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高中生物核酸知識點歸納
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高中生物核酸知識點歸納 篇1
1、核酸的簡介
由許多核苷酸聚合而成的生物大分子化合物，為生命的最基本物質之一。最早由米歇爾于1868年在膿細胞中發(fā)現(xiàn)和分離出來。核酸廣泛存在于所有動物、植物細胞、微生物內、生物體內核酸常與蛋白質結合形成核蛋白。不同的核酸，其化學組成、核苷酸排列順序等不同。根據(jù)化學組成不同，核酸可分為核糖核酸，簡稱RNA和脫氧核糖核酸，簡稱DNA。DNA是儲存、復制和傳遞遺傳信息的主要物質基礎，RNA在蛋白質牲合成過程中起著重要作用，其中轉移核糖核酸，簡稱tRNA，起著攜帶和轉移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸，簡稱mRNA，是合成蛋白質的模板;核糖體的核糖核酸，簡稱rRNA，是細胞合成蛋白質的主要場所。核酸不僅是基本的遺傳物質，而且在蛋白質的生物合成上也占重要位置，因而在生長、遺傳、變異等一系列重大生命現(xiàn)象中起決定性的作用。
核酸在實踐應用方面有極重要的作用，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)近2000種遺傳性疾病都和DNA結構有關。如人類鐮刀形紅血細胞貧血癥是由于患者的血紅蛋白分子中一個氨基酸的遺傳密碼發(fā)生了改變，白化病毒者則是DNA分子上缺乏產(chǎn)生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。腫瘤的發(fā)生、病毒的感染、射線對機體的作用等都與核酸有關。70年代以來興起的遺傳工程，使人們可用人工方法改組DNA，從而有可能創(chuàng)造出新型的生物品種。如應用遺傳工程方法已能使大腸桿菌產(chǎn)生胰島素、干擾素等珍貴的生化藥物
2、核酸的研究歷史
核酸是怎么發(fā)現(xiàn)的?
1869年，F(xiàn).Miescher從膿細胞中提取到一種富含磷元素的酸性化合物,因存在于細胞核中而將它命名為"核質"(nuclein)。核酸(nucleicacids)，但這一名詞于Miescher的發(fā)現(xiàn)20年后才被正式啟用,當時已能提取不含蛋白質的核酸制品。早期的研究僅將核酸看成是細胞中的一般化學成分，沒有人注意到它在生物體內有什么功能這樣的重要問題。
核酸為什么是遺傳物質?
1944年，Avery等為了尋找導致細菌轉化的原因，他們發(fā)現(xiàn)從S型肺炎球菌中提取的DNA與R型肺炎球菌混合后，能使某些R型菌轉化為S型菌，且轉化率與DNA純度呈正相關，若將DNA預先用DNA酶降解，轉化就不發(fā)生。結論是:S型菌的DNA將其遺傳特性傳給了R型菌，DNA就是遺傳物質。從此核酸是遺傳物質的重要地位才被確立，人們把對遺傳物質的注意力從蛋白質移到了核酸上。
雙螺旋的發(fā)現(xiàn)
核酸研究中劃時代的工作是Watson和Crick于1953年創(chuàng)立的DNA雙螺旋結構模型。模型的提出建立在對DNA下列三方面認識的基礎上：
1.核酸化學研究中所獲得的DNA化學組成及結構單元的知識，特別是Chargaff于1950-1953年發(fā)現(xiàn)的DNA化學組成的新事實;DNA中四種堿基的比例關系為A/T=G/C=1;
2.X線衍射技術對DNA結晶的研究中所獲得的一些原子結構的最新參數(shù);
3.遺傳學研究所積累的有關遺傳信息的生物學屬性的知識。綜合這三方面的知識所創(chuàng)立的DNA雙螺旋結構模型，不僅闡明了DNA分子的結構特征，而且提出了DNA作為執(zhí)行生物遺傳功能的分子，從親代到子代的DNA復制(replication)過程中，遺傳信息的傳遞方式及高度保真性。其正確性于1958年被Meselson和Stahl的著名實驗所證實。DNA雙螺旋結構模型的確立為遺傳學進入分子水平奠定了基礎，是現(xiàn)代分子生物學的里程碑。從此核酸研究受到了前所未有的重視。
對核酸研究有突出貢獻的科學家
沃森
Watson,JamesDewey
美國生物學家
克里克
Crick,FrancisHarryCompton
英國生物物理學家
3、核酸的分子結構
一、核酸的一級結構
核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子。組成DNA的脫氧核糖核苷酸主要是dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，組成RNA的核糖核苷酸主要是AMP、GMP、CMP和UMP。核酸中的核苷酸以3’，5’磷酸二酯鍵構成無分支結構的線性分子。核酸鏈具有方向性，有兩個末端分別是5’末端與3’末端。5’末端含磷酸基團，3’末端含羥基。核酸鏈內的前一個核苷酸的3’羥基和下一個核苷酸的5’磷酸形成3’,5’磷酸二酯鍵，故核酸中的核苷酸被稱為核苷酸殘基。。通常將小于50個核苷酸殘基組成的核酸稱為寡核苷酸(oligonucleotide)，大于50個核苷酸殘基稱為多核苷酸(polynucleotide)。
二、DNA的空間結構
(一)DNA的二級結構
DNA二級結構即雙螺旋結構(doublehelixstructure)。20世紀50年代初Chargaff等人分析多種生物DNA的堿基組成發(fā)現(xiàn)的規(guī)則。
DNA雙螺旋模型的提出不僅揭示了遺傳信息穩(wěn)定傳遞中DNA半保留復制的機制，而且是分子生物學發(fā)展的里程碑。
DNA雙螺旋結構特點如下：
�、賰蓷lDNA互補鏈反向平行。
�、谟擅撗鹾颂呛土姿衢g隔相連而成的親水骨架在螺旋分子的外側，而疏水的堿基對則在螺旋分子內部，堿基平面與螺旋軸垂直，螺旋旋轉一周正好為10個堿基對，螺距為3.4nm，這樣相鄰堿基平面間隔為0.34nm并有一個36?的夾角。
③DNA雙螺旋的表面存在一個大溝(majorgroove)和一個小溝(minorgroove)，蛋白質分子通過這兩個溝與堿基相識別。
�、軆蓷lDNA鏈依靠彼此堿基之間形成的氫鍵而結合在一起。根據(jù)堿基結構特征，只能形成嘌呤與嘧啶配對，即A與T相配對，形成2個氫鍵;G與C相配對，形成3個氫鍵。因此G與C之間的連接較為穩(wěn)定。
�、軩NA雙螺旋結構比較穩(wěn)定。維持這種穩(wěn)定性主要靠堿基對之間的氫鍵以及堿基的堆集力(stackingforce)。
生理條件下，DNA雙螺旋大多以B型形式存在。右手雙螺旋DNA除B型外還有A型、C型、D型、E型。此外還發(fā)現(xiàn)左手雙螺旋Z型DNA。Z型DNA是1979年Rich等在研究人工合成的CGCGCG的晶體結構時發(fā)現(xiàn)的。Z-DNA的特點是兩條反向平行的多核苷酸互補鏈組成的螺旋呈鋸齒形，其表面只有一條深溝，每旋轉一周是12個堿基對。研究表明在生物體內的DNA分子中確實存在Z-DNA區(qū)域，其功能可能與基因表達的調控有關。DNA二級結構還存在三股螺旋DNA，三股螺旋DNA中通常是一條同型寡核苷酸與寡嘧啶核苷酸-寡嘌呤核苷酸雙螺旋的大溝結合，三股螺旋中的第三股可以來自分子間，也可以來自分子內。三股螺旋DNA存在于基因調控區(qū)和其他重要區(qū)域，因此具有重要生理意義。
(二)DNA三級結構——超螺旋結構
DNA三級結構是指DNA鏈進一步扭曲盤旋形成超螺旋結構。生物體內有些DNA是以雙鏈環(huán)狀DNA形式存在，如有些病毒DNA，某些噬菌體DNA，細菌染色體與細菌中質粒DNA，真核細胞中的線粒體DNA、葉綠體DNA都是環(huán)狀的。環(huán)狀DNA分子可以是共價閉合環(huán)，即環(huán)上沒有缺口，也可以是缺口環(huán)，環(huán)上有一個或多個缺口。在DNA雙螺旋結構基礎上，共價閉合環(huán)DNA(covalentlyclosecircularDNA)可以進一步扭曲形成超螺旋形(superhelicalform)。根據(jù)螺旋的方向可分為正超螺旋和負超螺旋。正超螺旋使雙螺旋結構更緊密，雙螺旋圈數(shù)增加，而負超螺旋可以減少雙螺旋的圈數(shù)。幾乎所有天然DNA中都存在負超螺旋結構。
(三)DNA的四級結構——DNA與蛋白質形成復合物
在真核生物中其基因組DNA要比原核生物大得多，如原核生物大腸桿菌的DNA約為4.7×103kb，而人的基因組DNA約為3×106kb，因此真核生物基因組DNA通常與蛋白質結合，經(jīng)過多層次反復折疊，壓縮近10000倍后，以染色體形式存在于平均直徑為5μm的細胞核中。線性雙螺旋DNA折疊的第一層次是形成核小體(nucleosome)。猶如一串念珠,核小體由直徑為11nm×5.5nm的組蛋白核心和盤繞在核心上的DNA構成。核心由組蛋白H2A、H2B、H3和H4各2分子組成，為八聚體，146bp長的DNA以左手螺旋盤繞在組蛋白的核心1.75圈，形成核小體的'核心顆粒，各核心顆粒間有一個連接區(qū)，約有60bp雙螺旋DNA和1個分子組蛋白H1構成。平均每個核小體重復單位約占DNA200bp。DNA組裝成核小體其長度約縮短7倍。在此基礎上核小體又進一步盤繞折疊，最后形成染色體。
遺傳信息的攜帶者——核酸
一、核酸的分類
細胞生物含兩種核酸：DNA和RNA
病毒只含有一種核酸：DNA或RNA
核酸包括兩大類：一類是脫氧核糖核酸(DNA);一類是核糖核酸(RNA)。
二、核酸的結構
1、核酸是由核苷酸連接而成的長鏈(CHONP)。DNA的基本單位脫氧核糖核苷酸，RNA的基本單位核糖核苷酸。核酸初步水解成許多核苷酸�；窘M成單位—核苷酸(核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮堿基組成)。根據(jù)五碳糖的不同，可以將核苷酸分為脫氧核糖核苷酸(簡稱脫氧核苷酸)和核糖核苷酸。
2、DNA由兩條脫氧核苷酸鏈構成。RNA由一條核糖核苷酸連構成。
3、核酸中的相關計算：
(1)若是在含有DNA和RNA的生物體中，則堿基種類為5種;核苷酸種類為8種。
(2)DNA的堿基種類為4種;脫氧核糖核苷酸種類為4種。
(3)RNA的堿基種類為4種;核糖核苷酸種類為4種。
三、核酸的功能：核酸是細胞內攜帶遺傳信息的物質，在生物體的遺傳、變異和蛋白質的生物合成中具有極其重要的作用。
核酸在細胞中的分布——觀察核酸在細胞中的分布：
材料：人的口腔上皮細胞
試劑：甲基綠、吡羅紅混合染色劑
原理：DNA主要分布在細胞核內，RNA大部分存在于細胞質中。甲基綠使DNA呈綠色，吡羅紅使RNA呈現(xiàn)紅色。鹽酸能夠改變細胞膜的通透性，加速染色劑進入細胞，同時使染色質中的DNA與蛋白質分離。
結論：真核細胞的DNA主要分布在細胞核中。線粒體、葉綠體內含有少量的DNA。RNA主要分布在細胞質中。
一、核酸的種類：脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
二、核酸：是細胞內攜帶遺傳信息的物質，對于生物的遺傳、變異和蛋白質的合成具有重要作用。
三、組成核酸的基本單位是：核苷酸，是由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA為脫氧核糖、RNA為核糖)和一分子含氮堿基組成;組成DNA的核苷酸叫做脫氧核苷酸，組成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。
四、DNA所含堿基有：腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)
RNA所含堿基有：腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)
五、核酸的分布：真核細胞的DNA主要分布在細胞核中;線粒體、葉綠體內也含有少量的DNA;RNA主要分布在細胞質中。
高中生物核酸知識點歸納 篇2
天然存在的核酸有兩類，即脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）。DNA分子是生物體的遺傳信息庫，分布在原核細胞的核區(qū)，真核細胞的核和細胞器以及病毒中；RNA分子參與遺傳信息表達的一些過程，主要存在于細胞質。
一、核酸的基本組成單位
核酸是一種多聚核苷酸，用不同的降解法得到其組成單位——核苷酸。而核苷酸又由堿基、戊糖和磷酸組成。
�。ㄒ唬┪焯�
DNA含β—D—2—脫氧核糖，RNA含β—D—核糖。這是核酸分類的依據(jù)。核糖中的C記為1＇……5＇。
（二）堿基（base）
核酸中的堿基有兩類：嘌呤堿和嘧啶堿。有5種基本的堿基外，還有一些含量甚少的稀
DNA和RNA中常見的兩種嘌呤堿是腺嘌呤（adenine，A）、鳥嘌呤（guanine，G）。有堿基。
而嘧啶堿有所不同：RNA主要含胞嘧啶（cytosine，C）、尿嘧啶（uracil，U），DNA主要含胞嘧啶、胸腺嘧啶（thymine，T）。
tRNA中含有較多的稀有堿基（修飾堿基），多為甲基化的。
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是堿基和戊糖生成的糖苷。通過C1＇— N9或C1＇— N1糖苷鍵連接，用單字符表示，脫氧核苷則在單字符前加d。常見的修飾核苷有：次黃苷或肌苷為I、黃嘌呤核苷X、二氫尿嘧啶核苷D、假尿苷Ψ等。注意符號的意義，如m5dC。
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是核苷的磷酸酯。生物體內游離存在的多是5＇— 核苷酸（如pA、pdG等）。常見的核苷酸為AMP、GMA、CMP、UMP。常見的脫氧核苷酸有dAMP、dGMA、dCMP、dTMP。AMP是一些重要輔酶的結構成分（如NAD+、NADP+、FAD等）；環(huán)化核苷酸（cAMP/cGMP）是細胞功能的調節(jié)分子和信號分子。ATP在能量代謝中起重要作用。
核苷酸是兩性電解質，有等電點。核苷酸有互變異構和紫外吸收。（含氧的'堿基有酮式和烯醇式兩種互變異構體，在生理pH條件下主要以酮式存在）
二、核苷酸的連接方式
RNA和DNA鏈都有方向性，從5＇→ 3＇。前一位核苷酸的3＇— OH與下一位核苷酸的5＇位磷酸基之間形成3＇，5＇—磷酸二酯鍵，從而形成一個沒有分支的線性大分子，兩個末端分別稱為5＇末端和3＇末端。大分子的主鏈由相間排列的戊糖和磷酸構成，而堿基可看作主鏈上的側鏈基團，主鏈上的磷酸基是酸性的，在細胞pH下帶負電荷；而堿基有疏水性。
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