【正文】 數(shù)天然 DNA屬雙鏈DNA(doublestranded DNA, dsDNA)，某些病毒如 ΦX174和 M13的 DNA為單鏈 DNA(singlestranded DNA, ssDNA)。 大溝和小溝可以特異性地與蛋白質(zhì)相互作用。 廣角的一側(cè)形成 大溝 (major groove), 其寬度為。 dots represent endon views down the glycosidic bonds). Clockwise rotation (as shown here) has a positive sign. (c) The two bases on the lefthand strand of DNA in (a) also show positive propellor twist (a clockwise rotation of the two bases in (a) as viewed from the lefthand margin of the paper). (4) 由于堿基對的糖苷鍵有一定的鍵角，使兩個糖苷鍵之間的窄角為 120o，廣角為240o。 Helical twist and propeller twist in DNA. (a) Successive base pairs in BDNA show a rotation with respect to each other (socalled helical twist) of 36176。 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。雙螺旋每轉(zhuǎn)一周有10個堿基對，每轉(zhuǎn)的高度(螺距 )為 (圖 218)。糖環(huán)平面與螺旋軸基本平行，磷酸基連在糖環(huán)的外側(cè)。事實上， Watson和 Crick在提出雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時，已經(jīng)考慮到 DNA復(fù)制問題，并很快提出了半保留復(fù)制假說。如果DNA的兩條鏈分開，任何一條鏈都能夠按堿基配對的規(guī)律合成與之互補(bǔ)的另一條鏈。由于堿基對的大小基本相同，所以無論堿基序列如何，雙螺旋 DNA分子整個長度的直徑相同， 螺旋直徑為 2nm。根據(jù)分子模型計算，一條鏈上的嘌呤堿必須與另一條鏈上的嘧啶堿相匹配，其距離才正好與雙螺旋的直徑相吻合。末端相對，兩條鏈的糖 磷酸交替排列形成的主鏈沿共同的螺旋軸扭曲成右手螺旋 (圖 216)。 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 (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。若分別從pH2和 pH12將 DNA溶液滴定到 pH7，可得圖中的曲線 II，非緩沖區(qū)在 pH6～ 9之間，說明只有當(dāng) pH大于 6和小于 9時，單鏈的 DNA才能形成雙鏈。在 pH小于 ，加入一定量的酸不會引起 pH的明顯變化，這是堿基的 N原子結(jié)合 H+的結(jié)果，當(dāng) pH大于 11時，加入一定量的堿，不會引起pH值的明顯變化，這是堿基烯醇式羥基解離的結(jié)果。 DNA的滴定曲線 從 pH7用鹽酸滴定到 pH2，用 NaOH滴定到 pH12，可得到圖 215的曲線 I。 用高度定向的 DNA纖維得到的高質(zhì)量 X光衍射照片 關(guān)于堿基成對的證據(jù) Chargaff等應(yīng)用層析法對多種生物 DNA的堿基組成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn) DNA中腺嘌呤和胸腺嘧啶的數(shù)目基本相等，胞嘧啶 (包括 5甲基胞嘧啶 )和鳥嘌呤的數(shù)目基本相等，這一規(guī)律被稱作 Chargaff規(guī)則 (Chargaff‘s rules)。 雙螺旋結(jié)構(gòu)的實驗依據(jù) X射線衍射數(shù)據(jù) Franklin和 Wilkins發(fā)現(xiàn)不同來源的 DNA纖維具有相似的 X射線衍射圖譜，而且延長軸有 化 ，說明 DNA可能有共同的空間結(jié)構(gòu)。 DNA 的二級結(jié)構(gòu) DNA 雙鏈的螺旋型空間結(jié)構(gòu)稱 DNA的二級結(jié)構(gòu) (secondary structure of DNA)。隨后序列測定方法不斷改進(jìn)，現(xiàn)時 DNA序列測定已走向自動化，包括人類在內(nèi)的幾十個物種的 DNA全序列測定已經(jīng)完成。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。羥基是游離的， G的 539。羥基是游離的。 pApCp↓GpU表示水解后 C的 339。羥基結(jié)合，如 pApCpGpU。 phosphodiester bridges link nucleotides together to form polynucleotide chains. 核酸結(jié)構(gòu)的簡寫式 用簡寫式表示核酸的一級結(jié)構(gòu)時，用 p表示磷酸基團(tuán)，當(dāng)它放在核苷符號的左側(cè)時，表示磷酸與糖環(huán)的 539。 339。末端和一個 339。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)。, 539。, 539。磷酸相連。 核酸的一級結(jié)構(gòu) 實驗證明 DNA和 RNA都是沒有分支的多核苷酸長鏈，鏈中每個核苷酸的 339。 用 陽離子交換樹脂 分離上述四種核苷酸時，先在低pH(例如 )下使它們都帶上凈正電荷 (UMP除外 )，經(jīng)離子交換作用結(jié)合到樹脂上，然后用 pH或鹽離子濃度遞增的緩沖液進(jìn)行洗脫。這樣，所有核苷酸都帶凈負(fù)電荷，且?guī)ж?fù)電荷的多少各不相同。 在 ，各種核苷酸的第一磷酸基已完全解離，帶 1個單位的負(fù)電荷，第二磷酸基完全未解離。當(dāng) pH小于等電點時，該核苷酸帶凈正電荷?？梢钥闯?，當(dāng)pH處于第一磷酸基和堿基解離曲線的 交點 時，二者的解離度剛好相等。利用堿基紫外吸收的差別，可以鑒定各種核苷酸。由于堿基的紫外吸收光譜受堿基種類和解離狀態(tài)的影響，故測定核苷酸的紫外吸收時應(yīng)注意在一定的 pH下進(jìn)行。核苷酸及其衍生物在調(diào)控方面的作用，已成為生物體調(diào)控機(jī)制研究的一個重要領(lǐng)域。很多原核生物(如大腸桿菌 )、真核生物 (如酵母菌 )和哺乳動物都存在 A5?pppp539。在 ppGpp或 pppGpp的作用下，細(xì)菌會嚴(yán)格控制代謝活動以減少消耗，加快體內(nèi)原有蛋白質(zhì)的水解以獲取所缺的氨基酸，并用以合成生命活動必需的蛋白質(zhì)，從而延續(xù)生命。環(huán)核苷酸是在細(xì)胞內(nèi)一些因子的作用下，由某種核苷三磷酸(NTP)在相應(yīng)的環(huán)化酶作用下生成的， cAMP和 cGMP的結(jié)構(gòu)式如圖 211所示。 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。cyclic adenosine monophosphate, cAMP)是一些激素發(fā)揮作用的媒介物，被稱為這些激素的第二信使。 環(huán)狀腺苷酸 (339。 哺乳動物細(xì)胞中的 339。 生物體內(nèi)的 AMP可與一分子磷酸結(jié)合，生成腺苷二磷酸(ADP)， ADP再與一分子磷酸結(jié)合，生成 腺苷三磷酸 (adenosine triphosphate, ATP, 圖 210)。核苷三磷酸化合物在生物體的能量代謝中起著重要的作用，在所有生物系統(tǒng)化學(xué)能的轉(zhuǎn)化和利用中普遍起作用的是 ATP。AMP. 其他單核苷酸也可以產(chǎn)生相應(yīng)的二磷酸或三磷酸化合物。 Structures of the four mon ribonucleotides—AMP, GMP, CMP, and UMP—together with their two sets of full names, for example, adenosine 539。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。核苷酸 (圖 29)，所以通常將核苷 539。脫氧核苷酸，各種核苷酸的結(jié)構(gòu)已經(jīng)用有機(jī)合成等方法證實。脫氧核苷酸的五碳糖上只有 2個自由羥基，只能生成 339。和 539。核苷中的核糖有 3個自由的羥基，均可以被磷酸酯化，分別生成239。如5甲基脫氧胞苷的符號為 m5dC，而 N6, N6二甲基腺嘌呤的符號為 m26A。常見的修飾核苷符號有：次黃苷或肌苷 (inosine)為 I，黃嘌呤核苷 (xanthosine)為 X，二氫尿嘧啶核苷(dihydrouridine)為 D，假尿嘧啶核苷 (pseudouridine)為 ψ。 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)。在 tRNA中有少量尿嘧啶的第 5位碳原子與核糖的 139。 核苷 核苷 (nucleoside)是戊糖和含氮堿生成的糖苷，核糖的 139。體內(nèi)核酸大分子中的堿基一般也是以酮式存在的。 此外，修飾堿基常常扮演信號傳導(dǎo)信使分子、營養(yǎng)因子、輔酶等角色，并對核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著重要作用。在一些核酸中還存在少量的其它修飾堿基，如次黃嘌呤、二氫尿嘧啶、 5甲基尿嘧啶 (胸腺嘧啶 )、 4硫尿嘧啶等。如小麥胚 DNA含有較多的 5甲基胞嘧啶，在某些噬菌體(細(xì)菌病毒 )中含有 5羥甲基胞嘧啶。 DNA和 RNA均含有腺嘌呤和鳥嘌呤 (圖 24)，但二者所含的嘧啶堿有所不同， RNA主要含胞嘧啶和尿嘧啶， DNA則含胞嘧啶和胸腺嘧啶(5甲基尿嘧啶，圖 25 ，圖 26)。內(nèi)式，或C239。一側(cè)，稱 內(nèi)式 (endo)，若偏向另一側(cè)則稱之為 外式 (exo)。…… ，以區(qū)別于各堿基雜環(huán)中的原子編號。 239。deoxyDribofuranose. 在核酸中，戊糖的第一位與堿基形成糖苷鍵，形成的化合物稱核苷。某些 RNA中含有少量的 D2O甲基核糖，即核糖的第 2個碳原子上的羥基已被甲基化， D核糖和 D2脫氧核糖的結(jié)構(gòu)式如圖 22所示。 核酸的組成成分 核酸可以水解成核苷酸，核苷酸可以水解成磷酸和核苷，核苷可以水解成戊糖和堿基，堿基可以分成多種類型。 RNA的主要作用是從 DNA轉(zhuǎn)錄遺傳信息，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)的生物合成。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。原核生物的染色體是由一個環(huán)狀DNA分子和少量蛋白質(zhì)構(gòu)成的，真核生物的染色體則是由DNA和約等量的蛋白質(zhì)構(gòu)成的。 The HersheyChase experiment. Two batches of isotopically labeled bacteriophage T2 particles were prepared. One was labeled with 32P in the phosphate groups of the DNA, the other with 35S in the sulfurcontaining amino acids of the protein coats (capsids). (Note that DNA contains no sulfur and viral protein contains no phosphorus.) The two batches of labeled phage were th