dna的二级结构
酶的特性-归园田居其一ppt
2023年2月20日发(作者：从军行王昌龄其二)DNA的高级结构
（三）DNA的高级结构：
（1）1953年Watson与Crick提出的DNA双螺旋结构模型,主要有三方面依据:
1.核酸化学结构和核苷酸键长和键角数据。
—射线衍射分析。
碱基组成的Chargaff规则；同一物种不同组织和器官，DNA碱基组成具有生物种特异性.
且摩尔数为A=T，G=C，A+C=G+T。
（2）DNA二级结构：
W-CDNA分子双螺旋结构模型见P480图13-5，要点如下：
1.两条反向平向的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手螺旋。
2.碱基位于双螺旋内侧，核酸与核糖在外侧，彼此通过3‘，5‘-磷酸二酯键相连接，形成DNA分
子骨架。碱基平面与纵轴重直，糖环平面与纵轴平行。多核苷酸链方向3‘→5‘为正向（P487图
13-6），形成一条大沟和一条小沟。
3.双螺旋平均直径为2nm,两个相邻碱基对之间相距高度为0.34nm，两核苷酸之间夹角为360，沿中
心轴每旋转一周有10个核苷酸，每一转的高度（螺距）为3.4nm。
4.两条链被碱基之间形成的氢键连成一体，互相匹配，A与T配对，形成两个氢键，G与C配对，
形成三个氢键.
5.碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制，一条链序列确定后则决定另一条互补链序列。遗传信
息由碱基序列所携带。
DNA结构可受环境影响而改变，有A、B、C、D、E和Z型等不同构象存在。
A、B型是DNA基本构象，E型为左手双螺旋。
B型：为W-C双螺旋结构，DNA钠盐在较高湿度下（92%)制得的纤维结构。
A型：螺体较宽而短，RNA分子双螺旋区以及RNA-DNA杂交双链具有与A-DNA相似结构。
P489表13-6A、B和Z型DNA的比较.
DNA二级结构主要是形成双螺旋，但在某些情况下也能形成三股螺旋，第三股的碱基可与W—C
碱基对中嘌呤碱形成配对。P489图13—10三股螺旋DNA碱基配对.
H—DNA是通过分子内折叠形成的三股螺旋（P490图13—11H—DNA结构）,它存在于基因调
控区，因而有重要生物学意义。
（3）DNA三级结构：
DNA三级结构指DNA分子(双螺旋)，通过扭曲和折叠形成的特定构象，包括不同二级结构单元间
的相互作用,单链与二级结构单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征。
超螺旋是DNA三级结构的一种形式，是双螺旋的螺旋。
将环状DNA分子再额外多转几圈或少转几圈，都会使双螺旋中存在张力，为抵消张力，环状DNA
分子的轴再曲绕而形成超螺旋,左旋为负，右旋为正。
DAN分子十分巨大，要组装到有限的空间，压缩比达1000-2000，组装成染色体则高达8000—10000
（p492表13-7）。为此绝大多数DNA以超螺旋形式存在,把很长的DNA压缩成很小的体积内。如人
类第一号染色体DNA长7。2cm，经弯曲缠绕后只有近10μm（压缩约7700倍）。
由于DNA双螺旋为右旋，负超螺旋（左旋）有利于双螺旋解旋,自然界存在的环状DNA几乎全是
负超螺旋.
DNA复制、重组或转录时，必须解旋解链，暴露出DNA结合位点，使各种调控蛋白发挥作用，随
后再形成超螺旋，存在拓扑学问题。生物过程需负超螺旋程度不同，可通过DNA拓扑异构来调节
其功能。
环状DNA的一些重要拓扑学性质：
(拓扑学是数学的一个分支，研究物体变形后仍保留下的结构特性。）
1.连环数L:
为一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕次数,为一个整数。
L值不同,则为拓扑异构。
2.扭转数T：
DNA的高级结构
指DNA分子中的Watson-Crick螺旋数。天然DNAT变化不大,变化时有张力。
3.超螺旋数W：
为超螺旋的超绕数，右旋为正，左旋为负.
L、T、W三者关系：
L=T+WL为整数，T、W可带小数。
4.比连环差λ：
表示超螺旋程度
λ=L—L0/L0L0为松弛环形DNA（无超螺旋）的L值.
P491图13-12环状DNA不同构象：
A:线型DNA。
B：环状DNA，松弛型DNA，L=25，T=25，W=0。
C：解链环状：拧松两周后，可形成两种环状DNA,一种即为解链环状L=23，T=23，W=0有张力;
另一种为超螺旋DNA，为D。
D：负超螺旋：形成超螺旋（左旋）消除解链影响，在力能学上有利，为自发过程，L=23，T=25，
W=—2。
DNA拓扑异构:除连环数不同外（如上述L=25，L=23）,其他性质均相同的DNA分子。
双螺旋DNA在拓扑异构变化中T相同，是W不同导致L不同.
DNA拓扑异构现象：为DNA超螺旋状态与解旋状态之间的相互转换,不发生碱基组成或顺序（一级
结构)的任何变化，是DNA复制、重组或转录时所必需的.
拓扑异构酶：引起DNA拓扑异构之间转变的酶，可改变DNA拓扑异构体的L值，有两类：
Ⅰ类：使双链超螺旋DNA转变成松弛型环状DNA，每一次催化作用可消除一个负超螺旋，L值增加
1。
Ⅱ类:使松弛型环状DNA转变成负超螺旋型DNA，每次催化作用使L减少2，又称促旋酶。
两类酶含量严格控制，使细胞内DNA保持一定超螺旋水平。
（2）DNA与蛋白质复合物的结构（四级结构）
病毒、细菌拟核和真核生物的染色体都存在DNA的组装和一定程度的压缩。核小体是真生物染
色质的基本结构单位，由核小体链形成纤维，进而折叠螺旋化,组装成不同层次结构的染色质和染
色体。
病毒：通常只有几个至几十个基因，主要由核酸和蛋白质组成,有时还含有脂质和糖类。病毒的
侵染性由核酸决定.核酸位于内部，蛋白质包裹着核酸为衣壳，有的还有脂蛋白被膜.
由宿主不同，病毒分为噬菌体（宿主细菌与放线菌）,植物病毒和动物病毒。动物病毒含DNA或
含RNA,有的还有被膜，如流感病毒（冠状病毒），表面有许多突起，见P494图13-14，流感病毒
为RNA病毒。
（二）RNA的高级结构:
RNA通常是单链线型分子，但可自身回折形成局部双螺旋（二级结构),进而折叠（三级结构），除tRNA
外，几乎全部细胞中的RNA都与蛋白质形成核蛋白复合物(四级结构）。RNA病毒是具有感染性的RNA
复合物。
（1）tRNA的高级结构：
二级结构都是呈三叶草形，P496图13-18，双螺旋区构成叶柄，另外有几个突环区。
1.氨基酸臂:3‘—末端CCA，可接受活化的氨基酸。
2.二氢尿嘧啶环：有两个DHU。
3.反密码环：环中部为反密码子,由3个碱基组成，次黄嘌呤核苷酸常出现于反密码子中,反
密码子可识别mRNA的密码子。
4.额外环：是tRNA分类重要指标。
5.TψC环：几乎所有tRNA在此环中都含有TψC，tRNA折叠形成三级结构，呈倒L型。
（2）rRNA的高级结构：
核糖体是蛋白质合成的工厂,核糖体是一种核酶，催化肽键合成的是rRNA.
DNA的高级结构
所有生物核糖体都是有大小不同两个亚基组成，大小亚基分别由几种rRNA和数十种蛋白质组成，见P498表
13-9。