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核酸的结构和功能解析核酸是生物体中最重要的化学物质之一，它们在细胞中承担着传递和存储遗传信息的重要作用。
同时，核酸还可参与许多生物反应过程，是生命活动不可或缺的组成部分。
一、核酸的基本结构核酸由核苷酸（Nucleotide）单元连接而成。
每个核苷酸单元由一个脱氧核糖糖分子、一个核苷酸碱基和一个磷酸残基组成。
脱氧核糖糖分子与磷酸残基的连接形成了核苷酸的“排串”结构，而核苷酸碱基则连结在排列在一起的核苷酸单元上。
总体而言，核酸的基本结构可以分为两种类型：DNA（脱氧核酸）和RNA（核糖核酸）。
其差异在于链中的脱氧核糖糖分子的羟基骨架上的一个氧原子。
在DNA中，此氧原子被去除，从而形成较稳定的两条链结构；而在RNA中，氧原子的存在可导致链中形成的折叠的单链结构。
二、DNA的结构DNA是由两条相互补充的聚核苷酸链组成的双螺旋结构。
这两条链是由碱基之间的氢键连接而成的。
其中，A（腺嘌呤）可与T （胸腺嘧啶）形成两条氢键连接，而G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）可形成三条氢键连接。
这种“互补配对”结构对于DNA的稳定性起着重要的作用。
DNA双螺旋结构还涉及的其他因素，包括：- 核苷酸磷酸骨架：由相互连接的磷酸残基形成，这些磷酸残基在堆积成长链时负电荷的作用，引发了DNA与核苷酸之间的强相互作用。
- 堆积相互作用：以及各个碱基之间的排斥效应所产生的弱相互作用。
- DNA的“超结构”：由于双螺旋结构的不规则性，导致DNA链上的碱基呈现出交错性的排列结构，形成DNA“超结构”。
三、RNA的结构与DNA不同，RNA结构通常都是单链的，而且可发生许多类型的拓扑学形态。
RNA的结构与功能之间的相互作用通常涉及其折叠和杂交匹配的方式。
RNA的折叠通常涉及许多结构域，并且通常与其他蛋白质配对形成RNA蛋白复合体，以及与其他RNA单链相互作用形成复合物。
杂交型RNA亦常见，其由两个或多个RNA单链形成，这些通过碱基的互补结构连接而成的单链之间相互穿插，形成了具有一定稳定性的“叉状结构”（folds）。
核酸一级结构
核酸由碱基对构成，是生命活动不可缺少的物质，对于探索和解释生命现象至关重要。
在理解和研究核酸的结构以及其作用机制之前，我们必须首先了解其一级结构。
核酸一级结构是指核酸链的空间拓扑结构，它描述了核酸链中碱基对的连接形式。
核酸一级结构的研究主要是利用X射线衍射和拉曼光谱等方法，研究各种核酸的晶体结构。
一级结构分析表明，核酸链是一种“双螺旋”结构。
碱基对以相反方向排列，形成两个相对稳定的双螺旋结构，每条DNA链由单链和双链结构组成，其中单链上的碱基对以同向排列。
双螺旋模型中，碱基对以两种不同的垂直面结构排列，同一条DNA链上的碱基对之间存在一种特殊的相互作用，即碱基互补作用。
碱基的组合可以分为三种类型：正互补，反互补和斜互补。
正互补指的是A与T，G与C；反
互补是A与A或T与T，G与G或C与C，斜互补则是G与A，C与T）。
碱基对在双螺旋结构中呈现出双环状结构，其中碱基以一种弱共价作用相互结合，结合形式又称为碱基序列。
由于核酸的碱基序列不断变化，不同的基因的碱基序列有一定的差异，这种差异是基因组的多样化的基础。
基因的结构特征也取决于核酸的碱基序列，它可以控制基因的表达，从而影响基因产物的形态和特性。
核酸的碱基序列在大多数情况下是稳定的，但个体间存在少量差异，它们是基因突变的主要来源，突变可以改变一级结构，从而影响核酸结构和表达。
因此，一级结构分析是突变检测和基因功能研究的
基础。
综上所述，核酸一级结构是理解和研究核酸结构和功能的关键，也是突变检测和基因功能研究的基础。
它是生物体的遗传信息的重要载体，为生命现象的探索和解释提供了重要的互补信息。
DNA的高级结构DNA（脱氧核糖核酸）是生物体遗传信息的载体，通过确定基因的序列和编码特定蛋白质来控制生物体的发育和功能。
DNA分子以螺旋结构呈现，在细胞中形成复杂的高级结构以实现其功能。
DNA的高级结构有助于维持DNA的稳定性，调节基因的表达和复制，并参与细胞分裂和染色体结构的调控。
下面将介绍DNA的高级结构的各个层次以及它们的重要性。
1.DNA的双螺旋结构：DNA的最基本结构是由两条互补的链组成的双螺旋结构。
每个DNA链由一系列的核苷酸单元构成，包括脱氧核糖、磷酸基团和碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶）。
这两条链通过碱基之间的氢键相互连接，形成螺旋结构。
这种双链结构保护了DNA的序列信息，确保遗传信息的准确传递。
2.DNA的核小体结构：在真核生物中，DNA通常与一组蛋白质共同组成核小体结构。
核小体是由8个组蛋白蛋白质组成的复合物，其包裹了DNA，并通过电荷和结构上的相互作用来调节DNA的结构和功能。
核小体的组装使得DNA能够紧密地包装在染色体中，使得细胞可以更高效地存储和复制DNA，并且能够调节基因的表达。
3.染色体结构：在细胞分裂过程中，DNA会进一步组装成染色体的高级结构。
染色体是线性DNA分子的高度有序的组织形式。
染色体的组织结构非常重要，它能够确保DNA的准确复制和随机分配给子细胞。
在染色体的结构中，DNA与一系列蛋白质相互作用，包括非组蛋白质和组蛋白质。
这些蛋白质能够通过与DNA的特定序列结合来调节基因的表达，并保护DNA不受损害。
4.染色质结构：染色质是染色体在非分裂状态下的高级结构。
染色质的主要组成部分是DNA和组蛋白蛋白质。
在非分裂状态下，DNA分子呈现出纤维状或环状的结构。
这种结构的形成是由组蛋白的定位和化学修饰所调控的，包括乙酰化、甲基化和磷酸化等。
这些修饰可以影响基因的可及性，进而调节基因的表达。
5.顶级结构：DNA的顶级结构是指整个染色体的三维空间排列。
顶级结构的形成与遗传表达的调控密切相关。
DNA的高级结构（三）DNA的高级结构：（1）1953年Watson与Crick提出的DNA双螺旋结构模型,主要有三方面依据:1.核酸化学结构和核苷酸键长和键角数据。
2.DNA X—射线衍射分析。
3.DNA碱基组成的Chargaff规则；同一物种不同组织和器官，DNA碱基组成具有生物种特异性.且摩尔数为A=T， G=C， A+C=G+T。
（2）DNA二级结构：W-C DNA分子双螺旋结构模型见P480 图13-5，要点如下：1.两条反向平向的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手螺旋。
2.碱基位于双螺旋内侧，核酸与核糖在外侧，彼此通过3‘，5‘-磷酸二酯键相连接，形成DNA分子骨架。
碱基平面与纵轴重直，糖环平面与纵轴平行。
多核苷酸链方向3‘→5‘为正向（P487 图13-6），形成一条大沟和一条小沟。
3.双螺旋平均直径为2nm,两个相邻碱基对之间相距高度为0.34nm，两核苷酸之间夹角为360，沿中心轴每旋转一周有10个核苷酸，每一转的高度（螺距）为3.4nm。
4.两条链被碱基之间形成的氢键连成一体，互相匹配，A与T配对，形成两个氢键，G与C配对，形成三个氢键.5.碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制，一条链序列确定后则决定另一条互补链序列。
遗传信息由碱基序列所携带。
DNA结构可受环境影响而改变，有A、B、C、D、E和Z型等不同构象存在。
A、B型是DNA基本构象，E型为左手双螺旋。
B型：为W-C双螺旋结构，DNA钠盐在较高湿度下（92%)制得的纤维结构。
A型：螺体较宽而短，RNA分子双螺旋区以及RNA-DNA杂交双链具有与A-DNA相似结构。
P489 表13-6 A、B和Z型DNA的比较.DNA二级结构主要是形成双螺旋，但在某些情况下也能形成三股螺旋，第三股的碱基可与W—C 碱基对中嘌呤碱形成配对。
P489 图13—10三股螺旋DNA碱基配对.H—DNA是通过分子内折叠形成的三股螺旋（P490 图13—11 H—DNA结构）,它存在于基因调控区，因而有重要生物学意义。
