问答题 DNA的组成和结构特点。无
【正确答案】

(1)DNA的组成

DNA又称脱氧核糖核酸。DNA是一种高分子化合物,其基本单位是脱氧核苷酸。在所有的DNA分子中,磷酸和脱氧核糖是永远不变的,而含氮碱基是可变的,主要有4种,即腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。因此脱氧核苷酸可分别称为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。许许多多个脱氧核苷酸经3'→5'磷酸二酯键聚合而成为DNA链。

(2)DNA的结构特点

DNA的结构包含一级结构、二级结构和高级结构。

①DNA的一级结构

DNA的一级结构,是指4种核苷酸的连接及其排列顺序,表示了该DNA分子的化学构成。从DNA的分子结构可以看出,碱基在长链中的排列顺序是千变万化的。组成DNA分子的碱基虽然只有4种,它们的配对方式也只有A与T、C与G两种,但是,由于碱基可以任何顺序排列,构成了DNA分子的多样性。DNA一级结构决定其高级结构。

②DNA的二级结构

DNA的二级结构分两大类,一类是右手螺旋,如A-DNA和B-DNA,DNA通常是以右手螺旋形式存在的;另一类是左手螺旋,即Z-DNA。

B-DNA是大多数DNA在细胞中的构象,既规则又很稳定,是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成的右手螺旋结构。多核苷酸的方向由核苷酸间的磷酸二酯键的走向决定,一条从5'→3',另一条从3'→5'。链间有螺旋形的凹槽,其中一个较浅,叫小沟;一个较深,叫大沟。两条链上的碱基以氢键相连,G与C配对,A与T配配对。嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧。碱基平面与纵轴垂直,且螺旋的轴心穿过氢键的中点。相邻碱基对平面之间的距离为0.34nm,以3.4nm为一个结构重复周期。核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖在外侧,通过磷酸二酯键相连接而构成DNA分子的骨架。脱氧核糖环平面与纵轴大致平行。双螺旋的直径为2.0nm。

③DNA的高级结构

DNA的高级结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的更复杂的特定空间结构,包括超螺旋、线性双链中的纽结、多重螺旋等。其中,超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式,可分为正超螺旋(右手超螺旋)与负超螺旋(左手超螺旋)两大类,负超螺旋是细胞内常见的DNA高级结构形式,正超螺旋是过度缠绕的双螺旋。它们在不同类型的拓扑异构酶作用下或在特殊情况下可以相互转变,如:

【答案解析】