原标题：生物化学:核酸的结构和功能

2016 年第 26 题 生物化学 A 型题

关于 DNA 双螺旋结构的叙述，错误的是

A. 碱基平面与螺旋轴垂直

B. 碱基配对发生在嘌呤和嘧啶之间

C. 疏水作用力和氢键维持结构的稳定

D. 脱氧核糖和磷酸位于螺旋的内侧

题目解析

DNA 双螺旋结构是 DNA 的二级结构，Watson 和 Crick 提出的 B 型 DNA 的双螺旋结构具有以下特征：

1. 双链结构，反相平行，右手螺旋，直径 2.37 nm，螺距 3.54 nm。

2. 核糖与磷酸位于外侧，疏水碱基位于内侧，形成 DNA 双螺旋结构表面的大沟和小沟。

3. 脱氧核糖与螺旋轴平行，碱基平面与螺旋轴垂直。

4. DNA 双链之间形成了互补碱基对，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间通过两个氢键配对（A=T），鸟嘌呤和胞嘧啶通过三个氢键配对（G≡C）。平均而言，每一个螺旋有 10.5 个碱基对。

5. 碱基对的疏水作用力（碱基堆积力）和氢键共同维持着 DNA 双螺旋结构的稳定。

所以可以知道 A、B、C 选项是正确的，D 选项错误，脱氧核糖和磷酸应该是位于外侧。所以本题答案为 D。

本题可参考《生物化学与分子生物学》人卫 8 版教材 P39。

本题答案

B

考点讲解

【2016 年大纲 生物化学（一）生物大分子的结构和功能 9. 核酸的一级结构，核酸的空间结构与功能】

本题的音频讲解请点击这里哦

一、核酸的一级结构

DNA 的一级结构指 DNA 分子中 5' 到 3' 脱氧核糖核苷酸的排列顺序及连接方式。

RNA 的一级结构指 RNA 分子中核糖核苷酸的排列顺序及连接方式。

注意：由于核苷酸由磷酸、戊糖、碱基组成，不同核苷酸的区别体现在碱基上，因此 DNA/RNA 的一级结构也可以认为是 5' 到 3' 碱基的排列顺序及连接方式。

二、DNA 的空间结构和功能

DNA 是携带生物体遗传信息的物质基础，为基因复制和转录提供模板。DNA 高度的稳定性用来保护生物体系遗传的相对稳定性，但 DNA 同时可发生各种重组和突变，以适应环境的变迁，为自然选择提供机会。

1. 二级结构：双螺旋结构

（1）Chargaff 规则

不同种属 DNA 碱基组成不同；

同一个体不同器官、组织 DNA 碱基组成相同；

对一特定组织的 DNA，其碱基组分不随其年龄、营养状态和环境而变化；

腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）摩尔数相等，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）摩尔数相等。

（2）DNA 双螺旋结构的特点

双链结构，反相平行，右手螺旋，直径 2.37 nm，螺距 3.54 nm；

核糖与磷酸位于外侧，疏水碱基位于内侧，形成 DNA 双螺旋结构表面的大沟和小沟；

脱氧核糖与螺旋轴平行，碱基平面与螺旋轴垂直；

DNA 双链之间形成了互补碱基对，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间通过两个氢键配对（A=T），鸟嘌呤和胞嘧啶通过三个氢键配对（G≡C）。平均而言，每一个螺旋有 10.5 个碱基对；

碱基对的疏水作用力（碱基堆积力）和氢键共同维持着 DNA 双螺旋结构的稳定。

注意：天然 DNA 分子普遍以右手螺旋的形式存在，分为 A 型 DNA 和 B 型 DNA，Watson 和 Crick 提出的双螺旋结构属于 B 型，当环境温度降低后变为 A 型；也存在左手螺旋结构，称为 Z 型 DNA；富含鸟嘌呤的可形成特殊的 DNA 二级结构，即 G-四链体。

2. 高级结构：超螺旋结构

DNA 双链可以盘绕成超螺旋结构，当盘绕方向与 DNA 双螺旋方向相同时，其超螺旋结构为正超螺旋，反之则为负超螺旋。

（1）原核生物的超螺旋结构

共价封闭的闭合环状 DNA 双螺旋分子，在胞内进一步盘绕后形成类核结构。

（2）真核生物的超螺旋结构

DNA 形成核小体，是染色质的基本组成单位。

三、RNA 的空间结构与功能

RNA 通常以单链形式存在，但可以通过链内的碱基配对形成局部的双链二级结构和空间的高级结构。

主要有三类 RNA，分别是 mRNA、tRNA、rRNA。

1. mRNA

是体内含量最少、代谢最活跃的的 RNA。

（1）真核生物的 5' 端有特殊帽结构，为反式的 7-甲基三磷酸鸟苷（m7 Gppp）。

（2）真核生物 mRNA 的 3' 端有多聚腺苷酸尾（3' polyA 结构）。

帽子结构和尾巴结构的功能：

维持 mRNA 的稳定性，协同 mRNA 从细胞核向细胞质转运，在蛋白质生物合成中促进核糖体和翻译起始因子的结合（也就是说和肽链的合成起始有关）。

（3）密码子

mRNA 上从 3' 到 5'，每 3 个相邻的核苷酸为一组，决定了肽链上 1 个氨基酸、起始密码子或终止密码子，这 3 个相邻的核苷酸称为密码子。

共有 64 个密码子，除 3 个终止密码子（UAA、UAG、UGA）外，有 61 个密码子都会编码氨基酸。起始密码子（AUG）编码甲硫氨酸（蛋氨酸）。

密码子的特性有：

（4）来源

真核生物的 mRNA 来自于不均一核 RNA（hnRNA）经过剪接后形成。

扩展：

对于真核生物来说，基因的编码区是不连续的，由编码序列（外显子）和非编码序列（内含子）组成。

在 DNA → hnRNA 过程中，外显子、内含子都会被转录，但由于 mRNA → 蛋白质的翻译过程中，只有外显子才会被翻译，因此 hnRNA 会经过剪切去除内含子，再把剩下的外显子连接在一起，加工修饰后形成 mRNA。

hnRNA 的剪切发生在剪切体中，剪切体（RNP）又称为小核糖体，它由小分子 RNA 和蛋白质组成。

（5）功能

mRNA 上含有密码子，可编码氨基酸，作为蛋白质合成的直接模板。

2. tRNA

是分子量最小、最保守、含稀有碱基最多的 RNA，并含有甲基化的核糖。

（1）tRNA 的二级结构：三叶草形

三叶草 5 端可结合氨酰 tRNA 合成酶，氨酰 tRNA 合成酶是催化氨基酸 + tRNA → 氨酰 tRNA 的酶。

扩展：

氨基酸生成氨酰 tRNA 的过程称为氨基酸的活化，需要氨酰 tRNA 合成酶的催化，催化该反应需要消耗 2 分子 ATP，还需要 Mg2+参与。

氨酰 tRNA 合成酶存在于胞浆中，对氨基酸、tRNA 都有高度专一性。氨酰 tRNA 合成酶还具有校正活性，即如果 tRNA 携带的氨基酸出现错误，则该酶可水解掉它们之间的酯键。

三叶草的第一个环为二氢尿嘧啶环，含有稀有碱基二氢尿嘧啶（DHU）。

三叶草的第二个环为反密码环，反密码环上位于中间的三个碱基为反密码子，可与 mRNA 上的密码子进行碱基互补配对，但 tRNA 的第 1 位反密码子具有摆动性。当 tRNA 和 mRNA 配对以后，tRNA 就知道去携带 mRNA 密码子所编码的那个氨基酸了。

三叶草的第三个环为 TψC 环，含有稀有碱基假尿嘧啶（ψ），该环为核糖体结合部位。

三叶草 3 端可结合氨基酸，都为 CCA-OH 结构，通过-OH 与氨基酸的羧基（-COOH）脱水缩合就可以形成酯键，这个过程称为氨基酸的活化，如果 tRNA 结合了一个错误的氨基酸，那么氨酰 tRNA 合成酶就可以水解掉这个酯键，让 tRNA 再去重新结合正确的氨基酸。

（2）功能

识别密码子，然后根据密码子所对应的氨基酸去转运相应的氨基酸，作为蛋白质合成的载体。

3. rRNA

是含量最多、最稳定的 RNA。

注意：tRNA 是最保守的 RNA，rRNA 是最稳定的 RNA，保守是指遗传方面，而稳定是指代谢方面。

（1）结构

二级结构为茎环结构。

（2）功能

rRNA 与核糖体蛋白共同构成核糖体，是蛋白质合成的场所。

扩展：

核糖体由大、小亚基构成，原核生物、真核生物的核糖体构成不同：

扩展：

核糖体上有许多功能位点：

4. 小 RNA

（1）包括

核内小 RNA（snRNA）、核仁小 RNA（snoRNA）、胞质小 RNA（scRNA）、小干扰 RNA（siRNA）、核酶。

（2）功能

小分子 RNA 可与蛋白质组成剪切体（RNP），参与 hnRNA 的剪接和转运。

参与 rRNA 的加工修饰。

参与组成蛋白质在内质网定位时的信号识别体。

siRNA 能对从外源侵入的双链 RNA 进行切割，以保护机。

核酶是具有催化作用的小 RNA。

注意：核酸酶是水解核酸的酶，本质是蛋白质，包括核酸外切酶、核酸内切酶，其中酶切位点具有特异性的核酸酶叫限制酶。

思考题

生物体内的 DNA 和 RNA 都严格的遵循碱基互补配对原则吗？

可直接在本篇文章最下方的「写留言」处回答，有任何建议或疑问均可以在此处留言。

点击「 阅读原文」下载复习利器「西综题库」，邀请好友一起免费使用。

医学生

考研

「医学考研路上，你不孤单」

未经允许，请勿转载

投稿及合作请联系 app@dxy.cn

加载中

责任编辑：