核酸行業特點分析

　 核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子。組成DNA的脫氧核糖核苷酸主要是dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，組成RNA的核糖核苷酸主要是AMP、GMP、CMP和UMP。那麼核酸的分子結構有哪些特點呢？下面是小編整理的核酸行業特點分析：

　   分子結構

　　一級結構

　　核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子。組成DNA的脫氧核糖核苷酸主要是dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，組成RNA的核糖核苷酸主要是AMP、GMP、CMP和UMP。核酸中的核苷酸以3』，5』磷酸二酯鍵構成無分支結構的線性分子。核酸鏈具有方向性，有兩個末端分別是5』末端與3』末端。5』末端含磷酸基團，3』末端含羥基。核酸鏈內的前一個核苷酸的3』羥基和下一個核苷酸的5』磷酸形成3』，5』磷酸二酯鍵，故核酸中的核苷酸被稱為核苷酸殘基。通常將小於50個核苷酸殘基組成的核酸稱為寡核苷酸（oligonucleotide），大於50個核苷酸殘基稱為多核苷酸（polynucleotide）。

　　空間結構

　　（一）DNA的二級結構

　　DNA二級結構即雙螺旋結構（double helix structure）。20世紀50年代初Chargaff等人分析多種生物DNA的鹼基組成發現的規則。

　　DNA雙螺旋模型的提出不僅揭示了遺傳信息穩定傳遞中DNA半保留複製的機制，而且是分子生物學發展的里程碑。

　　DNA雙螺旋結構特點如下：①兩條DNA互補鏈反向平行。②由脫氧核糖和磷酸間隔相連而成的親水骨架在螺旋分子的外側，而疏水的鹼基對則在螺旋分子內部，鹼基平面與螺旋軸垂直，螺旋旋轉一周正好為10個鹼基對，螺距為3.4nm，這樣相鄰鹼基平面間隔為0.34nm並有一個36°的夾角。③DNA雙螺旋的表面存在一個大溝（major groove）和一個小溝（minor groove），蛋白質分子通過這兩個溝與鹼基相識別。④兩條DNA鏈依靠彼此鹼基之間形成的氫鍵而結合在一起。根據鹼基結構特徵，只能形成嘌呤與嘧啶配對，即A與T相配對，形成2個氫鍵；G與C相配對，形成3個氫鍵。因此G與C之間的連接較為穩定。⑤DNA雙螺旋結構比較穩定。維持這種穩定性主要靠鹼基對之間的氫鍵以及鹼基的堆集力（stacking force）。

　　生理條件下，DNA雙螺旋大多以B型形式存在。右手雙螺旋DNA除B型外還有A型、C型、D型、E型。此外還發現左手雙螺旋Z型DNA。Z型DNA是1979年Rich等在研究人工合成的CGCGCG的晶體結構時發現的。Z-DNA的特點是兩條反向平行的多核苷酸互補鏈組成的螺旋呈鋸齒形，其表面只有一條深溝，每旋轉一周是12個鹼基對。研究表明在生物體內的DNA分子中確實存在Z-DNA區域，其功能可能與基因表達的調控有關。DNA二級結構還存在三股螺旋DNA，三股螺旋DNA中通常是一條同型寡核苷酸與寡嘧啶核苷酸-寡嘌呤核苷酸雙螺旋的大溝結合，三股螺旋中的第三股可以來自分子間，也可以來自分子內。三股螺旋DNA存在於基因調控區和其他重要區域，因此具有重要生理意義。

　　（二）DNA三級結構——超螺旋結構

　　DNA三級結構是指DNA鏈進一步扭曲盤旋形成超螺旋結構。生物體內有些DNA是以雙鏈環狀DNA形式存在，如有些病毒DNA，某些噬菌體DNA，細菌染色體與細菌中質粒DNA，真核細胞中的線粒體DNA、葉綠體DNA都是環狀的。環狀DNA分子可以是共價閉合環，即環上沒有缺口，也可以是缺口環，環上有一個或多個缺口。在DNA雙螺旋結構基礎上，共價閉合環DNA（covalently close circular DNA）可以進一步扭曲形成超螺旋形（super helical form）。根據螺旋的方向可分為正超螺旋和負超螺旋。正超螺旋使雙螺旋結構更緊密，雙螺旋圈數增加，而負超螺旋可以減少雙螺旋的圈數。幾乎所有天然DNA中都存在負超螺旋結構。

　　（三）DNA的四級結構——DNA與蛋白質形成複合物

　　在真核生物中其基因組DNA要比原核生物大得多，如原核生物大腸桿菌的DNA約為4.7×103kb，而人的基因組DNA約為3×106 kb，因此真核生物基因組DNA通常與蛋白質結合，經過多層次反覆摺疊，壓縮近10 000倍後，以染色體形式存在於平均直徑為5μm的細胞核中。線性雙螺旋DNA摺疊的第一層次是形成核小體（nucleosome）。猶如一串念珠，核小體由直徑為11nm×5.5nm的組蛋白核心和盤繞在核心上的DNA構成。核心由組蛋白H2A、H2B、H3和H4各2分子組成，為八聚體，146 bp長的DNA以左手螺旋盤繞在組蛋白的核心1.75圈，形成核小體的核心顆粒，各核心顆粒間有一個連接區，約有60 bp雙螺旋DNA和1個分子組蛋白H1構成。平均每個核小體重複單位約占DNA 200 bp。DNA組裝成核小體其長度約縮短7倍。在此基礎上核小體又進一步盤繞摺疊，最後形成染色體。

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