DNA双螺旋模型基本要点.docxVIP

DNA 双 螺 旋 模 型 基 本 要 点 ： １）两条反向平行的多核苷酸链围绕同一条中心轴相互盘曲而成； 两条链均为右手螺旋 ２）链的外侧是核糖与磷酸，内侧是碱基．碱基平面与螺旋轴垂直； ３）螺旋的两条链具有互补序列；两条链由碱基对间的氢键加以稳定；其中G 与 C 配对；A 与 T 配对 ４）螺旋的直径约为２nm; 沿螺旋轴方向每一圈有１０个碱基对，相邻两个碱基对间的夹角为３６℃，双螺旋螺距为３.４nm. 双螺旋表面有大沟（major groove）和小沟（minor groove）之分；一般大沟较宽，而小沟较窄．由于大沟和小沟中暴露的碱基对可供利用来形成形成氢键 的基团不同，所含有的化学信息不同．大沟一般为蛋白质与DNA 相互作用的位点． ６）双螺旋结构在不同条件下可以不同形式存在，如B-DNA, A-DNA 及 Z-DNA 其中 B-DNA 最接近生理条件下 DNA 存在形式；而 A-DNA 结构更为紧密，一般存在于 RNA-RNA 及 RNA-DNA 螺旋中，而 Z-DNA 为左手螺旋，常见于高盐 浓度条件下嘌呤嘧啶交替存在的序列中，生物学功能还不确定． DNA 分子的其它性质: 在较高温度下或较高 pH 条件下,双螺旋的两条链可以分开,称为变性(denaturation); 1) 变性过程是可逆的;当较高温度下变性的 DNA 分子逐渐冷却时,互补的两条链又可以重新形成双螺旋,称为复性(renautration); 是核酸杂交技术(hybirdization)的基础. 双螺旋 DNA 分子在 260nm 波长下具有最大吸收度.变性过程中, DNA 分子的吸光度逐渐增加,称为增色效应(hyperchromicity); 相反,在复性过程中,由于碱基堆积效应, 吸光度逐渐降低,称为减色效应(hypochromicity). DNA 分子的熔点温度(melting temperature, Tm)是一个其特征常数,与 DNA 分子的G:C 含量及溶液离子浓度有关, G:C 含量越高及离子浓度越大, Tm 越大. 某些 DNA 分子是环状的如细菌染色体,质粒 DNA(plasmid)等. DNA 的一级结构: 指核酸分子中 4 种核苷酸的连接方式及其排列顺序.基本单位是脱氧核糖核苷酸由于 DNA 中核苷酸彼此之间的差别仅见于碱基部分,因此 DNA 的一级结构又指碱基顺序 DNA 的三级结构 (DNA topology): DNA 双螺旋进一步盘曲而形成的一种更为复杂的结构, 称为 DNA 的三级结构. 其中以超螺旋最为常见(supercoil). DNA 超螺旋可分为负超螺旋(negatively supercoiled)和正超螺旋(positively supercoiled). 由于 DNA 本身具有相当的柔性, 对简单线性 DNA 分子,由于其末端是自由的,所以较容易承受 双螺旋两条链间相互缠绕的变化; 对于一个闭合共价环状DNA (covalently closed, circular, cccDNA)分子来讲,只要磷酸二酯键不被打断,则两条链间的绝对缠绕次数是 不会改变的。 生理环境下，其分子参数在一定程度上主要受环境离子浓度及与其相互作用蛋白质的影响。从拓扑学上来说, cccDNA 分子结构是受限的 (constrained); 细胞中 DNA 要参与许多动态过程,如转录,复制等, 要求 DNA 双链迅速打开,因此，DNA 拓扑学状态的变化对其生物学功能的实现有非常重要的影响. 拓扑学中关于超螺旋的三个参数: 1）LK (linking number):使双螺旋两条链完全分开而需要一条链穿过另一条链的次数; 对 cccDNA 分子来说，如果不发生键断裂，则 LK 为不变常数,且一般为整数; Tw (twist): 一条链与另一条链相互缠绕的次数. 对双螺旋 DNA 来说, Tw= DNA length(bp)/bps per turn of helix; Writhe (Wr): 双螺旋的中心轴在三维空间盘绕的次数. 分自身缠绕(interwound)与柱状缠绕 (toroid or spiral)两种形式. LK=Tw+Wr; 在 LK 不变的情况下，Tw 可以 Wr 相互转换． 在生理条件下,完全松弛状态的 cccDNA 的 LK 为 LKo, 且其 LK=Tw; 一般情况下,DNA 分子都处于一种扭曲应力状态, 实际 LK 与 LKo 存在一定差值, 如果 LK LKo, 则为正超螺旋; 如LK LKo