（一）核酸分子中的共价键 （二） DNA 一级结构 （三） DNA碱基组成的Chargaff规则 （四） DNA的二级结构 （五） DNA的三级结构 （六） DNA与蛋白质复合物的结构
核酸分子中核苷酸之间
的共价键
5
3 -5 磷酸二酯键
3 5
3
• DNA分子中各脱氧核苷酸
之间的连接方式（3´-5´磷酸二
酯 键 ） 和 排 列 顺 序 叫 做 DNA 的
一级结构，简称为碱基序列。一
级结构的走向的规定为5´→3´。
不 同 的 DNA 分 子 具 有 不 同 的 核
5 ´
苷酸排列顺序，因此携带有不同
3´
的遗传信息。
• 一级结构的表示法
结构式，线条式，字母式
DNA一级结构的表示法
5 ´
3´
结构式
AC T G
原核生物两类拓扑异构酶
除连环数（L）不同外其他性质均相同的DNA分子称为拓扑异 构体。DNA拓扑异构酶通过改变DNA的L值而影响其拓扑结构。
拓扑异构酶I通过使DNA的一条链发生断裂和再连接，能使超 螺旋DNA转变成松弛型环状DNA，每催化一次可消除一个负超螺 旋，即使L增加１，反应无需供给能量。
拓扑异构酶II则刚好相反，可使松弛型环状DNA转变成负超螺 旋DNA，每催化一次，L 减少２，可引入负超螺旋。拓扑异构酶 II亦称促旋酶，它可以使DNA的两条链同时断裂和再连接，当它 引入超螺旋时需要ATP提供能量。
（五）DNA的三级结构
1．超螺旋DNA（supercoiled DNA） (1) 超螺旋DNA的形成 (2) 超螺旋状态的定量描述 (３) DNA超螺旋结构形成的重要意义
2．拓朴异构酶（topoisomerase） (1) 两类拓朴异构酶 (2) 拓朴异构酶作用机理
螺
旋
和
超
螺
旋
电
螺旋
话
线
超螺旋
23 1
1´
3´
5´ p
p
p
p
OH 3´
线条式
5´ ACTGCATAGCTCGA 3´ 字母式
Chargaff首先注意到DNA碱基组成的某些规律性 ，在1950年总结出DNA碱基组成的规律：
•腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即 A=T。 •鸟嘌呤和胞腺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
c. 螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离 0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对（base pair, bp）重复一次，间隔为3.4nm
DNA的双螺旋结构稳定因素
• 氢键 •碱基堆集力 •磷酸基上负电荷被胞内 组蛋白或正离子中和 •碱基处于疏水环境中
DNA的双螺旋结构的意义
该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性 特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这 是是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦 是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的 提出是本世纪生命科学的重大突破之一，它奠 定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学 飞速发展的基石。
DNA超螺旋的形成
20 L=25,T=25, 5 W=0
1
5
10
15
20
25ห้องสมุดไป่ตู้
松弛环形
10 15
1
5
10
15
20 23
右手旋转拧松两匝后的线形DNA
超螺旋的拓 扑学公式：
L=T+W 或
=+
23
1
20
L=23,T=23, 5 W=0
解链环形
15 10
4 21
13
1
23 8
16
L=23,T=25,W=–2
A+C=G+T。 •嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T。
DNA、RNA的一级结构
OH
5´
3´ OH
5´ 3´
OH
RNA一级结构
DNA一级结构
（四）DNA的二级结构
（1） DNA的双螺旋结构(Watson-Crick模型) （2） DNA双螺旋结构特征及意义 （3） DNA双螺旋的多态性 （4）DNA的三股螺旋（tripkex）
公式2： λ=（L-L0）/L0 λ——超螺旋度 （degree of supercoiling）
L0——松驰态DNA连环数
4 21
13
1
23 8
16
L=23,T=25,W=–2
负超螺旋
DNA超螺旋结构形成的意义
• 使DNA形成高度致密状态从而得以装入核中； •推动DNA结构的转化以满足功能上的需要。如负 超螺旋分子所受张力会引起互补链分开导致局部 变性，利于复制和转录。
第四章 核酸化学
第三节 核酸的分子结构
核酸的一级结构： 碱基的排列顺序
DNA 5'- ATGCATGC……3' 3'- TACGTACG……3'
RNA 5'- AUGCAUGC……3'
核酸的二级结构： 形成双螺旋的部分
核酸的三级结构： 空间构象
一、 DNA的分子结构 二、 RNA的分子结构
一、DNA的分子结构
DNA的双螺旋结构的形成
5´
3´
5
3´
´
磷酸 核糖 碱基
T-A碱基对
C-G碱基对
3´
5´
5´
3
´
DNA的双螺旋模型特点
a. 两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假 设的中心轴右旋相互盘绕而形成。
b. 磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组 成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧 ，链间碱基按A—T，G—C配对（碱基配对 原则，Chargaff定律）
负超螺旋
23 1
超螺旋状态的定量描述
20 L=25,T=25, 5 W=0
松弛环形
公式1： L=T+W
10 15
L——连环数（linking number），DNA双螺旋中一
条链以右手螺旋与另一条链缠绕的次数。
T——DNA分子中的螺旋数（twisting number）
W——超螺旋数或缠绕数（writhing number）
DNA双螺旋的不同构象
Z-DNA B-DNA
A-DNA
三种DNA双螺旋构象比较
A
外型
粗短
螺旋方向 螺旋直径
右手 2.55nm
碱基直升 碱基夹角
0.23nm 32.70
每圈碱基数
轴心与碱 基对关系
11 2.46nm
B 适中 右手 2.37nm 0.34nm 34.60 10.4 3.32nm
Z 细长 左手 1.84nm 0.38nm 60.00 12 4.56nm
碱基倾角
190
10
90
糖苷键构象 反式
大沟
很窄很深
小沟
很宽、浅
反式 C、T反式，G顺式
很宽较深
平坦
窄、深
较窄很深
DNA分子间 的三链结构
T-A-T
C-G-C
DNA三链间 的碱基配对
多聚嘌呤
多聚嘧啶
DNA分子内 的三链结构
DNA的三 级结构指双螺 旋DNA分子通 过扭曲和折叠 所形成的特定 构象，包括不 同二级结构单 元间的相互作 用、单链和二 级结构单元间 的相互作用以 及DNA的拓扑 特征。