甲基化
三种类型的自然甲基化已报告DNA。胞嘧啶环形成5-methylcytosine上可以被修改或环外的氨基形成N4-methylcytosine。腺嘌呤可以修改成N6-methyladenine。N4-methylcytosine和N6-methyladenine只在细菌和古生菌,而5-methylcytosine是广泛分布的。特殊的酶称为DNA甲基转移酶是负责这个甲基化;他们认识中的特定序列的DNA分子所以,只有一个子集的基地被修改。其他的基地或甲基化脱氧核糖有时诱导致癌物质。这些通常导致错配的碱基在复制和删除如果不成为诱变。
自然的甲基化有许多细胞功能。在细菌和古生菌,甲基化形式的重要组成部分免疫系统通过保护DNA分子的分裂限制性内切酶。在一些生物甲基化有助于消除序列DNA复制过程中引入错误的基地。通过标志着父母的链甲基、细胞机制称为错配修复系统区分新复制链发生错误和正确的模板链序列。在高等真核生物,5-methylcytosine控制许多细胞现象通过阻止DNA转录。甲基化也认为信号印记,过程有些基因继承自一个父选择性的灭活。正确的甲基化也可能抑制或激活胚胎发育关键基因控制。另一方面,5-methylcytosine潜在诱变因为胸腺嘧啶甲基化过程中产生的转换为C: G双T:对。在哺乳动物中,甲基化发生选择性地在二核苷酸序列CG-a罕见的序列,大概是因为它失去了突变。在许多癌症,在关键基因突变被发现CG二核苷酸。
核酸酶
核酸酶是hydrolytically酶粘住DNA的磷酸二酯支柱。链的内切酶在中间裂开,而核酸外切酶选择性的降解运作链。核酸酶,作用于单-和双链DNA都是已知的。
限制内切酶识别和分裂是一个特殊的类特定序列的DNA。II型限制性内切酶总是在或接近他们识别网站裂开。他们产生小的、定义良好的基因和基因组的DNA片段,有助于描述和生产重组DNA。片段的DNA产生的限制性内切酶可以从一个有机体转移到另一个地方。以这种方式有可能表达蛋白质如细菌的人类胰岛素。
突变
化学修饰的DNA可能导致遗传物质的突变。亚硫酸氢离子等可以脱氨基胞嘧啶形成尿嘧啶导致C-to-T转换,改变遗传信息。接触酸引起的损失嘌呤残留物,虽然特定的酶存在于细胞来修复这些损伤。暴露于紫外线可引起相邻嘧啶二聚,而从自由基氧化损伤或强氧化剂会引起各种各样的诱变如果没有修复的损伤。卤素如氯和溴的反应,直接与尿嘧啶腺嘌呤,鸟嘌呤,让经常诱变代替基地。同样的,亚硝酸与伯胺反应组例,腺苷酸转化为inosine-which然后导致碱基配对的变化和突变。许多化学诱变剂,如氯化碳氢化合物和亚硝酸盐,欠他们的毒性的卤化物和亚硝酸在体内的代谢。
成为超螺旋
环状DNA分子中只含有质粒或细菌染色体可以采用许多不同的拓扑。一个是主动成为超螺旋,它涉及一个DNA链的乳沟,蜿蜒的一个或多个转身互补分子的链,然后再密封。每个完整的旋转导致DNA超螺旋转之一的引入,这一过程会继续下去,直到自己的DNA完全伤口和崩溃的球。逆转也是可能的。特殊的酶称为促旋酶和拓扑异构酶催化超螺旋DNA的绕组和放松。在真核生物线性染色体的DNA通常是由蛋白质、严格约束各点允许干预超螺旋延伸。这个属性部分负责DNA的压实是必要的以适应它的范围内细胞。在一个人类细胞的DNA会延长两到三米的长度,但它是包装非常严格,这样就可以适合人类细胞核这是10微米直径。
序列测定
方法来确定基地DNA的序列在1970年代开创了弗雷德里克·桑格和沃尔特•吉尔伯特赢得了他们的努力诺贝尔奖在1980年。Gilbert-Maxam方法依赖于不同的化学反应活性的基地,而桑格法是基于酶合成的DNA体外。两种方法测量的距离一个定点DNA发生特定的基础上的,C、G、t DNA片段分离获得一系列的反应根据长度四个“车道”凝胶电泳。每个通道对应一个独特的基地,和序列是直接从阅读的凝胶。桑格法现在已经自动使用荧光染料标记的DNA,和一个可以生产成千上万的DNA序列在一个单一的运行基础。
核糖核酸(RNA)
RNA是一种单链核酸聚合物的四个核苷酸A、C、G,你加入了通过骨干的交替磷酸和核糖糖残留。这是第一中间在将信息从DNA转化为蛋白质对细胞的工作至关重要。一些rna在细胞的新陈代谢也直接作用。是由RNA复制一段双链DNA的碱基序列,称为基因一条单链核酸。这一过程,称为转录(见下文RNA代谢),是由一个催化酶被称为RNA聚合酶。
化学结构
而DNA提供了细胞的遗传信息,本质上是相当稳定,RNA有许多角色和活性化学得多。高碘酸RNA等氧化剂敏感导致的3′末端核糖戒指。2′羟基组核糖环在RNA不稳定的主要原因,因为的存在碱导致快速乳沟的磷酸二酯键连接核糖和磷酸基。一般来说,这种不稳定性对细胞并不是一个严重的问题,因为RNA是不断合成和退化。
之间的相互作用的氮含量在DNA和RNA碱基不同。通常双链DNA,基地在一个链搭配互补基地一个DNA链。通常单链RNA,与其他基地基地对在同一个分子,导致复杂的三维结构。偶尔,分子间RNA RNA /工器形式,但它们形成一个右撇子a螺旋而不是b DNA螺旋。根据大量的盐,11或12个碱基对中发现螺旋的每一圈。螺旋RNA和DNA分子之间也形成;这些采用a类型构象和更稳定的RNA或DNA / RNA / DNA工器。这样的混合动力工器是重要的物种生物学、形成当RNA聚合酶DNA转录成信使RNA蛋白质合成当逆转录酶副本的病毒RNA基因组等人类免疫缺陷病毒(艾滋病毒)。
单链rna是灵活的分子,通过内部碱基配对形成各种结构和额外的非基础对交互。他们可以形成发夹环如发现转移核糖核酸(tRNA),以及远程交互涉及基地和两个或两个以上的核苷酸的磷酸残基。这导致紧凑的三维结构。大部分的这些结构已经从生化数据推断,因为一些晶体图片可供RNA分子。在某些类型的RNA, RNA后修改大量的基地转录。已经有超过90种不同的修改记录,包括广泛的甲基化和各种环替换。在某些情况下,这些修改会影响结构和功能是必不可少的。
类型的RNA
信使核糖核酸(mRNA)
信使核糖核酸(mRNA)提供的信息在一个或多个基因的DNA编码核糖体,专业结构,或细胞器,信息解码成蛋白质。在原核生物中,mrna包含一个精确的原始DNA序列的转录本终端5′三磷酸组和3′羟基残渣。在真核生物信使rna分子更复杂。5′三磷酸残渣进一步酯化,形成一个结构称为帽。3′末端,真核mrna通常包含长跑腺苷的残留物(聚)而不是编码DNA转录后添加酶学。真核mRNA分子通常由小段的原始基因和产生解理和重新加入一个原始的过程前体RNA分子(pre-mRNA),这是一个精确复制的基因(如部分中描述拼接)。一般来说,原核的mrna迅速退化,而盖的结构和聚(尾真核mrna增强他们的稳定性。