2015临床助理医师考试生物化学第二单元

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　　第二单元 核酸的结构和功能

　　第一节 核酸的基本组成单位――核苷酸

　　核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。DNA是遗传信息的贮存和携带者，RNA主要参与遗传信息表达的各过程。

　　一、核苷酸分子组成

　　核酸也称为多核苷酸，是由数十个以至数千万计的核苷酸构成的生物大分子，也即核酸的基本组成单位是核苷酸。核苷酸分子由碱基、核糖或脱氧核糖和磷酸三种分子连接而成。碱基与糖通过糖苷键连成核苷，核苷与磷酸以酯键结合成核苷酸。

　　参与核苷酸组成的主要碱基有5种。属于嘌呤类化合物的碱基有腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)，属于嘧啶类化合物的碱基有胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T)。

　　二、核酸(DNA和RNA)

　　几个或十几个核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的分子称寡核苷酸，由更多的核苷酸连接而成的聚合物就是多聚核苷酸。多聚核苷酸链是有方向的(5’― 3’)。

　　DNA分子中出现的碱基有A、T、C和G，糖为脱氧核糖。RNA分子中所含的碱基是A、U、C和G，糖为核糖。DNA分子由2条脱氧核糖核苷酸链组成，RNA分子由1条核糖核苷酸链组成。

　　(1～2题共用备选答案)

　　A.G、C、T、U

　　B.G、A、C、T

　　C.A、G、C、U

　　D.G、A、T、U

　　E.I、C、A、U

　　【助理】

　　1RNA分子中所含的碱基是

　　答案：C

　　2DNA分子中所含的碱基是

　　答案：B

　　三、核酸的一级结构

　　核苷酸在核酸长链上的排列顺序，就是核酸的一级结构。在任何DNA分子中的脱氧核糖-磷酸，或在任何RNA分子中的核糖-磷酸连成的长链是相同的，而不同的是连在糖环C―1’位上的碱基排列顺序。所以核酸的一级结构也称为碱基序列。

　　【执业】8.组成多聚核苷酸的骨架成分是(2002)

　　A.碱基与戊糖

　　B.碱基与磷酸

　　C.碱基与碱基

　　D.戊糖与磷酸

　　E.戊糖与戊糖

　　答案：D

　　【执业】9.组成核酸分子的碱基主要有

　　A.2种

　　B. 3种

　　C.4种

　　D.5种

　　E.6种

　　答案：D

　　【执业】12.核酸中含量相对恒定的元素是

　　A.氧

　　B.氮

　　C.氢

　　D.碳

　　E.磷

　　答案：E

　　【助理】5核酸分子中百分比含量相对恒定的元素是(2003)

　　A.碳(C)

　　B.氢(H)

　　C.氧(O)

　　D.氮(N)

　　E.磷(P)

　　答案：E

　　第二节 DNA的结构与功能

　　一、DNA碱基组成规律

　　DNA碱基组成有一定的规律，即DNA分子中A的摩尔数与T相等，C与G相等。

　　【执业】 6.DNA碱基组成的规律是

　　A.A=C，T=G

　　B.A+T=C+G

　　C.A=T;C=G

　　D.(A+T)/(C+G)=1

　　E.A=G=T=C

　　答案：C

　　二、DNA双螺旋结构要点

　　双螺旋是DNA二级结构形式，它的结构要点如下：

　　(一)DNA分子由两条以脱氧核糖-磷酸作骨架的双链组成，以右手螺旋的方式围绕同一公共轴有规律地盘旋。螺旋直径2nm，并形成交替出现的大沟和小沟。

　　(二)两股单链的戊糖-磷酸骨架位于螺旋外侧，戊糖相连的碱基平面垂直于螺旋轴而伸入螺旋之内。每个碱基与对应链上的碱基共处同一平面，并以氢键维持配对关系，A与T配对，C与G配对。螺旋旋转一周为10对碱基。

　　(三)两碱基之间的氢键是维持双螺旋横向稳定的主要化学键。纵向则以碱基平面之间的碱基堆积力维持稳定。

　　(四)双螺旋两股单链走向相反，从5，向3，端追踪两链，一链自下而上，另―链自上而下。

　　【助理】3.沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型每旋转一周的碱基对数是(2002)

　　A.8

　　B.9

　　C.10

　　D.11

　　E.12

　　答案：C

　　【助理】4维系DNA两条链形成双螺旋的化学键是(2003)

　　A.磷酸二酯键

　　B.N-C糖苷键

　　C.戊糖内C-C键

　　D.碱基内C-C键

　　E.碱基间氢键

　　答案：E

　　【助理】5 下列有关DNA双螺旋结构叙述，错误的是(2006)

　　A.DNA双螺旋是核酸二级结构的重要形式

　　B.DNA双螺旋由两条以脱氧核糖-磷酸作骨架的双链组成

　　C.DNA双螺旋以右手螺旋的方式围绕同一轴有规律地盘旋

　　D.两股单链的5′至3′端走向在空间排列上相同

　　E.两碱基之间的氢键是维持双螺旋横向稳定的主要化学键

　　答案：D

　　三、DNA的三级结构

　　原核生物没有细胞核，其DNA分子在双螺旋基础上进一步扭转盘曲，形成超螺旋，使体积压缩。超螺旋结构就是DNA的三级结构。

　　在真核生物的染色体中，DNA的三级结构与蛋白质的结合有关。与DNA结合的蛋白质有组蛋白和非组蛋白两类。组蛋白有 H1，H2A，H2B，H3和H4共5种，它们都是含有丰富的赖氨酸和精氨酸残基的碱性蛋白质。组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两分子形成八聚体，八聚体之外绕有近1圈约140至146个碱基对的DNA，构成一个核小体。H1位于核小体与核小体之间的连接区，并与约75至100个碱基对的DNA结合，组成串珠状结构。在核小体结构基础上，DNA链进―步折叠，形成染色(单)体。人类细胞核中有46条(23对)染色体，这些染色体的DNA总长达 1.7m，经过折叠压缩，46条染色体总长也仅200nm左右。

　　四、DNA的功能

　　DNA是遗传的物质基础，表现生物性状的遗传信息贮存在DNA分子的核苷酸序列中。当细胞分裂时，生物遗传信息通过复制从亲代(细胞)传递给子代(细胞)，使物种得以延续。因此，DNA与细胞增生、生物体传代有关。DNA还可通过转录指导RNA(包括mRNA)合成，将遗传信息传递给mRNA; 继而以mRNA为模板合成特异的蛋白质分子。蛋白质赋予生物体或细胞特异的生物表型和代谢表型，使生物性状遗传。

　　【执业】 10.下列关于DNA碱基组成的的叙述正确的是

　　A.DNA分子中A与T的含量不同

　　B.同一个体成年期与少儿期碱基组成不同

　　C.同一个体在不同营养状态下碱基组成不同

　　D.同一个体不同组织碱基组成不同

　　E.不同生物来源的DNA碱基组成不同

　　答案：E

　　第三节 DNA变性及其应用

　　一、DNA变性和复性的概念

　　在极端的pH值(加酸或碱)和受热条件下，DNA分子中双链间的氢键断裂，双螺旋结构解开，这就是DNA的变性。依变性因素不同，有DNA的酸、碱变性，或DNA的热变性之分。因为变性时碱基对之间的氢键断开，相邻碱基对之间的堆积力也受到破坏(但不伴有共价键断裂)，所以变性后的DNA在 260nm的紫外光吸收增强，称为高色效应。在DNA变性中以DNA的热变性意义最大。DNA的热变性又称DNA的解链或融解作用。在DNA热变性过程中，使紫外吸收达到最大增值50%时的温度称为解链温度，又称融解温度Tm)。Tm与DNA分子G+C量有关。

　　【执业】7.核酸对紫外线的最大吸收峰是

　　A.220 nm

　　B.240 nm

　　C.260 nm

　　D.280 nm

　　E.300 nm

　　答案： C

　　【执业】11.DNA变性时其结构变化表现为

　　A.磷酸二酯键断裂

　　B.N-C糖苷键断裂

　　C.戊糖内C-C键断裂

　　D.碱基内C-C键断裂

　　E.对应碱基间氢键断裂

　　答案：E

　　热变性的DNA溶液经缓慢冷却，两条解链的互补单链重新缔合，恢复双螺旋结构，即退火。变性DNA经退火恢复原状的过程称变性DNA的复性。伴随复性，DNA溶液紫外吸收减弱，称低色效应。

　　二、核酸杂交

　　复性是指核酸双链分子中分开的两股单链重新结合。如果将不同的DNA链放在同一溶液中作变性处理，或将单链DNA与RNA放在一起，只要某些区域(或链的大部分)有形成碱基配对的可能，它们之间就可形成局部双链，这一过程称为核酸杂交，生成的双链称为杂化双链。核酸杂交技术是目前研究核酸结构、功能常用的手段之一。

　　三、核酸探针

　　在核酸杂交基础上发展起来的一种用于核酸研究和诊断的新技术称核酸探针技术。一小段(例如十数个至数百个)核苷酸聚合体的单链，用放射性核素如 32P、35S或生物素等化学发光物质标记其末端或全链，就可作为探针，将待测DNA变性并吸附在适当支持物(如硝酸纤维素膜)上，然后将支持物与含探针的溶液共同温育，使发生杂交。带有特殊标记的探针若能与待测DNA结合成杂交双链，则保留在支持物(或称固相载体)上。通过核素放射自显影或生物素的化学显色，就可判断探针是否与被测的DNA发生了杂交。此为固相杂交，应用较广。另外还有液相杂交。

　　探针技术在遗传性疾病等的诊断上有广泛应用。例如诊断地中海贫血或血红蛋白病等分子病，可以由已确诊的病人白细胞中提取DNA，进行DNA诊断。

　　第四节 RNA的结构与功能

　　RNA通常以数十个至数千个核苷酸组成的单链形式存在。RNA主要分为信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖(核蛋白)体RNA(rRNA) 三类。

　　一、mRNA

　　mRNA为线状单链结构。大多数真核mRNA在5’-端含倒装的7-甲基三磷酸鸟苷(m7Gppp)，称为帽子结构。mRNA的3’-末端有一段长短不一的多聚腺苷酸序列，由数十个至上百个腺苷酸连接而成。3’-末端的多聚腺苷酸结构可增加转录活性，增加mRNA稳定性。5’加“帽”、3’加 “尾”属转录后加工过程。

　　贮存在DNA核苷酸顺序中的遗传信息通过转录，转送至mRNA的核苷酸顺序，后者决定蛋白质合成的氨基酸排列顺序，也即mRNA可作为蛋白质合成的模板。分子中的每3个核苷酸为―组，决定肽链上一个氨基酸，称为遗传密码。遗传密码的特点为：①三个相连核苷酸组成一个密码子，编码一个氨基酸，共有 64个密码子;②密码子之间无核苷酸间隔;③一种氨基酸可有多种密码子;④所有生物使用同一套密码子。

　　【执业】2.下列有关mRNA的叙述，正确的是

　　A.为线状单链结构，5′端有多聚腺苷酸帽子结构

　　B.可作为蛋白质合成的模板

　　C.链的局部不可形成双链结构

　　D.3′末端特殊结构与mRNA的稳定无关

　　答案：B

　　二、tRNA

　　tRNA由70至90个核苷酸构成。tRNA分子含有稀有碱基，包括双氢尿嘧啶、假尿嘧啶和甲基化的嘌呤。在tRNA单链上有一些能配对的区域，形成局部双链，这些局部的碱基配对双链就像一支叶柄，中间不能配对的碱基鼓出成环状。所有tRNA均呈三叶草形状，这就是tRNA的二级结构。 tRNA的三级结构为倒L型。tRNA二级结构有三个环，其中反密码环上有反密码子，反密码子辨认mRNA上相应的三联体密码，而且把正确的氨基酸连接到 tRNA 3，末端的CCA-OH结构上。由此可见tRNA在蛋白质生物合成中起运输氨基酸的作用。

　　三、rRNA

　　rRNA是细胞内含量最多的RNA，约占RNA总量的80%以上。rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体。核糖体由大、小两个亚基组成。真核生物的核糖体小亚基由18SrRNA和30多种核糖体蛋白构成，大亚基则由5S、5.8S及28S三种rRNA与50种核糖体蛋白组成。当大小亚基聚合时，可作为蛋白质合成的场所。

　　【执业】1.下列有关RNA的叙述错误的是

　　A.主要有mRNA，tRNA和rRNA三类

　　B.胞质中只有mRNA和tRNA

　　C.tRNA是细胞内分子量最小的一种RNA

　　D.rRNA可与蛋白质结合

　　E.RNA并不全是单链结构

　　答案：B

　　(3~5题共用备选答案)

　　A.核苷酸在核酸长链上的排列顺序

　　B.tRNA的三叶草结构

　　C.DNA双螺旋结构

　　D.DNA的超螺旋结构

　　E.DNA的核小体结构

　　【执业】3.属于核酸一级结构的描述是

　　答案：A

　　【执业】4.属于核糖核酸二级结构的描述是

　　答案：B

　　【执业】5.属于真核生物染色质中DNA的三级结构的描述是

　　答案：E

　　【解析】本章为重点章节，其中核酸的分类、组成、DNA分子结构(双螺旋结构)。三种RNA的结构及功能为常考点。DNA的变性也要注意，变性为DNA双键的互补碱基对之间的氢键断裂，其Tm值与G.C所占比例相关。G.C含量越高，Tm值越高。