核酸结构与功能汇总.docx

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核酸结构与功能汇总

第三章核酸结构与功能

一、内容提要

核酸是具有复杂结构和重要生物功能的生物大分子，可分为DNA和RNA，其基本单位是核苷酸。

核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成，碱基与戊糖通过糖苷键形成核苷，核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸。

DNA是由许多脱氧核苷酸分子通过3′，5′磷酸二酯键连接而成的。

DNA的一级结构是指DNA分子中脱氧核苷酸从5′-末端到3′-末端的排列顺序。

DNA二级结构是由两条平行反向的多聚脱氧核苷酸链围绕同一中心轴，以右手螺旋方式形成的双螺旋结构，结构的表面有一个大沟与小沟，双螺旋结构的外侧是由磷酸与脱氧核糖组成的亲水性骨架，内侧是疏水的碱基，碱基平面与中心轴垂直。

两条链同一平面上的碱基形成氢键，使两条链连接在一起。

双螺旋结构的直径为2nm，螺距为3.4nm，每一个螺旋有10个碱基对，每两个碱基对之间的相对旋转角度为36°，每两个相邻的碱基对平面之间的垂直距离为0.34nm。

DNA双螺旋结构的横向稳定性靠两条链间的氢键维系，纵向稳定性则靠碱基平面间的疏水性碱基堆积力维系。

DNA在双螺旋结构的基础上将进一步折叠成为超级结构。

原核生物的超级结构为超螺旋结构，真核生物中DNA与组蛋白构成核小体，并进一步折叠形成染色体。

DNA是生物遗传信息的载体，是基因复制和转录的模板。

它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。

RNA是由许多核糖核苷酸分子通过3′，5′磷酸二酯键连接而成的。

RNA的一级结构是指RNA分子中核糖核苷酸从5′-末端到3′-末端的排列顺序。

RNA通常以一条核苷酸链的形式存在，但可以通过链内的碱基配对形成局部的双螺旋，从而形成茎环状的二级结构和特定的三级结构。

RNA和蛋白质共同负责基因的表达与表达过程的调控。

主要的RNA包括：

①mRNA，真核生物成熟的mRNA的结构特点是含有5′端的帽子结构和3′端的多聚A尾结构。

mRNA的功能是把核内DNA的碱基顺序按照碱基互补原则，抄录并转移到细胞质，为蛋白质的生物合成提供直接模板。

②tRNA，分子量较小，含有较多的稀有碱基为结构特点。

二级结构呈现三叶草结构，三级结构是倒L形。

tRNA的功能是在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体，并通过反密码子辨认mRNA的密码子，将其所携带的氨基酸准确地运送到合成的肽链上。

③rRNA，是细胞内含量最多的RNA，rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体。

核糖体的功能是蛋白质合成的场所，起装配机的作用，在此装配过程中，无论是何种mRNA或tRNA，都必须与核糖体进行结合，氨基酸才能有序的鱼贯而入，肽链合成才能启动和延伸。

④snRNA，参与hnRNA的剪接、转运。

⑤核酶是具有催化能力的RNA。

核酸最重要的理化性质之一是变性与复性。

变性是DNA分子双螺旋被解开成单链的过程，此时在260nm处紫外线吸收值增加，称之为增色效应。

DNA热变性时，A260的值达到最大变化值的一半时所对应的温度称为解链温度（Tm）。

Tm值主要与DNA长度以及碱基的GC含量有关。

GC含量越高，Tm值越高。

DNA的复性是指两条解离的互补链重新配对，恢复原来的双螺旋结构的过程。

不同来源的DNA单链之间或DNA与RNA单链之间，只要存在着一定程度的碱基配对关系，它们就有可能形成杂化双链，这一过程称为核酸分子杂交。

核酸分子杂交技术已广泛应用于核酸结构及功能的研究、遗传病的诊断、肿瘤病因学的研究及基因工程。

二、学习要求

（一）核酸的化学组成

掌握核苷的形成、种类与命名；核苷酸的结构、命名及英文字母符号；核酸中核苷酸的连接方式。

熟悉体内的多磷酸核苷和环化核苷酸。

了解碱基、戊糖结构、原子编号。

（二）DNA的结构与功能

掌握DNA一级结构的定义、链的方向；DNA双螺旋结构模型的要点。

熟悉DNA的超级结构；DNA的功能。

了解DNA结构的多样性。

（三）RNA的结构与功能

掌握mRNA、tRNA及rRNA的结构特点与功能。

熟悉核酶的定义与作用；比较原核生物与真核生物的核糖体组成。

了解小分子核内RNA的生物学功用。

（四）核酸的理化性质

掌握DNA变性、复性、Tm值、分子杂交的概念；变性的本质、结果监测指标；Tm值与碱基组成的关系。

了解核酸的一般理化性质、核酸的紫外吸收；核酸的复性与杂交的应用。

三、难点分析

DNA与RNA分子组成、结构及功能上的异同点是本章的难点。

（1）分子组成上的异同点：

DNA和RNA都含有碱基、戊糖和磷酸。

DNA分子中的戊糖为脱氧核糖，碱基为A、G、C、T；RNA分子中的戊糖为核糖，碱基为A、G、C、U。

（2）结构上的异同点：

DNA的基本组成单位是dAMP、dGMP、dCMP、dTMP，由3′，5′磷酸二酯键连接；RNA的基本组成单位是AMP、GMP、CMP、UMP，也是由3′，5′磷酸二酯键连接。

DNA的一级结构是指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序，二级结构为由两条平行反向的脱氧核苷酸链形成的双螺旋结构，原核生物的超级结构为超螺旋结构，真核生物中DNA与组蛋白构成核小体，并进一步形成染色体。

RNA一结构是指RNA分子中核糖核苷酸的排列顺序，RNA通常以一条核苷酸链的形式存在。

但可以通过链内的碱基配对形成局部的双螺旋，从而形成茎环状的二级结构和特定的三级结构。

主要的RNA包括：

mRNA、tRNA和rRNA，它们的结构各有特点，功能也不同。

（3）功能上的异同点：

DNA是生物遗传信息的载体，是基因复制和转录的模板。

RNA和蛋白质共同负责基因的表达与表达过程的调控。

四、复习测试

（一）名词解释

1．核苷

2．核苷酸

3．核酸一级结构

4．DNA二级结构

5．DNA变性

6．DNA复性

7．碱基互补规律

8．增色效应

9．Tm值

10．反密码环

11．核酸分子杂交

（二）选择题

A型题：

1．下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNA：

A．腺嘌呤B．胞嘧啶C．胸腺嘧啶D．尿嘧啶E．鸟嘌呤

2．DNA和RNA共有的成分是：

A．D-核糖B．D-2-脱氧核糖C．腺嘌呤D．尿嘧啶E．胸腺嘧啶

3．DNA与RNA两类核酸分类的主要依据是：

A．所含碱基不同B．所含戊糖不同C．核苷酸之间连接方式不同

D．空间结构不同E．在细胞中存在的部位不同

4．稀有碱基主要存在于：

A．核糖体RNAB．信使RNAC．转运RNA

D．核内RNAE．线粒体DNA

5．tRNA含有的核苷酸数目为：

A．100～120B．74～95C．40～60

D．10～30E．以上都不是

6．游离核苷酸中磷酸常位于：

A．戊糖的C3′上B．戊糖的C5′上C．戊糖的C2′上

D．戊糖的C2′和C3′上E．戊糖的C2′和C5′上

7．核酸中核苷酸之间的连接方式是：

A．2′，3′磷酸二酯键B．2′，5′磷酸二酯键C．3′，5′磷酸二酯键

D．肽键E．糖苷键

8．下列哪一种脱氧核苷酸不是DNA的组分：

A．dTMPB．dUMPC．dGMPD．dAMPE．dCMP

9．组成核酸的基本结构单位是：

A．碱基和戊糖B．核糖和磷酸C．脱氧核苷和碱基D．核苷酸E．核苷和碱基

10．对DNA双螺旋结构模型的叙述正确的是：

A．DNA为单股螺旋结构B．DNA的两条链走向相反

C．A与G之间形成氢键D．碱基之间形成共价键

E．磷酸戊糖骨架位于DNA螺旋内部

11．DNA碱基配对主要靠：

A．范德华力B．疏水作用C．共价健D．盐键E．氢键

12．在DNA分子中，与片断TAGA互补的片断为：

A．TAGAB．AGATC．ATCTD．TCTAE．UGUA

13．在一个DNA分子中，若A所占摩尔比为32．8%，则G的摩尔比为：

A．67．2%B．32．8%C．17．2%D．65．6%E．16．4%

14．下列哪一种核苷酸不是RNA的组分：

A．AMPB．UMPC．GMPD．TMPE．CMP

15．稳定DNA双螺旋的主要因素是：

A．氢键和碱基堆积力B．与Na+结合C．与组蛋白结合

D．磷酸二酯键E．盐键

16．维系DNA两条链形成双螺旋的化学键是：

A．磷酸二酯键B．糖苷键C．戊糖内C-C键

D．碱基间的氢键E．碱基内C-C键

17．下列有关DNA二级结构的叙述哪种是错误的：

A．DNA二级结构是双螺旋结构B．DNA二级结构是空间结构

C．DNA二级结构中两条链方向相同D．DNA二级结构中碱基之间相互配对

E．DNA二级结构中碱基之间有氢键相连

18．下列关于双链DNA中碱基mol含量关系，哪项是错误的：

A．A=TB．A+G=C+TC．A+C=G+TD．A+T=G+CE．G=C

19．关于DNA二级结构，描述错误的是：

A．碱基配对是A与U，G与CB．两条DNA链走向相反

C．两条DNA链走向平行D．双螺旋每周含10对碱基

E．碱基对之间形成氢键

20．RNA和DNA彻底水解后的产物：

A．戊糖相同，部分碱基不同B．戊糖不同，部分碱基不同

C．戊糖相同，碱基相同D．戊糖不同，碱基相同

E．以上都不对

21．双链DNA有较高的解链温度是由于它含有较多的：

A．嘌呤B．嘧啶C．A和TD．C和GE．A和C

22．关于核小体下列哪项正确：

A．核小体由DNA和非组蛋白共同构成

B．核小体由RNA和组蛋白共同构成

C．核小体由DNA与5种组蛋白构成

D．核小体由DNA和H1、H2、H3、H4各两分子构成

E．组蛋白是由组氨酸构成的

23．DNA热变性时：

A．磷酸二酯键断裂B．形成三股螺旋

C．在波长260nm处光吸收减少D．解链温度随A-T的含量增加而降低

E．解链温度随A-T的含量增加而增加

24．核酸具有紫外吸收能力的原因是：

A．嘌呤和嘧啶中有共轭双键B．嘌呤和嘧啶中有氮原子

C．嘌呤和嘧啶中有氧原子D．嘌呤和嘧啶连接了核糖

E．嘌呤和嘧啶连接了磷酸基团

25．有关核酸的变性与复性的正确叙述为：

A．热变性后DNA经缓慢冷却后可复性

B．热变性的DNA迅速降温过程也称作退火

C．复性的最佳温度为25℃

D．不同的单链DNA，在合适温度下都可复性

E．热变性DNA迅速冷却后即可相互结合

26．DNA解链温度指的是：

A．A260达到最大值时的温度B．A260达到最大变化值的50%时的温度

C．DNA开始解链时所需要的温度D．DNA完全解链时所需要的温度

E．以上都不是

27．原核生物和真核生物核糖体上都有：

A．18SrRNAB．5.8SrRNAC．5SrRNA

D．30SrRNAE．28SrRNA

28．hnRNA是下列哪种RNA的前体：

A．tRNAB．真核rRNAC．原核rRNA

D．真核mRNAE．原核mRNA

29．核酸变性后，可发生哪种效应：

A．减色效应B．失去对紫外线的吸收能力

C．最大吸收峰波长发生转移D．粘度增高

E．增色效应

30．tRNA在发挥其“对号入座”功能时的两个重要部位是：

A．DHU环和反密码环B．氨基酸臂和DHU环

C．DHU环和TψC环D．TψC环和反密码环

E．氨基酸臂和反密码环

31．人的基因组的碱基数目为：

A．3×109bpB．3×106bpC．4×109bpD．4×106bpE．3×108bp

32．（G+C）含量愈高Tm值愈高的原因是：

A．G-C间形成了一个共价键B．G-C间形成了两个氢键

C．G-C间形成了三个氢键D．G-C间形成了离子键

E．G-C间可以结合更多的精胺、亚精胺

33．核酸分子中储存、传递遗传信息的关键部分是：

A．核苷B．碱基序列C．磷酸戊糖D．磷酸二酯键E．磷酸戊糖骨架

34．下列有关tRNA的叙述哪项是错误的：

A．tRNA二级结构是三叶草结构

B．反密码环含有三个碱基组成的反密码子

C．tRNA二级结构含有DHU环

D．tRNA分子中含有一个氨基酸臂

E．tRNA分子中不含稀有碱基

35．参与hnRNA剪接的RNA是：

A．hnRNAB．tRNAC．mRNAD．snRNAE．rRNA

36．下列有关RNA的叙述哪项是错误的：

A．mRNA分子中含有遗传密码

B．tRNA是分子量最小的一种RNA

C．RNA可分为mRNA、tRNA、rRNA等

D．胞浆中只有mRNA，而没有别的核酸

E．rRNA可以参与组成合成蛋白质的场所

37．对于tRNA的叙述下列哪项是错误的：

A．tRNA通常由74～95个核苷酸组成B．细胞内有多种tRNA

C．参与蛋白质生物合成D．分子量一般比mRNA小

E．每种氨基酸都只有一种tRNA与之对应

38．DNA变性的原因是：

A．温度升高是惟一的原因B．磷酸二酯键断裂C．多核苷酸链水解

D．碱基的甲基化修饰E．互补碱基之间的氢键断裂

39．关于核酶的叙述正确的是：

A．专门水解RNA的酶B．具有催化活性的RNA分子

C．专门水解DNA的酶D．位于细胞核内的酶

E．由RNA和蛋白质组成的结合酶

40．下列哪种碱基组成的DNA分子Tm值高：

A．A+T=15%B．G+C=25%C．G+C=40%

D．A+T=80%E．G+C=35%

41．单链DNA：

5′-CGGTA-3′能与下列哪种RNA单链分子进行分子杂交：

A．5′-GCCTA-3′B．5′-GCCAU-3′C．5′-UACCG-3′

D．5′-TAGGC-3′E．5′-TUCCG-3′

42．有关mRNA的正确解释是：

A．大多数真核生物的mRNA都有5′-末端的多聚腺苷酸结构

B．所有生物的mRNA分子中都有较多的稀有碱基

C．原核生物mRNA的3′-末端是7-甲基鸟嘌呤

D．大多数真核生物mRNA5′-末端为m7GpppN结构

E．原核生物帽子结构是7-甲基腺嘌呤

43．真核生物mRNA多数在3′-末端有：

A．起始密码子B．帽子结构C．PolyA尾

D．终止密码子E．CCA序列

44．tRNA连接氨基酸的部位是在：

A．1′-OHB．2′-OHC．3′-PD．3′-OHE．5′-P

45．tRNA分子3′-末端的碱基序列是：

A．AAA-3′B．CCA-3′C．CCC-3′D．AAC-3′E．ACA-3′

46．酪氨酸tRNA的反密码子是5′-GUA-3′，它能辨认的mRNA上的相应密码子是：

A．GUAB．UACC．AUGD．GTAE．TAC

B型题：

A．AMPB．ADPC．ATPD．dATPE．cAMP

1．含一个高能磷酸键：

2．含脱氧核糖基：

3．含分子内3′，5′-磷酸二酯键

A．5sRNAB．28sRNAC．16sRNAD．snRNAE．hnRNA

4．原核生物和真核生物核糖体都有的是：

5．真核生物核糖体特有：

6．原核生物核糖体特有：

A．tRNAB．mRNAC．rRNAD．hnRNAE．DNA

7．分子量最小的一类核酸：

8．细胞内含量最多的一类RNA：

9．mRNA的前体：

A．tRNAB．mRNAC．rRNAD．hnRNAE．DNA

10．加工修饰后有5′帽子结构的是：

11．有3′-CCA-OH结构的是：

12．有较多的稀有碱基的是：

13．mRNA的前体是：

A．变性B．复性C．杂交D．重组E．层析

14．DNA原有的两股单链重新缔合成双链称为：

15．单链DNA与RNA形成局部双链称为：

16．不同DNA单链重新形成局部双链称为：

A．超螺旋结构B．三叶草形结构C．双螺旋结构

D．帽子结构E．茎环结构

17．RNA二级结构的基本特点是：

18．tRNA二级结构的基本特征是：

19．DNA二级结构的特点是：

20．真核mRNA的5′端具有：

C型题：

A．腺嘌呤B．鸟嘌呤C．两者皆有D．两者皆无

1．核酸分子中含有的是：

2．C-6上有氨基的是：

3．C-2上有氧原子的是：

A．DNAB．RNAC．两者都是D．两者都不是

4．一级结构是由3′，5′-磷酸二酯键连接而成的是：

5．UMP、TMP组成百分比都高的是：

6．能与组蛋白形成真核细胞核小体结构的是：

A．DNAB．mRNAC．两者都是D．两者都不是

7．储存遗传信息者为：

8．参与基因表达的物质是：

9．书写核苷酸链从3′→5′的是：

10．UMP参与组成的是：

X型题：

1．DNA分子中的碱基组成是：

A．A+C=G+TB．C=GC．A=T

D．C+G=A+TE．A=G

2．有关RNA叙述正确的是：

A．核糖核酸B．主要分布在细胞质中

C．不含有脱氧核苷酸D．不是遗传物质的携带者

E．主要分布在细胞核中

3．DNA存在于：

A．高尔基体B．粗面内质网C．线粒体

D．染色体E．溶酶体

4．存在于DNA分子中的脱氧核苷酸是：

A．dAMPB．dUMPC．dGMPD．dCMPE．dTMP

5．有关ATP的叙述正确的是：

A．ATP含有2个磷酸酯键B．是体内能量的直接来源和利用形式

C．ATP含有两个高能硫酯键D．ATP含有2个高能磷酸酯键

E．ATP可以游离存在

6．有关tRNA的叙述正确的是：

A．分子中含有稀有碱基B．空间结构中含有反密码环

C．是细胞内含量最多的一种RNAD．主要存在于细胞质中

E．每种tRNA可携带与其对应的氨基酸

7．含有腺苷酸的辅酶是：

A．NAD+B．NADP+C．FADD．FMNE．CoA

8．有关cAMP叙述正确的是：

A．cAMP是环化的单核苷酸　　　　B．cAMP是由ADP在酶催化下生成的

C．cAMP是激素作用的第二信使　　　D．cAMP是2′，5′环化腺苷酸

E．cAMP是体内的一种供能物质

9．DNA水解后可得到下列哪些终产物：

A．磷酸B．核糖C．腺嘌呤、鸟嘌呤

D．胞嘧啶、尿嘧啶E．胞嘧啶、胸腺嘧啶

10．有关DNA的碱基组成，正确的说法是：

A．A=G，C=T

B．不同种属DNA碱基组成比例不同

C．同一生物的不同器官DNA碱基组成不同

D．年龄增长但DNA碱基组成不变

E．环境改变可直接影响个体的DNA碱基组成

11．真核细胞核糖体含有哪几种rRNA：

A．28SB．18SC．23SD．5.8SE．5S

12．DNA二级结构的特点有：

A．反向平行的两条多核苷酸链围绕同一中心轴构成双螺旋

B．以A-T，G-C方式形成碱基配对

C．双链均为右手螺旋

D．链状骨架由脱氧核糖和磷酸组成

E．螺旋每旋转一周含3．6个碱基对

13．tRNA分子二级结构的特征是：

A．3′端有多聚AB．5′端有C-C-AC．有密码环

D．有氨基酸臂E．有二氢尿嘧啶环

14．DNA变性时发生的变化是：

A．链间氢键断裂，双螺旋结构破坏B．增色效应

C．粘度增加D．减色效应

E．磷酸二酯键断裂

15．蛋白质变性和DNA变性的共同点是：

A．生物学活性丧失B．易回复天然状态

C．氢键断裂D．结构松散

E．形成超螺旋结构

16．DNA和RNA的区别是：

A．碱基不同B．戊糖不同C．在细胞内分布部位不同

D．功能不同E．磷酸不同

17．核酸的结构特性有：

A．核苷酸之间由磷酸二酯键相连B．有一个5′-磷酸末端

C．有一个3′-羟基末端D．磷酸和戊糖组成骨架

E．核苷酸之间由氢键相连

18．DNA中碱基配对正确的是：

A．A与T，两个氢键B．A与T，三个氢键

C．C与G，三个氢键D．C与G，两个氢键

E．A与G，两个氢键

19．真核mRNA的特点有：

A．分子大小不均一B．有3′多聚腺苷酸尾C．有5′帽子结构

D．有5′-CCA结构E．有三叶草形结构

20．Tm是表示DNA的：

A．最适温度B．水解温度C．复性温度

D．融解温度E．解链温度

21．DNA分子杂交的基础是：

A．DNA变性后在一定条件下可复性

B．DNA的粘度大

C．不同来源的DNA链某些区域能建立碱基配对

D．DNA变性使双链解开后，在一定条件下可重新缔合

E．DNA的刚性与柔性

（三）填空题：

1．RNA可分为三大类，其中构成遗传密码的是，破译遗传密码运载氨基酸的是，参与构成核糖体的是。

2．核酸完全水解产物是、和，其中又可分为碱和碱。

3．体内的嘌呤碱主要有和；嘧啶碱主要有、和。

某些RNA分子中还含有微量的其它碱基，称为。

4．碱基和戊糖相连接的化学键是，连接生成的化合物叫。

5．核酸的基本单位是，它们之间相连接的化学键是。

6．嘌呤碱和嘧啶碱均具有共轭双键，故核酸的紫外最大吸收峰在波长。

7．DNA双螺旋结构中A、T之间有条氢键，G、C之间有条氢键。

8．tRNA的二级结构是，三级结构是。

（四）问答题：

1．DNA和RNA一级结构和二级结构有何异同？

2．细胞内有哪几类主要的RNA？

其主要功能是什么？

3．叙述DNA双螺旋结构模型的要点。

4．简述真核生物mRNA的结构特点。

5．简述核酶的定义及其在医学发展中的意义。

五、参考答案

（一）名词解释

1．戊糖与碱基通过糖苷键连接而成的化合物称为核苷。

2．核苷与磷酸缩合生成的磷酸酯称为核苷酸。

3．核酸分子中核苷酸从5′-末端到3′-末端的排列顺序即碱基排列顺序称为核酸一级结构。

4．两条反向平行DNA单链通过碱基互补配对的原则所形成的右手双螺旋结构称为DNA的二级结构。

5．在某些理化因素的作用下，DNA双链互补碱基对之间的氢键发生断裂，使双链DNA解链为单链的过程称为DNA变性。

6．当变性条件缓慢地除去后，两条解离的DNA互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，这一过程称为DNA复性。

7．DNA分子中的A与T、G与C；RNA分子中的A与U，G与C通过氢键配对连接，这种碱基的配对规律称为碱基互补规律。

8．加热使DNA解链过程中，由于有更多的碱基共轭双键得以暴露，DNA在260nm处的吸光度增高，称为增色效应。

9．在DNA解链过程中，A260的值达到最大变化值的一半时所对应的温度称为解链温度。

10．反密码环是tRNA茎环结构之一，因环中含有与mRNA密码互补的碱基而得名。

11．不同来源的DNA单链之间或DNA与RNA单链之间，只要存在着一定程度的碱基配对关系，它们就有可能形成杂化双链，这一过程称为核酸分子杂交。

（二）选择题

A型题：

1．D2．C3．B4．C5．B

6．B7．C8．B9．D10．B

11．E12．D13．C14．D15．A

16．D17．C18．D19．A20．B

21．D22．C23．D24．A25．A

26．B27．C28．D29．E30．E

31．A32．C33．B34．E35．D

36．D37．E38．E39．B40．A

41．C42．D43．C44．D45．B

46．B

B型题：

1．B2．D3．E4．A5．B

6．C7．A8．C9．D10．B

11．A12．A13．D14．B15．C

16．C17．E18．B19．C20．D

C型题：

1．C2．A3．D4．C5．D

6．A7．A8．C9．D10．B

X型题：

1．ABC2．ABC3．CD4．ACDE5．BDE

6．ABDE7．ABCE8．AC9．ACE10．BD