1、（三）DNA的高級結構：（1）1953年Watson與Crick提出的DNA雙螺旋結構模型，主要有三方面依據：核酸化學結構和核苷酸鍵長和鍵角數據。DNA X-射線衍射分析。DNA堿基組成的Chargaff規則；同一物種不同組織和器官，DNA堿基組成 具有生物種特異性。且摩爾數為A=T，G=C，A+C=G+T。（2）DNA二級結構：W- C DNA分子雙螺旋結構模型見P480圖13-5，要點如下：兩條反向平向的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞，兩條鏈均為右手螺旋。堿基位于雙螺旋內側，核酸與核糖在外側，彼此通過3 ，5 -磷酸二酯鍵相連 接，形成DNA分子骨架。堿基平面與縱軸重直，糖環平面與縱軸平

2、行。多核 苷酸鏈方向3一5為正向（P487圖13- 6），形成一條大溝和一條小溝。雙螺旋平均直徑為2nm，兩個相鄰堿基對之間相距高度為0.34nm，兩核苷酸 之間夾角為360沿中心軸每旋轉一周有10個核苷酸，每一轉的高度（螺距） 為 3.4nm。兩條鏈被堿基之間形成的氫鍵連成一體，互相匹配，A與T配對，形成兩個氫 鍵，G與C配對，形成三個氫鍵。堿基在一條鏈上的排列順序不受任何限制，一條鏈序列確定后則決定另一條互 補鏈序列。遺傳信息由堿基序列所攜帶。DNA結構可受環境影響而改變，有A、B、C、D、E和Z型等不同構象存在。A、B型是DNA基本構象，E型為左手雙螺旋。B型：為W- C雙螺旋結構，DN

3、A鈉鹽在較高濕度下（92%）制得的纖維結構。A型：螺體較寬而短，RNA分子雙螺旋區以及RNA- DNA雜交雙鏈具有與A- DNA相似結構。P489表13-6 A、B和Z型DNA的比較。DNA二級結構主要是形成雙螺旋，但在某些情況下也能形成三股螺旋，第三 股的堿基可與W- C堿基對中嘌吟堿形成配對。P489圖13-10三股螺旋DNA 堿基配對。H-DNA是通過分子內折疊形成的三股螺旋（P490圖13-11 H- DNA結構）， 它存在于基因調控區，因而有重要生物學意義。（3） DNA三級結構：DNA三級結構指DNA分子（雙螺旋），通過扭曲和折疊形成的特定構象，包 括不同二級結構單元間的相互作用，

4、單鏈與二級結構單元間的相互作用以及DNA 的拓撲特征。超螺旋是DNA三級結構的一種形式，是雙螺旋的螺旋。將環狀DNA分子再額外多轉幾圈或少轉幾圈，都會使雙螺旋中存在張力，為 抵消張力，環狀DNA分子的軸再曲繞而形成超螺旋，左旋為負，右旋為正。DAN分子十分巨大，要組裝到有限的空間，壓縮比達1000-2000，組裝成染色 體則高達8000-10000 （p492表13-7）。為此絕大多數DNA以超螺旋形式存在， 把很長的DNA壓縮成很小的體積內。如人類第一號染色體DNA長7.2cm，經彎 曲纏繞后只有近10m（壓縮約7700倍）。由于DNA雙螺旋為右旋，負超螺旋（左旋）有利于雙螺旋解旋，自然界存

5、在 的環狀DNA幾乎全是負超螺旋。DNA復制、重組或轉錄時，必須解旋解鏈，暴露出DNA結合位點，使各種調 控蛋白發揮作用，隨后再形成超螺旋，存在拓撲學問題。生物過程需負超螺旋程 度不同，可通過DNA拓撲異構來調節其功能。環狀DNA的一些重要拓撲學性質：（拓撲學是數學的一個分支，研究物體變形后仍保留下的結構特性。）連環數L：為一條鏈以右手螺旋繞另一條鏈纏繞次數，為一個整數。L值不同，則為拓撲異構。扭轉數T：指DNA分子中的Watson- Crick螺旋數。天然DNAT變化不大，變化時 有張力。超螺旋數W：為超螺旋的超繞數，右旋為正，左旋為負。L、T、W三者關系：L=T+W L為整數，T、W可帶小

6、數。比連環差入:表示超螺旋程度入=L- L0/L0 L0為松弛環形DNA （無超螺旋）的L值。P491圖13- 12環狀DNA不同構象： 人：線型DNA。B：環狀 DNA，松弛型 DNA，L=25，T=25，W=0。C：解鏈環狀：擰松兩周后，可形成兩種環狀DNA，一種即為解鏈環狀L=23， T=23, W=0有張力；另一種為超螺旋DNA，為D。D：負超螺旋：形成超螺旋（左旋）消除解鏈影響，在力能學上有利，為自發過 程，L=23，T=25，W=- 2。DNA拓撲異構：除連環數不同外（如上述L=25, L=23），其他性質均相同的DNA 分子。雙螺旋DNA在拓撲異構變化中T相同，是W不同導致L不同

7、。DNA拓撲異構現象：為DNA超螺旋狀態與解旋狀態之間的相互轉換，不發生堿 基組成或順序（一級結構）的任何變化，是DNA復制、重組或轉錄時所必需的。拓撲異構酶：引起DNA拓撲異構之間轉變的酶，可改變DNA拓撲異構體的L值， 有兩類：I類：使雙鏈超螺旋DNA轉變成松弛型環狀DNA，每一次催化作用可消除一個 負超螺旋，L值增加1。II類：使松弛型環狀DNA轉變成負超螺旋型DNA，每次催化作用使L減少2， 又稱促旋酶。兩類酶含量嚴格控制，使細胞內DNA保持一定超螺旋水平。（2） DNA與蛋白質復合物的結構（四級結構）病毒、細菌擬核和真核生物的染色體都存在DNA的組裝和一定程度的壓縮。核小體是真生物染

8、色質的基本結構單位，由核小體鏈形成纖維，進而折疊螺旋化， 組裝成不同層次結構的染色質和染色體。病毒：通常只有幾個至幾十個基因，主要由核酸和蛋白質組成，有時還含有脂 質和糖類。病毒的侵染性由核酸決定。核酸位于內部，蛋白質包裹著核酸為衣殼，有的還有脂蛋白被膜。由宿主不同，病毒分為噬菌體（宿主細菌與放線菌），植物病毒和動物病毒。 動物病毒含DNA或含RNA，有的還有被膜，如流感病毒（冠狀病毒），表面有 許多突起，見P494圖13- 14，流感病毒為RNA病毒。（二）RNA的高級結構：RNA通常是單鏈線型分子，但可自身回折形成局部雙螺旋（二級結構）進而折疊 （三級結構），除tRNA外，幾乎全部細胞中的RNA都與蛋白質形成核蛋白復合物（四 級結構）。RNA病毒是具有感染性的RNA復合物。（1）tRNA的高級結構：二級結構都是呈三葉草形，P496圖13-18，雙螺旋區構成葉柄，另外有幾個 突環區。氨基酸臂：3 -末端CCA，可接受活化的氨基酸。二氫尿嘧啶環：有兩個DHU。反密碼環：環中部為反密碼子，由3個堿基組成，次黃嘌吟核苷酸常出 現于反密碼子中，反密碼子可識別mRNA的密碼子。額外環：是tRNA分類重要指標。Tw C環：幾乎所有tRNA