脱氧核糖核酸
脱氧核糖核酸结构式

脱氧核糖核酸结构式DNA的分子结构是由多个核苷酸单元连接而成。
一个核苷酸单元包含一个碱基、一个脱氧核糖糖分子和一个磷酸。
DNA双链由两条互补的核苷酸链组成,通过碱基间的氢键结合在一起。
DNA的碱基有四种类型:腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。
这些碱基按照一定的顺序排列在DNA的双链中。
腺嘌呤和胸腺嘧啶之间形成两个氢键,鸟嘌呤和胞嘧啶之间形成三个氢键,这使得DNA的双链结构更为稳定。
双链的DNA分为两个部分,一个是正链,另一个是互补链。
在正链上,腺嘌呤与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤与胞嘧啶配对。
互补链是在配对碱基的基础上按照相反的方向排列。
DNA的脱氧核糖糖分子是由五个碳原子组成的环状结构,被称为脱氧核糖糖环。
脱氧核糖糖环上有一个氧原子缺失,与核糖糖环相比,脱氧核糖糖环少了一个氧原子。
脱氧核糖糖环的碳原子编号为1'、2'、3'、4'和5'。
5'碳原子上连接着一个磷酸基团,可以与另一个核苷酸单元的3'碳原子上的氢原子脱水偶联形成磷酸二酯键。
DNA的双链结构由两个互补的链组成。
在DNA分子中,两条链以相反的方向排列,被称为反向链。
正链以5'端开始,以3'端结束;互补链以3'端开始,以5'端结束。
DNA的双链结构可以通过双螺旋模型来描述。
DNA的双螺旋模型是由James Watson和Francis Crick于1953年提出的,他们基于Rosaford Franklin的X射线晶体衍射结果。
根据双螺旋模型,DNA的两条链以螺旋状排列在一起,形成了一个螺旋结构。
螺旋的轴线由两条链之间的氢键连接形成。
每个碱基对之间的距离是0.34纳米,每个转角是36度。
整个DNA分子的宽度为2纳米。
双螺旋模型还解释了DNA复制的机制。
在DNA复制过程中,两条互补链分离并作为模板合成两条新的互补链。
每个旧链上的碱基通过氢键与一个新的碱基配对,最终形成两个完全相同的DNA分子。
脱氧核糖核酸的发酵过程

脱氧核糖核酸的发酵过程脱氧核糖核酸(DNA)的发酵过程是指通过使用微生物进行DNA生产的一种生物技术方法。
这是一种先进的DNA制备技术,可以大量生产高质量的DNA,被广泛应用于基因工程、医学诊断、法医学及许多其他科学研究领域。
DNA发酵的过程主要分为菌种培养、发酵、提取纯化和质量检测四个步骤。
首先,菌种培养是DNA发酵过程的第一步。
通过选择合适的微生物菌种,如大肠杆菌或酵母菌,进行培养。
菌种需要在适当的培养基中进行培养,提供足够的养分和适宜的环境条件(如温度、pH值和氧气)来促进菌种繁殖。
在培养过程中,通过检测生物量、菌株稳定性和菌株纯度等参数,选择最佳的菌株用于后续的发酵过程。
接下来,是DNA发酵过程的核心步骤——发酵。
在发酵过程中,选择适当的发酵罐和发酵条件,如温度、pH值、搅拌速度和氧气供应等,提供良好的生长环境。
菌株被引入到发酵罐中,充分利用培养基提供的营养物质进行增殖。
微生物菌株通过代谢过程产生生长所需的能量和物质,同时合成和分泌DNA。
发酵时间通常需要几个小时到几天不等,时间长短根据目标产量和菌株特性来决定。
发酵过程完成后,下一步是提取和纯化DNA。
发酵液经过离心或其他分离技术,将微生物菌株分离出来。
获得的菌体经过裂解处理,将DNA释放出来。
通过使用化学和物理方法,如酶解、重沉淀、洗涤和过滤等,去除杂质,纯化目标DNA。
纯化后的DNA通常具有较高的纯度和质量,可以被用于各种实验和生产应用。
最后,DNA的质量检测是DNA发酵过程的最后一步。
通过使用分子生物学技术,如聚合酶链式反应(PCR)、电泳和分光光度法等,对提取和纯化的DNA进行质量检测。
质量检测可以确定DNA的质量、浓度、长度和纯度,以确保所获得的DNA符合预期的要求。
根据检测结果,可以鉴定和评估DNA 的适用性和可行性。
总结起来,脱氧核糖核酸的发酵过程是一系列复杂的操作,涉及到菌种培养、发酵、提取纯化和质量检测。
这一过程是基因工程和生物技术领域的重要手段,通过利用微生物菌株进行发酵,可以大量生产高质量的DNA,为科学研究和实际应用提供了可靠的物质基础。
脱氧核糖核酸

染色体的一级结构经螺旋化形成中空的线状体,称 为螺线体或称核丝(英语:Solenoid (DNA)),这 是染色体的“二级结构”,其外径约300埃,内径 100埃,相邻螺旋间距为110埃。螺丝体的每一周螺 旋包括6个核小体,因此脱氧核糖核酸的长度在这个 等级上又被再压缩了6倍。
由 D N A 到 细 胞
核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由4 种组蛋白(H2A、H2B、H3和H4)各两个分子构成的扁 球状8聚体。现在我们知道,脱氧核糖核酸分子具有典型 的双螺旋结构,一个脱氧核糖核酸分子就像是一条长长的 双螺旋的飘带。一条染色体有一个脱氧核糖核酸分子。脱 氧核糖核酸双螺旋依次在每个组蛋白8聚体分子的表面盘 绕约1.75圈,其长度相当于140个碱基对。组蛋白8聚体 与其表面上盘绕的脱氧核糖核酸分子共同构成核小体。在 相邻的两个核小体之间,有长约50~60个碱基对的脱氧 核糖核酸连接线。在相邻的连接线之间结合着一个第5种 组蛋白(H1)的分子。密集成串的核小体形成了核质中 的100埃左右的纤维,这就是染色体的“一级结构”。在 这里,脱氧核糖核酸分子大约聚合物,组成单位为四种脱氧核 苷酸,即腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP 脱氧腺苷)、 胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP 脱氧胸苷)、胞嘧啶 脱氧核苷酸(dCMP 脱氧胞苷)、鸟嘌呤脱氧核苷 酸(dGMP 脱氧鸟苷)。[3] 而脱氧核糖(五碳糖) 与磷酸分子借由酯键相连,组成其长链骨架,排列 在外侧,四种碱基排列在内侧。每个糖分子都与四 种碱基里的其中一种相连,这些碱基沿着DNA长链 所排列而成的序列,可组成遗传密码,指导蛋白质 的合成。读取密码的过程称为转录,是以DNA双链 中的一条单链为模板转录出一段称为mRNA(信使 RNA)的核酸分子。
高考生物必备知识点:DNA(脱氧核糖核酸)

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脱氧核糖核酸(英语:Deoxyribonucleic acid,缩写为DNA)又称去氧核糖核酸,是一种分子,双链结构,由脱氧核糖核苷酸(成分为:脱氧核糖及四种含氮碱基)组成。
可组成遗传指令,引导生物发育与生命机能运作。
主要功能是长期性的资讯储存,可比喻为蓝图或食谱。
其中包含的指令,是建构细胞内其他的化合物,如蛋白质与RNA 所需。
带有遗传讯息的DNA片段称为基因,其他的DNA序列,有些直接以自身构造发挥作用,有些则参与调控遗传讯息的表现。
组成简单生命最少要265到350个基因。
DNA是一种长链聚合物,组成单位为四种脱氧核苷酸,脱氧核糖核酸又称去氧核糖核酸,是一种生物大分子,可组成遗传指令,引导生物发育与生命机能运作。
主要功能是信息储存,可比喻为“蓝图”或“食谱”。
其中包含的指令,是建构细胞内其他的化合物,如蛋白质与核糖核酸所需。
带有蛋白质编码的DNA片段称为基因。
DNA是一种长链聚合物,组成单位为四种脱氧核苷酸,即腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP 脱氧腺苷)、胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP 脱氧胸苷)、胞嘧啶脱氧核苷酸(dCMP 脱氧胞苷)、鸟嘌呤脱氧核苷酸(dGMP 脱氧鸟苷)。
而脱氧核糖(五碳糖)与磷酸分子借由酯键相连,组成其长链骨架,排列在外侧,四种碱基排列在内侧。
每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相连,这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列,可组成遗传密码,指导蛋白质的合成。
读取密码的过程称为转录,是以DNA双链中的一条单链为模板转录出一段称为mRNA(信使RNA)的核酸分子。
多数RNA带有合成蛋白质的讯息,另有一些本身就拥有特殊功能,例如rRNA、snRNA与siRNA。
在细胞内,DNA能与蛋白质结合形成染色体,整组染色体则统称为染色体组。
DNA

DNA一.脱氧核糖核酸定义脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,缩写为DNA)又称去氧核糖核酸,是一种分子,双链结构,由脱氧核糖核苷酸(成分为:脱氧核糖、磷酸及四种含氮碱基)组成。
可组成遗传指令,引导生物发育与生命机能运作。
主要功能是长期性的资讯储存,可比喻为“蓝图”或“食谱”。
其中包含的指令,是建构细胞内其他的化合物,如蛋白质与RNA所需。
带有遗传讯息的DNA片段称为基因,其他的DNA序列,有些直接以自身构造发挥作用,有些则参与调控遗传讯息的表现。
组成简单生命最少要265到350个基因。
1.中文名:脱氧核糖核酸2.外文名:deoxyribonucleic acid3.简称:DNA4.分子结构:双螺旋结构5.与基因的关系:基因是有效遗传的DNA片段6.复制方式:随机半保留复制7.作用:引导生物发育与生命机能运作二.理化性质DNA是一种长链聚合物,组成单位为四种脱氧核苷酸,即:腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP )、胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP )、胞嘧啶脱氧核苷酸(dCMP )、鸟嘌呤脱氧核苷酸(dGMP )。
而脱氧核糖(五碳糖)与磷酸分子借由酯键相连,组成其长链骨架,排列在外侧,四种碱基排列在内侧。
每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相连,这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列,可组成遗传密码,指导蛋白质的合成。
读取密码的过程称为转录,是以DNA双链中的一条单链为模板转录出一段称为mRNA(信使RNA)的核酸分子。
多数RNA 带有合成蛋白质的讯息,另有一些本身就拥有特殊功能,例如rRNA、snRNA与siRNA。
在细胞内,DNA能与蛋白质结合形成染色体,整组染色体则统称为染色体组。
对于人类而言,正常的人体细胞中含有46条染色体。
染色体在细胞分裂之前会先在分裂间期完成复制,细胞分裂间期又可划分为:G1期-DNA合成前期、S期-DNA合成期、G2-DNA合成后期。
对于真核生物,如动物、植物及真菌而言,染色体主要存在于细胞核内;而对于原核生物,如细菌而言,则主要存在于细胞质中的拟核内。
脱氧核糖核酸和核糖核酸的功能

脱氧核糖核酸和核糖核酸的功能1. DNA和RNA简介嘿,大家好!今天咱们来聊聊我们身体里的两位大明星:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
这俩家伙就像是我们生命中的编剧和导演,负责把所有的“剧本”写下来,并指导演员们(也就是细胞们)如何表演。
首先,咱们得知道,DNA是那种看起来特别神秘的双螺旋结构,像个扭曲的梯子,里面藏着我们所有的遗传信息。
而RNA则相对简单一些,通常是单链的,像条小小的链子,负责把DNA里的信息转化成实际的“演出”。
2. DNA的功能2.1 遗传信息的存储说到DNA,它最大的功能就是存储遗传信息。
想象一下,这就像一个巨大的食谱,里面记载了做各种美味菜肴的配方。
每一个基因就像是一个食谱,告诉我们的身体该怎么运作、该长什么样、甚至该怎么思考。
无论是长得高还是矮,皮肤白还是黑,DNA都在默默为我们做着“主厨”。
所以,你要是想知道自己为啥这么聪明,或者为啥某些特质是家族遗传的,看看你那份DNA就知道了。
2.2 细胞的复制与修复而且,DNA还负责细胞的复制和修复。
你知道吗?我们每天都有成千上万的细胞在更新换代,DNA就像是细胞里的复印机,确保每个新细胞都能得到一份“原版”。
如果细胞在工作中受了伤,DNA也会积极赶来修复,就像个忠诚的保镖,时刻准备保护我们的身体。
所以啊,别小看了这根看不见的线,它可是我们健康的守护神。
3. RNA的功能3.1 信息的传递说完DNA,咱们再来聊聊RNA。
这位小家伙可是个忙碌的传递者!它的主要任务就是把DNA里的信息传送到细胞的“工厂”里,也就是核糖体。
你可以把RNA想象成快递员,负责把包裹送到目的地。
它会把DNA中的指令翻译成蛋白质的语言,让细胞知道该制造什么。
这就像一场精心策划的舞蹈,所有的演员(细胞)都在随着音乐(DNA 的指令)翩翩起舞,展现出精彩的表演。
3.2 蛋白质的合成而且,RNA还参与蛋白质的合成,帮助细胞完成各种重要的功能。
没有RNA,这些蛋白质可就难以出现,身体里的各项活动也就无法顺利进行。
核酸的例子

核酸的例子
某些生物体内的核酸是非常重要的分子,它们在细胞的生物化学过程中扮演着重要角色。
以下是核酸的两个例子:
1. DNA(脱氧核糖核酸):DNA是生物体内最常见的核酸之一。
它在几乎所有生物体的细胞核中被发现。
DNA由一系列称为核苷酸的单元组成,这些核苷酸由磷酸、脱氧核糖和一个碱基组成。
DNA的主要功能是存储和传递遗传信息。
它包含了构成生物体的蛋白质的基因序列,每个基因都编码一个特定的蛋白质。
DNA通过遗传方式将这些基因序列传递给后代,从而决定了物种的特征和性状。
2. RNA(核糖核酸):RNA是另一种重要的核酸,它在细胞质中发挥着关键作用。
RNA也是由核苷酸单元组成,但与DNA不同,RNA中的核糖糖分子不是脱氧核糖,而是带有氧原子的核糖。
RNA的主要功能是根据DNA中的遗传信息合成蛋白质。
这个过程称为蛋白质合成或翻译。
在合成期间,特定类型的RNA,称为mRNA(信使RNA),将基因序列从DNA中复制到细胞质,并根据这些序列指示细胞合成特定的蛋白质。
此外,还有tRNA(转运RNA)和rRNA(核糖体RNA)等类型的RNA,它们在蛋白质合成中起着辅助和结构性的作用。
这些例子展示了核酸在生物体内的重要性。
通过DNA和RNA的相互作用和协同工作,细胞能够正确地合成蛋白质并传递遗传信息,从而维持生命的正常功能。
脱氧核糖核酸名词解释

脱氧核糖核酸(DNA)名词解释1. 引言脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid,简称DNA)是生物体内一种重要的生物大分子,它以其特殊的结构和功能而备受关注。
DNA是遗传信息的存储和传递的分子基础,对于细胞的正常功能以及生物体的遗传特征具有重要作用。
本文将从DNA的结构、功能和重要性三个方面对脱氧核糖核酸进行详细解释。
2. DNA的结构DNA由四种碱基、磷酸基团和脱氧核糖组成。
四种碱基分别为腺嘌呤(Adenine,简称A)、胸腺嘧啶(Thymine,简称T)、鸟嘌呤(Guanine,简称G)和胞嘧啶(Cytosine,简称C)。
这四种碱基按照一定规则排列组成了DNA的序列。
DNA以双螺旋结构存在,通常表现为两条互相缠绕的长链。
每条链由碱基通过氢键连接而成。
A与T之间形成两个氢键连接,G与C之间形成三个氢键连接。
这种特殊的碱基配对规则使得DNA能够在复制过程中保持遗传信息的准确传递。
3. DNA的功能3.1 遗传信息的存储和传递DNA是生物体内遗传信息的存储介质。
在细胞分裂过程中,DNA通过复制过程将遗传信息准确地复制给下一代细胞。
这种准确的复制保证了遗传信息的连续性和稳定性。
3.2 蛋白质合成的模板DNA不仅仅是存储遗传信息,还具有蛋白质合成的重要功能。
在蛋白质合成过程中,DNA通过转录生成一种称为信使RNA(messenger RNA,简称mRNA)的分子。
mRNA带着DNA上编码蛋白质序列的信息,进入细胞质后参与翻译过程,最终合成出具有特定功能的蛋白质。
3.3 调控基因表达DNA还参与调控基因表达过程。
在DNA上存在着一些特殊序列,称为启动子和增强子。
这些序列能够与转录因子结合,并激活或抑制基因的转录过程。
通过这种方式,DNA能够调控细胞中不同基因的表达,从而实现细胞的分化和功能多样性。
4. DNA的重要性DNA对生物体具有重要的意义。
首先,DNA是生物体遗传信息的存储和传递介质,保证了遗传信息的连续性和稳定性。
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脱氧核糖核酸由成千上万个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的一类核酸。
因含脱氧核糖而得名,简称DNA(见彩图)。
它是染色体的主要成分。
此外,真核生物的线粒体和叶绿体中也含有DNA,原核生物的质粒全由DNA构成。
在不含核糖核酸(RNA)的病毒和噬菌体中,其核酸都是DNA。
除了RNA病毒和噬菌体外,DNA是所有生物的遗传物质基础。
生物体亲子之间的相似性和继承性即所谓遗传信息都贮存在DNA分子中。
1944年O.T.埃弗里等人从带荚膜光滑菌落的?型肺炎球菌抽提出DNA,加到不带荚膜粗糙菌落的肺炎球菌培养基中,使后者转化为带荚膜光滑菌落的?型肺炎球菌,并证明这种转化能力不能为蛋白水解酶或核糖核酸酶破坏,但若用脱氧核糖核酸酶处理,就失去转化能力。
1952年A.D.赫尔希和M.蔡斯用同位素分别标记(32P标记DNA,35S标记蛋白质)的T2噬菌体感染大肠杆菌,发现只有DNA进入细菌体内,蛋白质则留在体外。
新生成的噬菌体也只含有32P而不带35S,进一步证实DNA是遗传信息的载体。
大小和形状最小的如病毒和噬菌体DNA,分子量d也在百万以上,大肠杆菌的DNA分子量为2.5×109,人的DNA为1.5×1012。
DNA的大小还可以所含碱基对数目和分子长度来表示,如猴肾病毒40的DNA含有5100碱基对,其分子长为1.7微米,即长度为1微米的DNA相当于3000碱基对,其分子量为3000×660或2×106(每一碱基对分子量以660计)。
DNA分子大多是线性,不分枝,如真核生物染色体中的DNA;有些是环状分子,如大肠杆菌的DNA,线粒体DNA,叶绿体DNA和一些病毒DNA等。
绝大多数DNA是双链,只有少数噬菌体和病毒DNA是单链,如ΦX174的DNA是环状单链分子。
碱基组成由脱氧腺苷酸、脱氧鸟苷酸、脱氧胸苷酸和脱氧胞苷酸等脱氧核苷酸所组成。
其中腺、鸟即腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G);胸、胞即胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
测定这4种碱基的克分子比也就代表了4种脱氧核苷酸的克分子比。
分析了许多不同生物材料,如人肝、牛胸腺、麦胚、酵母、大肠杆菌等的DNA中碱基的克分子比,发现嘌呤碱克分子含量和嘧啶碱克分子含量近似相等,腺嘌呤克分子含量和胸腺嘧啶克分子含量近似相等,鸟嘌呤克分子含量和胞嘧啶克分子含量近似相等(在单链的DNA中没有这些规律)。
例如酵母中鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶的克分子百分数分别为18.3,31.7,17.4,32.6。
此外还发现每一种生物DNA的碱基比例都是恒定的,不因年龄、生长条件、环境因素而有变化,而且在高等生物中,不同器官和不同组织的DNA都含有相同的碱基组成。
此外,每个生物DNA的腺,胸与鸟,胞的比例各异,在细菌中这个比例的范围很广,例如藤黄叠球菌为0.35,产气梭状芽孢杆菌为2.7。
但在高等生物中,这个变化就较小,动物一般为13,1.5,植物为1.1,1.7。
一级结构也称化学结构,即核苷酸的排列顺序。
至1983年中期已经测定了许多种含几千个核苷酸的DNA的一级结构,主要有病毒、噬菌体、质粒和某些基因的DNA。
几万对核苷酸的DNA如人的线粒体DNA,牛线粒体DNA和λ噬菌体DNA的一级结构也已测出。
这样迅速的发展,是由于:?发现了限制性核酸内切酶,从而可以把大分子DNA在特定的部位切成许多片段,再分别进行结构测定;?测定方法有很大进展,特别是化学降解法(用特殊的化学试剂专一性地作用于A、G、C、T)和末端终止法(用2,,3,-双脱氧核苷三磷酸代替正常的3,-脱氧核苷三磷酸以使DNA链在酶促合成时停止延伸)起了很大作用;?运用重组DNA的方法获得大量的纯DNA;?新技术的应用,如用高比放射性的32P同位素标记DNA片段,使样品大为节省;又如用电子计算机帮助排列各酶解片段的先后。
中国学者洪国藩在此基础上,于1982年又创造出一种系统地非随机测定法,进一步提高了效率。
高级结构 1953年,J.D.沃森和F.H.C.克里克根据DNA分子中碱基组成的规律性,DNA的X射线衍射图谱以及其他一些实验结果,提出了DNA的双螺旋模型(见脱氧核糖核酸双螺旋)。
这个模型的特征是:? DNA由两条多核苷酸链构成,这两条链的方向相反,即一条链的5'-末端和另一条链的3'-末端相对应,两条链都以右手螺旋方式盘绕同一中心轴成双螺旋结构,这样的旋转形成了大沟和小沟;?脱氧核糖和磷酸形成的骨架在外侧,碱基在双螺旋内侧,两两配对,A对T,G对C,T对A,C对G,配对碱基之间以氢键联系,从而使两条多核苷酸链形成固定的关系。
此外,堆集碱基之间的疏水作用也有助于维持DNA的双链结构。
由于DNA两条链的碱基具有严格的配对关系,通常叫它们为互补链,如果一条链的核苷酸顺序弄清楚了,另外一条链上的核苷酸顺序也就一目了然;?每对碱基处于同一平面,而和中心轴垂直,不同碱基对的平面互相平行,相邻两平面的间距为3.4埃,螺旋每转一圈的螺距为3.4埃,所以每一圈螺旋含10对碱基,螺旋的直径为20埃。
DNA的双螺旋结构有3种,即A型,B型和C型,在生物体内和溶液中最常见的为B型,就是具有上述各种特征的一种类型。
A型和C型与B型类似,但有微小差异。
1979年以来对人工合成的dCpGpCpGpCpGp,dpCpGpCpG晶体和聚d(GC)纤维进行X射线衍射研究,发现这些化合物为左旋结构,被命名为Z型DNA。
其他嘌呤和嘧啶相间的DNA片段也具有Z型的左旋结构。
Z型DNA比B型DNA细而长,碱基对偏离轴心,靠近双螺旋的外侧,呈现一种比较暴露的状态,可能较易受外来因素的影响。
Z型DNA还能在异体动物体内诱生抗体,用Z型DNA抗体进行实验,发现它能和天然DNA结合,说明天然DNA分子中有Z型DNA的结构。
DNA还有三级结构,如超螺旋结构,由双螺旋链扭曲而成。
在原核生物内长1毫米的DNA链能压缩在直径1微米的细胞内就是这种盘旋扭曲的结果。
在真核生物细胞染色体上,DNA链与组蛋白组成核小体,在电子显微镜下呈念珠状,在一根长丝上附着很多小球,小球直径100埃左右,由长约140碱基对的DNA绕在由组蛋白H2A,H2B,H3和H4各两分子组成的八聚体蛋白质核心外面,小球之间为细丝,由DNA 和组蛋白H1构成。
核小体进一步旋绕折叠压缩而成染色质(见染色体)。
变性和复性使刚性的DNA双链解开成易于柔折的单链的现象叫做变性。
凡能破坏氢键和改变堆集碱基的疏水性的试剂和条件,都能使DNA变性,如尿素、甲酰胺等试剂,酸或碱,以及加热等。
随着变性,DNA出现一系列性质的变化,如紫外光吸收的增加即增色效应,旋光的减低,粘度的下降,沉降速度增加,浮力密度上升等。
由于GC之间可以形成3个氢键,AT之间只能形成2个氢键,所以DNA分子中G+C的克分子含量愈高,变性愈难。
利用DNA变性后的增色效应研究变性过程是最常用的手段。
以温度对紫外光吸收作图得一S形曲线,在一个相当窄的温度范围内,增色效应有一个跳跃,类似于结晶的融化。
使50,的DNA变性的温度就叫做DNA的融点,通常写作Tm。
Tm的高低和DNA分子中G+C的克分子含量有关,可由下式表示:(G+C),,( Tm-69.3)×2.44,去除变性条件以后,变性DNA的2条互补链可以重新结合,恢复到原来的双螺旋,这个过程称为复性。
复性的速度在一定条件下,和DNA的大小成反比例,如大肠杆菌的DNA比λ噬菌体DNA大80倍,大肠杆菌DNA的复性速度比λ噬菌体DNA小80倍。
真核生物DNA更大,变性的真核生物DNA的复性速度相应应该更慢,但小鼠DNA中有约10,的复性速度比已知最小的噬菌体DNA还要快。
原因是原核生物DNA核苷酸顺序是不重复的,而真核生物DNA的核苷酸顺序有不重复的、中度重复的和高度重复的。
上述小鼠DNA的10,复性很快的部分就是高度重复顺序。
不重复的顺序大都是编码蛋白质的结构基因。
中度重复顺序大部分分散存在于不重复顺序之间,可能对基因表达起着调节控制作用;小部分是连续排列,主要是rRNA的基因,tRNA的基因和某些蛋白质的基因。
高度重复顺序的功能还不清楚。
复制生物为了维持种族的延续,必须把遗传信息稳定不变地传给下一代,这就靠DNA的忠实复制来实现。
以双链DNA为遗传物质的生物在DNA复制时,将亲代DNA的两条链分别作为模板,通过碱基配对(A配T,G配C)合成两条新生链,然后将两个各含一新一旧的双链DNA分配到两个子代细胞中,这种复制方式便称为半保留复制。
复制是一个极为复杂的过程,除需DNA聚合酶外,还有多种酶或蛋白质因子参与(见脱氧核糖核酸的复制)。
损伤和修复环境中化学的或物理的因素以及生物体内代谢过程中产生的自由基均可对DNA造成损伤。
如:酸和热能使嘌呤碱基脱落;碱基脱氨能使DNA复制时产生差错;有些化合物如吖啶嵌入DNA碱基中时,可引起复制和重组的误差(插入或缺失一个核苷酸),而产生移码突变。
电离辐射或化学物质(如博莱霉素)能引起磷酸二酯键断裂。
紫外光能使DNA分子中相邻二嘧啶(特别胸腺嘧啶)形成环丁基二聚体,而妨碍了嘧啶通过氢键形成碱基对。
DNA 修复的分子机制目前了解得最多的是对嘧啶二聚体的修复。
主要通过两个途径:?酶促光激活作用。
生物体内有一个能专一地和嘧啶二聚体结合的酶,当酶和二聚体结合后,在可见光照射下,光能可使二聚体解开恢复成嘧啶单体;?切除修复。
在大肠杆菌中,先由一特殊的内切酶在邻近胸腺嘧啶二聚体处切开,然后由聚合酶?的5,?3,外切酶活力将带有二聚体的寡核苷酸片段除去,同时通过聚合酶?的作用(从切断处的3,-端开始)重新合成缺损的片段,最后再经过DNA连接酶的作用将新合成片段和DNA的其余部分连接起来。
如果缺乏这种修复机制,可造成一些疾病,如人的着色性干皮病,就是因为不能修复由于紫外光造成对DNA的损伤所致。
患有这种病的人对阳光非常敏感,容易生皮肤癌(见DNA损伤修复)。
修饰和限制细菌有一种不降解自身DNA但能降解异源DNA的机制,这是阻止异源DNA在体内起作用的一种保护作用。
起这个保护作用的就是限制性核酸内切酶。
限制性核酸内切酶有?型和?型两类:?型酶需Mg2+、ATP和S-腺苷甲硫氨酸;?型酶只需Mg2+;?型酶除有核酸酶活力外,还有甲基化酶和腺三磷酶活力。
?型酶则只有核酸酶活力;?型酶的切点是专一的,它要求一定的核苷酸顺序(具有双重旋转对称性),而?型酶则否。
如果碱基被修饰了,如腺嘌呤的6-氨基上的氢原子被甲基取代或胞嘧啶的5位甲基化了,原来能裂解这个核苷酸顺序的限制性核酸内切酶就不能再作用于这个修饰过的DNA。
因此,如果细菌本身的DNA是修饰过的(甲基化),则限制性核酸内切酶对自身DNA不起作用,当外来DNA(未修饰过的)进入细菌体内,限制性核酸内切酸可将其降解,这样对自身就起到了保护作用。