第二章 第二节 DNA结构与功能

1、DNA的空间结构和功能，第2节，DNA的空间结构：构成DNA的所有原子在三维空间中的相对位置。DNA的空间结构是二级结构、高级结构氢键、离子力、疏水力和空间效应的结果。(1)脱氧核糖核酸的二级结构是双螺旋结构(1)脱氧核糖核酸双螺旋结构的实验基础、荷夫定律、脱氧核糖核酸纤维X射线衍射图像碱基对的结构参数、荷夫定律以及不同生物的脱氧核糖核酸碱基组成是不同的。同一生物的不同器官或组织的DNA碱基组成是相同的。DNA碱基组成不随年龄、营养状况和环境而变化。腺嘌呤(a)和胸腺嘧啶(t)的摩尔数相等，鸟嘌呤(g)和胞嘧啶(c)的摩尔数相等。DNA纤维的x射线衍射图、碱基对的结构参数、里程碑式的发现，沃森

2、和克里克在前人的基础上提出了DNA双螺旋结构模型。(2)脱氧核糖核酸双螺旋结构的结构特征构成脱氧核糖核酸的两条多脱氧核苷酸链围绕同一螺旋轴形成右旋螺旋结构。两条多脱氧核苷酸链是反平行的。双螺旋结构的直径为2.37纳米，节距为3.54纳米、5、5、3.54纳米、2.37纳米，磷酸-脱氧核糖骨架、碱基对、互补碱基对、互补碱基对形成于两个多脱氧核苷酸链之间。一条链上的腺嘌呤和另一条链上的胸腺嘧啶之间形成两个氢键。一条链上的鸟嘌呤与另一条链上的胞嘧啶形成三个氢键。碱基对平面几乎垂直于螺旋轴，脱氧核糖平面垂直于碱基平面。每个螺旋有10.5个碱基对，每两个相邻碱基对之间的相对旋转角度为36。互补碱基对、鸟

3、嘌呤：胞嘧啶碱基对、腺嘌呤：胸腺嘧啶碱基对、双螺旋槽、脱氧核糖和多脱氧核苷酸链的磷酸基团构成亲水骨架。亲水性骨架位于双螺旋结构之外，疏水性碱基对嵌入双螺旋结构之内。在DNA双螺旋结构的表面形成一个大凹槽和一个小凹槽。亲水性骨架和疏水性碱基对，磷酸-脱氧核糖骨架，5，碱基，大和小凹槽，大凹槽，小凹槽，大凹槽，小凹槽，5，5，大凹槽，小凹槽，碱基堆积力。在DNA双螺旋结构的进动过程中，两个相邻的碱基对平面相互重叠，产生碱基堆积力。互补链间碱基对的碱基堆积力和氢键力共同维持了DNA双螺旋结构的稳定性。DNA双螺旋结构的意义揭示了遗传信息载体的物质本质，为DNA复制和转录提供了理论基础，为分子生物学和

4、现代基因工程奠定了实验基础。(3)DNA双螺旋结构的多样性和环境变化(离子强度或溶液相对湿度)可以改变DNA双螺旋结构的凹槽、螺距、旋转角度和碱基对倾角。天然双螺旋结构：-脱氧核糖核酸，-脱氧核糖核酸，右旋螺旋，左旋螺旋，A-B-Z型，A-B-Z型，(4)脱氧核糖核酸多链结构，质子化胞嘧啶在酸性溶液中形成胡格汀氢键。在CGC平面上有三个碱基：气相色谱之间的沃森-克里克氢键和气相色谱之间的霍格斯汀氢键。胡格斯汀氢键的形成并不破坏原碱基对中的沃森-克里克氢键DNA，而是形成TAT的三重碱基平面。c:g3360c三重基面，沃森-克里克氢键，胡格汀氢键，T:A:T三重基面，沃森-克里克氢键，胡格汀氢键

5、，以及DNA三重链结构，当一个DNA双链的核苷酸序列富含嘌呤时，相应的互补链必须富含嘧啶。第三个是富含嘧啶的单链，具有碱基互补性。当环境条件为酸性时，第三条链和双链将形成一个DNA三链结构。DNA的四链结构人类染色体的三端是一条叫做端粒的单链。单链富含G和T的重复序列，如(TTAGGG) N。它可以被折叠成四链结构。动作：稳定了端粒的单链结构和脱氧核糖核酸的四链结构，四个鸟嘌呤通过八对胡格汀氢键形成一个四重平面。富含鸟嘌呤的片段被折叠形成多个四分体平面，这些平面被堆叠在一起形成四分体结构。胡星氢键，胡星氢键，人类端粒核苷酸序列。DNA的高级结构是基于超螺旋结构的高度致密结构，DNA双链的缠绕可

6、以形成超螺旋结构。当螺旋方向与DNA双螺旋相同时，超螺旋结构为正超螺旋。相反，它是负超螺旋。在自然界中，环状DNA双链以负超螺旋的形式存在。生物体可以通过不同的超螺旋结构来调节它们的功能。(1)封闭的环状DNA具有超螺旋结构，大多数原核DNA是环状双螺旋分子。不同的DNA区域具有不同的超螺旋结构，形成可以独立存在的超螺旋区域。每200个碱基(大肠杆菌)形成一个阴性超螺旋。负超螺旋结构：避免DNA双链之间的纠缠；有利于脱氧核糖核酸双链的熔化。线粒体DNA、线粒体和叶绿素是真核细胞中含有核外遗传物质的细胞器。线粒体DNA是真核细胞细胞核外的遗传物质。线粒体DNA有一个封闭的环状超螺旋结构。(2)真

7、核生物的DNA逐步组装成高级结构。长度为1.7米的脱氧核糖核酸双链组装在细胞核中。DNA双链需要一系列的盘绕、折叠和压缩。在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散染色质的形式存在。在细胞分裂过程中，形成高度密集的染色体。化学能载体：三磷酸腺苷，23具有不同染色体大小、染色体形态、染色质电镜图像、以核小体为基本单位的串珠特征、核小体的分子组成、蛋白质组成：富含赖氨酸和精氨酸的碱性蛋白组蛋白八聚体：H2A (X2组蛋白H1结合在DNA接头和核小体的进出口处。DNA组成：146个碱基螺旋在组蛋白八聚体周围(1.75圈)，50个碱基连接核小体，组蛋白八聚体和组蛋白H1结合在DNA接头和核小体的入口和出口。DNA组装，DNA组装，DNA组装，DNA组装，DNA是主要的遗传物质，生物体的遗传信息以基因的形式存在。基因是编码核糖核酸或多肽链的脱氧核糖核酸片段，即脱氧核糖核酸中的特定核苷酸序列。DNA通过四个碱基的不同排列来编码生物体的遗传信息，这些信息通过复制传递给后代。基因组是指生物体(除了一些病毒)的DNA中包含的所有遗传信息，即一组染色体中的完整核苷酸序列。进化程度越高，基因组越大越复杂。不同生物体中包含的基因的基因组大小、数量和类型是不同的。病毒粒子的基因组可以是脱氧核糖核酸，也可以是核糖核酸。病毒基因组的脱氧核糖核酸和核糖核酸可以是单链或双链的。DNA的生物学特