dna分子二级结构有哪些特点:双螺旋核心要点
dna分子二级结构有哪些特点,该结构以B型DNA为主要天然构象,两条脱氧多核苷酸链反向平行盘绕形成右手双螺旋,脱氧核糖与磷酸在外围构成骨架,碱基在螺旋内部,碱基之间依靠氢键配对,A只和T配对形成2个氢键,G只和C配对形成3个氢键,螺旋存在大沟与小沟,可结合蛋白质调控基因,该结构适用范围为生理水溶液环境下的天然DNA,脱水或高盐条件下DNA会转变为A型、Z型等其他二级构象,不能套用B型DNA的参数判断。
dna分子二级结构链与骨架特征
两条脱氧核苷酸链走向相反,一条链从5’端向3’端延伸,另一条链从3’端向5’端延伸。脱氧核糖和磷酸基团依靠磷酸二酯键依次连接,排布在螺旋外侧,形成亲水的骨架。磷酸基团带负电,会让DNA分子整体携带负电荷,溶液中阳离子可以中和电荷,减少链间排斥,维持螺旋稳定。
碱基,藏在内侧。
dna分子二级结构碱基配对规则
碱基平面垂直于螺旋中心轴,相邻碱基平面之间存在碱基堆积力,这种疏水作用力是维持双螺旋稳定的主要力量,氢键起到辅助稳定作用。A-T配对氢键数量更少,稳定性弱于G-C配对,一段DNA中G-C碱基占比越高,双链解开所需温度越高。碱基配对具备专一性,一条链的碱基序列可以决定另一条互补链的序列,这是DNA复制的结构基础。
dna分子二级结构螺旋尺寸与沟槽
B型DNA的螺距为3.4纳米,每一圈螺旋包含10个碱基对,相邻碱基对之间垂直距离0.34纳米,螺旋直径2纳米。两条链盘绕形成宽窄不一的两条沟槽,较宽的称为大沟,较窄的称为小沟。蛋白质分子可以进入沟槽识别特定碱基序列,完成转录、复制等生物学过程,沟槽的大小会直接影响蛋白质和DNA的结合效率。
dna分子二级结构其他构象类型
| 构象类型 | 螺旋手性 | 形成条件 | 主要特征 |
|---|---|---|---|
| B型DNA | 右手 | 生理水溶液 | 天然主流构象,有明显大沟小沟 |
| A型DNA | 右手 | 脱水、高盐环境 | 螺旋更粗,碱基平面倾斜,大沟变窄深 |
| Z型DNA | 左手 | 高盐、富含GC序列 | 外形细长,只有小沟,大沟几乎消失 |
Z型DNA并非稳定的常态结构,一般短暂出现在基因转录活跃区域,参与基因表达调控。A型DNA多在DNA-RNA杂交双链中出现,活细胞内很少单独存在纯A型DNA。
双螺旋结构具有柔性。
整条DNA双螺旋可以发生弯曲、扭转,局部区域碱基对还能发生解链,局部解链是DNA复制、转录启动的必要前提。完整的双链结构不会一次性全部解开,只会在需要发挥功能的小段区域打开,减少结构破坏带来的风险。
该结构不能脱离环境单独存在。pH剧烈变化、高温、强变性剂会破坏氢键与碱基堆积力,造成双链解离,二级结构消失,变成单链DNA。单链DNA无法维持双螺旋形态,碱基配对规则不再生效,也就失去了B型DNA的全部特征。
1953年沃森与克里克依据X射线衍射实验数据提出B型DNA双螺旋模型,该模型被分子生物学教材广泛引用。
