生物1判断是非并说理:DNA是一
DNA不是一切生物的遗传物质
遗传的物质基础
•遗传物质究竟是蛋白质还是核酸呢？
•作为遗传物质至少要具备以下4个条件
•1。在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己；
•2。 能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；
•3。具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；
•4。结构比较稳定,但在特殊情况下又能发生突变,而且突变以后还能继续复制,并能遗传给后代。
•一、DNA是主要的遗传物质
• 通过对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的学习，认识到染色体在生物的传种接代中具有重要作用。...全部
DNA不是一切生物的遗传物质
遗传的物质基础
•遗传物质究竟是蛋白质还是核酸呢？
•作为遗传物质至少要具备以下4个条件
•1。在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己；
•2。
能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；
•3。具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；
•4。结构比较稳定,但在特殊情况下又能发生突变,而且突变以后还能继续复制,并能遗传给后代。
•一、DNA是主要的遗传物质
• 通过对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的学习，认识到染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。
那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？请看下面两个著名的实验。
1．DNA是遗传物质的证据
（1）肺炎双球菌的转化实验
（2）噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体是寄生在细菌细胞中的病毒。
一个典型的噬菌体的生活周期,可以分为3个阶段：感染阶段、增殖阶段和成熟阶段。
把宿主细菌分别培养在含有32P的培养基中,宿主细菌在生长过程中,就分别被35S和32P所标记。然后,赫尔希等人用T2噬菌体分别去侵染被35S和32P标记的细菌。
噬菌体在细菌细胞内增殖,裂解后释放出很多子代噬菌体,在这些子代噬菌体中,前者被35S所标记,后者被32P所标记。
同位素标记实验的第二步,是用被35S和32P标记的噬菌体分别去侵染未标记的细菌,然后测定宿主细胞的同位素标记：当用35S标记的噬菌体侵染细菌时,测定结果显示,宿主细胞内很少有同位素标记,而大多数35S标记的噬菌体蛋白质附着在宿主细胞的外面；当用32P标记的噬菌体感染细菌时,测定结果显示宿主细胞的外面的噬菌体外壳中很少有放射性同位素32P,而大多数放射性同位素32P在宿主细胞内。
以上实验表明,噬菌体在侵染细菌时,进入细菌内的主要是DNA,而大多数蛋白质在细菌的外面。可见,在噬菌体的生活史中,只有DNA是在亲代和子代之间具有连续性的物质。因此,DNA是遗传物质。
(3)烟草花叶病毒(简称TMV)的重建实验 烟草花叶病毒(简称TMV),它的基本成分就是蛋白质和RNA。
把蛋白质去掉,只留下RNA,再将RNA接种到正常烟草上,结果发生了花叶病；如果用蛋白质部分侵染正常烟草,则不发生花叶病。由此证明,RNA起着遗传物质的作用。以后有人将车前草病毒(HRV)的RNA与烟草花叶病毒的蛋白质结合在一起,形成一个类似“杂种”的新品系。
用它进行侵染实验,结果,发生的病症以及繁殖的病毒类型,都依RNA的特异性为转移,即依车前草病毒的RNA为转移(图6-3)。这更进一步证实了RNA在遗传上的作用。
A。TMV和HRV的结构以及两种病毒侵染烟草叶引起的病症
(a)TMV； (b)HRV。
B。 B。TMV蛋白质外膜和HRV的RNA所合成的新品系侵染烟草叶的情况
(a)TMV蛋白质外膜,单独没有侵染作用
(b)HRV的RNA,单独有侵染作用
(c)TMV蛋白质外膜和HRV的RNA合成的新品系,有侵染作用
(d)新品系产生的病毒后代,全属HRV型。
一切生物的遗传物质是核酸 ,主要是核酸中的DNA。
二、核酸的化学组成
核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。包括两类：一类为脱氧核糖核酸（DNA），另一类为核糖核酸（RNA )。
DNA存在于细胞核和线粒体。叶绿体内，携带遗传信息；RNA存在于细胞质和细胞核中，参与细胞内遗传信息的表达。核酸的基本组成单质是核苷酸，而核苷酸又是由碱基、戊糖、磷酸组成。
(一)碱基 构成核苷酸的碱基主要有五种，分属嘌呤和嘧啶两类。
嘌呤类化合物包括腺嘌呤A和鸟嘌呤G两种。嘧啶类化合物有三种，胞嘧啶C和胸腺嘧啶T尿嘧啶U。嘌呤和嘧啶环中均含有共轭双键，因此对波长260nm左右的紫外光有较强吸收，这一性质可定量分析用于对核酸、核苷酸、及碱基进行定性
(二)戊糖与核苷、核苷酸
戊糖是核苷酸的另一个主要成分，RNA和DNA主要区别有两点：一是构成DNA的碱基为A、T、G、C，而RNA的碱基为A、U、C、G，二是构成DNA的核苷酸的戊糖是β-D－2-脱氧核糖，而构成DNA的核苷酸的戊糖为β-D—核糖。
即RNA糖环上2号碳原子处连的是-OH，而DNA此处连的是-H。表示碱基和糖环上各原子次序时，在碱基杂环上标以顺序1，2，3…；在糖环上标以l′，2′，3′… 以作区别。碱基与戊糖通过糖苷键连接成核苷。
连接位置是C-1′。核苷与磷酸通过磷酸酯键连接成核苷酸连接位置是C-5′。此处可连接一个、二个、三个磷酸基团，称为核苷一磷酸、核苷二磷酸、核苷三磷酸。体内还有一种核苷酸，即C-3′与C-5′与同一磷酸基团相连，在信号转导中起重要作用。
二、DNA的结构与功能 DNA与蛋白质一样，也有其一级、二级、三级结构。
（一） DNA的一级结构 指DNA分子中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸的差异主要表现在碱基上，因此也叫做碱基序列。
四种核苷酸按一定排列顺序，通过磷酸二酯键连成主要核苷酸链，连接都是由前一核苷酸3′-OH与下一核苷酸5′-磷酸基形成3′-5′磷酸二酯键，故核苷酸链的两个末端分别是5′-游离磷酸基和3′-游离羟基，书写应从5′到3′。
DNA是遗传信息的载体，故亲代DNA必须以自身分子为模板准确的复制成两个拷贝，并分配到两个子细胞中去，完成其遗传信息载体的使命。而DNA的双链结构对于维持这类遗传物质的稳定性和复制的准确性都是极为重要的。
（二）DNA的二级结构 即双螺旋结构模型 DNA分子中腺嘌呤与胸腺嘧啶的含量相等，鸟嘌呤与胞嘧啶的含量相等；因此DNA中嘌呤与嘧啶的总数相等：即A＋G=C＋T
（三）(看讲义P257 ) DNA分子的结构 碱基互补配对原则
2．双螺旋结构模型 1953年Watson和Crick正式提出了关于DNA二级结构的右手双螺旋结构模型，主要内容有：
（1）DNA分子由两条反向平行的多聚核苷酸链围绕同
一中心轴盘曲而成，两条链均为右手螺旋，链呈反平行走向，一条走向是5′→3′，另一条是3′→5′。
（2）DNA链的骨架由交替出现的亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成，位于双螺旋的外侧，碱基配对位于双螺旋的内侧。
（3）两条多聚核苷酸链以碱基之间形成氢键配对而相连，即A与T配对，形成两个氢键，G与C配对，形成三个氢键。
碱基相互配对又叫碱基互补。RNA中若也有配对区，A是与U以两个氢键配对互补。
(4)碱基对平面与螺旋轴几乎垂直，相邻碱基对沿轴转36°，上升0．34nm。每个螺旋结构含10对碱基，螺旋的距为3．4nm，直径是2．0nm。
DNA两股链之间的螺旋形成凹槽：一条浅的，叫小沟；一条深的，叫大沟。大沟是蛋白质识别DNA的碱基序列发生相互作用的基础，使蛋白质和DNA可结合而发生作用。DNA双螺旋结构要与pr的相区别：DNA是两条核苷酸链通过碱基之间氢键相连而成，而蛋白质的α-螺旋是一条肽链自身盘曲而成，其氢键是其内部第一位肽键的N-H与第四个肽键的羰基氧形成的。
（5）DNA双螺旋结构的稳定主要由互补碱基对之间的氢键和碱基堆积力来维持。碱基堆积力是碱基对之间在垂直方向上的相互作用，可以使DNA分子层层堆积，分子内部形成疏水核心，这对DNA结构的稳定是很有利的，碱基堆积力对维持DNA的二级结构起主要作用。
3．DNA结构的多样性：
DNA右手双螺旋结构是DNA分子在水性环境和生理条件下最稳定的结构，但并不是不变的，当改变溶液的离子强度或相对湿度时，DNA结构会发生改变，除了Waston－Crick模型（B－DNA）外，还存在Z－DNA和A－DNA
（三）DNA三级结构 核生物DNA分子很大，DNA链很长，但却要存在于小小的细胞核内，因此DNA必须在二级结构的基础上紧密折叠，这就形成了三级结构。
1超螺旋——原核生物DNA的三级结构
绝大部分原核生物DNA是共价闭合的环状双螺旋分子，此环形分子可再次螺旋形成超螺旋，真核生物线粒体、叶绿体DNA也为环形分子，能形成超螺旋，非环形DNA分子在一定条件下局部也可形成超螺旋。
2。真核细胞基因组DNA
真核细胞核内染色体即是DNA高级结构的主要表现形式。组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两分子组成组蛋白八聚体。DNA双螺旋缠绕其上构成核心颗粒，颗粒之间再以DNA和组蛋白H1连成核小体，核小体再经多步旋转折叠形成棒状染色体，存在于细胞核中。
(四)DNA的功能 DNA的基本功能就是作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础。
（二) DNA的变性、复性和杂交
1．变性，这是DNA最重要的一个性质。
①DNA双链之间以氢键连接，氢键是一种次级键，能量较低，易受破坏，在某些理化因素作用下，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散，变成单链，即为DNA变性。DNA变性只涉及二级结构改变，不伴随一级共价键的断裂。
②监测DNA是否变性的一个最常用的指标是DNA在紫外区260nm波长处的吸收光值变化。因为DNA变性时，DNA双链发生解离，共轭双键更充分暴露，故DNA变性，DNA在260nm处的吸收光度值增加，并与解链程度有一定的比例关系，这种关系叫做DNA的增色效应。
③DNA的变性从开始到解链完全，是在一个相当窄的温度内完成的，在这一范围内，紫外光吸收值增加达到最大增加值的50％时的温度叫做DNA的解链温度（Tm）。一种DNA分子的 Tm值的大小与其所含碱基中的 G＋C的比例相关也与DNA分子大小及变性条件有关，G+C的比例越高，DNA分子越长，溶液离子强度越高，Tm值越大。
④加热、低盐及强酸、强碱均可使DNA变性。
2．复性 变性DNA在适当条件下，两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象，这种现象称为复性。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程也叫退火，一般认为，比Tm值低25℃的温度是DNA复性的最佳条件。
3．DNA复性的实际应用——杂交：
通过变性DNA的复性性质，我们可知道，DNA单链之间、RNA单链之间、一条DNA和一条RNA链之间只要存在序列互补配对区域，不管是整条链互补，还是部分序列互补，即可重新形成整条双链或部分双链，这即为核酸分子杂交，这在分子生物学研究中有极大的应用，比如：可用于在基因组中对特异基因的定位及检测，PCR技术扩增目的基因等，很多分子生物学实验技术应用的都是核酸分子杂交的原理，如Southern 杂交, Northern杂交,包括PCR技术等。
四．核糖核酸(RNA) RNA包括mRNA、hnRNA、rRNA、tRNA、snRNA和scRNA，它们均与遗传信息的表达有关。mRNA是遗传信息的携带者，其核苷酸序列决定着合成蛋白质的氨基酸序列；hnRNA是mRNA的前体，含有转录的、但不出现于成熟mRNA中的核苷酸片段(内含子)；tRNA识别密码子，将正确的氨基酸转运至蛋白质合成位点；rRNA是蛋白质合成机器——核蛋白体的组成成分；snRNA在hnRNA向mRNA转变过程的剪接中起十分重要的作用。
1、信使RNA(mRNA) 遗传信息从DNA分子抄录到RNA分子中的过程称为转录(transcription)。在真核生物中，最初转录生成的RNA称为不均一核RNA(heterogeneous nuclear RNA,hnRNA)，然而在细胞浆中起作用，作为蛋白质的氨基酸序列合成模板的是mRNA(messenger RNA)。
hnRNA是mRNA的未成熟前体。两者之间的差别主要有两点：一是hnRNA核苷酸链中的一些片段将不出现于相应的mRNA中，这些片段称为内含子(intron)，而那些保留于mRNA中的片段称为外显子(exon)。
也就是说，hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，被去掉了一些片段，余下的片段被重新连接在一起；二是mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一个多聚腺苷酸(polyA)尾巴。
mRNA从5′末端到3′末端的结构依次是5′帽子结构，5′末端非编码区，决定多肽氨基酸序列的编码区，3′末端非编码区，和多聚腺苷酸尾巴。多聚腺苷酸尾一般由数十个至一百几十个腺苷酸连接而成。随着mRNA存在时间的延续，这段聚A尾巴慢慢变短。
因此，目前认为这种3′末端结构可能与增加转录活性以及使mRNA趋于相对稳定有关。原核生物的mRNA没有这种首、尾结构。
2转运RNA(tRNA) tRNA(transfer RNA)是蛋白质合成中的接合器分子。
tRNA分子有100多种，各可携带一种氨基酸，将其转运到核蛋白体上，供蛋白质合成使用。tRNA是细胞内分子量最小的一类核酸，由70～120核苷酸构成，各种tRNA无论在一级结构上，还是在二、三级结构上均有一些共同特点。
tRNA中含有10%～20%的稀有碱基(rare bases)，如：甲基化的嘌呤mG、mA，双氢尿嘧啶(DHU)、次黄嘌呤等等。此外，tRNA内还含有一些稀有核苷，如：胸腺嘧啶核糖核苷，假尿嘧啶核苷(Ψ，pseudouridine)等。
胸腺嘧啶一般存在于DNA中；在假尿嘧啶核苷中，不是通常嘧啶环中1位氮原子，而是嘧啶环中的5位碳原子与戊糖的1′位碳原子之间形成糖苷键。tRNA分子内的核苷酸通过碱基互补配对形成多处局部双螺旋结构，未成双螺旋的区带构成所谓的环。
现发现的所有tRNA均可呈现图15-14所示的这种所谓的三叶草样二级结构。在此结构中，从5′末端起的第一个环是DHU环，以含二氢尿嘧啶为特征；第二个环为反密码子环，其环中部的三个碱基可以与mRNA中的三联体密码子形成碱基互补配对，构成所谓的反密码子(anticodon)，在蛋白质合成中起解读密码子，把正确的氨基酸引入合成位点的作用；第三个环为TΨ环，以含胸腺核苷和假尿苷为特征；在反密码子环与TΨ环之间，往往存在一个额外环，由数个乃至二十余个核苷酸组成，所有tRNA3′末端均有相同的CCA-OH结构，tRNA所转运的氨基酸就连接在此末端上
3、核蛋白体RNA(rRNA) RNA(ribosomal RNA)是细胞内含量最多的RNA，约占RNA总量的80%以上，是蛋白质合成机器核蛋白体(核糖体)(ribosome)的组成成分。
原核生物和真核生物的核蛋白体均由易于解聚的大、小亚基组成。对大肠杆菌核蛋白体的研究发现其质量中三分之二是rNRA，三分之一是蛋白质。rRNA分为5S、16S、23S三种。S是大分子物质在超速离心沉降中的一个物理学单位，可反映分子量的大小。
小亚基由16SrRNA构成，大亚基由5S、23S rRNA构成。真核生物核蛋白体小业基含18S rRNA，大亚基含28S、5。8S、5S三种rRNA。各种生物核蛋白体小亚基中的rRNA具有相似的二级结构(如下图)。
4、其它RNA分子 小核RNA(snRNA,small nuclear RNA)存在于真核细胞的细胞核内，是一类称为小核核蛋白体复合体(snRNP)的组成成分，其功能是在hnRNA成熟转变为mRNA的过程中，参与RNA的剪接，并且在将mRNA从细胞核运到细胞浆的过程中起着十分重要的作用。
小胞浆RNA(scRNA,small cytosol RNA)又称为7SLRNA，主要存在于细胞浆中，是蛋白质定位合成于粗面内质网上所需的信号识别体(signal recognization particle)的组成成分。
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