第三章 核酸的化学及结构习题

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. Tm：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Tm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__单核苷酸__。核酸根据化学组成可分为___核糖核酸（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 5’→3’，另一条链的方向是__3’→5’_，每

____10__对碱基绕轴旋转一圈，螺距为___3.40nm ，碱基平面与螺旋轴__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

__细胞质__中。

4. 核酸在260nm附近有强吸收，这是由于核酸的组成中含有__碱基____和___

共轭双键__。

（信使RNA）（核糖体RNA）5. 细胞质中的RNA主要分为___mRNA___，___rRNA____，__tRNA（转运RNA）__。其中__mRNA___是蛋白质合成的模板，_____tRNA____是转运氨基酸的工具，____rRnA___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 三叶草型，三级结构为 L 型。

tRNA分子3’-端有一共同的碱基序列是 -CCA ，其功能是 蛋白质生物合成时，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 7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸（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的大小 和所含碱基中的G+C比例成正比。

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__P__。

14．在DNA分子中，一般来说G-C含量高时，比重大，Tm（熔解温度）越高，

分子比较稳定。

15．DNA变性后，紫外吸收增加，粘度降低、浮力密度增大，生物活性将丧失。 16．DNA所在介质的离子强度越低，其熔解过程的温度范围愈宽，熔解温度愈低，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 很多，但只占RNA总量的 3％-5％ ，它是以___DNA__为模板合成的，又是__蛋白质__合成的模板。 18．常见的环化核苷酸有环化腺苷酸和环化鸟苷酸。

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 变性 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,TфC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。

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