优选文档第一章：核酸的结构与性质核酸分为两类：核糖核酸（ribonucleicacid,RNA）和脱氧核糖核酸deoxyribonucleicacid,DNA）前者是核苷酸的聚合物，后者是脱氧核苷酸的聚合物第一节DNA的结构一、DNA的化学组成DNA的组成单位是脱氧核苷酸（deoxynucleotide）脱氧核苷酸有三个组成成分：一个磷酸基团(phosphate)，一个2’-脱氧核糖（2’-deoxyribose）和一个碱基(base)1、碱基组成DNA的碱基可以分为两类，嘌呤（purine）和嘧啶（pyrimidine）嘌呤为双环结构(Bicyclic)，包括腺嘌呤(adenine)和鸟嘌呤(guanine)，这两种嘌呤有着同样的基本结构，可是附着的基团不同样而嘧啶为单环结构(monocyclic)，包括胞嘧啶(cytosine)和胸腺嘧啶(thymine)，它们同样有着同样的基本结构2、脱氧核苷嘌呤的N9和嘧啶的N1经过糖苷键与脱氧核糖结合形成4种脱氧核苷deoxynucleoside），分别称为2’－脱氧腺苷，2’－脱氧胸苷，2’－脱氧鸟苷和2’－脱氧胞苷3、脱氧核苷酸脱氧核苷酸由脱氧核苷和磷酸组成。
磷酸与脱氧核苷5’－碳原子上的羟基缩水成5’－脱氧核苷酸脱氧核苷单磷酸依次以磷酸二酯键相连形成多核苷酸链(polynucleotide)，即一个核苷酸的2’－脱氧核糖上的3’－羟基与另一核苷酸上的5’－磷酸基形成磷酸二酯键(phosphodiestergroup)多核苷酸链以磷酸二酯键为基础组成了规则的不断重复的糖－磷酸骨架，这是DNA结构的一个特点核苷酸的一个尾端有一个游离的5’基团，另一端的核苷酸有一游离的3’基团人们习惯于从3’→5’方向书写核苷酸系列，即从左侧的5’端到右侧的3’端书写二、DNA双螺旋依照这一模型，双螺旋的两条反向平行的多核苷酸链绕同一中心轴相围绕，形成右手螺旋，一条是5’→3’，另一条3’→5’磷酸与脱氧核糖相互经过3’、5’-71磷酸二酯键相连接，组成DNA分子的骨架磷酸与脱氧核糖在双螺旋外侧，嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧碱基平面与纵轴垂直(perpendiculartothehelixaxis)，糖环平面与纵轴平行两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起，形成碱基对位于两条DNA单链之间的碱基配对是高度特异的：腺嘌呤只与胸腺嘧啶配对，而鸟嘌呤只与胞嘧啶配对，结果是双螺旋的两条链的碱基序列有互补关系(complementary)，其中任何一条链的序列都严格决定了其对应链的序列。
碱基对杂环之间的相互作用称为碱基积聚（basestacking），可增加双螺旋的牢固性氢键对于碱基配对的特异性也特别重要设想我们试着使腺嘌呤和胞嘧啶配对，这样一个氢键受体（腺嘌呤的N1）对着另一氢键受体（胞嘧啶的N3）同样，两个氢键供体，腺嘌呤的C6和胞嘧啶的C4上的氨基基团也相互相对，所以，A∶C碱基配对是不牢固的，碱基对无法形成氢键每圈螺旋含10个核苷酸，碱基积聚距离0.34nm，螺距3.4nm，双螺旋直径2nmDNA的两条单链相互围绕时，沿着双螺旋的走向形成两个交替分布的凹槽，一个较宽较深的凹槽，称为大沟（majorgroove)，另一个较窄较浅的为小沟minorgroove）每个碱基对的边缘都裸露于大沟、小沟中在大沟中，每一碱基对边缘的化学基团都有自己独到的分布模式所以，蛋白质可以依照大沟中的化学基团的排列方式正确地区分A∶T碱基对、T∶A碱基对、G∶C碱基对与C∶G碱基对这类区分特别重要，使得蛋白质无需解开双螺旋就可以鉴别DNA序列小沟的化学信息较少，对区分碱基对的作用不大在小沟中，A∶T碱基对与T∶A碱基对，G∶C碱基对与C∶G碱基对看起来极其相似其他由于体积较小，氨基酸的侧链不大可以进入小沟之中。
三、DNA结构的多态性1、A－型双螺旋Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构属于B型双螺旋但是今后的研究表示DNA的结构是动向的在相对湿度较低时，DNA分子的X－射线衍射图给出的是A构象，A－DNA的直径是2.6nm，每螺旋含11个碱基对，螺距3.2nmA型DNA的大沟变窄、2变深，小沟变宽、变浅由于大沟、小沟是DNA执行功能时蛋白质的鉴别位点，所以由B－DNA变为A－DNA后，蛋白质对DNA分子的鉴别也发生了相应变化RNA和DNA-RNA杂合领悟形成A－型双螺旋2、Z-型双螺旋除了A型DNA和B型DNA之外，还发现有一种Z型DNAA.Rich在研究CGCGCG寡聚体的结构时发现了这类DNA诚然，CGCGCG在晶体中也呈双螺旋结构，但它不是右手螺旋，而是左手螺旋(lefthanded)，所以这类DNA称左旋DNA目前依旧不清楚Z-DNA终归拥有何种生物学功能但实考据明，天然B-DNA的局部地区可以出现Z-DNA的结构，说明B-DNA与Z-DNA之间是可以相互转变的，并处于某种平衡状态，一旦破坏这类平衡，基因表达可能失控，所以推测Z-DNA可能和基因表达的调控有关3．H-DNAH-DNA是一种三股螺旋。
可以形成三股螺旋的DNA序列呈镜像对称，并且一条链为多聚嘌呤链，另一条链为多聚嘧啶链，比方(CT/AG)n三、DNA双螺旋的变性和复性DNA变性(denaturation)指DNA分子由牢固的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象变性时维3持双螺旋牢固性的氢键断裂，碱基间的积聚力遇到破坏，但不涉及到其一级结构的改变凡能破坏双螺旋牢固性的因素，如加热、极端的pH、有机试剂（尿素及甲酰胺等），均可引起核酸分子变性2、复性（Renaturation）指变性DNA在适合条件下，二条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象，它是变性的一种逆转过程热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性，此过程称之为退火(annealing)不同样本源的核酸变性后，合并在一处进行复性，这时，只要这些核酸分子核苷酸序列含有可以形成碱基互补配对的片段，复性也会发生于不同样本源的核酸链之间，形成所谓的杂化双链(heteroduplex)，这个过程称为杂交(hybridization)杂交可以发生于DNA与DNA之间，也可以发生于RNA与RNA之间和DNA与RNA之间核酸杂交技术是目前研究核酸结构、功能常用手段之一第二节DNA超螺旋（DNASupercoil）一、超螺旋DNA好多病毒DNA以及全部的细菌DNA都是环状分子。
环状DNA也出现在真核生物的线粒体和叶绿体中闭合环状DNA分子没有自由的尾端高平易碱性pH会破坏氢键和其他牢固DNA双螺旋的因素但是，在变性条件下，cccDNA(covalentlyclosedcircularDNA)分子的两条链不会相互分别，而是形成相互连环、缠结的单链DNA分别出来的环状DNA分子，比方SV40的环形DNA分子，若是在DNA链上没有断裂，呈超螺旋结构（superhelix或supercoil）超螺旋DNA是DNA双螺旋进一步扭曲围绕所形成的特定空间结构超螺旋是有方向的，左旋的超螺旋称为正超螺旋，右旋的超螺旋称为负超螺旋一个DNA分子的螺旋状态可以用扭转数、围绕数和连环数来精确描述扭转数，即一条链完好围绕另一条链的次数右手螺旋的扭转数被定义为正数在三维空间里双螺旋的长轴经常在外力的作用下自我交织，交织的次数称为围绕数扭转数和围绕数是可以相互变换的一个cccDNA分子简单发生扭转变形，在不破坏任何共价键的情况下，部分扭转数转变为围绕数也许部分围绕数转变为4扭转数唯一不变的是扭转数和围绕数的总和与连环数相等，即Lk＝Tw＋Wr超螺旋的程度可以用超螺旋密度（superhelicaldensity）来衡量，用σ表示，定义为σ＝△Lk/Lk0其中△Lk表示与废弛闭合环状分子（Lk0）对照，Lk发生的变化，用Lk－Lk0表示。
从细胞中分别出来的DNA分子平时是负超螺旋，σ约为－0.06细胞内DNA分子形成超螺旋的意义是什么？负超螺旋含有自有能，可以为打开双螺旋供应能量，使双链的解离过程得以顺利进行所以，有利于转录和复制目前仅在生活在极端高温环境（如温泉）中的嗜热微生物中发现了正超螺旋DNA在这类情况下，正超螺旋供应能量，阻拦DNA在高温中发生变性正超螺旋是过旋的，所以嗜热微生物DNA双链打开就比一般生物呈负超螺旋的DNA需要更多的能量二、拓扑异构酶拓扑异构酶（topoisomerase）可以催化DNA产生瞬时单链或双链断裂而改变连环数(linkingnumber)拓扑异构酶有两种基本种类，拓扑异构酶I和拓扑异构酶II拓扑异构酶II在DNA上产生一个瞬时的双链缺口，并在缺口闭合以前使另一双链DNA片段得以穿过，连环数每次改变±2拓扑异构酶II依靠ATP水解供应能量来催化这一反应I型拓扑异构酶的作用是使DNA暂时产生单链切口，让另一未被切割的单链在切口接合以前穿过这一缺口，连环数每次改变±1与拓扑异构酶II相比，拓扑异构酶I的作用不需要ATP原核生物和真核生物细胞内都存在可以除去超螺旋的拓扑异构酶I和拓扑异构酶II。
其他，原核生物中还拥有一种特异的拓扑异构酶II，通称为促旋酶(gyrase)，它可以利用ATP水解供应的能量向DNA分子引入负超螺旋这类负超螺旋可以促进DNA双螺旋的解旋，而这类解旋又会激发包括启动DNA转录和复制在内的好多反应环状DNA分子一轮DNA复制完成今后，平时会产生两个连接在一起的5DNA分子，以便使它们在细胞分裂时分配到两个子细胞中去拓扑异构酶II催化两个子代DNA分子的一个产生瞬时的双链断裂并使另一个子代分子经过这个切口三、嵌入剂溴化乙啶是一种带正电的多环芳香族化合物平面状的溴化乙啶能嵌入到碱基对平面之间在紫外光下，溴化乙啶会发荧光，嵌入DNA后荧光强度显然增强所以，溴化乙啶平时用来作为燃料检测DNA的存在第三节RNA结构RNA和DNA有三点不同样之处第一，RNA骨架含有核糖而不是2’－脱氧核糖，在核糖的2’－地址上带有一个羟基第二，DNA中的胸腺嘧啶被RNA中的尿嘧啶取代，尿嘧啶有着和胸腺嘧啶同样的单环结构，但是缺少5’甲基基团第三，RNA平时以单链形式存在细胞内的RNA执行多种生物学功能mRNA是蛋白质生物合成的模板，tRNA运载氨基酸并鉴别mRNA的密码子，rRNA是核糖体的组成部分。
其他，snRNA参加mRNA的剪接，snoRNA参加rRNA成熟加工，gRNA参加RNA编写、SRP－RNA参加蛋白质的分泌、端粒酶RNA参加染色体端粒的合成还有一些RNA是细胞中催化一些重要反应的酶尽管RNA是单链分子，它依旧可以形成局部双螺旋，这是由于RNA链频频发生自己折叠，从而使链内的互补序列形成碱基配对区除了A∶U配对和C∶G配对外，RNA还拥有额外的非Watson-Crick碱基配对，如G∶U碱基对，这一特点使RNA更易于形成双螺旋结构RNA分子自己折叠形成双螺旋时，不配对的序列以发卡（hairpin）、突出（bulge）、内部环等形式游离于双链区之外RNA骨架上2’－OH的存在阻拦RNA形成B－型螺旋双螺旋RNA更类似于A型DNA它的小沟宽且浅而易于凑近；而大沟狭且深，与它相互作用的蛋白质的氨基酸侧链难以凑近它所以RNA不适合与蛋白质进行序列特异性的相互作用RNA分子中的核苷酸排列序次称为核酸的一级结构单链核苷酸自己折叠由单链区、茎环构、内部环、双链结构等元件组成的平面结构，称为RNA的二级结构RNA的二级结构主要由核酸链不同样区段碱基间的氢键维系在二级结6构的基础上，核酸链再次折。