（精选）第二章 染色体与DNA.ppt

2.1染色体（Chromosome)染色体染色质DNA1RNA0.1蛋白质组蛋白1H1H2AH2BH3H4非组蛋白0.6,第二章染色体与DNA,2.1.1染色体的特点2.1.2真核生物(eukaryote)染色体的组成蛋白质1）组蛋白的一般特性,进化上的保守性不同生物的组蛋白氨基酸组成十分相似。牛、猪、大鼠的H4氨基酸完全相同。牛和豌豆的H4序列只有2个氨基酸差异;鲤鱼和小牛胸腺的H3只差1个氨基酸。保守程度：H1H2A、H2BH3、H4无组织特异性仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞不含H1而含H5，精细胞组蛋白为鱼精蛋白是例外。肽链氨基酸分布的不对称性碱性氨基酸分布在N端的半条链上，如N端的静电荷为16+，C端仅3+；碱性半条链与DNA负电荷区结合，另半条链与其他蛋白结合。组蛋白的可修饰性在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。H5组蛋白的特殊性富含赖氨酸（24%），与H1无明显亲缘关系。,2）非组蛋白的一般特性,多样性有30600种，常见1520种。分子质量1.5X1041.8x105。包括：酶类、收缩大蛋白、骨架蛋白、核孔复合物蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原肌蛋白等。DNA结合蛋白为DNA复制和转录有关的酶；HMG蛋白系DNA超螺旋有关的蛋白；A24非组蛋白与组蛋白相似，功能不详组织特异性同义个体不同的组织，基因表达的差异与非组蛋白的特异性有关。种属特异性不同物种，组蛋白存在保守性。而非组蛋白存在很大的差异，反映物种的多样性。,DNA是染色体的核心部分。DNA和RNA统称核酸。核酸的理化特性包括：稳定性、酸效应、碱效应、化学变性、热变性、紫外线吸收性、减色性复性、黏性、浮力梯度等。1)DNA的变性和复性变性（Denaturation)DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程称为变性。增色效应(Hyperchromaticeffect)在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。融解温度（MeltingtemperatureTm)变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。生理条件下为8595OC影响因素：G+C含量，pH值，离子强度，尿素，甲跣胺等,.DNA,复性（Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。复性出现减色效应（Hypochromaticeffect)。复性的速率与DNA的浓度和序列的复杂性有关。Cot1/2变性和复性是可逆的。以Co代表完全变性的DNA单链的起始浓度，在时间t时的浓度变化是：dC/dt=kCo2积分后C/Co=1/(1+kCot)k为复性的速度常数。以C/Co对Cot作图，得Cot曲线。当C/Co=0.5，Cot值称为Cot1/2。Cot1/2与k的关系为k=1/Cot1/2,C/Co,Cot,Cot1/2,Cot1/2,bp,10,103,105,107,2)C值反常现象（C-valueparadox)C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。高等生物一般C值高于低等生物，但有例外。即C值反常现象。两栖类比哺乳类高。真核生物含有大量的重复DNA是原因。,3)单一序列和低度重复序列4)中度重复序列5)高度重复序列6)反向重复序列7)核酸的分子杂交补充材料:观看网上教学动化片31SomeDNAdoesnotencodeprotein.和ageneismadeofDNA(Avery)/dnaftb/1/concept/index.html,Nucleosome:SubunitofchromatincomposedofashortlengthofDNAwrappedaroundacoreofhistoneproteins.Thehumangenomecontainsabout3billionnucleotidepairsorganizedas23chromosomespairs.Ifuncoiled,theDNAcontainedbyeachofthosechromosomeswouldmeasurebetween1.7and8.5cmlong.Thisistoolongtofitintoacell.Moreover,ifchromosomeswerecomposedofextendedDNA,itisdifficulttoimaginehowtheDNAcouldbereplicatedandsegregatedintotwodaughtercellswithoutbreakingdown.Chromatin:ChromosomalDNAispackagedintoacompactstructurewiththehelpofspecializedproteinscalledhistones.ThecomplexDNAplushistonesineucaryoticcellsiscalledchromatin.Thefundamentalpackingunitisknownasanucleosome.Eachnucleosomeisabout11nmindiameter.TheDNAdoublehelixwrapsaroundacentralcoreofeighthistoneproteinmolecules(anoctamer)toformasinglenucleosome.Asecondhistone(H1intheillustration)fastenstheDNAtothenucleosomecore.Thetotalmassofthiscomplexisabout100,000daltons.Nucleosomesareusuallypackedtogether,withtheaidofahistone(H1,)toforma30nmlargefiber.Asa30nmfiber,thetypicalhumanchromosomewouldbeabout0.1cminlengthandwouldspanthenucleus100times.Thissuggestshigherordersofpackaging,togiveachromosomethecompactstructureseeninatypicalkaryotype(metaphase)cell.,染色质(chromatin)和核小体(nucleosome),串珠模型DNA+组蛋白核小体螺旋体（30nmfiber)超螺旋体(300nmloop)染色体(人类总DNA长度=180cm),140bp,八聚体,1.75,缩短7倍,螺旋化,缩短6倍,进一步螺旋化,缩短40倍,盘绕.缩短4倍,串珠模型,非组蛋白在稳定高级结构起作用，可能是骨架蛋白，30nm的基质,特点:1）结构简炼序列利用利用率高,不转录序列5%，不编码的序列也为调控序列2）存在转录单元(trnascriptionaloperon)多顺反子(polycistron)X174D-E-J-F-G-HmRNA外壳蛋白J、F、GH组装蛋白D裂解蛋白EE.coli色氨酸操纵子9个顺反子9个酶真核很少，如18s5.8s及28srRNA基因3）重叠基因（Sanger发现）基因内基因部分重叠基因一个碱基重叠,2.1.3原核生物(prokaryote)基因组,1.病毒基因组大小相差较大,与细菌或真核细胞相比，病毒的基因组很小，但是不同的病毒之间其基因组相差亦甚大。如乙肝病毒DNA只有3kb大小，所含信息量也较小，只能编码4种蛋白质，而痘病毒的基因组有300kb之大，可以编码几百种蛋白质，不但为病毒复制所涉及的酶类编码，甚至为核苷酸代谢的酶类编码，因此，痘病毒对宿主的依赖性较乙肝病毒小得多。2.病毒基因组可以由DNA组成，也可以由RNA组成，每种病毒颗粒中只含有一种核酸，或为DNA或为RNA，两者一般不共存于同一病毒颗粒中。组成病毒基因组的DNA和RNA可以是单链的，也可以是双链的，可以是闭环分子，也可以是线性分子。如乳头瘤病毒是一种闭环的双链DNA病毒，而腺病毒的基因组则是线性的双链DNA,脊髓灰质炎病毒是一种单链的RNA病毒，而呼肠孤病毒的基因组是双链的RNA分子。一般说来，大多数DNA病毒的基因组双链DNA分子，而大多数RNA病毒的基因组是单链RNA分子。3.多数RNA病毒的基因组是由连续的核糖核酸链组成，但也有些病毒的基因组RNA由不连续的几条核酸链组成。如流感病毒的基因组RNA分子是节段性的，由八条RNA分子构成，每条RNA分子都含有编码蛋白质分子的信息；而呼肠孤病毒的基因组由双链的节段性的RNA分子构成，共有10个双链RNA片段，同样每段RNA分子都编码一种蛋白质。目前，还没有发现有节段性的DNA分子构成的病毒基因组。,病毒基因组的结构特点,4.基因重叠即同一段DNA片段能够编码两种甚至三种蛋白质分子，这种现象在其它的生物细胞中仅见于线粒体和质粒DNA。这种结构使较小的基因组能够携带较多的遗传信息。重叠基因是1977年Sanger在研究X174时发现的。X174是一种单链DNA病毒，宿主为大肠杆菌，因此，又是噬菌体。它感染大肠杆菌后共合成11个蛋白质分子，总分子量为25万左右，相当于6078个核苷酸所容纳的信息量。而该病毒DNA本身只有5375个核苷酸，最多能编码总分子量为20万的蛋白质分子，Sanger在弄清X174的11个基因中有些是重叠的之前,这样一个矛盾长时间无法解决。重叠基因有以下几种情况：一个基因完全在另一个基因里面。如基因和是两个不同基因，而包含在基因内。同样，基因在基因内。部分重叠。如基因和基因及的一部分基因重叠。两个基因只有一个碱基重叠。如基因的终止密码子的最后一个碱基是基因起始密码子的第一个碱基(如TAATG)。这些重叠基因尽管它们的DNA大部分相同，但是由于将mRNA翻译成蛋白质时的读框不一样，产生的蛋白质分子往往并不相同。有些重叠基因读框相同，只是起始部位不同，如SV40DNA基因组中，编码三个外壳蛋白VP1、VP2、VP3基因之间有122个碱基的重叠，但密码子的读框不一样。而小t抗原完全在大T抗原基因里面，它们有共同的起始密码子。,5.病毒基因组的大部分是用来编码蛋白质的，只有非常小的一份不被翻译，这与真核细胞DNA的冗余现象不同如在X174中不翻译的部份只占217/5375，G4DNA中占282/5577，都不到5。不翻译的DNA顺序通常是基因表达的控制序列。如X174的H基因和A基因之间的序列（39063973），共67个碱基，包括RNA聚合酶结合位，转录的终止信号及核糖体结合位点等基因表达的控制区。乳头瘤病毒是一类感染人和动物的病毒，基因组约8.0Kb,其中不翻译的部份约为1.0kb,该区同样也是其他基因表达的调控区.6.病毒基因组DNA序列中功能上相关的蛋白质的基因或rRNA的基因往往丛集在基因组的一个或几个特定的部位,形成一个功能单位或转录单元。它们可被一起转录成为含有多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA（polycistronicmRNA），然后再加工成各种蛋白质的模板mRNA。如腺病毒晚期基因编码病毒的12种外壳蛋白，在晚期基因转录时是在一个启动子的作用下生成多顺反子mRNA，然后再加工成各种mRNA，编码病毒的各种外壳蛋白，它们在功能上都是相关的；X174基因组中的D-E-J-F-G-H基因也转录在同一mRNA中，然后再翻译成各种蛋白质，其中、F、G及H都是编码外壳蛋白的，D蛋白与病毒的装配有关，E蛋白负责细菌的裂解，它们在功能上也是相关的。,7.除了反转录病毒以外，一切病毒基因组都是单倍体，每个基因在病毒颗粒中只出现一次。反转录病毒基因组有两个拷贝。8.噬菌体（细胞病毒）的基因是连续的；而真核细胞病毒的基因是不连续的，具有内含子，除了正链RNA病毒之外，真核细胞病毒的基因都是先转录成mRNA前体，再经加工才能切除内含子成为成熟的mRNA。更为有趣的是，有些真核病毒的内含子或其中的一部分，对某一个基因来说是内含子，而对另一个基因却是外显子。如SV40和多瘤病毒（polyomavirus）的早期基因就是这样。SV40的早期基因即大T和小t抗原的基因都是从5146开始反时针方向进行，大T抗原基因到2676位终止，而小t抗原到4624位即终止了，但是，从4900到4555之间一段346bp的片段是大T抗原基因的内含子，而该内含子中从4900-4624之间的DNA序列则是小t抗原的编码基因。同样，在多瘤病毒中，大T抗原基因中的内含子则是中T和t抗原的编码基因。,1.细菌的染色体基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成细菌的染色体相对聚集在一起，形成一个较为致密的区域，称为类核（nucleoid）。类核无核膜与胞浆分开，类核的中央部分由RNA和支架蛋白组成，外围是双链闭环的DNA超螺旋。染色体DNA通常与细胞膜相连，连接点的数量随细菌生长状况和不同的生活周期而异。在DNA链上与DNA复制、转录有关的信号区域与细胞膜优先结合，如大肠杆菌染色体DNA的复制起点（OriC）、复制终点（TerC）等。细胞膜在这里的作用可能是对染色体起固定作用，另外，在细胞分裂时将复制后的染色体均匀地分配到两个子代细菌中去。有关类核结构的详细情况目前尚不清楚。2.具有操纵子结构,其中的结构基因为多顺反子，即数个功能相关的结构基因串联在一起，受同一个调节区的调节。数个操纵子还可以由一个共同的调节基因（regulatorygene）即调节子（regulon）所调控。3.在大多数情况下，结构基因在细菌染色体基因组中都是单拷贝。但是编码rRNA的基因往往是多拷贝的,这样可能有利于核糖体的快速组装，便于在急需蛋白质合成时细胞可以在短时间内有大量核糖体生成。4.不编码的DNA部份所占比例比真核细胞基因组少得多。,细菌染色体基因组结构的一般特点,5.具有编码同工酶的同基因（isogene）例如，在大肠杆菌基因组中有两个编码分支酸（chorismicacid）变位酶的基因，两个编码乙酰乳酸（acetolactate）合成酶的基因。6.细菌基因组编码顺序一般不会重叠，和病毒基因组不同的。7.在DNA分子中具有各种功能的识别区域如复制起始区OriC，复制终止区TerC,转录启动区和终止区等。这些区域往往具有特殊的顺序，并且含有反向重复顺序。8.在基因或操纵子的终末往往具有特殊的终止顺序,它可使转录终止和RNA聚合酶从DNA链上脱落。例如大肠杆菌色氨酸操纵子后尾含有40bp的GC丰富区，其后紧跟AT丰富区，这就是转录终止子的结构。终止子有强、弱之分，强终止子含有反向重复顺序，可形成茎环结构，其后面为polyT结构，这样的终止子无需终止蛋白参与即可以使转录终止。而弱终止子尽管也有反向重复序列，但无polyT结构，需要有终止蛋白参与才能使转录终止。,1.研究最清楚的基因组之一约3500个基因，900个左右已被定位，260个基因有操纵子结构，定位于75个操纵子中；8基因的序列具有调控作用。已知基因多是编码酶类的基因，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸和维生素合成代谢的一些酶类的基因，以及大多数碳、氮化合物分解代谢的酶类的基因；核糖体大小亚基中50多种蛋白质的基因也已鉴定。2.大多数基因的位置分布是随机的控制小分子合成和分解代谢的基因及大分子合成和组装的基因分布在大肠杆菌基因组的许多部位，而不是集中在一起；有关糖酵解的酶类的基因也分布在染色体基因组的各个部位。(在同一个操纵子内的相关功能的基因例外）。染色体基因相对位置的改变不会影响其功能；大肠杆菌和与其亲缘相近的肠道菌如志贺氏杆菌属（Shigella）、沙门氏菌属（Salmonella）等具有相似的基因组结构。伤寒沙门氏杆菌（Salmonellatyphimurium）几乎与大肠杆菌的基因组结构相同，有10的基因组序列和大肠杆菌相比发生颠倒，但是其基因的功能仍正常。,大肠杆菌染色体基因组的结构和功能,3.DNA两条链作为模板指导mRNA合成的机率相近在已知转录方向的50个操纵子中，顺时针方向转录：反时针方向转录=27：231：14.几乎所有的基因都是单拷贝基因多拷贝基因在同一条染色体上很不稳定，极易通过同源重组的方式丢失重复的基因序列大肠杆菌细胞分裂极快，20分钟内完成一次分裂，重复使整个基因组增大，复制时间延长，因而更为不利在特殊环境下，需要有多拷贝基因用来编码大量的基因产物，例如，在有极少量乳糖或乳糖衍生物的培养基上，乳糖操纵子的多拷贝化可以使大肠杆菌充分利用的乳糖分子。一旦这种选择压力消失，如将大肠杆菌移到有丰富的乳糖培养基上，多拷贝的乳糖操纵子便没有存在的必要，这种重复的多拷贝基因会重新丢失。5.大多数rRNA基因集中于基因组的复制起点OriC的位置附近这种位置有利于rRNA基因在早期复制后马上作为模板进行rRNA的合成以便进行核糖体组装和蛋白质的合成。从这一点上看，大肠杆菌基因组上的各个基因的位置与其功能的重要性可能有一定的联系。,2.2.1DNA的一级结构1.一级结构的概念指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序，DNA序列是这一概念的简称。由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故可称为碱基序列。一级结构是高级结构的基础，对它们影响很大，如B-DNA的多聚G-C区易出现Z-DNA，反向重复（回文）序列易形成“发夹结构”，等等。特征：双链反向平行配对而成脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨架，碱基排在内侧内侧碱基通过氢键互补配对，碱基对的顺序产生了DNA分子的多样性100bp4100排列方式生物多样性生物世界里形形色色的遗传信息都包含在组成DNA的A,G,C,T这四种核苷酸的排列顺序之中。DNA分子中不同排列顺序的DNA区段构成特定的功能单位，这就是基因，不同基因的功能各异，各自分布在DNA的一定区域。基因的功能取决于DNA的一级结构,2.2DNA的结构,碱基,1,3,5,8,9,2,5,核苷和核苷酸(nucleosideandnucleotide),2,5,1,3,5,DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序,即酶切片段在DNA链上的定位。限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的,核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图谱。因此，DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。曾经认为,DNA测序从物理图谱制作开始,它是测序工作的第一步。Vent发明的测序方法使物理图谱的重要性有所改变。,2.DNA物理图谱：,EcoR1,XhoI,SacI,BglII,HindIII,PstI,SmaI,1.DNA双螺旋结构的主要依据Chargaff对DNA碱基组成的研究结果：1949-1951年间，Chargaff应用紫外分光光度法结合纸层析等技术,对不同来源的DNA进行了碱基定量分析,得出了组成DNA的四种碱基的比例关系。从中发现碱基组成的下列共同规律：I.以摩尔含量表示，不同来源的DNA都存在着这种关系，即A=T和C=G；II.不同物种组织DNA在总的碱基组成上有很大的变化，表现在A+T/G+C比值的不同,但同种生物的不同组织DNA碱基组成相同；III.嘌呤碱基的总和与嘧啶碱基的总和相等。这些发现不仅为DNA能携带遗传信息的论点提供了依据，而且为DNA结构模型中的碱基配对原则奠定了基础。Wilkins及其同事Franklin等用X射线衍射方法获得的DNA结构资料：这个研究小组制备的高度定向的DNA纤维晶体能够得到精确反映DNA某些结构特征的X射线衍射图片,其影像表明了DNA结构的螺旋周期性,碱基的空间取向等。这些资料对Watson和Crick构建DNA双螺旋结构模型起了关键性作用。,2.2.2DNA的二级结构,指二条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋立体结构作为遗传载体的DNA分子,应该具有怎样的结构?1953年,Watson和Crick以非凡的洞察力,得出了正确的答案(/dnaftb/19/concept/index.html),1A,2.StructureofdCTP,3.BaseTautomerism,Chargaffrules-A=T,G=C,helical,10layerLinesBetweenCrossPatterns(10ResiduesPerturn),EvidencefortheDoubleHelix,1.FiberDiffractiondata:-Helicalgeometry-3.4Aspacing(1A=10-10m)-34Apitch,JamesWatson(L)andFrancisCrick(R),andthemodeltheybuiltofthestructureofDNA.ImagefromtheInternet,主链(backbone)：由脱氧核糖和磷酸基通过酯键交替连接而成。主链有二条,它们似麻花状绕一共同轴心以右手方向盘旋,相互平行而走向相反形成双螺旋构型。主链处于螺旋的外则,这正好解释了由糖和磷酸构成的主链的亲水性。所谓双螺旋就是针对二条主链的形状而言的。碱基对(basepair)：碱基位于螺旋的内则,它们以垂直于螺旋轴的取向通过糖苷键与主链糖基相连。同一平面的碱基在二条主链间形成碱基对。配对碱基总是A与T和G与C。碱基对以氢键维系，A与T间形成两个氢键。DNA结构中的碱基对与Chatgaff的发现正好相符。从立体化学的角度看,只有嘌呤与嘧啶间配对才能满足螺旋对于碱基对空间的要求,而这二种碱基对的几何大小又十分相近,具备了形成氢键的适宜键长和键角条件。每对碱基处于各自自身的平面上，但螺旋周期内的各碱基对平面的取向均不同。碱基对具有二次旋转对称性的特征，即碱基旋转180并不影响双螺旋的对称性。也就是说双螺旋结构在满足二条链碱基互补的前提下，DNA的一级结构并不受限制。这一特征能很好的阐明DNA作为遗传信息载体在生物界的普遍意义。,2.DNA双螺旋结构的要点,大沟和小沟：大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽。小沟位于双螺旋的互补链之间,而大沟位于相毗邻的双股之间。这是由于连接于两条主链糖基上的配对碱基并非直接相对,从而使得在主链间沿螺旋形成空隙不等的大沟和小沟。在大沟和小沟内的碱基对中的N和O原子朝向分子表面。结构参数：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。,1.B-DNAatson和Crick是以在生理盐溶液中抽出的DNA纤维在92相对湿度下进行X射线衍射图谱为依据进行推设的。在这一条件下得出的DNA称B构象。这也是最常见的DNA构象，简称B-DNA。是DNA纳盐。2.A-DNA及其他右手螺旋DNAA构象:钠、钾或铯作反离子，相对湿度75，DNA分子的X射线衍射图。不仅出现于脱水DNA中，还出现在RNA分子中的双螺旋区域的DNARNA杂交分子中。C构象:锂作反离子，相对湿度66。仅在实验室中观察到，还未在生物体中发现。如果DNA分子中G-C碱基对较少，这些分子将取D和E构象。这些研究表明DNA的分子结构不是一成不变的，在不同的条件下可以有所不同。不同构象的DNA都有共同的一点：即它们都是右手双螺旋；两条反向平行的核苷酸链通过atson-Crick碱基配对结合在一起；链的重复单位是单核苷酸；这些螺旋中都有两个螺旋沟，分为大沟与小沟，只是它们的宽窄和深浅程度有所不同。,2.2.3DNA结构的多态性,右手螺旋：A-DNA，B-DNA，C-DNA，D-DNA，E-DNA，左手螺旋：Z-DNA,DNABhelix010.5residues/turndiameter20Apitch34A,DNAZhelix712residues/turndiameter18Apitch45A,DNAAhelix2011residues/turndiameter23Apitch28A,A,B,Z,12,A,B,Z,Z-DNAPhosphateBackboneisKinked,14,15,3.Z-DNA1979年，Wang和Rich等人在研究人工合成的CGCGCG单晶的X射线衍射图谱时分别发现这种六聚体的构象与上面讲到的完全不同。它是左手双螺旋，在主链中各个磷酸根呈锯齿状排列，有如“之”字形一样，因此叫它Z构象（Zigzag）。这一构象中的重复单位是二核苷酸而不是单核苷酸；而且ZDNA只有一个螺旋沟，它相当于B构象中的小沟，它狭而深，大沟则不复存在。轴心线在碱基对之外。,研究表明，ZDNA的形成是DNA单链上出现嘌呤与嘧啶交替排列所成的。比如CGCGCGCG或者CACACACA。这种碱基排列方式会造成核苷酸的糖苷键的顺式和反式构象的交替存在。当碱基与糖构成反式结构时，它们之间离得远；而当它们成顺式时，就彼此接近。嘧啶糖苷键通常是反式的，而嘌呤糖苷酸键既可成顺式的也可成反式的。而在ZDNA中，嘌呤碱是顺式的。这样，在ZDNA中嘧啶的糖苷链离开小沟向外挑出，而嘌呤上的糖苷键则弯向小沟。嘌呤与嘧啶的交替排列就使得糖苷键也是顺式与反式交替排列，从而使ZDNA主链呈锯齿状或“之”字形。实验证明细胞DNA分子中确实存在有ZDNA区。而且，细胞内有一些因素可以促使BDNA转变为ZDNA。比如，胞嘧啶第五位碳原子的甲基化，在甲基周围形成局部的疏水区。这一区域扩伸到BDNA的大沟中，使BDNA不稳定而转变为ZDNA。这种C5甲基化现象在真核生物中是常见的。因此在生物B构象的DNA中某些区段具有ZDNA构象是可能的。DNA真是一个构象可变动态分子。,Z-DNA这种结构是怎样生成的？这一结构在天然状态下存在吗？它有什么生物学意义？,ZDNA的形成通常在热力学上是不利的。因为ZDNA中带负电荷的磷酸根距离太近了，这会产物静电排斥。但是，DNA链的局部不稳定区的存在就成为潜在的解链位点。DNA解螺旋却是DNA复制和转录等过程中必要的环节，因此认为这一结构位点与基因调节有关。比如40增强子区中就有这种结构，又如鼠类微小病毒复制区起始点附近有GC交替排列序列。DNA螺旋上沟的特征在其信息表达过程中起关键作用。调控蛋白都是通过其分子上特定的氨基酸侧链与DNA双螺旋沟中的碱基对一侧的氢原子供体或受体相互作用，形成氢键从而识别DNA上的遗传信息的。大沟所带的遗传信息比小沟多。沟的宽窄和深浅也直接影响到调控蛋白质对DNA信息的识别。ZDNA中大沟消失，小沟狭而深，使调控蛋白识别方式也发生变化。这些都暗示ZDNA的存在不仅仅是由于DNA中出现嘌呤啶嘧交替排列之结果，也一定是在漫漫的进化长河中对DNA序列与结构不断调整与筛选的结果，有其内在而深刻的含意，只是人们还未充分认识而已。B-DNA活力高，A-DNA有活力，Z-DNA活性低？,ZDNA有会么生物学意义呢？,2.2.4DNA的高级结构指DNA本身的进一步盘绕成超螺旋的结构，形成特定的空间结构1.DNA的超螺旋负超螺旋松弛DNA正超螺旋空间结构改变10bp/螺旋空间结构改变,拓扑异构酶or溴化乙锭,拓扑异构酶or溴化乙锭,