【正文】 ，從此，核酸的研究成了生命科學(xué)中最活躍的領(lǐng)域之一。DNA分子的大小常用堿基對數(shù) (base pair, bp)表示，而單鏈分子的大小則常用堿基數(shù) (base, b)，或核苷酸數(shù)(nucleotide, nt)來表示。 DNA二級結(jié)構(gòu)的其它類型 Watson和 Crick依據(jù)相對濕度 92%的 DNA鈉鹽所得到的 X射線衍射圖提出的雙螺旋結(jié)構(gòu)稱 BDNA(B form DNA)，細(xì)胞內(nèi)的 DNA與 BDNA非常相似。已知當(dāng)雙螺旋 DNA處于高度甲基化的狀態(tài)時，基因表達(dá)一般受到抑制，反之則得到加強(qiáng)，說明 BDNA與 ZDNA的相互轉(zhuǎn)換 可能和基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān) 。 Z型 12 9176。如圖 226所示， 4個G以 Hoobsteen配對方式形成四聯(lián)體，中心的 4個羰基氧原子形成一個負(fù)電微區(qū)，可以同陽離子結(jié)合。 為了更好的描述超螺旋 DNA， 將 DNA中一條鏈繞另一條鏈的總次數(shù)定義為 連環(huán)數(shù) (linking number, L)，雙螺旋的圈數(shù)定義為 扭轉(zhuǎn)數(shù) (twising number, T)，超螺旋數(shù)定義為 纏繞數(shù) (writhing number, W)。超螺旋 DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄時，兩條鏈要不斷解開，為防止正超螺旋的形成，可在拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用下，消除形成正超螺旋的扭曲張力。 組蛋白 (histone)因所含堿性氨基酸的比例不同，可用聚丙烯酰胺凝膠電泳分為 H1， H2A， H2B， H3和 H4五種。壓縮程度較高的為 異染色質(zhì) (heterochromatin)，其轉(zhuǎn)錄活性較低。 (right ) view perpendicular to the axis. (b) Onehalf of the nucleosome core particle with 73 bp of DNA, as viewed down the nucleosome axis. Note that the DNA does not wrap in a uniform circle about the histone core, but instead follows a course consisting of a series of somewhat straight segments separated by bends. DNA wrapped around a nucleosome core. (a) Spacefilling representation of the nucleosome protein core, with different colors for the different histones. (b) Top and (c) side views of the crystal structure of a nucleosome with 146 bp of bound DNA. The protein is depicted as a gray surface contour, with the bound DNA in blue. The DNA binds in a lefthanded solenoidal supercoil that circumnavigates the histone plex times. A schematic drawing is included in (c) for parison with other figures depicting nucleosomes. 由核小體形成的串珠狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步盤繞成直徑30nm的 螺線管 (solenoid)形，每圈 6個核小體。 the DNA in lane 3 was treated for a longer time than that in lane 2. As the superhelical density of the DNA is reduced to the point where it corresponds to the range in which the gel can resolve individual topoisomers, distinct bands appear. Individual bands in the region indicated by the bracket next to lane 3 each contain DNA circles with the same linking number。其特點(diǎn)是： (1) 可以是非整數(shù)； (2) 是變量； (3) 右手螺旋時 T為正值。由于超螺旋 DNA的密度較大，在離心場中和凝膠電泳中的移動速度較線性 DNA快。一種假設(shè)的可能的機(jī)制是，當(dāng) DNA聚合酶到達(dá)鏡像重復(fù)序列的中央時，模板會回折，與新合成的 DNA形成穩(wěn)定的三螺旋結(jié)構(gòu)，使 DNA聚合酶無法沿模板鏈移動，從而終止復(fù)制過程。 Comparison of the A, B, and Zforms of the DNA double helix. The distance required to plete one helical turn is shorter in ADNA than it is in BDNA. The alternating pyrimidine–purine sequence of ZDNA is the key to the ―lefthandedness‖ of this helix. 螺距 殘基數(shù) 堿基傾斜 A型 (75%,Na) 11 20176。endo構(gòu)象，嘌呤核苷酸為順式構(gòu)象，嘧啶核苷酸為反式構(gòu)象。 (6) 雙鏈 DNA分子主鏈上的化學(xué)鍵受堿基配對等因素影響旋轉(zhuǎn)受到限制，使 DNA分子比較剛硬，呈比較伸展的結(jié)構(gòu)。 (3) 成對堿基大致處于同一平面，該平面與螺旋軸基本垂直。在 pH4～ 11之間，只要加入少量的酸或堿， pH就發(fā)生明顯變化，說明這一 pH區(qū)段無可滴定基團(tuán)，由于這一 pH范圍是第二磷酸基的解離范圍，這一結(jié)果說明 第二磷酸基處于結(jié)合狀態(tài) ，表明核苷酸之間是通過磷酸二酯鍵連接的。羥基連有磷酸基， G的 539。因此，核苷酸間的連接鍵是 339。圖 212表示了四種核苷酸在不同 pH下的紫外吸收光譜。, 539。和 539。 堿基可用英文名稱前 3個字母表示，如腺嘌呤 (adenine)為Ade，鳥嘌呤 (guanine)為 Gua，胞嘧啶 (cytosine)為 Cyt，尿嘧啶(uracil)為 Ura，胞腺嘧啶 (thymine)為 Thy，亦可用英文名稱的第一個字母表示，分別為 A、 G、 C、 U和 T，近些年單字符號使用更多。 339。 1952年 Hershey和 Chase分別用 35S標(biāo)記噬菌體 T2的蛋白質(zhì)，用 32P標(biāo)記噬菌體 T2的 DNA，然后感染大腸桿菌，說明噬菌體的 DNA進(jìn)入細(xì)菌后，合成了由其編碼的外殼蛋白質(zhì)，進(jìn)一步證明 DNA是遺傳物質(zhì)，其實(shí)驗(yàn)的過程如圖 21所示。因此，對生命科學(xué)工作者而言，掌握核酸的結(jié)構(gòu)和功能是至關(guān)重要的。1930年 Levene發(fā)現(xiàn)動物細(xì)胞的核酸含有一種特殊的核糖即脫氧核糖 , 得出了一個錯誤概念 : 植物核酸含核糖，動物核酸含脫氧核糖。不同生物體中 DNA的結(jié)構(gòu)差別 (或 RNA病毒中 RNA的結(jié)構(gòu)差別 )，決定了其所含蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有所差別，因而表現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝類型。內(nèi)式，或C239。 由嘌呤形成的核苷可以有 順式和反式 兩種結(jié)構(gòu)類型，嘧啶形成的核苷只有反式構(gòu)象是穩(wěn)定的，在順式結(jié)構(gòu)中，C2位的取代基與糖殘基存在空間位阻 (圖 28)。各種核苷酸在文獻(xiàn)中通常用英文縮寫表示，如腺苷酸為 AMP，鳥苷酸為 GMP。 cGMP是 cAMP的拮抗物，二者共同在細(xì)胞的生長發(fā)育中起重要的調(diào)節(jié)作用。當(dāng) pH小于等電點(diǎn)時，該核苷酸帶凈正電荷。由相間排列的戊糖和磷酸構(gòu)成核酸大分子的主鏈，而代表其特性的堿基則可以看成是有次序地連接在其主鏈上的側(cè)鏈基團(tuán)。在不需要標(biāo)明核酸酶的水解部位時，上述簡寫式中的 p亦可省去，用連字符代替，如 pACGU，或?qū)⑦B字符也省去，寫成 pACGU。 DNA結(jié)構(gòu)： 1962生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎 蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)： 1962化學(xué)獎 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn) (1) DNA分子由 兩條方向相反的平行多核苷酸鏈 構(gòu)成，一條鏈的 539。 由于雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有 10個堿基對，相鄰堿基平面之間會繞著雙螺旋的螺旋軸旋轉(zhuǎn) 36o，或者說，堿基平面之間有 36o的錯位，這不利于形成堿基堆積力。相對濕度為 75%的 DNA鈉鹽結(jié)構(gòu)有所不同，稱 ADNA(A form DNA)， ADNA的堿基平面傾斜了 20o，螺距和每一轉(zhuǎn)的堿基對數(shù)目變化如表 22所示。 Comparison of the deoxyguanosine conformation in B and ZDNA. In BDNA, the Cl39。 DNA中存在不少如圖 223所示的 二重對稱結(jié)構(gòu) (two fold rotationally symmetry)，即一條鏈堿基序列的正讀與另一條鏈堿基序列的反讀是相同的。 G四聯(lián)體中的每一個 G分別來自 4條多聚鳥苷酸鏈， G與戊糖形成的糖苷鍵為反式構(gòu)象。如圖 227所示，一段雙螺旋圈數(shù)為 40的 BDNA，在 40轉(zhuǎn)螺旋均已形成的情況下連接成環(huán)形時，雙鏈環(huán)不發(fā)生進(jìn)一步扭曲，構(gòu)成松弛環(huán)形 DNA，其 L和 T均為 40， W為 0。 負(fù)超螺旋 右手 正超螺旋 左手 DNA雙螺旋為右手螺旋。核小體的核心含 H2A， H2B，H3和 H4各兩分子，這 4種組蛋白的 C端富含疏水氨基酸，使各個亞基可以通過疏水作用相互結(jié)合， N端富含帶正電荷的堿性氨基酸，可以同帶負(fù)電荷的 DNA結(jié)合。 染色體含有多種 非組蛋白 (nonhistone proteins)，由于非組蛋白主要與特異的 DNA序列結(jié)合，亦可被稱作序列特異性 DNA結(jié)合蛋白 (sequence specific DNA binding protein, SDBP)，其中包括高遷移率蛋白 (high mobility group protein, HMG)，轉(zhuǎn)錄因子， DNA聚合酶和 RNA聚合酶，參與基因表達(dá)調(diào)控的蛋白質(zhì)，染色體骨架蛋白等。 (a) Deduced structure of the nucleosome core particle wrapped with turns of DNA (146 bp). The DNA is shown as a ribbon. (left) View down the axis of the nucleosome。 Visualization of topoisomers. In this experiment, all DNA molecules have the same number of base pairs but exhibit some range in the degree of supercoiling. Because supercoil