持成立主持成立美国国家人类基因组研究中心美国国家人类基因组研究中心1990年，美国国会批准本国的年，美国国会批准本国的HGP，正式启动正式启动生物化学01核酸癌症研究的转折点癌症研究的转折点人类基因组的全序列分析人类基因组的全序列分析 Renato Dulbecco， Science 1986 回顾了回顾了70年代以来癌症研究的进展，年代以来癌症研究的进展，使人们认识到包括癌症在人类疾病的使人们认识到包括癌症在人类疾病的发生，都与基因直接、间接有关；同发生，都与基因直接、间接有关；同时指出，要么仍处在零打碎敲的方法时指出，要么仍处在零打碎敲的方法研究，要么从整体上研究和分析整个研究，要么从整体上研究和分析整个人类基因组及其序列。这一计划的意人类基因组及其序列。这一计划的意义重大。这样的工作是任何一个实验义重大。这样的工作是任何一个实验室难以单独承担的项目。这个世界所室难以单独承担的项目。这个世界所发生的一切事情，都与这一人类的发生的一切事情，都与这一人类的DNA序列息息相关。序列息息相关。生物化学01核酸HGP的研究目标及内容的研究目标及内容总体目标总体目标：15年内投入年内投入30亿美元，完成人类亿美元，完成人类24条条 染色体的染色体的3109 bp核苷酸序列分析核苷酸序列分析1993年马里兰会议上进行修订，内容包括：年马里兰会议上进行修订，内容包括： 1. 基因组制图（基因组制图（遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱） 2. 基因的定位与分析基因的定位与分析 3. 基因组研究技术的建立、改进基因组研究技术的建立、改进 4. 模式生物基因组的图谱绘制及测序模式生物基因组的图谱绘制及测序 5. 相关课题的研究相关课题的研究生物化学01核酸人类基因组作图人类基因组作图遗传图谱遗传图谱 遗传图谱（遗传图谱（genetic map）又称连锁图谱又称连锁图谱（linkage map），），是表示基因或是表示基因或DNA标志在染标志在染色体上的相对位置与遗传距离的基因组图，反映色体上的相对位置与遗传距离的基因组图，反映染色体上两点之间的连锁关系。遗传图谱是以细染色体上两点之间的连锁关系。遗传图谱是以细胞减数分裂时同源染色体发生交换的胞减数分裂时同源染色体发生交换的DNA区段为区段为标记。遗传距离通常以基因或标记。遗传距离通常以基因或DNA片段在染色体片段在染色体交换过程中的重组频率交换过程中的重组频率cM来表示。来表示。生物化学01核酸物理图谱物理图谱 物理图谱（物理图谱（physical map）指指DNA序列上序列上两点之间的实际距离。其目标是在基因组中每两点之间的实际距离。其目标是在基因组中每100kb设一个标志点（即设一个标志点（即“路标路标”），目前最满），目前最满意的是以已定位的意的是以已定位的DNA序列序列STS（sequencing tagged site，序列标记位点）作为序列标记位点）作为“路标路标”，以，以DNA的实际长度（的实际长度（bp，kb，Mb）为为“图距图距”绘绘制物理图谱。物理图谱是进行制物理图谱。物理图谱是进行DNA序列分析和基序列分析和基因组织结构研究的基础。因组织结构研究的基础。生物化学01核酸转录图谱转录图谱 转录图谱（转录图谱（transcription map）又称又称cDNA（complementary DNA）计划，是以表达序列标计划，是以表达序列标签（签（expression sequence tag，EST）为标志绘制的图为标志绘制的图谱。在获得足够多的谱。在获得足够多的EST序列后，对这些序列后，对这些EST片段进行片段进行染色体定位，最终绘制成一张可表达的基因图染色体定位，最终绘制成一张可表达的基因图转录转录图谱。有了这张转录图谱，我们就可以了解不同基因在图谱。有了这张转录图谱，我们就可以了解不同基因在不同的时间、不同组织的表达情况；以及正常与异常状不同的时间、不同组织的表达情况；以及正常与异常状况下基因表达的差异。来自不同组织和器官的况下基因表达的差异。来自不同组织和器官的EST可为可为基因的功能研究提供有价值的信息，为基因鉴定提供候基因的功能研究提供有价值的信息，为基因鉴定提供候选基因。选基因。生物化学01核酸基因组序列分析基因组序列分析 人类基因组计划最终要测定出由人类基因组计划最终要测定出由3109 bp核苷酸组成的人基因组核苷酸组成的人基因组DNA的全部序列。随着全的全部序列。随着全新测序技术与策略的参与，这项工作的进度大大新测序技术与策略的参与，这项工作的进度大大加快，已远远超越了原定计划的时间表。加快，已远远超越了原定计划的时间表。生物化学01核酸人类基因组计划的步伐人类基因组计划的步伐 1990 年，年，HGP正式启动正式启动 1991年，人类染色体基因组数据库（年，人类染色体基因组数据库（GDB）建立建立 1992年，低分辨率人类基因组遗传图谱发表年，低分辨率人类基因组遗传图谱发表 1993年，对年，对HGP的目标进行了修正的目标进行了修正 1994年，遗传图谱比原目标提前一年完成年，遗传图谱比原目标提前一年完成 1995年，最小的细菌年，最小的细菌生殖器支原体测序完成生殖器支原体测序完成 1996年，真核生物酵母基因组测序完成年，真核生物酵母基因组测序完成 1997年，大肠杆菌基因组测序完成年，大肠杆菌基因组测序完成 1998年，秀丽线虫基因组测序完成；同年年，秀丽线虫基因组测序完成；同年5月，月，celera公司宣布加入公司宣布加入HGP。HGP的进程走了一半的进程走了一半生物化学01核酸人类基因组计划的步伐人类基因组计划的步伐 1999年初年初 celera公司宣布果蝇的测序完成公司宣布果蝇的测序完成 1999年年9月月 中国获准加入该计划，测中国获准加入该计划，测1的基因组，的基因组，也就是也就是3号染色体上的号染色体上的30Mb。 1999 年年12月，国际人类基因组计划联合研究小组宣布月，国际人类基因组计划联合研究小组宣布对第一条人类染色体对第一条人类染色体22号染色体测序完成号染色体测序完成 2000年年4月，中国科学家按照国际人类基因组计划的部月，中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了署，完成了1%人类基因组的工作框架图人类基因组的工作框架图 2000年年5月，人类第月，人类第21号染色体的测序完成号染色体的测序完成 2000年年6月月26日，日，HGP科学家、美国总统克林顿以及科学家、美国总统克林顿以及celera公司负责人同时宣布人类基因组序列的公司负责人同时宣布人类基因组序列的“工作框架工作框架图图”完成完成生物化学01核酸人类基因组计划的步伐人类基因组计划的步伐 2001年年2月，月，Science和和Nature分别发表了经过整理、分分别发表了经过整理、分类和排列的基因组类和排列的基因组“精细图精细图”及初步分析结果。同年，及初步分析结果。同年，人类第人类第20号染色体测序完成号染色体测序完成 2002年年12月，小鼠基因组序列草图发表月，小鼠基因组序列草图发表 2003年年1月，人类第月，人类第14号染色体测序完成号染色体测序完成 2003年年4月月14日，人类基因组计划宣布完成日，人类基因组计划宣布完成生物化学01核酸人类基因组计划的研究价值人类基因组计划的研究价值l医学领域：将人类感知生命的里程提高到分子医学领域：将人类感知生命的里程提高到分子水平阶段，大大加速人们对疾病基因的鉴定水平阶段，大大加速人们对疾病基因的鉴定l生命科学领域：阐明基因的结构与功能关系，生命科学领域：阐明基因的结构与功能关系，细胞的发育、生长、分化的分子机理，疾病发细胞的发育、生长、分化的分子机理，疾病发生的机理等，有利于理解生物是如何进化的生的机理等，有利于理解生物是如何进化的l促进生命科学与信息科学相结合：生物信息学促进生命科学与信息科学相结合：生物信息学l技术经济价值：医药、保健、农业和食品制造技术经济价值：医药、保健、农业和食品制造等产业等产业生物化学01核酸下一阶段：后基因组研究下一阶段：后基因组研究功能基因组学：基因功能鉴定、基因表达分析功能基因组学：基因功能鉴定、基因表达分析及突变检测及突变检测蛋白质组学：分析基因编码产物蛋白质组学：分析基因编码产物蛋白质的蛋白质的结构、功能和蛋白质群体内相互作用结构、功能和蛋白质群体内相互作用生物化学01核酸多选题多选题生物化学01核酸1.核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一波长附近？波长附近？A. 200nmB. 220nmC. 240nmD. 260nmE. 280nm生物化学01核酸2.核苷酸中碱基（核苷酸中碱基（N）、）、戊糖（戊糖（R）和和磷酸（磷酸（P）之间的连接关系是：之间的连接关系是：A. N-R-PB. N-P-RC. R-N-PD. P-N-RE. R-P-P-N生物化学01核酸3.某某DNA分子中腺嘌呤的含量为分子中腺嘌呤的含量为20%，则胞嘧啶的含量为：，则胞嘧啶的含量为：A. 10% B. 15% C. 20D. 25%E. 30%生物化学01核酸4.下列关于下列关于tRNA的叙述，的叙述，错误错误的是：的是：A. 含有密码子环含有密码子环B. 通常由通常由7090个核苷酸组成个核苷酸组成C. 参与蛋白质生物合成参与蛋白质生物合成D. 三级结构呈三级结构呈“倒倒L形形”E. 含有大量的稀有碱基含有大量的稀有碱基生物化学01核酸5.DNA双螺旋结构中的碱基对之间的关双螺旋结构中的碱基对之间的关系是：系是：A. A G, C TB. A T, G CC. A U, G CD. A T, G CE. A T, G C 生物化学01核酸6.下列几种下列几种DNA分子的碱基组成比例不分子的碱基组成比例不同，哪一种同，哪一种DNA的的Tm值最高？值最高？A. DNA中中A-T占占15%B. DNA中中G-C占占25%C. DNA中中G-C占占40%D. DNA中中A-T占占80%E. DNA中中G-C占占55%生物化学01核酸7.核酸的各基本组成单位之间的主要连核酸的各基本组成单位之间的主要连接键是：接键是：A. 二硫键二硫键B. 糖苷键糖苷键C. 磷酸二酯键磷酸二酯键D. 肽键肽键E. 氢键氢键生物化学01核酸8.下列关于下列关于B-DNA双螺旋结构模型的叙双螺旋结构模型的叙述中，哪一项是述中，哪一项是错误错误的？的？A. 两条链方向相反两条链方向相反B. 两股链通过碱基之间的氢键相连两股链通过碱基之间的氢键相连C. 为右手螺旋，每个螺旋包含了为右手螺旋，每个螺旋包含了10对碱基对碱基D. 碱基位于螺旋外侧碱基位于螺旋外侧E. 螺旋的直径为螺旋的直径为2nm生物化学01核酸9.DNA和和RNA彻底水解后的产物：彻底水解后的产物：A. 碱基不同，戊糖不同碱基不同，戊糖不同B. 碱基相同，磷酸相同碱基相同，磷酸相同C. 碱基不同，戊糖相同碱基不同，戊糖相同D. 碱基相同，戊糖不同碱基相同，戊糖不同E. 戊糖相同，磷酸相同戊糖相同，磷酸相同生物化学01核酸10.人们通常用寡聚人们通常用寡聚dT从总从总RNA中分离出中分离出mRNA，这是利用这是利用mRNA分子的哪一种分子的哪一种特点？特点？A. 5-端帽子结构端帽子结构B. 沉降系数为沉降系数为625 SC. 分子大小不均一分子大小不均一D. 3-端有多聚端有多聚AE. 分子中有发夹样结构分子中有发夹样结构生物化学01核酸11.关于核酸分子杂交的叙述，下列那项是关于核酸分子杂交的叙述，下列那项是错误错误的？的？A. 不同来源的两条单链不同来源的两条单链DNA，只要有部分碱基互补，只要有部分碱基互补，就可杂交就可杂交B. DNA单链可与有几乎相同互补碱基的单链可与有几乎相同互补碱基的RNA链杂链杂交交C. 以以mRNA为模板，在逆转录酶催化下，可合成为模板，在逆转录酶催化下，可合成RNA-DNA杂交链杂交链D. RNA可与编码的多肽链结合成为杂交分子可与编码的多肽链结合成为杂交分子E. 通过分子杂交技术，可从基因文库中筛选出目的通过分子杂交技术，可从基因文库中筛选出目的基因基因生物化学01核酸12.核小体串珠状结构的珠状核心蛋白质核小体串珠状结构的珠状核心蛋白质是：是：A. H2A，H2B，H3和和H4各一分子各一分子B. H2A，H2B，H3和和H4各二分子各二分子C. H1组蛋白与组蛋白与140-145碱基对碱基对DNAD. 非组蛋白非组蛋白E. H2A，H2B，H3和和H4各四分子各四分子生物化学01核酸13. DNA变性时：变性时：A. 溶液粘度增加溶液粘度增加B. 浮力密度降低浮力密度降低C. 260nm处光吸收增强处光吸收增强D. 易被蛋白酶降解易被蛋白酶降解E. 分子量降低分子量降低生物化学01核酸14.下列关于下列关于ribozyme的叙述，哪一个的叙述，哪一个是正确的？是正确的？A. 即核酸酶即核酸酶B. 本质是蛋白质本质是蛋白质C. 本质是核糖核酸本质是核糖核酸D. 最早发现的一种酶最早发现的一种酶E. 其辅酶是辅酶其辅酶是辅酶A生物化学01核酸15.核酸分子杂交可发生在核酸分子杂交可发生在DNA与与DNA之间、之间、DNA与与RNA之间，那么对于单链之间，那么对于单链DNA5-GCCTACG-3，可与下列哪一种可与下列哪一种RNA发生发生杂交？杂交？A. 5-CGGATGC-3B. 5-CGTAGGC-3C. 5-CGGAUGC-3D. 5-CGUAGGC-3E. 5-CGGTUGC-3生物化学01核酸16.下列关于下列关于DNA双螺旋结构的叙述，正双螺旋结构的叙述，正确的是：确的是：A. 磷酸核糖在双螺旋外侧，碱基位于内侧磷酸核糖在双螺旋外侧，碱基位于内侧B. 碱基对平面与螺旋轴平行碱基对平面与螺旋轴平行C. 遵循碱基配对原则，但有摆动现象遵循碱基配对原则，但有摆动现象D. 核糖平面与螺旋轴垂直核糖平面与螺旋轴垂直E. 两条链的方向是相同的两条链的方向是相同的生物化学01核酸17.真核细胞染色质的基本结构单位是：真核细胞染色质的基本结构单位是：A. 组蛋白组蛋白B. 核心颗粒核心颗粒C. 核小体核小体D. 超螺旋筒超螺旋筒E. -螺旋螺旋生物化学01核酸18.下列关于下列关于rRNA的叙述，正确的是：的叙述，正确的是：A. 原核生物的核糖体中有四种原核生物的核糖体中有四种rRNA，即即23S、16S、5S和和5.8SB.原核生物的核糖体中有三种原核生物的核糖体中有三种rRNA，即即23S、18S、和和5SC.真核生物的核糖体中有三种真核生物的核糖体中有三种rRNA，即即28S、18S、和和5SD.真核生物的核糖体中有四种真核生物的核糖体中有四种rRNA，即即28S、18S、5S和和5.8SE.真核与原核生物的核糖体具有完全相同真核与原核生物的核糖体具有完全相同的的rRNA生物化学01核酸19.关于关于RNA的叙述，的叙述，错误错误的是：的是：A主要有主要有mRNA、tRNA、rRNA三大类三大类B胞质中只有一种胞质中只有一种RNA，即即mRNAC最小的一种最小的一种RNA是是tRNAD原核生物没有原核生物没有hnRNAE原核生物没有原核生物没有snRNA生物化学01核酸20.DNA的解链温度（的解链温度（Tm）指的是：指的是：A. A260达到最大值时的温度达到最大值时的温度B. A260达到最大值的达到最大值的50%时的温度时的温度C. DNA开始解链时的温度开始解链时的温度D. DNA完全解链时所需要的温度完全解链时所需要的温度E. A280达到最大值的达到最大值的50%时的温度时的温度生物化学01核酸21.人类基因组计划不包括：人类基因组计划不包括：A. 遗传图谱遗传图谱B. 物理图谱物理图谱C. 转录图谱转录图谱D. 序列分析序列分析E. 蛋白质表达图蛋白质表达图生物化学01核酸A. 氢键氢键B. 磷酸二酯键磷酸二酯键C. 范德华力范德华力D. 碱基堆积力碱基堆积力E. 碱基中的共轭双键碱基中的共轭双键22.DNA双螺旋结构纵向稳定性的维持力是：双螺旋结构纵向稳定性的维持力是：23.核酸分子中吸收紫外光较强的键是：核酸分子中吸收紫外光较强的键是：24.核苷酸之间的连接键是：核苷酸之间的连接键是：25. 碱基互补配对时形成的键是：碱基互补配对时形成的键是：生物化学01核酸A. 三叶草形三叶草形B. 倒倒L形形C. 碱基排列顺序碱基排列顺序D. 双螺旋双螺旋E. -螺旋螺旋26. 核酸的一级结构是指：核酸的一级结构是指：27. DNA的二级结构是：的二级结构是：28. tRNA的二级结构是：的二级结构是：29. tRNA的三级结构是：的三级结构是：生物化学01核酸A. UB. T C. AD.-D-2-脱氧核糖脱氧核糖E.-D-核糖核糖30. 只存在于只存在于DNA中碱基为：中碱基为：31. 只存在于只存在于RNA中碱基为：中碱基为：32. 构成构成RNA的戊糖为：的戊糖为：生物化学01核酸A. TdRB. CRC. cAMPD. ATPE. GTP33.最常见的直接供能物质是：最常见的直接供能物质是：34. 参与细胞信号转导的物质是：参与细胞信号转导的物质是：35. 脱氧胸苷是：脱氧胸苷是：36. 胞苷是：胞苷是：生物化学01核酸答案：答案： B。因为嘌呤和嘧啶环上均含有共轭。因为嘌呤和嘧啶环上均含有共轭双键，所以对波长双键，所以对波长260nm左右的紫外光有较左右的紫外光有较强吸收，这是碱基的一个重要的理化性质，强吸收，这是碱基的一个重要的理化性质，常被用于对核酸进行定性、定量分析。常被用于对核酸进行定性、定量分析。1. 核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一波长核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一波长附近？附近？生物化学01核酸答案：答案： A。核苷酸是由碱基（核苷酸是由碱基（N）、）、戊糖戊糖（R）和磷酸（和磷酸（P）三种成分连接而成，碱三种成分连接而成，碱基与戊糖以糖苷键连接构成核苷，核苷以糖基与戊糖以糖苷键连接构成核苷，核苷以糖环上的羟基与磷酸形成酯键构成核苷酸，所环上的羟基与磷酸形成酯键构成核苷酸，所以他们之间的连接关系为以他们之间的连接关系为N-R-P。2. 核苷酸中碱基（核苷酸中碱基（N）、）、戊糖（戊糖（R）和磷酸和磷酸（P）之间的连接关系是：之间的连接关系是：生物化学01核酸3. 某某DNA分子中腺嘌呤的含量为分子中腺嘌呤的含量为20%，则胞嘧，则胞嘧啶的含量为：啶的含量为： 答案：答案：E。构成构成DNA分子的碱基中，嘌呤与嘧啶分子的碱基中，嘌呤与嘧啶各占各占50%，另外，另外A=T，G=C，所以正确答案为所以正确答案为胞嘧啶占胞嘧啶占30%。生物化学01核酸4. 下列关于下列关于tRNA的叙述，的叙述，错误错误的是：的是：答案：答案：A。组成组成tRNA的几十个核苷酸中存在的几十个核苷酸中存在着一些能局部互补配对的区域，进而形成一着一些能局部互补配对的区域，进而形成一种茎种茎-环样结构，使得环样结构，使得tRNA的二级结构呈三的二级结构呈三叶草形，包括叶草形，包括DHU环、环、T 环和反密码子环，环和反密码子环，所以这个叙述是错误的。所以这个叙述是错误的。生物化学01核酸5. DNA双螺旋结构中的碱基对之间的关系是：双螺旋结构中的碱基对之间的关系是：答案：答案：B。DNA中的碱基互补配对是中的碱基互补配对是A 与与T，形成两个氢键，形成两个氢键，G与与C，形成三个氢键。形成三个氢键。生物化学01核酸6.下列几种下列几种DNA分子的碱基组成比例不同，哪分子的碱基组成比例不同，哪一种一种DNA的的Tm值最高？值最高？答案：答案：A。在在DNA分子中，分子中，G与与C配对，形成配对，形成三个氢键，所以三个氢键，所以DNA分子中的分子中的G-C含量越高，含量越高，Tm值就越大。组成值就越大。组成DNA分子的碱基中，分子的碱基中，ATGC100%，AT含量高则含量高则GC含量低，含量低，GC含量高则含量高则AT含量低。所以含量低。所以Tm值最大的值最大的DNA分子中分子中GC含量最高，含量最高，AT含量最低。含量最低。生物化学01核酸7. 核酸的各基本组成单位之间的主要连接键核酸的各基本组成单位之间的主要连接键是：是：答案：答案：C。核酸的基本组成单位是核苷酸，核酸的基本组成单位是核苷酸，前一核苷酸的前一核苷酸的3-OH与下一位核苷酸的与下一位核苷酸的5位位磷酸间形成磷酸间形成3,5-磷酸二酯键，从而构成线磷酸二酯键，从而构成线性的核酸生物大分子，所以磷酸二酯键是核性的核酸生物大分子，所以磷酸二酯键是核酸的各基本组成单位之间的连接键。酸的各基本组成单位之间的连接键。生物化学01核酸8.下列关于下列关于B-DNA双螺旋结构模型的叙述双螺旋结构模型的叙述中，哪一项是中，哪一项是错误错误的？的？答案：答案：D。在在DNA双链结构中，亲水的脱双链结构中，亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于螺旋的外侧，氧核糖基和磷酸基骨架位于螺旋的外侧，而碱基位于内侧，所以该叙述是错误的。而碱基位于内侧，所以该叙述是错误的。生物化学01核酸9. DNA和和RNA彻底水解后的产物：彻底水解后的产物：答案：答案：A。核酸的基本组成单位是核苷酸，核核酸的基本组成单位是核苷酸，核苷酸由碱基、戊糖、磷酸组成。苷酸由碱基、戊糖、磷酸组成。DNA分子中分子中的碱基有的碱基有A、G、C、T四种，戊糖为脱氧核四种，戊糖为脱氧核糖，而糖，而RNA分子中的碱基为分子中的碱基为A、G、C、U，戊糖为核糖，所以戊糖为核糖，所以DNA和和RNA彻底水解后的彻底水解后的产物中，碱基与戊糖均不同，只有磷酸是相产物中，碱基与戊糖均不同，只有磷酸是相同的。同的。生物化学01核酸10.人们通常用寡聚人们通常用寡聚dT从总从总RNA中分离出中分离出mRNA，这是利用这是利用mRNA分子的哪一种特点分子的哪一种特点？答案：？答案：D。mRNA分子中分子中3-端有多聚端有多聚A，A可与可与T互补配对，利用这一特点，用寡聚互补配对，利用这一特点，用寡聚dT与与与与mRNA的多聚的多聚A配对，可以将配对，可以将mRNA从从总总RNA中分离出来。中分离出来。生物化学01核酸11.关于核酸分子杂交的叙述，下列那项是关于核酸分子杂交的叙述，下列那项是错误错误的？的？答案：答案：D。杂交是单链核酸分子之间按照碱基杂交是单链核酸分子之间按照碱基互补配对的原则形成杂化双链，核酸分子与互补配对的原则形成杂化双链，核酸分子与多肽链之间的结合不属于杂交的范畴，所以多肽链之间的结合不属于杂交的范畴，所以这个叙述是错误的。这个叙述是错误的。生物化学01核酸12.核小体串珠状结构的珠状核心蛋白质是：核小体串珠状结构的珠状核心蛋白质是： 答案：答案：B。核小体是由核小体是由DNA和组蛋白共同构成，和组蛋白共同构成，组蛋白分子共有五种，分别为：组蛋白分子共有五种，分别为： H1，H2A，H2B，H3和和H4。各各2分子的分子的H2A，H2B，H3和和H4共同构成核小体的核心。共同构成核小体的核心。生物化学01核酸13. DNA变性时：变性时：答案：答案：C。DNA变性时，双链解离，对变性时，双链解离，对260nm处光吸收增强，称为处光吸收增强，称为DNA的增色效应。的增色效应。生物化学01核酸14.下列关于下列关于ribozyme的叙述，哪一个是正的叙述，哪一个是正确的？确的？答案：答案：C。Ribozyme的本质是的本质是RNA，即核糖即核糖核酸。核酸。生物化学01核酸15.核酸分子杂交可发生在核酸分子杂交可发生在DNA与与DNA之间、之间、DNA与与RNA之间，那么对于单链之间，那么对于单链DNA5-GCCTACG-3，可与下列哪一种可与下列哪一种RNA发生杂发生杂交？交？答案：答案：D。发生杂交的条件是存在碱基互补发生杂交的条件是存在碱基互补的序列。碱基互补配对时要考虑到构成的序列。碱基互补配对时要考虑到构成DNA与与RNA的碱基不同，并且杂交的两条链的方的碱基不同，并且杂交的两条链的方向应该是相反的。向应该是相反的。生物化学01核酸16.下列关于下列关于DNA双螺旋结构的叙述，正确的双螺旋结构的叙述，正确的是：是：答案：答案：A。DNA双螺旋结构中，亲水的脱氧双螺旋结构中，亲水的脱氧核糖基与磷酸基骨架位于双链的外侧，碱基核糖基与磷酸基骨架位于双链的外侧，碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相结合。位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相结合。生物化学01核酸17.真核细胞染色质的基本结构单位是：真核细胞染色质的基本结构单位是：答案：答案：C。核心颗粒由核心颗粒由DNA和组蛋白和组蛋白H1构成构成的连接区连接起来形成串珠样的核小体，是的连接区连接起来形成串珠样的核小体，是真核细胞染色质的基本结构单位。真核细胞染色质的基本结构单位。生物化学01核酸18.下列关于下列关于rRNA的叙述，正确的是：的叙述，正确的是：答案：答案：D。真核生物的核糖体中有四种真核生物的核糖体中有四种rRNA，即即28S、18S、5S和和5.8S生物化学01核酸19.关于关于RNA的叙述，的叙述，错误错误的是：的是：答案：答案：B。胞质中三种胞质中三种RNA都有，都有，rRNA与蛋与蛋白质构成核糖体，是蛋白质合成的场所，白质构成核糖体，是蛋白质合成的场所，tRNA负责转运氨基酸到核糖体进行蛋白质的负责转运氨基酸到核糖体进行蛋白质的合成，合成，mRNA在细胞核内合成后，进入到胞在细胞核内合成后，进入到胞质中，作为指导蛋白质合成的模板，所以这质中，作为指导蛋白质合成的模板，所以这个叙述是错误的。个叙述是错误的。生物化学01核酸20. DNA的解链温度（的解链温度（Tm）指的是：指的是：答案：答案：B。加热加热DNA使其从开始解链到完全使其从开始解链到完全解链，是在一个相当窄的温度范围内完成的。解链，是在一个相当窄的温度范围内完成的。随着温度的增高，随着温度的增高， A260不断增加。在这一范不断增加。在这一范围内，当围内，当A260达到最大值的达到最大值的50%时，核酸分子时，核酸分子内内50%的双链解开，这时的温度称为的双链解开，这时的温度称为DNA的的解链温度（解链温度（melting temperature，Tm）生物化学01核酸21.人类基因组计划不包括：人类基因组计划不包括：答案：答案：E。蛋白质表达图属于后人类基因组蛋白质表达图属于后人类基因组计划的一部分。在基因组全序列测定完成后，计划的一部分。在基因组全序列测定完成后，重点转移到对基因功能及其表达产物蛋白质重点转移到对基因功能及其表达产物蛋白质的研究等方面，即后人类基因组计划。的研究等方面，即后人类基因组计划。生物化学01核酸22. DNA双螺旋结构纵向稳定性的维持力是：双螺旋结构纵向稳定性的维持力是： 答案：答案：D。碱基堆积力负责维持碱基堆积力负责维持DNA双螺旋双螺旋结构纵向稳定性。结构纵向稳定性。生物化学01核酸23.核酸分子中吸收紫外光较强的键是：核酸分子中吸收紫外光较强的键是： 答案：答案：E。碱基中由于有共轭双键，所以对碱基中由于有共轭双键，所以对260nm左右的紫外光有较强吸收。左右的紫外光有较强吸收。生物化学01核酸24.核苷酸之间的连接键是：核苷酸之间的连接键是：答案：答案： B。核苷酸之间通过前一个核苷酸核苷酸之间通过前一个核苷酸C3- OH与后一个核苷酸的与后一个核苷酸的C5位磷酸形成位磷酸形成3,5-磷酸磷酸二酯键连接起来。二酯键连接起来。生物化学01核酸25.碱基互补配对时形成的键是：碱基互补配对时形成的键是：答案：答案：A。碱基互补配对时，嘌呤与嘧啶之间碱基互补配对时，嘌呤与嘧啶之间形成氢键。其中形成氢键。其中A与与T或或U之间形成两个氢键，之间形成两个氢键，G与与C之间形成三个氢键。之间形成三个氢键。生物化学01核酸26.核酸的一级结构是指：核酸的一级结构是指：答案：答案：C。核酸的一级结构就是组成核酸的核核酸的一级结构就是组成核酸的核苷酸的排列顺序。由于核苷酸之间的差异主苷酸的排列顺序。由于核苷酸之间的差异主要是碱基的不同，所以也可指碱基的排列顺要是碱基的不同，所以也可指碱基的排列顺序。序。生物化学01核酸27. DNA的二级结构是：的二级结构是： 答案：答案：D。DNA的二级结构就是的二级结构就是DNA双螺旋。双螺旋。生物化学01核酸28. tRNA的二级结构是：的二级结构是： 答案：答案：A。tRNA内部可以形成局部双链，构内部可以形成局部双链，构成一种茎成一种茎-环样结构。由于这种结构的存在，环样结构。由于这种结构的存在，tRNA的二级结构呈三叶草形。的二级结构呈三叶草形。生物化学01核酸29. tRNA的三级结构是：的三级结构是： 答案：答案：B。通过通过X射线射线衍射分析，发现衍射分析，发现tRNA的三级结构呈倒的三级结构呈倒L形。形。生物化学01核酸30. 只存在于只存在于DNA中碱基为：中碱基为：答案：答案：B。DNA和和RNA都含有四种碱基，唯都含有四种碱基，唯一不同的是一不同的是T 只存在于只存在于DNA中中， U 只存在于只存在于RNA中中，其余三种碱基其余三种碱基A、G、C在在DNA和和RNA中都有。中都有。生物化学01核酸31.只存在于只存在于RNA中碱基为：中碱基为：答案：答案：A。DNA和和RNA都含有四种碱基，唯都含有四种碱基，唯一不同的是一不同的是T 只存在于只存在于DNA中中， U 只存在于只存在于RNA中中，其余三种碱基其余三种碱基A、G、C在在DNA和和RNA中都有。中都有。生物化学01核酸32.构成构成RNA的戊糖为：的戊糖为： 答案：答案：E。构成核酸的成分有碱基、戊糖和磷构成核酸的成分有碱基、戊糖和磷酸，其中构成酸，其中构成RNA的戊糖为的戊糖为-D-核糖，所以核糖，所以RNA称为核糖核酸。称为核糖核酸。生物化学01核酸33.最常见的直接供能物质是：最常见的直接供能物质是：答案：答案：D。ATP分子中含有两个高能磷酸键，分子中含有两个高能磷酸键，是生物体内最常见的直接供能物质。是生物体内最常见的直接供能物质。生物化学01核酸34.参与细胞信号转导的物质是：参与细胞信号转导的物质是： 答案：答案：C。cAMP是细胞内的第二信使，负责是细胞内的第二信使，负责在细胞内传递信息在细胞内传递信息生物化学01核酸35.脱氧胸苷是：脱氧胸苷是： 答案：答案：A。脱氧胸苷为胸腺嘧啶（脱氧胸苷为胸腺嘧啶（T）与脱氧与脱氧核糖（核糖（dR）通过糖苷键连接起来的化合物，通过糖苷键连接起来的化合物，所以其英文符号为所以其英文符号为TdR。生物化学01核酸36. 胞苷是：胞苷是：答案：答案：B。胞苷为胞嘧啶（胞苷为胞嘧啶（T）与核糖（与核糖（R）通过糖苷键连接起来的化合物，所以其英文通过糖苷键连接起来的化合物，所以其英文符号为符号为CR。生物化学01核酸双螺旋的发现双螺旋的发现 1944年年，奥奥地地利利理理论论物物理理学学家家薛薛定定锷锷（Erwin Schrdinger，18871961）写写了了一一本本研研究究生生物物学学的的书书生生命命是是什什么么活活细细胞胞的的物物理理学学观观，该该书书试试图图用用热热力力学学、量量子子力力学学和和化化学学理论来解释生命的本性，理论来解释生命的本性， 引进了非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式的引进了非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式的突变等概念。突变等概念。生物化学01核酸 这本书使许多青年物理学家开始注意生命科学中这本书使许多青年物理学家开始注意生命科学中提出的问题，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的提出的问题，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的本性，使薛定谔成了今天蓬勃发展的分子生物学的先驱。本性，使薛定谔成了今天蓬勃发展的分子生物学的先驱。毕业于伦敦大学、曾专攻物理学的克里克（毕业于伦敦大学、曾专攻物理学的克里克（Francis Crick）像许多物理学家一样，在这本书的感召下，转向像许多物理学家一样，在这本书的感召下，转向了生命科学研究。他来到英国剑桥的卡文迪什实验室进行了生命科学研究。他来到英国剑桥的卡文迪什实验室进行研究，在这里，他遇到了从美国来这里搞研究的沃森研究，在这里，他遇到了从美国来这里搞研究的沃森（James Watson）。两人见解相同，都想大干一场，于。两人见解相同，都想大干一场，于是，兵合一处，开始探求是，兵合一处，开始探求DNA的结构。的结构。生物化学01核酸 这个时期，世界上研究这个时期，世界上研究DNA结构的科学家一共有结构的科学家一共有3组：第一支人马是伦敦大学的威尔金斯（组：第一支人马是伦敦大学的威尔金斯（Maurice Wilkins）所领导的小组，他们用所领导的小组，他们用X射线衍射技术研究射线衍射技术研究DNA的分子结构。威尔金斯就用这种办法拍到了一张的分子结构。威尔金斯就用这种办法拍到了一张DNA晶体结构的照片，但并不是十分清楚，上面显现的晶体结构的照片，但并不是十分清楚，上面显现的是一片云状的圈圈点点。是一片云状的圈圈点点。 他不敢妄下结论，只猜想他不敢妄下结论，只猜想DNA的结构大概是螺旋形的；的结构大概是螺旋形的； 第二支人马是美国的结第二支人马是美国的结构化学权威波林（构化学权威波林（Linus Pauling，19011994）所领导所领导的小组，也是采用的小组，也是采用 X射线作为研究射线作为研究 工具。工具。1951年夏天，年夏天，波林用波林用 X射线探测蛋白质的结构，顺利地得出射线探测蛋白质的结构，顺利地得出 螺旋螺旋模型，模型， 离探明离探明DNA的结构只有一步之遥了；第三支人的结构只有一步之遥了；第三支人马就是半路出家的沃森和克里克。马就是半路出家的沃森和克里克。生物化学01核酸 论实验条件，威尔金斯的实验室最好；论论实验条件，威尔金斯的实验室最好；论知识功底，波林最雄厚。但是，要论年龄，却是知识功底，波林最雄厚。但是，要论年龄，却是沃森和克里克最年轻，因而，他们的思想也最不沃森和克里克最年轻，因而，他们的思想也最不保守。沃森和克里克初出茅庐，日夜苦干，决心保守。沃森和克里克初出茅庐，日夜苦干，决心摸清摸清DNA结构，首先夺魁。结构，首先夺魁。生物化学01核酸 1951年年 5月，沃森在一个科学会议上遇见了威尔金斯，威月，沃森在一个科学会议上遇见了威尔金斯，威尔金斯身边正带着几张尔金斯身边正带着几张 DNA的的X射线衍射照片。沃森向威尔金斯射线衍射照片。沃森向威尔金斯虚心求教，并开口索要虚心求教，并开口索要DNA的的X光光 衍射照片。威尔金斯也不保守，衍射照片。威尔金斯也不保守，不仅满口答应，还诚恳地向这位年轻人谈了自己的猜想。沃森惊不仅满口答应，还诚恳地向这位年轻人谈了自己的猜想。沃森惊喜异常，深受感动。喜异常，深受感动。 沃森回到卡文迪什实验室后，立即把收获告知了克里克，沃森回到卡文迪什实验室后，立即把收获告知了克里克，并同克里克一起进行研并同克里克一起进行研 究。他们对不太清楚的照片进行分析，认究。他们对不太清楚的照片进行分析，认为为DNA的结构肯定是螺旋形的。威尔金斯小组的弗兰克林也认为的结构肯定是螺旋形的。威尔金斯小组的弗兰克林也认为它是双链同轴排列，现在看来这个问题就只差一层窗户纸没有捅它是双链同轴排列，现在看来这个问题就只差一层窗户纸没有捅破了。在这个双螺旋体里，到底破了。在这个双螺旋体里，到底 T、C、A、G这这4种物质种物质 怎样组怎样组合排列的，弄清这个也就弄清了合排列的，弄清这个也就弄清了DNA的模型。现在的主攻方向应的模型。现在的主攻方向应该是制出一个该是制出一个DNA模型，有了这个模型才能说清遗传机理。模型，有了这个模型才能说清遗传机理。生物化学01核酸 他们找来金属绞合线，又参考了弗兰克林测得的一些数据，在实验室的他们找来金属绞合线，又参考了弗兰克林测得的一些数据，在实验室的车间里开始制作模型。他们反反复复，做成一个又拆掉，拆了一个又重作，但是，车间里开始制作模型。他们反反复复，做成一个又拆掉，拆了一个又重作，但是，连续十几个月，他们无论怎样摆弄，总是找不到一个理想的模型。连续十几个月，他们无论怎样摆弄，总是找不到一个理想的模型。 一天，他们正在实验室里累得满头大汗，寻找着理想的模型，突然，他一天，他们正在实验室里累得满头大汗，寻找着理想的模型，突然，他们的助手们的助手 推门进来，紧张地对他们说：推门进来，紧张地对他们说：“有最新消息了有最新消息了!”“什么新消息什么新消息?”“鲍林已经宣布，他完成了鲍林已经宣布，他完成了DNA模型，是三股螺旋模型，是三股螺旋!” 这个消息非同小可，就是说在这场研究这个消息非同小可，就是说在这场研究DNA结构的竞赛中，对手已经超结构的竞赛中，对手已经超过了他们，过了他们， 冲到了终点，夺取了桂冠。刚才还是一种迷惘的烦恼，现在更是一冲到了终点，夺取了桂冠。刚才还是一种迷惘的烦恼，现在更是一种失败的沮丧。克种失败的沮丧。克 里克一屁股坐在椅子上，顺手将那些乱七八糟的木棒、线头里克一屁股坐在椅子上，顺手将那些乱七八糟的木棒、线头推到一边，沃森也痴呆呆推到一边，沃森也痴呆呆 地站在那里，半天才自言自语道：地站在那里，半天才自言自语道： “三螺旋，这不大三螺旋，这不大可能吧可能吧?” 事实上，他们的确是虚惊了一场，其他实验室随后的试验都表明，波林事实上，他们的确是虚惊了一场，其他实验室随后的试验都表明，波林的三螺旋的三螺旋 的模型并不能解释的模型并不能解释DNA的结构。的结构。 沃森和克里克经过这场虚惊之后，对他们自己的思路更加坚信，加紧了沃森和克里克经过这场虚惊之后，对他们自己的思路更加坚信，加紧了模型制作模型制作 工作。卡文迪什实验室的车间也为他们帮了大忙。工作。卡文迪什实验室的车间也为他们帮了大忙。生物化学01核酸 1953年年元元旦旦刚刚过过，沃沃森森和和克克里里克克就就制制出出了了一一个个新新模模型型：在在两两股股糖糖与与磷磷酸酸的的螺螺旋旋链链之之间间，夹夹着着一一一一相相同同的的碱碱基基，A基基与与A基基相相对对，T基基与与T基基相相对对。这这种种模模型型倒倒是是与与已已知知的的 资资料料情情况况相相符符，但但是是，构构型型却却有有点点别别扭扭，因因为为碱碱基基分分子子大大小小不不同同，使使两两条条外外骨骨架架发发生生了了扭曲，看上去令人不舒服。扭曲，看上去令人不舒服。 沃沃森森坐坐在在桌桌旁旁，对对着着这这个个奇奇怪怪的的模模型型陷陷入入了了沉沉思思，他他认认为为这这样样别别扭扭的的结结构构一一般般来来 说说是是不不可可能能的的。因因为为自自然然界界中中的的生生物物都都常常常常以以一一种种美美的的、合合理理的的结结构构存存在在，他他想想神神秘秘 的的DNA也也应应该该具具有有一一种种和谐的、美的结构，而绝不应该这样歪歪扭扭。和谐的、美的结构，而绝不应该这样歪歪扭扭。 沃沃森森这这样样想想了了一一会会儿儿，便便把把碱碱基基拆拆了了下下来来。重重新新换换了了个个位位置置，大大小小搭搭配配，让让 A基基 和和 T基基配配对对，G基基和和C基基配配对对，这这样样一一来来，面面前前的的模模型型宛宛如如一一条条凌凌空空翻翻舞舞的的彩彩绸绸，那那样样 舒舒展展自自如如，而而且且又又符符合合前前不不久久关关于于 DNA结结构构的的另另一一项项发发现现：A、T两两基基的的数数目目与与G、C两两基基的数目都正好相等。的数目都正好相等。 DNA结构之谜从此解开了结构之谜从此解开了! 生物化学01核酸 1953年年 4月月，沃沃森森和和克克里里克克的的论论文文在在英英国国的的自自然然杂杂志志上上发发表表，虽虽然然他他们们的的论论 文文只只不不过过是是千千把把来来字字，但但是是它它却却可可以以与与达达尔尔文文的的物物种种起起源源相相比比美美，它它开开创创了分子了分子 生物学的新时代。生物学的新时代。 DNA双双螺螺旋旋是是一一个个极极为为成成功功、无无懈懈可可击击的的DNA分分子子结结构构模模型型，它它由由两两条条右右旋旋但但反反向向的的链链在在同同一一个个轴轴上上盘盘绕绕而而成成，像像一一个个螺螺旋旋形形的的梯梯子子，生生命命的的遗遗传传密密码码就就列列在在梯梯子子的的横横档档上上。DNA双双螺螺旋旋结结构构模模型型完完美美地地说说明明了了遗遗传传物物质质的的遗遗传传、生生化化和和结结构构的的主主要要特特征征，它它的的提提出出是是生生物物学学史史上上划划时时代代的的事事件件。从从此此，遗遗传传学学的的历历史史和和生生物物学学的的历史正式从细胞阶段进入了分子阶段。历史正式从细胞阶段进入了分子阶段。生物化学01核酸 由于这一划时代的贡献，沃森、克里克和英国科学家威由于这一划时代的贡献，沃森、克里克和英国科学家威尔金斯共获尔金斯共获1962年度诺贝尔医学和生理学奖，这一殊荣今完全出年度诺贝尔医学和生理学奖，这一殊荣今完全出乎意料的克里克、沃森感慨万千，激动不已。克里克在他的回忆乎意料的克里克、沃森感慨万千，激动不已。克里克在他的回忆录狂热的追求录狂热的追求科学发现之我见中表述了这种心情：科学发现之我见中表述了这种心情：“双双螺旋确实是一种了不起的分子，也是一个了不起的发现。现代人螺旋确实是一种了不起的分子，也是一个了不起的发现。现代人的历史约有的历史约有5万年，文明的历史几乎不到万年，文明的历史几乎不到1万年，美国的历史仅仅万年，美国的历史仅仅200多年，可是多年，可是RNA、DNA都至少存在了几十亿年。从古至今，都至少存在了几十亿年。从古至今，双螺旋就一直存在并活跃着，可是我们还是近些年才知道。当然，双螺旋就一直存在并活跃着，可是我们还是近些年才知道。当然，值得庆幸的是，我们是地球上最先意识到它的存在的生物。有关值得庆幸的是，我们是地球上最先意识到它的存在的生物。有关我们发现双螺旋的文章如此之多，我很难再补充什么。我想说，我们发现双螺旋的文章如此之多，我很难再补充什么。我想说，DNA是由是由4个字母的语言写成的长长的生命信息，这是生命的语个字母的语言写成的长长的生命信息，这是生命的语言言” 生物化学01核酸 在研究在研究DNA结构的结构的3支力量中，沃森和克里克资支力量中，沃森和克里克资历最浅，却首先夺魁，正是得力于他们敢于大胆想象，历最浅，却首先夺魁，正是得力于他们敢于大胆想象，不循常规。曾经一度领先的波林最终没能取胜。当他看不循常规。曾经一度领先的波林最终没能取胜。当他看到沃森和克里克的研究成果后，十分后悔他自己的疏忽，到沃森和克里克的研究成果后，十分后悔他自己的疏忽，直到直到1974年，他还遗憾地说：年，他还遗憾地说： “我深知核酸内含有嘌呤我深知核酸内含有嘌呤和嘧啶，但为什么就没有想到给它们配对呢？我总在探和嘧啶，但为什么就没有想到给它们配对呢？我总在探 讨三螺旋，就是没有去试一下双螺旋。哎！那些极简单讨三螺旋，就是没有去试一下双螺旋。哎！那些极简单的概念，有时竟是这样难以捉的概念，有时竟是这样难以捉 摸。摸。” 生物化学01核酸