你認得這個分子嗎？
這是DNA，全名去氧核糖核酸
看完這個短片
你就能暸解DNA的主要結構特徵
並描述這些特徵與功能的重要性了
在這個短片裏 我們以不同的形式展現DNA
以便更容易地展現一些細節
但所有的模式所描述的，都是同一結構
在細胞內部 最常會看到雙股DNA
兩條長鍊分子纏繞在一起形成雙螺旋
我們要講的 就是DNA雙螺旋最常見的形式
也被稱為B型(B-form) DNA
接下來 讓我們用一個簡化的DNA模型來講解細節
像這樣把雙螺旋解開
我們就能看到內部的化學結構了
每一條鏈都是核苷酸聚合成的長鏈
意味著DNA鏈由許多核苷酸單元組成
一個核苷酸有三部分
一個戊糖 一個磷酸基團
還有四種可能的含氮鹼基之一——
腺嘌呤 (adenine)、鳥糞嘌呤 (guanine)、胸腺嘧啶 (thymine) 和胞嘧啶 (cytosine)
含氮鹼基總是連接在戊糖的1'(讀one-prime)碳上
如果從1'數起
就會發現在5'碳和相鄰戊糖的3'碳之間有一個磷酸基團
這個戊糖被稱作去氧核糖
因為它在2'碳位脫去了一個核糖中本該存在的羥基
因此 DNA裏的核苷酸 即去氧核糖核酸
被叫做去氧核糖核苷酸
DNA中的核苷酸通過磷酸二酯鍵相互連接
核苷酸上的磷酸基團
連接上鄰位核苷酸的3'氧
因此可以發現去氧核糖和磷酸基團組成了DNA的骨架
碳原子的編號對於描述DNA 5'到3'的方向性至關重要
觀察去氧核糖 兩條鏈內部存在方向的差別
上面的那條 每個去氧核糖上的5'碳都在左側
而3'碳都在右側
底部的鏈則相反
從左到右
頂部鏈的方向是5'到3'(five prime to three prime)
底部鏈則是3'到5'(three prime to five prime)
雙螺旋有時也被稱為華生和克理克鏈(Watson-Crick)
記住 雙股DNA依然是雙螺旋形式的
我們只是通過解開和壓平了螺旋來簡化描述
從而能更好地看清原子結構
雖然核苷酸通過共價鍵聚合在一起構成骨架
兩股DNA鏈通過鹼基間的非共價鍵氫鍵相互作用
每個鹼基都會和另一股上的互補鹼基生成數個氫鍵
通過氫鍵相互結合
這一單位叫做鹼基對
氫鍵使得鹼基對存在一定的特異性
胸腺嘧啶傾向於與腺嘌呤配對
形成兩個氫鍵
而胞嘧啶傾向於與鳥糞嘌呤配對
生成三個氫鍵
胸腺嘧啶和胞嘧啶是嘧啶
以單環結構為特征
腺嘌呤和鳥糞嘌呤是嘌呤
它們都有雙環
AT或者TA、GC或者CG鹼基對的幾何形態都是相同的
使得螺旋具有對稱性 堿基也能堆積起來
這和骨架之間的距離和鹼基連接到骨架上的角度有關
其他的鹼基配對 比如GT
沒有這類的幾何構型 不能形成作用較強的氫鍵
並且會阻礙螺旋的形成
DNA的雙螺旋結構具有很強的規律性
每圈螺旋大概是10鹼基對長
除了鹼基之間的氫鍵
鹼基堆積也穩定了雙螺旋結構
當鹼基裏 相鄰芳香環堆積在一起
共享電子 就形成了π-π鍵的相互作用
規律性的螺旋結構
形成兩部分重覆交替的空間
叫大溝(major grooves)和小溝(minor grooves)
這些溝的作用是識別鹼基對
以及作為蛋白質的結合位點
大溝含有攜帶特殊信息的鹼基對
而小溝則主要是非特異性鹼基對
因為蛋白質能作用的氫鍵受體和供體位於溝內
這樣 DNA既能被看作是特異性序列
也能被看作為非特異性序列
使得蛋白質能夠結合到正確的基因上
完成指定任務
這就是DNA雙螺旋
你已經知道了對DNA功能造成影響的結構特徵
我希望你能和我們一起享受對這神奇分子的探索
你認得這個分子嗎？
這是DNA，全名去氧核糖核酸
看完這個短片
你就能暸解DNA的主要結構特徵
並描述這些特徵與功能的重要性了
在這個短片裏 我們以不同的形式展現DNA
以便更容易地展現一些細節
但所有的模式所描述的，都是同一結構
在細胞內部 最常會看到雙股DNA
兩條長鍊分子纏繞在一起形成雙螺旋
我們要講的 就是DNA雙螺旋最常見的形式
也被稱為B型(B-form) DNA
接下來 讓我們用一個簡化的DNA模型來講解細節
像這樣把雙螺旋解開
我們就能看到內部的化學結構了
每一條鏈都是核苷酸聚合成的長鏈
意味著DNA鏈由許多核苷酸單元組成
一個核苷酸有三部分
一個戊糖 一個磷酸基團
還有四種可能的含氮鹼基之一——
腺嘌呤 (adenine)、鳥糞嘌呤 (guanine)、胸腺嘧啶 (thymine) 和胞嘧啶 (cytosine)
含氮鹼基總是連接在戊糖的1'(讀one-prime)碳上
如果從1'數起
就會發現在5'碳和相鄰戊糖的3'碳之間有一個磷酸基團
這個戊糖被稱作去氧核糖
因為它在2'碳位脫去了一個核糖中本該存在的羥基
因此 DNA裏的核苷酸 即去氧核糖核酸
被叫做去氧核糖核苷酸
DNA中的核苷酸通過磷酸二酯鍵相互連接
核苷酸上的磷酸基團
連接上鄰位核苷酸的3'氧
因此可以發現去氧核糖和磷酸基團組成了DNA的骨架
碳原子的編號對於描述DNA 5'到3'的方向性至關重要
觀察去氧核糖 兩條鏈內部存在方向的差別
上面的那條 每個去氧核糖上的5'碳都在左側
而3'碳都在右側
底部的鏈則相反
從左到右
頂部鏈的方向是5'到3'(five prime to three prime)
底部鏈則是3'到5'(three prime to five prime)
雙螺旋有時也被稱為華生和克理克鏈(Watson-Crick)
記住 雙股DNA依然是雙螺旋形式的
我們只是通過解開和壓平了螺旋來簡化描述
從而能更好地看清原子結構
雖然核苷酸通過共價鍵聚合在一起構成骨架
兩股DNA鏈通過鹼基間的非共價鍵氫鍵相互作用
每個鹼基都會和另一股上的互補鹼基生成數個氫鍵
通過氫鍵相互結合
這一單位叫做鹼基對
氫鍵使得鹼基對存在一定的特異性
胸腺嘧啶傾向於與腺嘌呤配對
形成兩個氫鍵
而胞嘧啶傾向於與鳥糞嘌呤配對
生成三個氫鍵
胸腺嘧啶和胞嘧啶是嘧啶
以單環結構為特征
腺嘌呤和鳥糞嘌呤是嘌呤
它們都有雙環
AT或者TA、GC或者CG鹼基對的幾何形態都是相同的
使得螺旋具有對稱性 堿基也能堆積起來
這和骨架之間的距離和鹼基連接到骨架上的角度有關
其他的鹼基配對 比如GT
沒有這類的幾何構型 不能形成作用較強的氫鍵
並且會阻礙螺旋的形成
DNA的雙螺旋結構具有很強的規律性
每圈螺旋大概是10鹼基對長
除了鹼基之間的氫鍵
鹼基堆積也穩定了雙螺旋結構
當鹼基裏 相鄰芳香環堆積在一起
共享電子 就形成了π-π鍵的相互作用
規律性的螺旋結構
形成兩部分重覆交替的空間
叫大溝(major grooves)和小溝(minor grooves)
這些溝的作用是識別鹼基對
以及作為蛋白質的結合位點
大溝含有攜帶特殊信息的鹼基對
而小溝則主要是非特異性鹼基對
因為蛋白質能作用的氫鍵受體和供體位於溝內
這樣 DNA既能被看作是特異性序列
也能被看作為非特異性序列
使得蛋白質能夠結合到正確的基因上
完成指定任務
這就是DNA雙螺旋
你已經知道了對DNA功能造成影響的結構特徵
我希望你能和我們一起享受對這神奇分子的探索