生物化学考研课件-第7章.ppt

1、课程内容课程内容核酸部分核酸部分 静态生物化学静态生物化学 核酸的研究历史核酸的研究历史 核酸的结构核酸的结构 核酸的性质核酸的性质 动态生物化学动态生物化学 核酸的降解与核苷酸代谢核酸的降解与核苷酸代谢核酸核酸 核酸研究史核酸研究史 核苷酸是核酸的基本结构核苷酸是核酸的基本结构 DNA和和 RNA结构结构 核酸性质核酸性质DNA是遗传物质是遗传物质(1953前前)MiescherTechnologyChromosomesProof linking chromosomes and traitsGriffithAvery,Macleod,McCartyWatson,Crick,Wilkins,F

2、ranklinHershey,ChaseChargaff186919001928194419521953核酸研究史核酸研究史(1953前前)1869 瑞士的医生和生物学家弗里德里希瑞士的医生和生物学家弗里德里希Miescher从白血细胞的细胞核从白血细胞的细胞核发现发现“核素核素”。1889 由李察Altmann第一次使用术语“核酸”。1920s 四核苷酸假说四核苷酸假说被提出被提出。1938 阿斯特伯里和贝尔公开发表第一个的X-射线衍射图案DNA，表明DNA的结构是有周期性的。1944 埃弗里，麦克劳德，和McCarty证明DNA可以“转变”细胞。1940s后期 欧文Chargaff用纸色谱

3、分离DNA水解物。腺嘌呤与胸腺嘧啶量相同，鸟嘌呤的量和胞嘧啶的量相同。1951 Furberg发表一个核苷的晶体结构。1952 Hershey和和Chase确认确认DNA是遗传物质。是遗传物质。1953 沃森和克里克确定沃森和克里克确定DNA结构。结构。DNA研究史研究史 1869 DNA was first identified by Friedrich Miescher,a Swiss biologist.He called the substance nuclein,noted the presence of phosphorous,and separated the substance

4、 into an acidic part(which we now know is DNA)and a basic part(a class of basic proteins that bind to acidic DNA).1889 The term“nucleic acid”was first used by Richard Altmann,a German pathologist and histologist.Friedrich Miescher Friedrich Miescher(Swiss,1844-1895)Intelligent from early age but ver

5、y shy Studied at the University of Tbingen(图宾根图宾根大学大学)under Hoppe-Seyler,considered the father of biochemistryFriedrich Mieschers discovery He examined used bandages obtained from a hospital caring for the wounded of the Crimean War(克里米亚克里米亚战争战争)in hope of finding something interesting He discovered

6、 a substance containing both phosphorus and nitrogen,made up of molecules that were apparently very large,in the nuclei of white blood cells found in pus Named the substance nuclein because it seemed to come from cell nuclei.In 1874 when Miescher separated it into a protein and an acid molecule.It i

7、s now known as deoxyribonucleic acid(DNA)Hoppe-Seyler This substance was so unusual that Hoppe-Seyler repeated the work himself before allowing Miescher to publish the paper on the discovery He found an excellent(and more pleasant)source of nuclear material in the sperm of the salmon The nuclei are

8、large in any sperm cells,remarkably so in the salmons From these he first extracted a pure DNATetranucleotide Hypothesis Phoebus Levene(Russian-American,1869-1940)(sugar in DNA and chemical bond)He worked with Albrecht Kossel(base,Nobel Prize)and Emil Fischer,the nucleic acid and protein experts at

9、the turn of the 20th.centuryTetranucleotide Hypothesis Nucleicacid is a repetitive polymer of four subunits A:C:G:T in the ratio 1:1:1:1 =structure seems too simple to carry information Frederick Griffith In 1928,Griffiths experiment involved mice and two types of pneumonia,a virulent and a non-viru

10、lent kind.He injected the virulent pneumonia into a mouse and the mouse died.Next he injected the non-virulent pneumonia into a mouse and the mouse continued to live.After this,he heated up the virulent disease to kill it and then injected it into a mouse.The mouse lived on.Last he injected non-viru

11、lent pneumonia and virulent pneumonia,that had been heated and killed,into a mouse.This mouse died.GriffithsTransformationExperimentPneumococcus bacteria include two strains,a virulent IIIS strain with a Smooth coat that kills mice(left),and a non-virulent IIR Rough strain that does not(middle).Heat

12、ing destroys the virulence of IIIS(right).When heat-killed IIIS is mixed with live IIR and injected into mice,the mouse dies,and its tissue contains living bacteria with smooth coats like IIIS,and these bacteria are subsequently virulent to mice.Something in the heat-killed IIIS bacteria has transfo

13、rmed the biological and hereditary properties of the IIR bacteria.Why?Griffith thought that the killed virulent bacteria had passed on a characteristic to the non-virulent one to make it virulent.He thought that this characteristic was the inheritance molecule.This passing on of the inheritance mole

14、cule was what he called transformation.In the early 1940s Oswald T.Avery and Maclyn McCarty,a colleague at the Rockefeller Institute Hospital,began concentrating on the problem of Pneumococcal transformation.“Transforming Principle”identified as DNAIn this experiment he destroyed the lipids,ribonucl

15、eic acids,carbohydrates,and proteins of the virulent Pneumonia.Transformation still occurred after this.Next he destroyed the deoxyribonucleic acid.Transformation did not occur.Avery had found the inheritance molecule,DNA!肺炎球菌转化试验肺炎球菌转化试验Averys isolation of the Transforming PrincipleAvery repeated G

16、riffiths experiment of combining heat-killed virulent IIIS bacteria with non-virulent IIR bacteria.In order to isolate the transforming substance,he fractionated the heat-killed IIIS cells and selectively removed carbohydrates and lipids,leaving behind proteins and nucleic acids.Biochemical assays f

17、or transformationTreatment with proteolytic enzymes(trypsin,chymotrypsin)did not have any effect on the transformation activity.Treatment with ribonuclease(known to digest RNA)had no effect on the transformation activity.Treatment with deoxyribonuclease(known to digest DNA)destroyed the transformati

18、on activity.Detailed mechanismErwin Chargaff To understand the DNA molecule better,scientists were trying to make a model to understand how it works and what it does.In the 1940s another scientist named Erwin Chargaff noticed a pattern in the amounts of the four bases:adenine,guanine,cytosine,and th

19、ymine.He took samples of DNA of different cells and found that the amount of adenine was almost equal to the amount of thymine,and that the amount of guanine was almost equal to the amount of cytosine.Thus you could say:A=T,and G=C.This discovery later became Chargaffs Rule.DNA碱基组成的碱基组成的Chargaff规则规则

20、 Chargaff首先注意到首先注意到DNA碱基组成的某些规律性，在碱基组成的某些规律性，在1950年总结出年总结出DNA碱基组成的规律：碱基组成的规律：腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即 A=T。鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数也相等，即鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数也相等，即G=C。含氨基的碱基总数等于含酮基碱基总数，即含氨基的碱基总数等于含酮基碱基总数，即A+C=G+T。嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T。Hershey&Chase(1952)blender experiment Bacteriophages are grown in ra

21、dioactive medium proteins labeled with 35S DNA labeled with 32P during transformation of E.coli by bacteriophages,32P goes in,35S stays out =DNA is the transforming principle T1Bacteriophages(Phage)Bacteriophages are viruses that attack bacteria.They attach to the outside membrane of bacteria by mea

22、ns of the thin tail:the round head contains DNA.The name means bacteria eaters and is commonly shortened to just phage.Early biochemical and genetic studies of phage are the foundations of modern molecular biology.TheHershey&ChaseExperimentGrowing bacteriophage was differentially labelled with radio

23、active phosphorus(which labelsnucleicacid)or radioactive sulfur(which labels protein)TheHershey&ChaseExperimentAnalysis of the bacterial and supernatant fractions afterward shows that phosphorus-labelledDNA inside the phage shows up in bacteria(left),whereas the sulfur-labelledprotein in the externa

24、l coat remains in the supernatant(right).Further,bacteria with labelled DNA go on to produce progeny phage that are also labelled.This biological experiment confirms Averys conclusion that DNA is the transformingsubstance,andshowsthattransformationisheritable.History of Nucleic Acids(after 1953)核酸的研

25、究历史核酸的研究历史1953 沃森和克里克确定沃森和克里克确定DNA结构结构1958 弗兰西斯Crick提出了“生物分子的中心法则”1969 整个基因密码被确定1972 第一个重组DNA分子被构建1982 四膜虫的核糖体RNA剪接表现出自我剪接1986 RNA 被发现起到了酶的作用1995 第一个完整的基因组测序的细菌-嗜血杆菌Haemophilus influenzae2001 美国国立卫生研究院和赛莱拉基因组完成了人类基因组测序Franklin&Wilkins X-ray Crystallography Two scientists named,Rosalind Franklin and

26、Maurice Wilkins,decided to try to make a crystal of the DNA molecule.If they could get DNA to crystallize,then they could make an X-ray pattern,thus resulting in understanding how DNA works.These two scientists were successful and obtained an X-ray pattern.The pattern appeared to contain rungs,like

27、those on a ladder between two strands that are side by side.It also showed by an“X”shape that DNA had a helix shape.James Watson and Francis Crick,a postdoctoral fellow and a graduate student,started to solve the mystery of DNA structure.The partnership began when Watson,an American,took a research

28、position at Cambridge University in England in 1951.Crick was also at Cambridge,studying protein structure with a technique called X-ray crystallography.By their own admission,both were more interested in the prevailing scientific problems of that day than in their own work,and the structure of DNA

29、was definitely an interesting problem.Over the next few years,Watson and Crick would collect,by coincidence,hard work,and a little luck,key pieces of information that they would use to solve the DNA puzzle.James Watson and Francis CrickCentral dogma of molecular biology 遗传密码遗传密码（1969，Nirenberg）搞笑的搞笑

30、的“科学科学”搞笑的搞笑的“科学科学”搞笑的搞笑的“科学科学”Recombinant DNA technique基因工程药物基因工程药物DNA sequencing1975年，Sanger等建立了双脱氧链终止法；1976年，Gilbert等创立了化学测序法。核酶核酶（Ribozyme）1981年，美国科学家T.Cech和S.Altman发现了核酶(ribozyme)。最早发现大肠杆菌RNase P的蛋白质部分除去后，在体外高浓度Mg2+存在下，留下的RNA部分具有与全酶相同的催化活性。后来发现四膜虫L19 RNA在一定条件下能专一地催化寡聚核苷酸底物的切割与连接，具有核糖核酸酶和RNA聚合酶的

31、活性。PCR technique1985人类基因组计划人类基因组计划揭示生命的奥秘揭示生命的奥秘二二000000年六月二十六日克林顿宣布年六月二十六日克林顿宣布人类基因组草图绘制完成人类基因组草图绘制完成2000年6月 白宫的庆典Collins6国科学家组成的国家人类基因组中心主要研究比例国科学家组成的国家人类基因组中心主要研究比例 美国：WASHMIT等7家研究中心，贡献率为54 英国：SANGER一家研究中心，贡献率为33 日本：RIKEN等两家研究中心，贡献率为7 法国：GENOSCOPE研究中心，贡献率为2.8 德国：IMB等3家研究中心，贡献率为2.2 中国：北京华大研究中心、国家南

32、北方基因研究 中心等三家，贡献率为1 1碱基=1美元人类基因组计划1%测序中国实验室人类基因组序列解析人类基因组序列解析1.基因数量少得惊人2.人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”3.三分之一为“垃圾”DNA4.种族歧视毫无根据5.男性基因突变比例更高后基因组时代序幕拉开 解读并深入探索人的结解读并深入探索人的结构和功能基因组，破译重要构和功能基因组，破译重要微生物和植物的基因组，启微生物和植物的基因组，启动环境基因组的研究以及基动环境基因组的研究以及基因技术的应用等。因技术的应用等。基因水平诊断基因水平诊断RNA干扰技术干扰技术2006年，Andrew Z.Fire和Craig C.Mel

33、lo 获得了诺贝尔生理和医学奖。计算机辅助分子从头设计计算机辅助分子从头设计Synthetic Biology合成生物学与合成酶学。科学出版社，合成生物学与合成酶学。科学出版社，2012年年。碱基，核苷和核苷酸碱基，核苷和核苷酸 Nucleic Acid(Nucleic Acid(NANA)Polynucleotide chain(Polynucleotide chain(poly Ntpoly Nt)Nucleotide(Nucleotide(NtNt)basic unitbasic unitMono-phosphate(Mono-phosphate(MpMp)Nucleoside(Nucl

34、eoside(NsNs)Deoxy-ribose Deoxy-ribose(Ribose Ribose)BaseBasePurine(pu)Pyrimidine(py)Purine(pu)Pyrimidine(py)Adenine Adenine(A)(A)Thymine Thymine(T)(T)Guanine Guanine(G)(G)Uracil Uracil(U)(U)Cytosine Cytosine(C)(C)核苷酸核苷酸磷磷酸酸核核苷苷戊戊糖糖碱碱基基核核糖糖脱氧核糖脱氧核糖嘌嘌呤呤嘧嘧啶啶所有的核苷酸，包含三个部分:1.氮杂环基2.戊糖3.磷酸残基核苷酸的结构核苷酸的结构糖苷键

35、糖苷键戊糖戊糖 核苷酸中的戊糖是脱氧核糖，比起它的母体化合物核糖，在2号位缺少一个氧原子 脱氧核糖以-呋喃糖（一个封闭的五元环）的形式存在 DNA中只有D-脱氧核糖.核糖是在水溶液中以环的形式存在核糖是在水溶液中以环的形式存在异头碳羟基与最末手性碳原子上羟基的取向来定义异头碳羟基与最末手性碳原子上羟基的取向来定义脱氧核糖和核糖脱氧核糖和核糖组成核酸的戊糖有两种。组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为所含的糖为-D-2-脱氧核糖脱氧核糖；RNA所含的糖则为所含的糖则为-D-核糖核糖。核糖核苷酸具有 2-OH脱氧核糖核苷酸具有 2-H DNA 和和 RNA的化学结构区别的化学结构区别根据碱基根据碱

36、基分为嘧啶或嘌呤分为嘧啶或嘌呤核苷酸核苷酸碱基的结构碱基的结构互变异构形式互变异构形式碱基的芳香碱基的芳香环与环外基环与环外基团可发生酮团可发生酮式式烯醇式烯醇式或胺式或胺式亚亚胺式互变异胺式互变异构。构。碱基都具有芳香环；嘌呤环和嘧啶环均呈碱基都具有芳香环；嘌呤环和嘧啶环均呈平面或接近于平面结构。平面或接近于平面结构。Nucleoside（核苷）（核苷）核苷是一种糖苷，由戊糖和碱基缩合而成。糖和碱基之间以糖苷键相连接。糖的第一位碳原子(C1)与嘧啶碱的第一位氮原子(N1)或与嘌呤碱的第九位氮原子(N9)相连接。所以，糖与碱基间的连键是N-C键，一般称之为N-糖苷键糖苷键。核苷中的D-核糖及D

37、-2-脱氧核糖均为呋喃型环状结构。糖环中的C1是不对称碳原子，所以有-及-两种构型。但核酸分子中的糖苷键均为-糖苷键糖苷键。核苷核苷 糖与碱基之间的糖与碱基之间的C-NC-N键，称为键，称为C-NC-N糖苷键糖苷键。(C-N glycosidic bond)核苷酸（核苷酸（nucleotide）核苷酸 核苷+磷酸（nucleoside phosphate）戊糖+碱基+磷酸(pentose+base+phosphate)在在 DNA中发现脱氧核糖核苷酸中发现脱氧核糖核苷酸在在RNA中发现核糖核苷酸中发现核糖核苷酸核苷和核苷酸核苷和核苷酸核苷和核苷酸核苷和核苷酸 核苷磷酸化的位置核苷磷酸化的位置A

38、MP,ADP and ATP多核苷酸多核苷酸 多核苷酸由一个核苷酸的5位磷酸和另一个分子的核苷酸的3位羟基脱一分子水，形成磷酸二酯键。在DNA和RNA中磷酸二酯键的形成具有方向性。DNA和RNA的一级结构（核苷酸的线性排列）在5 3的方向进行。DNA的一级结构的一级结构概念：构成概念：构成DNA的脱氧核苷酸按照一定的排列顺序，的脱氧核苷酸按照一定的排列顺序，通过通过3,5-磷酸二酯键相连形成的线形结构。磷酸二酯键相连形成的线形结构。碱基序列碱基序列（base sequence)：DNA的脱氧核苷酸只在的脱氧核苷酸只在它们所携带的碱基上有区别。它们所携带的碱基上有区别。具方向性：一端为5端，另一

39、端为3端。聚合反应按53方向，同样按53方向读写。表示方法：pA、dAp。DNA中有中有4种类型的核苷酸，有种类型的核苷酸，有n个核苷酸组成的个核苷酸组成的DNA链中可能有的不同序列总数为链中可能有的不同序列总数为4n。5533 RNA/DNA 的化学结构的化学结构DNA一级结构的表示方法一级结构的表示方法5 3 结构式结构式5 3 p p p pOH3 ACTG1 线条式线条式5 ACTGCATAGCTCGA 3 字母式字母式l5-5-磷酸端（常用磷酸端（常用5-P5-P表示）；表示）；3-3-羟基端（常用羟基端（常用3-OH3-OH表示）表示）多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸链

40、时，必须注明它的方多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸链时，必须注明它的方向是向是5353或是或是3535。解决解决 DNA结构问题结构问题 DNA结构结构Watson-Crick 模型模型:DNA分子是包含两个反平行链右手双螺旋结构。分子是包含两个反平行链右手双螺旋结构。磷酸脱氧核糖骨干在螺旋的外侧（形成一个磷酸脱氧核糖骨干在螺旋的外侧（形成一个“亲亲水水”），而嘌呤和嘧啶碱基在），而嘌呤和嘧啶碱基在内侧内侧（碱基相互作（碱基相互作用用为为稳定稳定非特异性的非特异性的双螺旋结构起到双螺旋结构起到主要贡主要贡献）。献）。碱基平面垂直于螺旋碱基平面垂直于螺旋 两个反平行链是互补的碱基对之

41、间通过氢键两个反平行链是互补的碱基对之间通过氢键作用形成的作用形成的。碱基碱基总是成对的总是成对的，腺嘌呤与胸腺嘧啶（两个腺嘌呤与胸腺嘧啶（两个H-键），鸟键），鸟嘌呤与胞嘧啶（嘌呤与胞嘧啶（三个三个H-键）。键）。特定的碱基配对特定的碱基配对是以是以“Chargaff规则规则”的基础提出的，最的基础提出的，最优的氢键和最佳间距（优的氢键和最佳间距（A-T，G-C配对结构使两个嘌呤配对结构使两个嘌呤具具有有足够的空间，两个嘧啶足够的空间，两个嘧啶具有具有足够多的空间）。足够多的空间）。所提出的螺旋的直径大约是所提出的螺旋的直径大约是20，,相邻的碱基间的距离相邻的碱基间的距离大约是大约是3.4

42、 ，在螺旋结构中旋转，在螺旋结构中旋转 36 ，十个残基旋转，十个残基旋转一整圈，它们之间的距离是一整圈，它们之间的距离是 34.DNA双螺旋的结构要点双螺旋的结构要点DNA分子是由两条反向平行的多核苷酸链构成，并围绕同一中心轴缠绕形成一个右手的双螺旋。脱氧核糖和带负电荷的磷酸基团骨架位于双螺旋的外侧，两条链上的碱基堆积在双螺旋的内部，G与C配对，A与T配对。G和C之间可以形成三个氢键，A和T之间形成二个氢键。氢键氢键DNA双螺旋的结构要点双螺旋的结构要点双螺旋的平均直径为2nm，相邻碱基对的距离为0.34nm，相邻核苷酸的夹角为36。沿螺旋的长轴每一转含有10个碱基对，其螺距为3.4nm。表

43、面由于碱基对的堆积和糖-磷酸骨架的扭转，导致螺旋形成二条不等宽的沟。大沟：宽而深；小沟：窄且浅。溶剂中分子可通过沟去识别碱基对而不必破坏螺旋。DNA双螺旋模型立即提出双螺旋模型立即提出DNA复制的机制。复制的机制。遗传信息被复制。遗传信息被复制。DNA双螺旋模型，在效果上双螺旋模型，在效果上是是一副模板，分别是一副模板，分别是互补。互补。理论理论提出在复制提出在复制时时，母链母链变得分离（氢键被破变得分离（氢键被破坏），坏），分开的链作为模板互补形成子链分开的链作为模板互补形成子链。两个双螺旋两个双螺旋DNA分子是完全一样的分子是完全一样的双链双链（遗传信（遗传信息被复制）。息被复制）。DNA

44、双螺旋模型双螺旋模型考虑到了所有的数据，后来被证明是正确的（略作修改）考虑到了所有的数据，后来被证明是正确的（略作修改）沃森，克里克，和威尔金斯因为沃森，克里克，和威尔金斯因为这一辉煌成就这一辉煌成就分享了诺贝尔医学和生理学分享了诺贝尔医学和生理学奖奖1962的在的在DNA双螺旋结构的发现彻底改变了生物学：它引导了人们对于双螺旋结构的发现彻底改变了生物学：它引导了人们对于基因在分子水平功能（他们的工作被公认是分子生物学开始的标记）。基因在分子水平功能（他们的工作被公认是分子生物学开始的标记）。B-DNA 的结构的结构DNA双螺旋已被证明双螺旋已被证明有有几个不同的几个不同的存在存在形式，这取决

45、于形式，这取决于序列的内容和序列的内容和晶体晶体制备制备时的离子状况时的离子状况。DNA的的B型型在在低离子强度和水化程度高的生理条件下低离子强度和水化程度高的生理条件下常见常见。在螺旋里富含在螺旋里富含Pcpg二核苷酸的螺旋区域可以二核苷酸的螺旋区域可以存存在一个新在一个新的左手螺旋构象存在称为的左手螺旋构象存在称为Z-DNA。DNA的的B 和和 Z形式形式 B 和和 Z-DNA 比较比较Z-形式形式 左手螺旋 12 碱基对一轮 大沟扁平，小沟窄而深B-形式形式 右手螺旋 10个碱基对一轮 主要的沟宽和深，小沟窄而深 在细胞中最常见在体外当损失水时，偶尔观察到。比B型短，螺旋更大主要沟深、窄

46、，不容易接近蛋白质宽浅小沟容易接近蛋白质在低水浓度的时候常见的构象 碱基对倾斜螺旋轴(碱基对的倾斜与位移，倾角19o）DNA的的A-形式形式三种三种DNA双螺旋构象比较双螺旋构象比较A B Z外型外型 粗短粗短 适中适中 细长细长螺旋方向螺旋方向 右手右手 右手右手 左手左手螺旋直径螺旋直径 2.55nm 2.37nm 1.84nm碱基直升碱基直升 0.23nm 0.34nm 0.38nm碱基夹角碱基夹角 32.70 34.60 60.00每圈碱基数每圈碱基数 11 10.4 12轴心与碱轴心与碱基对关系基对关系2.46nm 3.32nm 4.56nm碱基倾角碱基倾角 190 10 90大沟大

47、沟 很窄很深很窄很深 很宽较深很宽较深 平坦平坦小沟小沟 很宽、浅很宽、浅 窄、浅窄、浅 较窄很深较窄很深大多数DNA以B-DNA的形式存在(C.D.E均接近B型），但在螺旋的一定区域内会出现短序列的A-DNA。A-DNA中的碱基相对于螺旋轴大约倾斜19，每一转含有11个碱基对，螺旋比B-DNA宽。Z-DNA是左手双螺旋结构，每一转含有12个碱基对；没有明显的沟；生物体的基因组中很少出现Z-DNA。B-DNA和Z-DNA的转化与基因表达有关。构象受环境条件的影响，它的改变不涉及共价键。相对湿度，相对湿度，溶液的盐浓度，离子种类，有机溶剂等都能引起溶液的盐浓度，离子种类，有机溶剂等都能引起DNA

48、构象的构象的改变。如：增加改变。如：增加NaCl浓度可以使浓度可以使B型转变成型转变成A型。型。作用力作用力 三种类型的力量有助于维持一个稳定的三种类型的力量有助于维持一个稳定的DNA双螺旋双螺旋或破坏或破坏稳定结构的作用力稳定结构的作用力：1疏水相互作用疏水相互作用，在在DNA分子内部的碱基对创建一个疏水性的分子内部的碱基对创建一个疏水性的环境，与带负电荷的磷酸沿环境，与带负电荷的磷酸沿骨架骨架被暴露于溶剂。被暴露于溶剂。2堆积作用堆积作用3氢键氢键4静电排斥静电排斥，通过带负电荷的磷酸沿着通过带负电荷的磷酸沿着DNA骨架使得骨架使得双螺双螺结结构构不稳定的不稳定的DNA的三级结构的三级结构

49、 含义：双螺旋的含义：双螺旋的DNA分子通过扭曲和折叠所形成的特定构分子通过扭曲和折叠所形成的特定构象，包括不同二级结构间的相互作用、单链与二级结构间的象，包括不同二级结构间的相互作用、单链与二级结构间的相互作用及相互作用及DNA的拓扑特征。的拓扑特征。双螺旋分子在溶液中以自由构象存在时，双螺旋处于能量最双螺旋分子在溶液中以自由构象存在时，双螺旋处于能量最低状态，为松弛态；当额外地多转几圈时，将形成双螺旋中低状态，为松弛态；当额外地多转几圈时，将形成双螺旋中的张力，这种扭曲称为超螺旋。的张力，这种扭曲称为超螺旋。超螺旋结构超螺旋结构三股螺旋？三股螺旋？在染色体在染色体中中的的DNA组织组织 多

50、细胞生物的每一个细胞通常含有相同的遗传物质。DNA分子是在细胞中最大的大分子和通常被包在染色体结构中。细菌和病毒都有一个单一的染色体，而真核细胞通常包含许多。病毒病毒DNA分子是比较小的分子是比较小的 病毒通常病毒通常比比细胞细胞含有更少的遗传信息。含有更少的遗传信息。一种传染性病毒颗粒通常由其基因组（通常是一个单一种传染性病毒颗粒通常由其基因组（通常是一个单一的一的RNA或或DNA分子）包围着一层蛋白质分子）包围着一层蛋白质构成构成。细菌含有染色体和染色体外细菌含有染色体和染色体外DNA染色体染色体 DNA一种大肠杆菌细胞的染色体是一个单一的双链环状DNA分子。它的4639221个碱基对，有