1、.*DNA 和 RNA 都是遺傳物質，但它們的結構組成不同，DNA 的組成是：脫氧核糖核苷酸，它又是由脫氧核糖和核苷酸組成的，而RNA 是由核糖核苷酸組成的，核糖核苷酸是由核糖和核苷酸組成的。RNA 有好幾種，每種的功能也不相同，比如信使RNA ，就是轉錄DNA上的堿基的，還有轉錄RNA 是將信使RNA 上的堿基翻譯到蛋白質，DNA 就只有儲存遺傳物質的功能。一、核酸的化學組成核酸是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子。包括兩類：一類為脫氧核糖核酸 （ DNA ），另一類為核糖核酸（ RNA ）。 DNA 存在于細胞核和線粒體內，攜帶遺傳信息； RNA 存在于細胞質和細胞核中， 參與細胞內遺傳信

2、息的表達。 核酸的基本組成單質是核苷酸， 而核苷酸又是由堿基、戊糖、磷酸組成。(一 )堿基構成核苷酸的堿基主要有五種，分屬嘌呤和嘧啶兩類。嘌呤類化合物包括腺嘌呤A 和鳥嘌呤G 兩種。嘧啶類化合物有三種，胞嘧啶C 、胸腺嘧啶T 和尿嘧啶U。(二 ) 戊糖與核苷、核苷酸戊糖是核苷酸的另一個主要成分，構成 DNA 的核苷酸的戊糖是-D 2- 脫氧核糖， 而構成 DNA 的核苷酸的戊糖為-D 核糖。即RNA 糖環上 2 號碳原子處連的是-OH ，而 DNA此處連的是 -H。表示堿基和糖環上各原子次序時，在堿基雜環上標以順序1 ，2，3 ；在糖環上標以 l ，2，3以作區別。堿基與戊糖通過糖苷鍵連接成核

3、苷。連接位置是C- 1。核苷與磷酸通過磷酸酯鍵連接成核苷酸連接位置是C- 5。此處可連接一個、二個、三個磷酸基團，稱為核苷一磷酸、核苷二磷酸、核苷三磷酸。二、 DNA 的結構與功能DNA 與蛋白質一樣，也有其一級、二級、三級結構。（一）DNA 的一級結構指 DNA 分子中核苷酸的排列順序。由于核苷酸的差異主要表現在堿基上，因此也叫做堿基序列。四種核苷酸按一定排列順序，通過磷酸二酯鍵連成主要核苷酸鏈，連接都是由前一核苷酸 3-OH 與下一核苷酸 5-磷酸基形成 3-5磷酸二酯鍵，故核苷酸鏈的兩個末端分別是 5-游離磷酸基和 3-游離羥基，書寫應從 5到 3。（二）DNA的二級結構即雙螺旋結構模型

4、1 Chargaff規則DNA分子中腺嘌呤與胸腺嘧啶的含量相等，鳥嘌呤與胞嘧啶的含量相等；因此DNA中嘌呤與嘧啶的總數相等：即AG=C T2雙螺旋結構模型1953年Watson和Crick正式提出了關于DNA二級結構的右手雙螺旋結構模型，主要內容有：（ 1 ）DNA 分子由兩條反向平行的多聚核苷酸鏈圍繞同一中心軸盤曲而成，兩條鏈均為右手螺旋，鏈呈反平行走向，一條走向是5 3，另一條是 3 5。.*（ 2 ）DNA鏈的骨架由交替出現的親水的脫氧核糖基和磷酸基構成，位于雙螺旋的外側，堿基配對位于雙螺旋的內側。（ 3 ）兩條多聚核苷酸鏈以堿基之間形成氫鍵配對而相連，即A 與T 配對，形成兩個氫鍵，

5、G與C 配對，形成三個氫鍵。堿基相互配對又叫堿基互補。RNA中若也有配對區，A是與U 以兩個氫鍵配對互補。(4) 堿基對平面與螺旋軸幾乎垂直，相鄰堿基對沿軸轉36°，上升0 34nm 。每個螺旋結構含 10 對堿基，螺旋的距為3 4nm ，直徑是 20nm 。DNA 兩股鏈之間的螺旋形成凹槽：一條淺的，叫小溝；一條深的，叫大溝。大溝是蛋白質識別DNA 的堿基序列發生相互作用的基礎， 使蛋白質和DNA 可結合而發生作用。DNA 雙螺旋結構要與蛋白質的相區別：DNA是兩條核苷酸鏈通過堿基之間氫鍵相連而成，而蛋白質的-螺旋是一條肽鏈自身盤曲而成，其氫鍵是其內部第一位肽鍵的N-H 與第四個肽

6、鍵的羰基氧形成的。（ 5 ）DNA 雙螺旋結構的穩定主要由互補堿基對之間的氫鍵和堿基堆積力來維持。堿基堆積力是堿基對之間在垂直方向上的相互作用，可以使DNA分子層層堆積，分子內部形成疏水核心，這對DNA結構的穩定是很有利的，堿基堆積力對維持DNA的二級結構起主要作用。3 DNA 結構的多樣性DNA 右手雙螺旋結構是DNA 分子在水性環境和生理條件下最穩定的結構，但并不是不變的，當改變溶液的離子強度或相對濕度時，DNA 結構會發生改變，除了Waston Crick模型（ B DNA ）外，還存在Z DNA 和 A DNA（三） DNA 三級結構真核生物DNA 分子很大， DNA 鏈很長，但卻要存

7、在于小小的細胞核內，因此DNA 必須在二級結構的基礎上緊密折疊，這就形成了三級結構。1 超螺旋 原核生物DNA 的三級結構絕大部分原核生物 DNA 是共價閉合的環狀雙螺旋分子，此環形分子可再次螺旋形成超螺旋，非環形 DNA 分子在一定條件下局部也可形成超螺旋。2.真核細胞基因組DNA真核細胞核內染色體即是DNA 高級結構的主要表現形式。組蛋白H2A 、H2B 、H3 、H4各兩分子組成組蛋白八聚體。DNA 雙螺旋纏繞其上構成核心顆粒，顆粒之間再以DNA 和組蛋白 H1 連成核小體，核小體再經多步旋轉折疊形成棒狀染色體，存在于細胞核中。(四 )DNA 的功能DNA的基本功能就是作為生物遺傳信息復

8、制的模板和基因轉錄的模板，是生命遺傳繁殖的物質基礎，也是個體生命活動的基礎。三、 RNA的結構與功能DNA是遺傳信息的載體，遺傳信息的作用通常由蛋白質的功能來實現，但DNA并非蛋白質合成的直接模板，合成蛋白質的模板是RNA 。正常細胞遺傳信息的流向是：與DNA相比，RNA種類繁多，分子量相對較小，一般以單股鏈存在，但可以有局部二級結構。RNA分子比DNA分子小，它的功能多樣，種類較多，主要有信使RNA 、核蛋白.*體 RNA 、轉運 RNA 、小核 RNA 及核不均一 RNA 等。各類 RNA 在遺傳信息表達為氨基酸序列過程中發揮不同的作用。（一）信使 RNA （mRNA ）在細胞核內以DNA

9、 單鏈為模板轉錄生成hnRNA,hnRNA經過剪切變為成熟的mRNA,出核后在胞質內為蛋白質合成提供模板。成熟mRNA 的結構特點：1 具有 5端帽子結構即在 5端加上一個7- 甲基鳥苷； 且原來第一個核苷酸C 也是甲基化， 這種 mGpppGm即為帽子結構，2. 3 端多聚腺苷酸尾在 mRNA3 端有一段多聚腺苷酸節段，是在轉錄后切掉一段多余的RNA 后逐個添加上去的，這個多聚尾可能與mRNA 從核內向細胞質的轉位及mRNA 的穩定性有關。3 生物體內mRNA 種類多，含量少，代謝活躍，在各種RNA 分子中， mRNA 半衰期最短，這是細胞內蛋白質合成速度的調控點之一。(二 )核蛋白體RNA

10、 (rRNA) 的結構與功能rRNA 是細胞內含量最多的RNA ，與核糖體蛋白共同構成核糖體 蛋白質的合成部位，參與蛋白質的合成。核蛋白體由大亞基和小亞基組成。1.原核生物：小亞基由16SrRNA和 20 多種蛋白質組成。大亞基由5S 、 23SrRNA與 30 余種蛋白質組成。2.真核生物：小亞基由18SrRNA與 30 余種蛋白質組成。大亞基由5S 、 5.8S 、 28SrRNA和近 50 種蛋白質構成。(三 )轉運 RNA (tRNA) 的結構與功能1.tRNA 的一級結構tRNA 是細胞內分子量最小的一類核酸，含有大量稀有堿基：如甲基化的嘌呤、雙氫尿嘧啶、次黃嘌呤和假尿嘧啶核苷。tR

11、NA 的作用是攜帶相應的氨基酸將其轉運到核蛋白體上以供蛋白質合成。2.tRNA 的二級結構呈三葉草樣二級結構：一些能局部互補配對的區域形成局部對鏈，不能配對的部分膨出成環狀。此結構從 5末端起第一個環為二氫尿嘧啶環（ DHU ），第二個環為反密碼子環，因其環中部的三個堿基可與 mRNA 中三聯體密碼子形成堿基互補配對，在蛋白質合成過程中解讀密碼子， 把正確的氨基酸引入合成位點。第三個環為假尿嘧啶環（ T），所有 tRNA3末端為 CCA-OH結構，與氨基酸在此縮合成氨基酰-tRNA ，起到轉運氨基的作用。3 tRNA 的三級結構tRNA 的三級結構呈倒L 形。（四）其他類型的RNA如小核RNA

12、 （ snRNA）參與hnRNA的加工。還有一類RNA分子本身具有自我催化功能，可完成rRNA的剪接。這種具有催化作用的RNA被稱為核酶。四、核酸的理化性質及其應用（一）核酸的一般理化性質.*核酸為多元酸，具有較強的酸性。 DNA 是線性高分子，粘度極大，在機械力作用下易斷裂，因此提取 DNA 過程中應注意不能過度用力，比如劇烈震蕩吹打等。由于核酸所含的嘌呤和嘧啶分子中都有共軛雙鍵，使核酸分子在紫外 260nm 波長處有最大吸收峰，這個性質可用于核酸的定量測定。 這要與蛋白質在 280mm 波長處有最大的吸收峰相區別， 又因為分子生物學實驗核酸提取過程中， 蛋白質是最常見的雜質， 故常用 UD

13、260/UD280 來檢測提取的核酸純度如何。（二 ) DNA 的變性、復性和雜交1變性，這是DNA 最重要的一個性質。在某些理化因素作用下，DNA 分子互補堿基對之間的氫鍵斷裂，使DNA 雙螺旋結構松散，變成單鏈，即為DNA 變性。 DNA 變性只涉及二級結構改變，不伴隨一級共價鍵的斷裂。 DNA 的變性從開始到解鏈完全，一、在細胞內，DNA 的合成方式有兩種：DNA 復制：以原有DNA 為模板合成相同的DNA 分子，具有普遍意義。逆轉錄：以RNA 為模板合成雙鏈DNA ，只存在于反轉錄病毒中。二、 DNA 的復制（一） DNA 的半保留復制DNA 由兩條多核苷酸鏈組成。兩條鏈的堿基通過 A

14、-T 、G-C 之間的氫鍵連接在一起，酸排列順序決定著另一條鏈上的核苷酸排列順序。需的全部信息。所以這兩條鏈是互補的。 一條鏈上的核苷所以任何一條鏈都包含合成它的互補鏈所DNA 半保留復制的理論1953 年， Watson 和 Crick 在提出 DNA 雙螺旋結構模型時曾推測：DNA 復制中堿基間的氫鍵破裂使雙鏈解旋分開； 以每一條鏈為模板在其上合成新互補鏈子變成核苷酸排列順序完全相同的兩個子代 DNA 分子，每個子代,原來一個親代DNA 分DNA 分子的一條鏈來自親代，另一條則是新合成的，這樣的復制合成方式稱為半保留復制。三、 DNA 復制的全過程可總結為八步： 解鏈酶結合于復制起始區，局

15、部解開DNA雙鏈。然后，單鏈結合蛋白結合到已解開的單鏈上，避免已解開的單鏈重新互相配對，同時保護它不受核酸酶的水解。引發體結合于被打開的DNA 單鏈上，合成出小段RNA 引物。 DNA 旋轉酶在復制叉前面特定位點解旋，以釋放復制叉前進過程中產生的張力。 DNA聚合酶進入復制起點，它識別引物3-OH末端，并結合在模板上，以四種dNTP 為底物， 按堿基配對原則，催化與模板互補的脫氧核苷酸的5- 磷酸基以磷酸酯鍵連接到引物 3-OH 上，同時釋放焦磷酸，使鏈延長。 聚合反應繼續到新鏈與前一個岡崎片段的RNA 引物 5'- 端相遇時， DNA 聚合酶脫離。 DNA 聚合酶以其 53 外切酶活

16、力切除 RNA 引物，產生的空缺也由 DNA 聚合酶的 53 聚合酶活力補齊。.*岡崎片段之間的裂縫由DNA 連接酶連接，成為連續的新鏈。 新合成子鏈與它的親鏈模板鏈纏繞成雙螺旋。四、 RNA 生物合成以 DNA 為模板進行RNA 聚合反應，按堿基互補配對原則合成出與模板堿基順序互補的 RNA 鏈，這一過程稱轉錄。它是生物界RNA 合成的主要方式。轉錄出的 RNA 分子往往需經后加工才能轉化成成熟分子。某些情況下，身為模板進行RNA 復制。RNA也可以自一、轉錄模板，按DNA 指導的 RNA 合成，由 RNA dA U ，dG C， dT A， dC G聚合酶催化，以四種的互補原則合成出NTP

17、 為底物，以DNA 為rRNA 、 mRNA 、 tRNA 三類RNA 。轉錄過程中，DNA 雙鏈中只有一條鏈作為模板，另一條不作為模板。RNA 3 UAACGUCCUA 5DNA 5 ATTGCAGGAT 3 模板鏈（負鏈,有意義鏈）3 TAACGTCCTA 5 編碼鏈（正鏈 , 反意義鏈）DNA 兩條鏈中并不總以一條鏈作為轉錄模板，有些基因可能以這條鏈為模板轉錄，而另一些基因以另一條鏈為模板轉錄。轉錄過程是從模板DNA 上特定點（啟動子）起始的，并在特定點（終止子）上終止。每次只轉錄DNA 分子上的一段序列、一個或幾個基因的長度。（二）轉錄過程（以原核生物為例）轉錄過程可分為起始、延伸、終

18、止三個階段。1、 轉錄的起始RNA 的轉錄是從DNA 模板上特定部位開始的，這個特定部位叫做啟動子(或稱啟動基因) 。 RNA 聚合酶識別啟動子，并與之結合，開始轉錄一段DNA 序列。原核生物的啟動子約含 40-60 個堿基對。啟動區域有三個功能部位啟動部位： 此處對應RNA 鏈的第一個核苷酸，其后的核苷酸位于轉錄下游，用 1 、2 、 3 等表示；轉錄起始點上游的核苷酸用1 、 2 、 3 等表示。 pribnow框也稱緊密結合部位。它是位于轉錄起始點之前10 位的一段富含AT 的保守序列 TATAAT ），又稱 10 序列。識別部位位于轉錄起始點前35 個堿基附近，其序列特征為TTGACA

19、 ，又稱 35序列。 35 序列提供了RNA pol 識別的信號，而10 序列是 DNA 雙鏈發生解鏈的位點。轉錄開始， RNA 聚合酶 因子識別啟動子35 堿基序列，導致RNA 聚合酶全酶與啟動子特定部位緊密結合，并在 10 序列局部打開DNA 雙螺旋， 第一個核苷三磷酸底物插入轉錄起始部位，與模板配對結合使轉錄開始。2、 RNA 鏈的延伸模板上轉錄起始的第一個核苷酸一般是嘧啶核苷酸，故RNA上的第一個核苷酸是嘌呤核苷酸。RNA 的合成不需引物。 當與模板互補的第二個核苷三磷酸的5- 磷酸基與第一個核苷酸的3-OH 形成 3，5- 磷酸二酯鍵，并釋放出焦磷酸時，開始了RNA 鏈的延伸。高能磷

20、酸鍵斷裂放出能量推動聚合反應不可逆進行。與模板鏈配對的NTP 不斷加入，新生RNA 就不斷延.*伸。RNA 鏈延伸到一定程度， 因子從全酶脫落，由核心酶催化繼續延伸。剛合成的與模板 DNA 之間形成雜交雙鏈，但這種雙螺旋不穩定，核心酶移過一段后，雜交雙螺旋解開，兩條 DNA 單鏈重新締合成雙鏈，而新生RNA 鏈游離出來。雜交雙鏈一般長度在20 個核苷酸。RNA10 3、轉錄的終止當核心酶沿模板35 方向移動到終止信號區域時，轉錄終止。提供終止信號的DNA序列稱為終止子。終止子在終止位點之前有一個二重對稱序列(即回文序列 ) ，當這段序列被轉錄，RNA能形成特殊的二級結構，這種二級結構能被RNA

21、 pol 或其輔助因子所識別，并終止轉錄過程。RNA 的轉錄后加工由 RNA 聚合酶轉錄生成的RNA 分子往往是不具有生物活性的分子量較大的前體RNA 。前體 RNA 一般需經加工才能變成具有生物活性的RNA (即成熟 RNA )。不同 RNA 分子加工過程有所不同，常見的包括斷裂、剪接、修飾等步驟。DNA 的復制與轉錄成RNA 過程的不同點 在正常復制中， DNA 鏈解開，兩條鏈分別作為新互補鏈合成的模板；而轉錄則是不對稱的，只有一條鏈作為模板。 復制時兩條鏈保持分開，DNA - DNA 子螺旋穩定；而轉錄時形成的DNA -RNA 雜種雙鏈不穩定， RNA 鏈很快與DNA 鏈分開移走。 DN

22、A 復制時，子代DNA 分子大小與親代相同；而轉錄時，在一個DNA 分子上可以合成許多個RNA 分子，它們都比通常的DNA 模板小得多。DNA 的復制與轉錄成RNA 過程的不同點 在正常復制中， DNA 鏈解開，兩條鏈分別作為新互補鏈合成的模板；而轉錄則是不對稱的，只有一條鏈作為模板。DNA 的復制是半不連續復制， 復制時兩條鏈保持分開，DNA - DNA 子螺旋穩定；而轉錄時形成的DNA -RNA 雜種雙鏈不穩定， RNA 鏈很快與DNA 鏈分開移走。 DNA 復制時，子代DNA 分子大小與親代相同；而轉錄時，在一個DNA 分子上可以合成許多個RNA 分子，它們都比通常的DNA 模板小得多。

23、原料不同DNA 指導的 RNA 合成，由RNA 聚合酶催化，以四種NTP 為底物，以DNA 為模板，按 dA U ，dG C ，dT A ， dC G 的互補原則合成出rRNA 、 mRNA 、 tRNA 三類 RNA 。DNA 的復制：四種 dNTP （以四種脫氧核苷三磷酸(dNTP) 為底物，而不是用dNMP 直接聚合）； 為底物，按堿基配對原則，催化與模板互補的脫氧核苷酸的5- 磷酸基以磷酸酯鍵連接到引物3-OH 上。參與合成的酶不同DNA 的合成：解鏈酶，單鏈結合蛋白，DNA 旋轉酶， DNA 聚合酶， DNA 聚合酶，DNA 連接酶RNA 的合成： RNA RNA 的合成不需引物。但

24、是在，而不能從無到有進行聚合；）。聚合酶，核心酶DNA 的合成需要有引物參與（反應需3'-OH的引物存.*7， DNA 鏈的聚合方向是5' 3' ，而模板鏈方向為3' 5'復制時，以復制叉向前移動的方向為標準，對于 3' 5'走向的一條模板鏈， 在其上從5' 3'連續合成DNA 新鏈，該新鏈稱為先導鏈。另一條5' 3'走向模板，在其上也是從5' 3'合成 DNA 新鏈，但新鏈合成的方向與復制叉移動的方向正好相反，所以隨復制叉的移動只能合成出許多不連續的DNA 片段，該片段稱為岡崎片段。岡崎片

25、段在DNA 連接酶的作用下，連成一條完整的DNA 鏈，該鏈稱為滯后鏈。先導鏈的復制是連續的而滯后鏈的復制是不連續的，故這種復制模式稱為半不連續復制。 RNA 的合成要求模板方向35，而新鏈的延伸方向是53；反應需要Mg2+ 或Mn2+ 參與。DNA 的修復。錯配修復 ：在含有錯配堿基的DNA 分子中，使正常核苷酸序列恢復的修復方式；主要用來糾正 DNA 雙螺旋上錯配的堿基對，還能修復一些因復制打滑而產生的小于4nt的核苷酸插入或缺失。MMR的過程通過母鏈的甲基化區分母鏈和子鏈，做到只切除子鏈上錯誤的核苷酸，而不會切除母鏈上本來就正常的核苷酸。修復的過程是：識別出正確的鏈，切除掉不正確的部分，然后通過DNA聚合酶和 DNA 連接酶的作用，合成正確配對的雙鏈DNA 。堿基切除修復 ：所有細胞中都帶有不同類型、能識別受損核酸位點的糖苷水解酶，它能夠特異性切除受損核苷酸上的N- -糖苷鍵， 在 DNA 鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點，統稱為 AP 位點。一類DNA糖苷水解酶一般只對應于某一特定的類型的損傷，如尿嘧啶糖苷水解酶就特異性識別DNA 中胞嘧啶自發脫氨形成的尿嘧啶，而不會水解RNA 分子中尿