第二章 核酸.docx

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第二章核酸

第二章核酸

一、填空题

1.核酸可分为和两大类，前者主要存在于真核细胞的和原核细胞的部位，后者主要存在于细胞的部位。

2.构成核酸的基本单位是，由，和连接而成。

3.在各种RNA中，含量最多，含稀有碱基最多，半寿期最短。

4.细胞内所有的RNA的核甘酸顺序都是有它们的决定的。

5.维持DNA的双螺旋结构稳定的作用力有，，。

其中最主要的是。

6.组成DNA的两条多核苷酸链是的，两链的碱基序列，其中与配对，形成两对氢键，与配对，形成三对氢键。

7.当温度逐渐升高到一定的高度时，DNA双链，称为。

当“退火”时，DNA的两条链，称为。

8.核酸在复性后260nm波长的紫外线吸收值，这种现象称为效应。

9.DNA在溶液中的主要构象为，此外还有和，其中为左手螺旋。

10.TRNA的二级结构呈形，三级结构的形状像。

11.富含的DNA比富含的DNA具有更高的熔解温度。

12.DNA的双螺旋结构模型是和于年提出的。

13.tRNA二级结构中与蛋白质合成有关的主要结构是和，tRNA的功能是

。

14.核苷中碱基和核糖连接方式是，而在假尿苷中碱基和核糖的连接方式是。

15.细胞中的RNA主要存在于中，RNA中分子最小的是。

16.如果人体有1014个细胞，每个细胞的DNA量为6.4×109对核苷酸，人体DNA的总长度为km。

17.RNA碱水解的中间体是，终产物是和。

18.纯DNA样品的A260/280之值约为，而纯RNA样品的A260/280之值约为。

19.tRNA分子各部分的功能：

氨基酸臂是，DHU环是，反密码子环是。

20.高等植物细胞中，DNA主要分布在，在和中也存在。

21.DNA的Tm值大小与三个因素有关，分别是，，。

22.用琼脂糖凝胶电泳分离超螺旋DNA、线形DNA及开环DNA，其中迁移速度最大的是，最小的是。

23.DNA片段ATGAATGA的互补序列是。

24.某细菌DNA相对分子质量为4.0×108，该分子所含螺圈数为。

二、选择题

1.细胞内游离核苷酸分子的磷酸基闭通常连接在糖的什么位置上?

（）

a.C5'b.C3'c.C2'd.Cl'

2.关于双链DNA碱基含量的关系哪个是错误的?

（）

a.A=T，G=Cb.A+T=G+Cc.C=Gd.A+G=C+T

3.下列关于DNA的叙述哪项是错误的?

（）

a.两条链反向平行b.所有生物中DNA均为双链结构

c.自然界存在3股螺旋DNAd.分子中稀有碱基很少

4.Southern印记法是利用DNA与下列何种物质之间进行分子杂交的原理?

a.RNAb.蛋白质c.氨基酸d.DNA

5.假尿苷中的糖苷键是:

（）

a.C5’-Nl连接b.C1'-C1连接

c.Cl'-C5连接d.C4’-Nl连接

6.RNA分子中常见的结构成分是（）

a.AMP、CMP和脱氧核糖b.GMP、UMP和核糖

c.TMP、AMP和核糖d.UMP、CMP和脱氧核糖

7.热变性后的DNA（）

a.紫外吸收增加b.磷酸二酯键断裂

c.形成三股螺旋d.（G十C）含量增加

8.DNA的Tm与介质的离子强度有关，所以DNA制品应保存在（）

a.高浓度的缓冲液中b.低浓度的缓冲液中

c.纯水中d.有机溶剂中

9.在适宜条件下，核酸分子的两条链能否自行杂交，取决于（）

a.DNA的熔点b.序列的重复程度

c.核酸链的长短d.碱基序列的互补

10.B-DNA的螺距为（）

a.2.0nmb.2.8nmc.3.4nmd.3.6nm

11.DNA与RNA两类核酸分类的主要依据是（）

a.空间结构不同b.所含碱基不同

c所含戊糖不同d.在细胞中的位置不同

12.在核酸分子中核苷酸残基之间的连接方式为（）

a.2'，3'-磷酸二酯键b.氢键

c.3'，5'-磷酸二酯键d.糖苷键

13.DNA复性的重要标志是（）

a.溶解度降低b.溶液粘度降低

c.紫外吸收增大d.紫外吸收降低

14.分离出某病毒核酸的碱基组成为A=27%，G=30%，C=22%，T=21%，该病毒为（）

a.单链DNAb.双链DNAc.单链RNAd.双链RNA

15.某DNA分子的（A+T）含量为90%，其Tm值为（）

a.106.2℃b.93.2℃c.89.8℃c.73.4℃

16.核酸对紫外线的吸收是由哪一结构所产生的（）

a.磷酸二酯键b.核糖

c.嘌呤嘧啶环上的共轭双键d.糖苷键

17.在Watson-Crick的DNA结构模型中，下列正确的是（）

a.双股链的走向是反向平行的

b.嘌呤和嘌呤配对，嘧啶和嘧啶配对

c.碱基之间共价结合

d.磷酸戊糖主链位于螺旋内侧

18.DNA变性的原因是（）

a.磷酸二酯键断裂b.多核苷酸链解聚

c.碱基的甲基化修饰d.互补碱基之间的氢键断裂

19.下列关于RNA的叙述哪一项是错误的（）

a.原核生物没有hnRNA和snRNA

b.tRNA是最小的一种RNA

c.胞质中只有一种RNA，即mRNA

d.组成核糖体的主要是rRNA

20.关于tRNA的叙述正确的是（）

a.分子上的核苷酸序列全部是三联体密码

b.是核糖体组成的一部分

c.由稀有碱基构成发夹结构

d.二级结构为三叶草形

21.下列核酸中稀有碱基或修饰核苷相对含量最高的是（）

a.DNAb.rRNAc.tRNAd.mRNA

22.DNA和RNA共同具有的碱基是（）

a.Tb.Ac.Ud.ψ

23.原核生物核糖体为（）

a.70Sb.80Sc.60Sd.50S

24.下列哪种DNA的Tm值最低（）

a.G+C=56%b.A+T=56%c.G+C=65%d.A+T=65%

三、是非题

l.DNA和RNA都易溶于水而难溶于有机溶剂。

2.修饰碱基仅存在于RNA分子中，DNA分子中没有修饰碱基。

3.不同生物的DNA碱基组成各不相同，同种生物的不同组织器官中DNA组成均相同。

4.真核细胞和原核细胞中都有组蛋白。

5.构成RNA分子中局部双螺旋的两个片段也是反向平行的。

6.假尿苷中的糖苷键是C一C连接的。

7.在lmol/LNaOH溶液中，RNA和DNA同样不稳定，易被水解成单核苷酸。

8.脱氧核糖核苷酸分子中核糖环的3'位没有羟基。

9.核苷的碱基和核糖以C一N糖苷键相连。

10.核苷酸的碱基和糖相连的糖苷键是C一O型。

1l.DNA碱基摩尔比规律仅适合于双链而不适合于单链。

12.细胞内DNA的核苷酸顺序都不是随机的而是由遗传性决定的。

13.假如某DNA样品当温度升高到一定程度时，OD260提高30%，说明它是一条双链DNA。

14.用碱水解RNA和DNA时可得到2'，3'-核苷酸。

15.Z-DNA分子存在于原生动物，果蝇，灵长类动物及人体细胞中。

16.真核生物的mRNA均含有polyA结构和帽子结构，原核mRNA则无。

17.原核mRNA中的修饰碱基比真核mRNA多。

18.RNA-DNA杂交链也具有双螺旋结构。

20.正负超螺旋DNA容易解链进行复制和转录。

四、名词解释

1.分子杂交2.稀有碱基3.DNA超螺旋4.核酸的变性5.退火

6.淬火7.DNA熔解温度8.增色效应9.减色效应10.基因11.基因组

五、问答题

1.DNA双螺旋结构模型的主要特征有哪些?

利用这个模型可以解释哪些生命活动?

2.简述DNA三股螺旋的结构特征?

3.蛋白质α-螺旋结构中的氢键和DNA双螺旋结构中的氢键有何不同?

它们对稳定螺旋结构的作用如何?

4.tRNA分子有哪些共同的结构特征?

5.一个单链DNA与一个单链RNA的分子量相同，你可用哪些方法将其分开?

6.在pH值11与pH值3两种不同的环境中，DNA和RNA分子哪一种易被降解?

哪一种抗性较大?

为什么?

7.何谓“退火”?

DNA样品在水浴中加热到一定温度，然后冷却至室温测其OD260，请问在下列两种情况下，OD260的变化有什么不同?

为什么?

（1）加热的温度接近该DNA的Tm值；

（2）加热的温度远远超过该DNA的Tm值

8.根据同源蛋白质的知识，说明为什么编码同源蛋白质的基因（DNA片段）可以杂交？

9.核苷酸及其衍生物有哪些重要的生理功能?

10.为什么可以用紫外吸收法测定核酸含量？

11.DNA与RNA的区别？

12.维持DNA双螺旋结构的力有哪些？

13.什么是DNA的三级结构？

它是怎样形成的？

14.原核生物和真核生物mRNA的结构各有哪些特点？

15．什么是DNA变性？

变性后DNA理化性质有哪些改变？

参考答案

一、填空题

l.DNA、RNA、细胞核、类核、细胞质

2.核苷酸、碱基、戊糖、磷酸

3.rRNA、tRNA、mRNA

4.基因

5.碱基堆积力、离子键、氢键、碱基堆积力

6.反向平行、互补、A、T、G、C

7.解链、变性、重新结合、复性

8.变性、降低、减色效应

9.B-DNA、A-DNA、Z-DNA、Z-DNA

10.三叶草、倒L形

11.G=C、A=T

12.Watson、Crick、1953

13.氨基酸臂、反密码子环、转移氨基酸

14.N一C、Cl'一C5

15.细胞质、tRNA

16.2.176×1011

17.2'，3'-环核苷酸、2'-磷酸核苷、3'-磷酸核苷

18.1.8~1.9、≥2.0

19.携带氨基酸、与氨酰-tRNA合成酶识别、识别密码子

20.细胞核、线粒体、叶绿体

21.DNA的均一性、GC含量、介质中离子强度

22.超螺旋DNA、开环DNA

23.TACTTACT

24.6×104

二、选择题

l.a2.b3.b4.d5.c6.b7.a8.a

9.dl0.c11.c12.c13.d14.a15.d16.c

17.a18.d19.c20.d21.c22.b23.a24.d

三、是非题

1.对2.错3.对4.错5.对6.对7.错8.错

9.对10.错11.对12.对13.对14.错15.对16.错

17.错18.对19.对20.错

四、名词解释

1.分子杂交：

在退火的条件下，不同来源的两条核酸链（DNA-DNA或DNA-RNA），遵循“反向平行、碱基互补”的原则，形成双链分子的过程。

2.稀有碱基：

一些核酸中存在少量其他修饰碱基，由于其含量少被称为稀有碱基，多是4种主要碱基的衍生物。

3.DNA超螺旋：

DNA分子在双螺旋的基础上，由于某种原因使分子中产生了额外的结构张力，从而进一步扭曲而形成的特定构象称为超螺旋。

它包括正超螺旋和负超螺旋。

4.核酸的变性：

由于某些理化因素的影响，核酸的双链解链形成单链的过程，它不涉及到核酸分子中共价键的断裂。

5.退火：

DNA在缓慢冷却的条件下，由单链复性变成双链的过程叫退火。

来源相同的DNA单链经退火后恢复双链的结构，不同来源的DNA之间、DNA和RNA之间，退火后形成杂交分子。

6.淬火：

双螺旋DNA溶液在加热变性之后，使其突然冷却，保持DNA单链，不能复性的处理过程称为“淬火”。

7.DNA熔解温度：

DNA热变性时，由双链变成单链的温度范围的中点温度。

其值是26Onm波长的紫外吸收增加值达到最大增加值一半时所对应的温度。

8.增色效应：

当双螺旋DNA变性时，26Onm波长的紫外吸收值增加的现象。

9.减色效应：

变性的DNA复性时，26Onm波长的紫外吸收值减少的现象。

10.基因：

也称为顺反子。

指含有合成一个功能生物分子（蛋白质或RNA）所需信息的一个DNA片段。

或者说，基因是为多种多肽链或功能RNA顺序编码的DNA片段。

11.基因组：

是指一种生物体的全部基因或染色体。

五、问答题

1.1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，DNA双螺旋结构模型的最本质特征是组成DNA的两条链“反向平行，碱基互补”。

该模型的要点是：

（１）DNA分子是由两条方向相反的平行多核苷酸链构成的，一条链的5｀-末端与另一条链的3｀-末端相对。

两条链的糖-磷酸主链都是右手螺旋，有一共同的螺旋轴，螺旋表面有一条大沟和一条小沟。

（2）两条链上的碱基均在主链内侧，一条链上的Ａ一定与另一条链上的Ｔ配对，Ｇ一定与Ｃ配对。

（３）成对碱基大致处于同一平面，该平面与螺旋轴基本垂直。

相邻碱基对平面间的距离为0.34nm，双螺旋每旋转一周有10对碱基，螺旋直径为2nm。

DNA是遗传信息的载体，基因就在DNA上。

利用双螺旋结构模型可以圆满解释生物体内遗传信息的流动方式，即DNA的复制、RNA的转录和蛋白质的翻译。

2.DNA的三股螺旋是在双螺旋结构的基础上，三条DNA链绕在一起形成的螺旋，也称H-DNA。

在三股螺旋中通常是一条寡嘌呤核苷酸链与另一条寡嘧啶核苷酸链通过Watson-Crick配对形成正常的双螺旋。

第三条任意同型寡核苷酸链可以插入其中，通过Hmgsteen配对形成三股螺旋，即第三个碱基A或者T与原正常A=T碱基中的A配对，形成T=A*T或T-A*A，G或者C与原正常G=C碱基中的G配对，C必须质子化，形成C=G*C或C=G*G。

3.在蛋白质多肽链中，中间每一个氨基酸残基的α-氨基和α-羧基都分别参与了肽键的形成，故在α-螺旋结构中，氢键是每一个氨基酸残基上的羧基氧与后面相隔3个氨基酸残基的第4个残基上的α-氨基中的氢形成。

这些氢键大致与α-螺旋的中轴平行，氨基酸侧键伸向螺旋骨架外，不参与螺旋内氢键的形成。

在DNA的双螺旋结构中，糖-磷酸骨架不参与氢键的形成，而是在反向平行的两条键间通过互补碱基之间形成氢键（A=T、G=C），氢键大致与双螺旋的中轴垂直。

在蛋白质的α-螺旋中。

单独的氢键是很弱的，但这些键的合力稳定了螺旋结构。

肽键中的亚氨基酸—脯氨酸由于α-氨基上没有氢参与氢键的形成，所以使α-螺旋产生“结节”，在DNA双螺旋中，氢键的作用主要是使反向平行的两条链通过碱基互补互为模板，尽管这些氢键能帮助稳定螺旋结构，但碱基堆积力对螺旋的稳定更主要。

4.细胞内tRNA的种类很多，目前已有70种以上的tRNA已经分离提纯，并测定了它们的碱基顺序。

研究结果说明，各种tRNA的二、三级结构是相似的，具有以下共同的特征:

（l）tRNA的分子质量在25kDa左右，含70一90核苷酸，沉降系数在4S左右。

（2）分子申中含有较多的稀有碱基。

（3）tRNA分子的3'端都具有CCA-OH结构。

（4）tRNA分子的5'端大多为pG…，有的为pC…。

（5）tRNA的二级结构呈三叶草型:

由氨基酸臂、二氢尿嘧啶臂、反密码臂、TψC臂、二氢尿嘧啶环、反密码环、额外环和TψC环构成。

不同的tRNA分子具有大小不同的额外环，额外环有3一18个核苷酸组成，是tRNA分类的重要标志。

（6）tRNA分子的三级结构呈倒写的L字母形状，L的一端是一CCA，另一端是反密码结构。

5.主要有下面几种方法:

第一、可用单一的核酸酶水解。

如RNaseR水解RNA而不水解DNA，DNase只水解DNA而不水解RNA。

第二、稀碱水解。

RNA能被水解，DNA则不能被水解。

第三、酸水解。

完全水解后进行单核苷酸分析（层析法、电泳法均可），含有（U）的为RNA，含有（T）的为DNA。

第四、根据特征反应检测。

DNA中的D-2-脱氧核糖能与酸和二苯胺共热产生蓝紫色，而RNA的D-核糖能与浓盐酸和苔黑酚（甲基间苯二酚）共热产生绿色。

6.在pH11的碱性环境中，RNA易被水解，而DNA则具有较大抗性。

这是因为在碱性环境条件下，RNA核糖环C2'的一OH的诱导电子效应，使磷原子带上了微弱的正电荷，有利于OH-的亲核攻击，使RNA分子中的磷酸二酯键断裂，形成2'，3'-环核苷酸。

而DNA分子中核糖环的C2'无羟基。

不能产生邻近基团参与效应，也不能产生2'，3’-环核苷酸中间物，所以RNA分子易被水解而DNA分子则具较大抗性。

在pH值3的酸性环境中则相反，DNA易被水解而RNA则具有较大抗性。

这也是因为核糖环结构的差异造成的。

核糖环C2'羟基的存在与否对酸性条件下的C一N的稳定性影响很大，最不稳定的是嘌呤与脱氧核糖之间的糖苷键，在酸性条件下DNA易变成脱嘌呤酸，而RNA分子中的C一N不易被水解。

7.所谓退火，是指热变性的DNA在缓慢冷却的条件下重新形成双链的过程。

由于变性DNA在26Onm波长下的紫外吸收增加，即存在“增色效应”，据此可以判断：

在第一种情况下退火后的OD260与加热前会完全相同。

因为在接近Tm值的温度时。

DNA的两条链并未完全分开，所以退火DNA复性可以达到变性前的程度。

在第二种情况下，退火后OD260会比加热前高。

因为在加热温度远远超过该DNA的Tm，值时，DNA的两条链已完全分开，退火DNA复性不容易达到变性前的相同程度。

8.所谓同源蛋白质是指不同来源的同一种蛋白质，如来自不同生物的细胞色素C、胰岛素等。

同源蛋白质在生物进化中具有基本相同的氨基酸序列。

根据中心法则可知，指导编码这些蛋白质的基因也具有基本相同的核苷酸序列。

因此同源蛋白质的基因进行杂交时，形成杂交分子的机会就会比较多。

9.核苷酸及其衍生物是--类极其重要的生物分子，其主要生理功能简述如下:

（1）核苷酸是遗传信息的载体，是核酸的基本结构单位。

（2）核苷酸是某些辅酶如NAD+、NADP+、FMD、CoASH的组成成分，参加细胞内的氧化还原反应和基团转移反应。

（3）ATP、ADP在生物能量代谢中是转运能量和暂时贮存能量的载体。

（4）ATP、ADP、AMP在细胞中的相对含量即能荷水平对生物的代谢起着极重要的调节作用。

能荷高时促进合成代谢，低时促进分解代谢。

（5）核苷酸及衍生物参与细胞内许多重要的生化反应，如ATP是生物体内能量的“通货”，GTP参与蛋白质合成，CDPG参与磷脂合成，ADPG、UDPG、GDPG、TDPG参与糖原、淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等多糖的合成。

（6）cAMP及cGMP与激素调节、基因表达、细胞生殖与分化等方面有密切关系。

（7）多磷酸核苷酸对代谢也有重要的调节作用，如鸟苷四磷酸和鸟苷五磷酸参与细菌基因转录调节作用。

二腺苷多磷酸化合物是一种调节因子。

在生长迅速和分裂期的细胞中含量很高，具有诱导DNA合成起始的功能。

10.核酸分子上含有嘌呤碱基和嘧啶碱基，嘌呤环和嘧啶环具有共轭双键，它能强烈吸收250～290nm波长的紫外光，最大吸收值在260nm左右。

利用核酸这一特性，可以测定溶液中核酸的浓度。

先测定260nm和280nm的吸光值，然后计算OD260nm/OD280nm的比值，DNA的比值为1.8，RNA的比值为2.0，说明提取的DNA或RNA质量较好．分光光度法的换算公式如下：

1OD260双链DNA=50μg/ml

1OD260单链DNA=37μg/ml

1OD260单链RNA=40μg/ml

11.（１）组成：

组成DNA的四种碱基是A、T、C、G，核糖是β-D-2-脱氧核糖；组成RNA的四种碱基是A、U、C、G，核酸是β-D-核糖。

（２）结构：

DNA多是双链（也有单链），其结构单位为脱氧核糖核苷酸。

DNA典型的二级结构为双螺旋结构。

组成DNA的两条链反向平行，通过碱基互补配对（A-T，G-C）形成双螺旋，有Ａ=T、G=C的定量关系。

DNA分子在双螺旋的基础上还可以形成超螺旋等更高级的结构。

RNA分子是单链的，其结构单位为核苷酸。

RNA的二级结构是典型的平衡可逆结构，即其单链在空间自身卷曲接触的过程中，能通过A-U、G-C配对的区段形成部分小双螺旋区，不能配对的非螺旋区呈不规则的单链形式存在，RNA分子中Ａ≠Ｕ、Ｇ≠Ｃ。

RNA主要有三种，rRNA分子有典型的倒“Ｌ”型三级结构，其他知之甚少。

（３）数量和长度：

DMA分子较长，但数量较少；RNA分子一般比较短，但RNA数量很多。

（４）稳定性：

DNA比RNA要稳定。

12.DNA双螺旋结构是很稳定的，维持这种稳定增长的结构存在以下三种力：

（１）碱基堆积力：

这是维持DNA双螺旋结构的主要作用力。

DNA分子的碱基都是由芳环构成的，具有很强的疏水性质。

碱基的有规律的堆积，使碱基之间发生缔合，形成了碱基堆积力，这种力是由芳香族碱基的л电子之间的相互作用而产生的。

由于碱基层层堆积，在DNA分子内部形成了一个疏水核心区，也有助于氢键的形成。

（２）氢键：

在DNA分子中，两条走向相反的互补链可以形成大量的氢键，Ｇ－Ｃ之间三对氢键，Ａ－Ｔ之间两对气键。

氢键的强度虽比共价键弱，但比范德华力大，由于氢键多，所以氢键也是维持DNA双螺旋结构的主要作用力。

（３）离子键：

使DNA分子稳定的第三种力是磷酸残基上的负电荷与介质中阳离子之间形成的离子键。

在生理pH条件下DNA带有大量的负电荷，吸引着各种阳离子，形成离子键，消除了自身各个部位之间因负电荷而产生的斥力，增加了DNA分子的稳定性。

13.DNA双螺旋进一步扭曲即构成三级结构。

例如某些病毒和细菌的环状双螺旋DNA，可以作多次扭曲而形成“麻花状”的螺旋结构，就是一种三级结构。

另外，真核生物的线状双螺旋DNA分子，在核小体结构中的扭曲方式，也是一种三级结构。

不管是环状还是线状的双螺旋DNA分子，在正常状态下都处于能力学上的稳定状态，但因某些原因，使正常的双螺旋额外地多转几圈或者少转几圈，都会导致双螺旋内的原子偏离原来正常位置，使双螺旋分子产生额外的张力。

若双螺旋是开环的，这种张力可以通过链的旋转而释放，DNA可恢复原状；若双螺旋两端固定或者是环状DNA分子，这种额外的张力不能释放到分子外，只能通过分子自身的扭曲形成超螺旋，使原子发生重排而消除张力。

14.真核生物mRNA的结构模式如下：

　　５’m7Gppp---CCACC---A3---A1U2G3G4---poly（A）

其主要特点有：

（1）５’-端有有帽子结构，５’-端的鸟嘌呤Ｎ7被甲基化，形成-甲基基鸟苷（m7G），帽子结构有三种类型，在翻译过程中起着很重要的作用。

（２）在３’-末端有poly（A）结构，长度为50～200个核苷酸，Poly（A）的长短与mRNA的半寿期有关。

（３）真核生物的mRNA一般为单顺反子，即一条mRNA分子只编码一条多肽链。

在mRNA的前体hnRNA中，存在着非编码序列，要通过拼接才变成成熟的mRNA。

（４）真核生物mRNA代谢很慢，半寿期较长。

原核生物mRNA的结构模式如下：

A/G－GGAGG（S．Dseq）－AUG

S．Dsequence距离AUG大约9个核苷酸，中间富含Ａ、Ｕ。

其主要特点有：

（1）５’-端无帽子结构。

（2）３’-末端不含poly（A）结构。

（3）原核生物的mRNA一般为多顺反子，即一条mRNA分子，可以指导几个蛋白质的生物合成。

（4）mRNA代谢很快，半衰期很短。

15．DNA变性是指双螺旋区氢键