生物无机化学基础知识

1、第二章第二章 生物化学基本知识生物化学基本知识第一节第一节 生命元素生命元素第二节第二节 生命配体生命配体( (氨基酸氨基酸, ,蛋白质蛋白质, ,核酸核酸) )第三节第三节 酶酶第四节第四节 常见的几种常见的几种辅酶辅酶第一节第一节 生命必需元素及其动态平衡生命必需元素及其动态平衡 生命生命是一个复杂的过程是一个复杂的过程, ,但必需但必需满足以下满足以下6 6个条件个条件: : 1.1.能够从它周围环境的原材料中生产它自己所需的组成能够从它周围环境的原材料中生产它自己所需的组成成分成分; ; 2.2.能够从它周围的环境中吸取能量并将其转化为不同形能够从它周围的环境中吸取能量并将其转化为不同

2、形式的功式的功, ,从而使自身保持生存从而使自身保持生存; ; 3.3.催化能够维持其生命活动的各种化学反应催化能够维持其生命活动的各种化学反应; ; 4.4.为生物合成及其他生物过程提供准确的信息以保证其为生物合成及其他生物过程提供准确的信息以保证其准确的再生准确的再生; ; 5.5.使其自身保持相对的隔离状态使其自身保持相对的隔离状态, ,从而保证与外部环境从而保证与外部环境的交换在严格的条件控制下进行的交换在严格的条件控制下进行; ; 6.6.调控其自身活动调控其自身活动, ,以便在环境变化的情况下保持其动以便在环境变化的情况下保持其动态结构。态结构。定义：定义：它们的缺乏会导致生物组织

3、严重的，不可逆的它们的缺乏会导致生物组织严重的，不可逆的 损伤。严格讲损伤。严格讲, ,必需元素应该满足以下几个条件：必需元素应该满足以下几个条件：首先首先，这些元素在不同组织中均有一定，这些元素在不同组织中均有一定浓度浓度；其次其次，除去除去这些元素会造成这些组织在生理或结构上这些元素会造成这些组织在生理或结构上的不正常；的不正常；再次再次，这些元素的，这些元素的存在存在能够使生物生理或结构的不正能够使生物生理或结构的不正常现象消失或预防不正常现象的产生；常现象消失或预防不正常现象的产生；最后最后, ,这些元素有这些元素有专门的生物功能专门的生物功能。 目前为止目前为止, ,有有2424（o

4、r26?or26?）种元素被列为哺乳动）种元素被列为哺乳动物的必需元素，其中物的必需元素，其中1414种为金属元素。种为金属元素。必需元素必需元素or生命元素生命元素essential elements占人体总重量低于占人体总重量低于0.010.01的元素的元素人人体体中中的的元元素素常量常量元素元素微量微量元素元素 C、H、O、N、P、S、Cl、Na、Mg、K和和Ca等等11种，约占体重的种，约占体重的99.25。As、B、Ti、Al、Ba、Nb 、 Rb、和和Zr等等8种种。Bi、Sb、Be、Cd、Hg和和Sb等等6种。种。必需微必需微量元素量元素非必需微非必需微量元素量元素有毒微有毒微量

5、元素量元素占人体总重量高占人体总重量高于于0.01的元素的元素铁、锌、铜、铬、锰、铁、锌、铜、铬、锰、硒、镍、钴、氟、碘、硒、镍、钴、氟、碘、钼、钒、锡、硅、溴等钼、钒、锡、硅、溴等1515种种。生命元素生命元素Concentrations (mM)of some ions in seawater and blood plasma There is even a striking parallelism between the concentrations of the dominant ions in seawater and, for example, in blood plasma, w

6、hich suggests that our ancestry is rooted in the sea. IonSeawaterBlood plasmaCl-550100Na+470140Mg2+502K+1010Ca2+103MoO42-0.2 M2-20 MFirst row transition elements1-10 nM2-20 MBiological function of selected metal ionsMetal FunctionSodiumCharge carrier; osmotic balancePotassiumCharge carrier; osmotic

7、balanceMagnesiumStructure; hydrolase; isomeraseCalciumStructure; trigger; charge carrierVanadiumNitrogen fixation; oxidaseChromiumUnknown, possible involvement in glucose toleranceMolybdenumNitrogen fixation; oxidase; oxo transferManganesePhotosynthesis; oxidase; structureIronOxidase; dioxygen trans

8、port and storage; electron transfer; nitrogen fixation; CobaltOxidase; alkyl group transferNickelHydrogenase; hydrolaseCopperOxidase; dioxygen transfer; electron transfer;ZincStructure; hydrolaseThe importance of organic compounds in the functioning of the human body is well known. Some idea of the

9、vital role played by elements other than carbon for specific functions is shown in the table.The impact of inorganic species in the bodyBody component or functionElement or compoundTeeth and bone constructionCa, F, PUrinary and renal stones Ca, Transport and storage of O2FeBlood pressure and blood c

10、oagulation controlNa, Cl, NO, CaMuscle contractionCa, MgRespirationFe, CuCell divisionCa, Fe, CoGut contraction and food movement; penis erectionNO, CaControl of pH in bloodCO2, ZnThyroid function INon-essential but valuable elements A few elements have become of marked clinical value. Clinical valu

11、e of some elements Value ElementPsychotropic drug for manic-depressive illness （狂躁抑郁类精神类药物）（狂躁抑郁类精神类药物） LiDiagnostic imaging （诊断成像）（诊断成像） Tc-99mMagnetic resonance imaging enhancement GdCytotoxic drug PtAntiarthritic drug （治疗风湿病类药物）（治疗风湿病类药物） Au最适营养浓度定律最适营养浓度定律浓度，明显地影响浓度，明显地影响着它对生物体是着它对生物体是“必需必需”、“有益

12、有益”还是还是“有有害害”。法国科学家。法国科学家G. Bertrand 在研究锰对植在研究锰对植物生长的影响后，提出物生长的影响后，提出了一个最适营养定律：了一个最适营养定律：植物缺少某种必需元素植物缺少某种必需元素时不能成活，当该元素时不能成活，当该元素适量时就能茁壮成长，适量时就能茁壮成长，但过量时又转为有害。但过量时又转为有害。 Obviously, serious ailments and diseases can be caused in humans by an incorrect balance of elements. It should be emphasized that

13、 there is always a fine balance between a deficiency and an excess intake (both of which could lead to death) and a short range of daily intake which is essential and optimal. Ailments and diseases caused by a deficiency (d) or excess (e) of essential elementsAilment or diseaseElementAnemia （贫血）（贫血）

14、Fe (d) Co (d) Cu (d) Mo (d)Lung diseasesSi (e) Ni (e) Cr (e)Psychiatric disorders （精神病）（精神病）Mn (e)Goitre （甲状腺肿）（甲状腺肿）I (d and e)Heart failureCo (e)Convulsions （痉挛）（痉挛） Mg(d)Wilsons disease, Menkes syndromeCu (d and e)Inhibited growthSi, V, Ni, Zn, As, Mo and Mn (all d)克汀病克汀病碘缺乏碘缺乏呆、小、聋、哑、瘫呆、小、聋、哑、瘫侏

15、儒侏儒先天畸形先天畸形锌缺乏锌缺乏厌食、生长障碍，骨厌食、生长障碍，骨畸形畸形克山病克山病硒缺乏硒缺乏心律不齐，心脏扩大，心律不齐，心脏扩大，心率衰竭，休克心率衰竭，休克大骨节病大骨节病硒缺乏有关硒缺乏有关肌肉萎缩、发育障碍，肌肉萎缩、发育障碍，行动蹒跚行动蹒跚硒中毒硒中毒硒过量硒过量脱发脱甲，皮肤潮红、脱发脱甲，皮肤潮红、神经、牙齿损害神经、牙齿损害微量元素引起的地方病微量元素引起的地方病 黑皮病黑皮病慢性砷中毒慢性砷中毒皮肤色素过渡沉着、皮肤色素过渡沉着、神经性皮炎，致癌神经性皮炎，致癌水俣水俣( (yuyu) )病病慢性甲基慢性甲基汞中毒汞中毒感觉障碍、共济失调，感觉障碍、共济失调，语言

16、、智力障癌语言、智力障癌骨痛病骨痛病慢性镉中毒慢性镉中毒易骨折、骨质疏松、易骨折、骨质疏松、软化变形，疼痛软化变形，疼痛地方性地方性氟中毒氟中毒水中氟过量水中氟过量氟斑釉齿、氟骨病、氟斑釉齿、氟骨病、心脏病心脏病鬼剃头鬼剃头铊中毒铊中毒脱发、头晕、乏力、脱发、头晕、乏力、食欲不振，视物模糊食欲不振，视物模糊表表2.2.微量元素引起的地方病微量元素引起的地方病( (续续) ) 微量元素引起的地方病微量元素引起的地方病 地方性甲地方性甲状腺肿状腺肿碘缺乏碘缺乏地方性地方性克汀病克汀病呆呆小小聋聋哑哑瘫瘫侏儒、先天畸形侏儒、先天畸形厌食、生长障碍，骨畸形厌食、生长障碍，骨畸形锌缺乏锌缺乏六旬母亲肩背

17、侏儒儿子六旬母亲肩背侏儒儿子3030载，用坏载，用坏2020个背篼个背篼 硒缺乏硒缺乏克山病克山病心律不齐，心心律不齐，心脏扩大，心率脏扩大，心率衰竭，休克衰竭，休克大骨节病大骨节病 肌肉萎缩、发育肌肉萎缩、发育障碍、行动蹒跚障碍、行动蹒跚地方性硒中毒地方性硒中毒硒过量硒过量脱发脱甲，皮肤潮红、神经、牙齿损害脱发脱甲，皮肤潮红、神经、牙齿损害微量元素引起的地方病微量元素引起的地方病( (续续) ) 黑皮病黑皮病慢性砷中毒慢性砷中毒 皮肤色素过渡沉着、皮肤色素过渡沉着、神经性皮炎，致癌。神经性皮炎，致癌。水俣病水俣病慢性甲基汞中毒慢性甲基汞中毒 感觉障碍、共济感觉障碍、共济失调，语言、智失调，语

18、言、智力障癌。力障癌。元素的中毒元素的中毒骨骨痛痛病病 易骨折、易骨折、骨质疏松、骨质疏松、软化变形，软化变形，疼痛疼痛 铝过量引起的脑痴呆铝过量引起的脑痴呆 电镀时吸入铬酸雾，产生电镀时吸入铬酸雾，产生的六价铬化物，可损害人的六价铬化物，可损害人体皮肤及呼吸道，形成很体皮肤及呼吸道，形成很深的溃疡性铬疮。铬疮出深的溃疡性铬疮。铬疮出现后，铬毒素进入人体血现后，铬毒素进入人体血液沉淀。液沉淀。女工陈麒穗女工陈麒穗, ,在在重庆市巴南区渝重庆市巴南区渝南鑫光灯具有限南鑫光灯具有限公司电镀车间打公司电镀车间打工四个月，体内工四个月，体内铬含量竟然超标铬含量竟然超标一万倍一万倍! ! 鬼剃头鬼剃头铊

19、中毒铊中毒脱发、头晕、乏力、食欲不振，视物模糊脱发、头晕、乏力、食欲不振，视物模糊。清华女生清华女生“铊铊”中毒后无望挣扎十中毒后无望挣扎十多年多年 Toxic elementsAluminium Highly toxic, Al3+ causes anemia (can replace Fe3+), dementia（痴呆）（痴呆） and death. Can replace Mg2+, since it binds more strongly to the same ligands. Lowering of pH in soils increases bioavailability of

20、 Al(III).老年性痴呆或精神异常患者，脑内含铝量比正常人高老年性痴呆或精神异常患者，脑内含铝量比正常人高10-30倍。倍。 Arsenic Powerful poison. As(V) simulates P(V). As(III) reacts with thiol groups thus affecting enzymes. Complete absence in diet leads to growth and reproductive disorders. Occurs naturally as non-toxic Me3As+CH2CO2- in fish and lobste

21、rs.Beryllium Most toxic of all elements. Be2+ can interfere with many of the functions of Mg2+. Ingestion of beryllium compounds causes lung cancer and other pulmonary (肺部的肺部的)diseases.CadmiumHighly toxic leading to desfunctioning of the kidneys. Cd2+ can replace Zn2+ in S-containing enzymes and sub

22、stitute for Ca2+ in bone. Biological retention of many years. Organisms may react to Cd2+ (and other heavy metal ions) by increasing production of metallothioneins which act as clearing agents. Mercury Locates in liver, kidney and brain . Hg is less toxic than Hg2+ and RHg+ ions, which are soluble a

23、nd move easily through membranes (e.g. blood-brain). Bacterial resistance to Hg(II), and associated metal-regulated transcription and detoxification have been well studied (MerR). LeadLong history of toxicity. Pb2+ causes anemia by inhibiting heme synthetase which catalyses Fe incorporation into por

24、phyrins. Organometallic Pb compounds cross the blood-brain barrier and attack the central nervous system. Selenium 硒硒 Toxicity leading to hair and nail loss, but component of glutathione peroxidase which protects red blood cells from H2O2. Essential nutrient in the soil. Some plants can remove Se sa

25、lts and transform them into the much less toxic gas, Me2Se.Strontium 锶锶Long term effect on bone marrow （骨髓）（骨髓） function. Sr2+ ends up in mineralized portion of bone (simulating Ca2+). Long biological retention. Removal promoted by Ca2+ complexing ligands.Thallium 铊铊Neurotoxin （神经毒素）（神经毒素）. Tl+ stab

26、le ion, radius similar to that of K+ and can replace K+ in many of its functions.第二节第二节 生命配体生命配体蛋白质蛋白质：蛋白质是生命体系中最重要的一：蛋白质是生命体系中最重要的一类生物大分子，是生命活动的主要承载者类生物大分子，是生命活动的主要承载者以及生命现象的主要物质基础。以及生命现象的主要物质基础。核酸核酸：核酸是生物遗传的物质基础，与生：核酸是生物遗传的物质基础，与生物的生长，发育等呈长生命活动以及癌变物的生长，发育等呈长生命活动以及癌变等异常生命活动相关。等异常生命活动相关。酶酶: :具有生物催化功

27、能的生物大分子具有生物催化功能的生物大分子, ,大多大多数由蛋白质组成（少数为数由蛋白质组成（少数为RNARNA）。）。蛋白质（蛋白质（protein）蛋白质是生命体系中最重要的一类生物大分子，是生命活动蛋白质是生命体系中最重要的一类生物大分子，是生命活动的主要承载者以及生命现象的主要物质基础。据统计，的主要承载者以及生命现象的主要物质基础。据统计，大约大约1/3的蛋白质为金属蛋白的蛋白质为金属蛋白。它们的生物功能可分为：。它们的生物功能可分为：u具有具有催化功能催化功能的蛋白质的蛋白质-酶酶(enzyme)。生物体内的化学。生物体内的化学反应几乎都是在生物催化剂催化下完成的。酶是生物催反应几

28、乎都是在生物催化剂催化下完成的。酶是生物催化剂中最重要的一类。化剂中最重要的一类。研究金属酶的结构，功能，催化研究金属酶的结构，功能，催化机理及其模拟构成了生物无机化学的主题机理及其模拟构成了生物无机化学的主题。u具有具有运输功能运输功能的蛋白质；的蛋白质；u具有具有营养贮存营养贮存功能的蛋白质；功能的蛋白质；u具有具有结构功能结构功能的蛋白质；的蛋白质；u具有具有防御功能防御功能的蛋白质；的蛋白质；u具有具有调控功能调控功能的蛋白质；如胰岛素的蛋白质；如胰岛素(insulin)，锌指蛋白，锌指蛋白(zinc finger protein)等。等。 蛋白质可以被蛋白质可以被酸碱或蛋白酸碱或蛋白

29、酶酶催化水解完全水解得到催化水解完全水解得到各种氨基酸的混合物，部各种氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。分水解通常得到多肽片段。最后得到各种氨基酸的混最后得到各种氨基酸的混合物。合物。 所以，所以，氨基酸氨基酸是蛋白质的是蛋白质的基本结构单元基本结构单元。 大多数的蛋白质都是由大多数的蛋白质都是由2020种氨基酸组成。这种氨基酸组成。这2020种氨种氨基酸被称为基酸被称为基本氨基酸。基本氨基酸。蛋白质蛋白质L-L- - -氨基酸氨基酸UV 特征吸收：特征吸收： 260280 nm构成蛋白质的构成蛋白质的2020种种氨基酸在可见光区氨基酸在可见光区都没有光吸收，但都没有光吸收，但在远紫外

30、区在远紫外区(220 (220 nm)nm)均有光吸收。均有光吸收。在近紫外区在近紫外区(220-(220-300nm)300nm)只有酪氨酸只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力酸有吸收光的能力。pKa 氨基酸残基可能的配位方式氨基酸残基可能的配位方式 CCHNHH2CSMOCCHNHCH2MMOSCCHNHCH2MONNH Cys-M Cys-M2 His-M(-nitrogen) CCHNHCH2MOHNNHis-M(-nitrogen)CCHNHCH2MOCOOCCHNHCH2OCMOO CCHNHCH2MOCMOO Asp-M Asp-M Asp-MMonoden

31、tate Bidentate, chelating Bidentate, bridging Similar structures are formed by glutamic acid CCHNHCH2OCH2MSCH3CCHNHCH2OMO Met-M Tyr-M 重要的不常见氨基酸重要的不常见氨基酸 在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸通常称为不常见蛋白质氨基酸, ,这些氨基酸都这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。是由相应的基本氨基酸衍生而来的。非蛋白氨基酸非蛋白氨基酸 除了上述构成蛋白质的氨基酸以外，自然界还除

32、了上述构成蛋白质的氨基酸以外，自然界还存在一些并不是蛋白质组分的氨基酸，这些氨基酸存在一些并不是蛋白质组分的氨基酸，这些氨基酸通常被称为非蛋白氨基酸，至今已经发现通常被称为非蛋白氨基酸，至今已经发现200200多种以多种以上，它们具有不同的功能上，它们具有不同的功能。 高半胱氨酸高半胱氨酸：甲硫氨酸生物合成的中间产物：甲硫氨酸生物合成的中间产物 HSCH2CH2CHNH2COOH蛋白质的结构蛋白质的结构 将蛋白质结构层次进一步细分，可在二、三级将蛋白质结构层次进一步细分，可在二、三级结构之间增加超二级结构和结构域两个层次。结构之间增加超二级结构和结构域两个层次。The Structures o

33、f Proteins蛋白质结构蛋白质结构一级结构一级结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构超二级结构超二级结构结构域结构域低低高高蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构(Primary structure)包括组成包括组成蛋白质的多蛋白质的多肽链数目肽链数目.多肽链的多肽链的氨基酸顺序氨基酸顺序，以及多肽链内或链间以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置二硫键的数目和位置。其中最重要的是多肽其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的是蛋白质生物功能的基础基础。牛胰核糖核酸酶的一级结构牛胰核糖核酸酶的一级结构 蛋白质的二级结构蛋白

34、质的二级结构 肽链的肽链的主链主链在空间的排在空间的排列。列。它只涉及肽链主链的构它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。象及链内或链间形成的氢键。蛋白质中的几种超二级结构蛋白质中的几种超二级结构 motif motif hairpin相邻的二级结构单元经常按照一定规律、规则地组合在一起，相邻的二级结构单元经常按照一定规律、规则地组合在一起，彼此相互作用，形成在空间构象上特征的二级结构组合单位。彼此相互作用，形成在空间构象上特征的二级结构组合单位。结构域结构域（structural domain）对于一些相当大的蛋白质分子，一条长的多肽链，有时对于一些相当大的蛋白质分子，一条长的多肽链，

35、有时要先分别要先分别折叠成几个相对独立的区域折叠成几个相对独立的区域，再组装成球状或，再组装成球状或颗粒状的复杂构象（三级结构）。颗粒状的复杂构象（三级结构）。这种在二级结构或超二级结构基础上形成的特定区域称这种在二级结构或超二级结构基础上形成的特定区域称为结构域为结构域（structural domain）。每个每个结构域自身都是紧密装配结构域自身都是紧密装配的，但的，但结构域之间的联系结构域之间的联系是比较松散的是比较松散的，因此在两个结构域间常常形成空穴。不，因此在两个结构域间常常形成空穴。不同的蛋白质，其结构域的数目各不相同。蛋白质分子分同的蛋白质，其结构域的数目各不相同。蛋白质分子分

36、成几个结构域的现象，通常与蛋白质的功能有关成几个结构域的现象，通常与蛋白质的功能有关。 疏水疏水 相互作用相互作用静电相互作用静电相互作用金属离子金属离子配位作用配位作用折叠折叠结构结构链间链间氫健氫健螺旋螺旋结构结构链内链内氫健氫健二硫健二硫健侧链侧链之间之间氫健氫健稳定蛋白质三级结构的主要作用力稳定蛋白质三级结构的主要作用力 蛋 白 质 的 四 级 结 构蛋 白 质 的 四 级 结 构(Quaternary Structure)(Quaternary Structure)是指由多条各自具有一、是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过二、三级结构的肽链通过非共价键非共价键连接起来的结构连

37、接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系亚基之间的相互作用关系。四级结构四级结构proteins核酸（核酸（Nucleic acid）核酸分为脱氧核糖核酸核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸（和核糖核酸（RNA)两种。两种。DNA是染色体的主要成份。是染色体的主要成份。DNA是所有生是所有生物的遗传物质基础，生物体的遗传信息都贮存在物的遗传物质基础，生物体的遗传信息都贮存在DNA中。中。RNA主要存在于细胞质中。有三种主要存在于细胞质中。有三种RNA，即信使，即信使核糖核酸核糖核酸(mRNA)核糖体核糖核酸核

38、糖体核糖核酸(rRNA)和转运和转运核糖核酸核糖核酸(tRNA)。有一类被称为核糖酶（有一类被称为核糖酶（ribozyme）的）的RNA分子具分子具有酶学功能，有酶学功能，有关核糖酶中金属离子的作用是目前生物无机化有关核糖酶中金属离子的作用是目前生物无机化学领域的一个热点研究内容学领域的一个热点研究内容。核核酸酸核核苷苷酸酸核核苷苷碱碱基基戊戊糖糖磷磷酸酸核核糖糖(nucleic acid)(nucleotide) (nucleoside)(phosphate)(base)(pentose)D-riboseD-2-deoxyribose 五种碱基五种碱基 NNNHN123456789NNNHN

39、NH2HNNNHNOH2N 嘌呤嘌呤(purine) 腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A) 鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G) (1) (1) 嘌呤碱嘌呤碱 (2) (2) 嘧啶碱嘧啶碱 NN123456NNHNH2ONHNHOONHNHOOH3C 嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C) 尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U for RNA) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T for DNA) (3) (3) 核核 苷苷 NNNNNH2OHOHHO12345 腺嘌呤脱氧核苷腺嘌呤脱氧核苷NNH2ONOOHHO(4) (4) 胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷NNN

40、NNH2OOHOHOP-OO-O(5) 5-腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸 NNNNNH2OOHOHOPOO-OPO-OOPO-O-O AMPADPATP123678912345三磷酸腺苷三磷酸腺苷 ATP(Adenosine triphosphate): energy-rich, 30.51 KJ/mol, 8.36 KJ/mol The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its signifi

41、cance for information transfer in living material Francis H. C. Crick Maurice H. F. Wilkins James D. Watson 两条链以相反方向绕同一轴形成右旋双螺旋两条链以相反方向绕同一轴形成右旋双螺旋,直径直径2nm, 转一周高度转一周高度3.4nm, 含含10个核苷酸个核苷酸, 大沟槽大沟槽, 小沟小沟槽。槽。 内侧内侧base基以基以H band相连相连,维持维持double helix。 A = T, G C base complementary base stacking force 碱基堆积力

42、碱基堆积力 内疏水，内疏水， 外亲水，外亲水， 静电作用。静电作用。 double-stranded cyclic DNA 双链环型双链环型DNA Superhelix 超螺旋超螺旋 Supercoil 超卷曲超卷曲DNADNA双螺旋结构要点双螺旋结构要点 嘌呤和嘧啶嘌呤和嘧啶(Hydrogen bond)DNADNA双螺旋结构模型示意图双螺旋结构模型示意图Helical forms of DNA1 turn 10b 11b 12b1 rise 3.4 2.3 3.8A-DNAB-DNA Z-DNAShapeBroadestIntermediateMost elongatedRise per

43、base pair2.3 3.4 3.8 Helix diameter25.5 23.7 18.4 Screw senseRight-handedRight-handedLeft-handedGlycosidic bondantiantianti for C, Tsyn for GBase pairs per turn of helix1110.412Pitch per turn of helix 25.3 35.4 45.6 Tilt of base pairs from normal to helix axis 1919Majior groove Narrow and deepWide a

44、nd deepFlatMinor groove Broad and shallowNarrow and deepNarrow and deepParameters of A-, B-, and Z-DNAStructure of a G-quartetDifferent strand orientations for (a)4-strand intermolecular quadruplexesInternational Journal of Mass Spectrometry 253 (2006) 225237G-四链体结构（四链体结构（G-quadruplex）由富含由富含G的的DNA链形成的特殊二级结构链形成的特殊二级结构DNA RNA两类多核苷酸链的片断结构 RNA的结构的结构大肠杆菌大肠杆菌16S rRNAtRNA第三节第三节 酶酶非蛋白质部分非蛋白质部分辅基辅基 P