脱氧核糖是什么，DNA的分子结构详解？-营销圈

脱氧核糖是什么，DNA的分子结构详解？

用户投稿 • 2022年5月19日 pm9:51 • 网络资讯 • 阅读 1082

1 DNA的分子大小：106-1010 ：肺鱼1000亿

人类30多亿碱基对，约一米长。

2 DNA的碱基组成

在绝大多数天然DNA分子中，只含有A、G、C、T四种碱基（但有个别来源的DNA含有其它稀有碱基。如大肠杆菌噬菌体含有5-羟甲基胞嘧啶代之胞嘧啶；枯草杆菌含有尿嘧啶代之胸腺嘧啶；小牛胸腺DNA含有5-甲基胞嘧啶）。

DNA的碱基组成：指A、T、G、C 这四种碱基在DNA分子中的摩尔比例。通过对多种生物DNA的碱基分析，发现DNA碱基组成由一定的规律性，即所谓的碱基定律。这是Chargaff在1950年总结的，也称Chargaff碱基定律。

Chargaff碱基定律。主要内容如下：

在所有DNA中，A=T、G=C，所以A+G=C+T，即嘌呤与嘧啶相等。

不同生物DNA 的碱基组成是不同的。生物的亲缘关系越近，DNA碱基组成越相似。所以通过测定生物DNA的序列进行生物的分类。

DNA的碱基组成没有组织器官的特异性。即同一生物个体的所有组织器官的DNA 碱基组成都是一样的。

年龄、营养条件、环境的改变不影响DNA的碱基组成。

3 DNA的一级结构

脱氧多核苷酸链中的脱氧核苷酸排列顺序叫DNA的一级结构。

由于生物的遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸的序列之中，所以了解各种生物的DNA的脱氧核苷酸序列，即一级结构是非常重要的。如在2003年，经过国际间合作，科学家完成人类基因组计划，即 30亿个碱基的测序任务，我国承担1%的任务。现在测序技术越来先进，水稻的全序列也已经完成，新的微生物出现后，在很短时间就可分析出全序列，如SARS 病毒的基因序列。

DNA分子主要由dAMP、dTMP、dGMP、dCMP四种脱氧核苷酸组成，它们是通过3，5磷酸二酯键连接在一起的。即一个脱氧核苷酸的脱氧核糖的3位碳原子的羟基与另一个脱氧核苷酸脱氧核糖的5位碳原子的磷酸基形成的磷酸二酯键。DNA 分子一级结构就是由许多脱氧核苷酸通过3，5磷酸二酯键连接而成的链状结构。脱氧多核苷酸链具有方向性，5’→3’ 或3’→5’。

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4 DNA 的二级结构—双螺旋结构

DNA分子是由两股脱氧核苷酸链组成的。两股链盘绕成螺旋形，这就是所谓的DNA二级结构，即双螺旋结构。这一结构是1953年又Watson and Crick 根据前人(Rosalind Franklin and Maurice Wilkins)做的DNA晶体X-光衍射结果提出的结构，后来被证实。

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其基本内容如下：

A. DNA是由两条反向平行的脱氧多核苷酸链相互围绕形成的右手双螺旋；

B. 碱基位于螺旋的内侧，碱基环与中心轴垂直，两条链通过碱基之间形成的氢键连接在一起，形成碱基配对,配对规律为：A-T， G-C。所以知道一条链的碱基顺序，就可知道另一条链的顺序。A-T 为2个氢键；G-C 为3个氢键。所以GC含量高的区域DNA双螺旋稳定。

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C. 磷酸基和脱氧核糖位于螺旋的外侧，构成双螺旋的骨架。

D. 螺旋的直径为2nm，螺距为3.4nm，碱基平面间的距离为0.34nm，所以一个螺距包括10个碱基对。

E. 双螺旋形成有大沟（major groove）和小沟，（minor groove）并交替出现。DNA双螺旋之间形成的沟称为大沟，而两条DNA链之间形成的沟称为小沟。

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5 DNA 三级结构：DNA的三级结构是指DNA分子双螺旋通过弯曲和扭转所形成的特定构象，其主要形式是超螺旋（Super helix或Super coiled DNA)，主要是在原核生物和病毒中发现的。有些病毒，如λ噬菌体的DNA分子可在线型与环形间互变，在病毒内是线性，侵入宿主细胞后呈环形。环状DNA是DNA链首尾相连或称共价闭合。后来发现超螺旋是环状或线状DNA共有的特征，也是DNA三级结构的一种普遍形式。

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为了说明超螺旋的形成，我们将DNA双螺旋中一条链沿右手方向缠绕另一条链的次数称为连锁数（Linking number，L），如图 4‑15A所示为一线状DNA，连锁数为L=25。这样的DNA链连接起来形成闭合环，此环状DNA称为松弛型（图 4‑15B）。螺旋数（twisting number，T）是指DNA的一条链绕双螺旋轴所做的完整的旋转数。超螺旋数（writhing number，W）是指DNA的双螺旋轴在空间的转动数。L、T、W三者之间的关系为：

L = T + W

T和W可以是小数，但L必须是整数。L值相同的DNA之间可以不经链的断裂而相互转变。

这些仅仅因为连锁数不同的分子互为拓扑异构体（topoisomer），拓扑学是数学的一个分支，它研究那些不因为变形（如拉长和弯曲）而改变的结构特性。自然界存在的所有超螺旋DNA分子都是最初缠绕不足，而形成的负超螺旋。

DNA拓扑学特性可用以下3个参数描述：

连环数(linking number, L): 指双螺旋中两条链相互缠绕的次数。一级结构相同而L值不同的环形DNA分子称为拓扑异构体。

缠绕数(twisting number, T)：指DNA分子中Watson-Crick螺旋的数目。

超螺旋数(number of turns of supercoiling)或扭曲数(writhing number, W)

三者之间的关系可表示为: L=T+W。Ｌ代表整个分子的特征，Ｔ与Ｗ可在分子的不同区域有所变化。当Ｌ为定值时，Ｔ与Ｗ呈相反的变化关系。

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真核细胞的DNA主要以染色质的形式存在于细胞核中。染色质的结构极为复杂。已知染色质的基本构成单位为核小体，核小体的主要成分为DNA和组蛋白，它是以组蛋白为核心颗粒，而双螺旋DNA则盘绕在此核心颗粒上形成核小体（核小体中的DNA为超螺旋）。许多核小体之间由高度折叠的DNA链相连在一起，构成串珠状结构，这种结构再进一步盘绕成更复杂更高层次的结构。

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