【正文】 ick從x光衍射圖譜推測(cè)的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)具有下列特征：1. 兩條核酸鏈方向相反，圍繞同一軸纏繞形成螺旋結(jié)構(gòu)。一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)重復(fù)是34A，10個(gè)堿基。堿基之間特異的氫鍵將堿基結(jié)合在一起形成堿基對(duì)。在雙螺旋內(nèi)部，一層堿基對(duì)堆積在另一層堿基對(duì)上。雙螺旋結(jié)構(gòu)的這種排列與蛋白質(zhì)折疊很相似（蛋白質(zhì)折疊將疏水殘基包裹在分子內(nèi)部、親水殘基暴露于分子外部）（）。然而，雙螺旋核酸分子中大量原子處于范德華接觸狀態(tài)，因此范德華的凈效應(yīng)，即這些原子相互作用力的總和非常顯著。雙螺旋結(jié)構(gòu)有利于遺傳信息的精確傳遞DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基之間形成堿基對(duì)提示遺傳物質(zhì)是如何復(fù)制的。結(jié)果，子代DNA分子有一條鏈?zhǔn)莵?lái)自親本，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?。將大腸桿菌置于以15N標(biāo)記的NH4Cl作為唯一氮源的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)多代，其DNA就完全為15N標(biāo)記。離心直至平衡狀態(tài)。由于15N和14N在DNA的密度差異大約是1%，密度梯度平衡離心能形成兩條明顯的條帶（）。當(dāng)細(xì)菌從15N氮源轉(zhuǎn)移到14N氮源培養(yǎng)基后，從培養(yǎng)不同時(shí)間的細(xì)菌抽提DNA。同樣，14NDNA條帶缺乏表明子代DNA有一部分是親本。復(fù)制一代，所有DNA是一半為15N，另一半是14N的雜合鏈。這些結(jié)果與WatsonCrick的DNA復(fù)制模型完全一致（）。兩個(gè)成對(duì)堿基之間的氫鍵發(fā)生斷裂，DNA雙螺旋的兩條鏈相互分開(kāi)。但是在細(xì)胞內(nèi)的DNA是不可能靠加熱來(lái)熔化的。核酸的最大吸收峰在260 nm波長(zhǎng)處（）。如果溫度低于核酸熔點(diǎn)，分開(kāi)的兩條互補(bǔ)鏈可以自動(dòng)結(jié)合重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。這種能力成為研究核酸相似性的有力工具。用RNA和DNA進(jìn)行類(lèi)似的雜交實(shí)驗(yàn)?zāi)艽_定相應(yīng)于某一特定RNA在細(xì)胞DNA的位置。環(huán)狀不是一個(gè)幾何概念，而是表示這種DNA分子是連續(xù)的，沒(méi)有末端。 線(xiàn)粒體環(huán)狀DNA的電鏡圖譜。雙螺旋DNA的軸進(jìn)一步扭曲纏繞形成超螺旋（）。單鏈核酸有精細(xì)的結(jié)構(gòu)單鏈核酸通常會(huì)折疊形成特定的結(jié)構(gòu)。多數(shù)情況下雙螺旋區(qū)完全是WatsonCrick堿基對(duì)。單鏈DNA或單鏈RNA能夠形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)。金屬離子如Mg2+通常有助于這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 一個(gè)RNA分子所形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。左邊圖中，胞苷酸用藍(lán)色表示、腺苷酸用紅色表示、鳥(niǎo)苷酸用黑色表示、鳥(niǎo)苷酸用綠色表示。1958年Arthur Kornberg及其同事從大腸桿菌分離出第一種DNA復(fù)制的酶，即DNA聚合酶，能夠促進(jìn)DNA骨架的形成。 DNA合成具有下列特征：1. 需要四種前體(即脫氧核苷539。因此DNA聚合酶催化反應(yīng)模板指導(dǎo)的、合成與模板互補(bǔ)的DNA鏈。DNA聚合酶催化的鏈延伸反應(yīng)是生長(zhǎng)鏈339。到339。核酸酶活性顯著提高了DNA合成的忠實(shí)度，使每個(gè)堿基的錯(cuò)誤率低于108。有些病毒的基因也是DNA。這種病毒能夠感染煙草葉子。另一類(lèi)重要的RNA病毒是反轉(zhuǎn)錄病毒，感染細(xì)胞后病毒的遺傳物質(zhì)RNA轉(zhuǎn)變成DNA(而不是從DNA轉(zhuǎn)變成RNA)。病毒的雙螺旋DNA（形式）能整合到宿主細(xì)胞的染色體中，與正常細(xì)胞DNA一道復(fù)制。反轉(zhuǎn)錄沒(méi)具有下列活性：催化合成與RNA鏈互補(bǔ)的DNA鏈；降解RNA/DNA雜合鏈的RNA鏈；隨后合成另一條與RNA序列相同的DNA鏈。DNA就像檔案信息，適當(dāng)?shù)貎?chǔ)存、操作避免損傷（突變）。細(xì)胞內(nèi)還有其他類(lèi)型的RNA分子，它們協(xié)助mRNA翻譯成蛋白質(zhì)。大腸桿菌的一個(gè)基因或一組基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生一種mRNA分子。真核生物mRNA有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)（包括莖環(huán)結(jié)構(gòu)），這些結(jié)構(gòu)能調(diào)節(jié)mRNA的翻譯效率和mRNA的壽命。tRNA的長(zhǎng)度約為75核苷酸（相當(dāng)于25 kd)。過(guò)去曾經(jīng)認(rèn)為rRNA在核糖體中只起結(jié)構(gòu)作用，現(xiàn)在知道這些RNA分子才是蛋白質(zhì)合成的真正催化劑。5. 一種小分子RNA是信號(hào)識(shí)別顆粒的必需組分。7. 小分子干擾RNA（siRNA)與mRNA結(jié)合后，促進(jìn)mRNA降解。本章我們集中討論rRNA，mRNA，和tRNA。此酶催化反應(yīng)可簡(jiǎn)寫(xiě)為： RNA聚合酶。活性位點(diǎn)還有一個(gè)Mg2+（綠色），彎曲管道表示多肽鏈骨架。但是RNA分子(無(wú)論單鏈還是雙鏈）都不能充當(dāng)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶酶促反應(yīng)的模板，RNADNA雜合鏈也不能充當(dāng)RNA聚合酶促反應(yīng)的模板。RNA合成和DNA合成有幾個(gè)共同點(diǎn)（）。OH親和進(jìn)攻參與的核苷三磷酸最內(nèi)部的磷原子。 RNA聚合酶催化的鏈延伸機(jī)制。RNA聚合酶接受DNA模板的指導(dǎo)與早先介紹的DNA聚合酶類(lèi)似，RNA聚合酶也接受DNA模板的指導(dǎo)。在RNA分子存在時(shí)，將DNA分子熔化、再重新結(jié)合。該序列是色氨酸操縱子的一部分。細(xì)菌轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游有兩個(gè)特征性序列，分別是Pribnow box和35區(qū)域（）。很多真核啟動(dòng)子也有CAAT box（公共序列是GGNCAATCT)，集中于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游75位。轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的核苷酸是+1位，與+1位相鄰的5’核苷酸叫1位。大腸桿菌的轉(zhuǎn)錄終止序列是RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)（）?，F(xiàn)在對(duì)真核生物轉(zhuǎn)錄終止的信息了解有限。539。 E coli mRNA 3’末端的核苷酸序列。5’末端添加帽子核苷酸，3’末端添加poly(A)。因此自然會(huì)想到攜帶氨基酸的接頭分子與RNA匹配。第30章將詳細(xì)介紹tRNA分子的結(jié)構(gòu)與功能。OH或239。每種氨基酸至少有一種氨酰tRNA合成酶。氨基酸（藍(lán)色）與tRNA分子末端腺苷酸的3’OH連接形成酯。tRNA分子三葉草結(jié)構(gòu)中堿基之間有很多氫鍵（綠色點(diǎn)）。蛋白質(zhì)組成的基本單位是20種氨基酸，但是核酸的組分只有四種核苷酸。如果一個(gè)序列是ABCDEF，在重疊的情況下ABC編碼第一個(gè)氨基酸，BCD編碼下一個(gè)氨基酸，CDE編碼第三個(gè)氨基酸，如此下去。從固定的起點(diǎn)開(kāi)始，一個(gè)接一個(gè)地讀下去，沒(méi)有逗號(hào)（不會(huì)停頓）。3種三聯(lián)堿基是終止密碼子，其余61種組合編碼20種氨基酸。實(shí)際上，亮氨酸、精氨酸、和絲氨酸的遺傳密碼各有6個(gè)。遺傳密碼表()并沒(méi)有特意將表格重畫(huà)以標(biāo)出同義密碼子。仔細(xì)觀(guān)察密碼子表還發(fā)現(xiàn)，XYC和XYU通常編碼同一氨基酸，而XYG和XYA也是編碼同一種氨基酸。如此具有簡(jiǎn)并性的遺傳密碼設(shè)計(jì)，在一個(gè)核苷酸發(fā)生變異時(shí)通常會(huì)形成同義密碼子或用性質(zhì)差異不大另一種氨基酸替代。核糖體構(gòu)成的翻譯機(jī)器如何解讀mRNA？細(xì)菌中蛋白質(zhì)合成的起始信號(hào)很復(fù)雜。但是AUG也是多肽鏈內(nèi)部甲硫氨酸的密碼子，而GUG是多肽鏈內(nèi)部頡氨酸的密碼子。在真核生物中，最靠近mRNA分子539。UAA, UAG, 和UGA是翻譯的終止密碼子。在原核生物(A)和真核生物(B)起始蛋白質(zhì)合成需要起始信號(hào)。如人血紅蛋白mRNA用麥胚抽提液翻譯的產(chǎn)物正確，細(xì)菌能有效地表達(dá)編碼人蛋白質(zhì)（如胰島素）的DNA分子。線(xiàn)粒體遺傳密碼不同于細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞遺傳密碼的原因在于線(xiàn)粒體自身有一套獨(dú)立的tRNAs。因此遺傳密碼幾乎具有通用性（但不是絕對(duì)通用）。線(xiàn)粒體密碼子與標(biāo)準(zhǔn)密碼子的主要差異是線(xiàn)粒體將遺傳密碼進(jìn)一步簡(jiǎn)化。過(guò)去我們也認(rèn)為，真核生物基因的編碼方式與原核生物一樣。血紅蛋白b基因的編碼區(qū)插入了兩個(gè)間隔區(qū)，大的間隔區(qū)有550堿基對(duì)，小的間隔區(qū)有120堿基對(duì)。 電鏡檢測(cè)內(nèi)含子。如果內(nèi)含子不止一個(gè)，就能觀(guān)測(cè)到更多的環(huán)。從初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物切除的區(qū)域叫內(nèi)含子（基因內(nèi)的間隔序列），而成熟mRNA保留的區(qū)域叫外顯子（能夠表達(dá)成蛋白質(zhì)的序列）。該基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，5’端戴帽，3’端帶poly(A)尾巴。RNA起催化作用（）。末端總是AG（AG前面有一個(gè)嘧啶富集區(qū)）（）。較低等的真核生物(如酵母）有很高比例的連續(xù)基因。而且在生物差異進(jìn)化成霉菌、植物、和脊椎動(dòng)物之前就有共同的剪接機(jī)制（因?yàn)椴溉榧?xì)胞抽提液能夠剪接酵母RNA)。內(nèi)含子發(fā)生斷裂和重組對(duì)基因編碼蛋白質(zhì)沒(méi)有災(zāi)難性影響。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是選擇性剪接能夠產(chǎn)生一系列相關(guān)蛋白質(zhì)。這就是高等真核生物內(nèi)含子和外顯子復(fù)雜重排的有利結(jié)果。（A）淋巴細(xì)胞表面的膜結(jié)合抗體；和(B)從細(xì)胞運(yùn)出的可溶性抗體。RNA的單體是核糖核苷酸，但用尿嘧啶替代胸腺嘧啶。這兩條鏈圍繞同一軸相互纏繞形成螺旋。因此DNA雙螺旋的兩條鏈之間序列是互補(bǔ)的。但是RNA單鏈能折疊成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，因此含有雙鏈結(jié)構(gòu)。DNA復(fù)制的過(guò)程復(fù)雜。339。最重要的是，DNA聚合酶催化反應(yīng)要求參入核苷三磷酸的堿基與模板鏈堿基配對(duì)。反轉(zhuǎn)錄病毒，如HIV1，其遺傳物質(zhì)也是單鏈RNA。細(xì)胞的RNA有幾類(lèi)，包括mRNA, tRNA, 和rRNA，RNA長(zhǎng)度在75核苷酸至超過(guò)5000核苷酸。RNA合成方向也是539。氨基酸是從核酸固定位點(diǎn)起始的、由一組三聯(lián)堿基(即遺傳密碼)編碼的。如同基因含有轉(zhuǎn)錄起始信號(hào)和終止信號(hào)一樣，天然的mRNA分子含有翻譯的起始信號(hào)和終止信號(hào)。如同連續(xù)基因，斷裂基因與基因編碼的多肽序列是共線(xiàn)性的。關(guān)鍵詞