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1、三 DNA的二级结构,二级结构：DNA 双螺旋结构模型。 Watson 和 Crick 1953年提出。 1 实验依据,2 DNA双螺旋结构模型的要点 , DNA分子由两条方向相反的平行多核苷酸 链构成。一条链的5 -末端与另一条链的3 - 末端相对。两条链的糖-磷酸交替排列形成的 主链沿共同的螺旋轴扭曲成右手螺旋。, 两条链的碱基均在主链内侧，一条链上的A一定与另一条链上的T配对，G一定与C配对。根据分子模型计算，一条链上的嘌呤碱必须与另一条链上的嘧啶碱相匹配，其距离才正好与双螺旋的直径相吻合。A=T，GC。由于碱基对的大小基本相同，所有无论碱基序列如何，双螺旋DNA分子整个长度的直径相同，
2、螺旋直径为2nm。,碱基组成的规律 A T C G A=T，G=C，A+G=C+T。 具有种的特异性。没有组织、器官特异性。, 成对碱基大致处于同一平面，该平面与螺旋轴基本垂直。糖环平面与螺旋轴基本平行，磷酸基连在糖环的外侧。,相邻碱基对平面间的距离为0.34nm，该距离 使碱基平面间的电子云可在一定程度上交 盖，形成碱基堆积力。双螺旋每转一周有10 个碱基对，每转的高度为3.4nm。 螺旋桨式扭曲, DNA双螺旋的表面有一条大沟和一条小沟。, 大多数天然DNA属于双链DNA（dsDNA）， 某些病毒如174 和M13的DNA为单链DNA （ssDNA）。, 双链DNA分子主链上的化学键受碱基
3、配对 等因素影响旋转受到限制，使DNA分子比较 刚硬，呈比较伸展的结构。但一些化学键亦 可在一定范围内旋转，是DNA分子有一定的 柔韧性。,3 DNA二级结构的其他类型,B-DNA Watson和Crick提出的模型 A-DNA Z-DNA,二重对称结构 反向重复顺序、回文结构 镜像重复 三螺旋DNA,4 DNA的高级结构,（1）环状DNA的超螺旋结构 真核生物染色体DNA 双链线状分子 细菌染色体DNA、某些病毒DNA、细菌质 粒DNA、真核细胞的线粒体和叶绿体DNA， 均为双链环形DNA。,生物体内绝大多数双链环形DNA，可进一 步扭曲成超螺旋DNA。 （正、负）,超螺旋DNA (共价闭环
4、DNA),超螺旋DNA具有更为致密的结构，可以将很长的DNA分子压缩在一个较小的体积内。 如果一条双链DNA有100000bp，长度？细胞直径？ 同时，增加了DNA的稳定性。,（2）真核生物染色体的结构 真核细胞的染色质和一些病毒的DNA是双 螺旋线形分子，由于与组蛋白结合，其两端 不能自由转动。 DNA与蛋白质形成染色体。,DNA分子 核小体 螺线管结构 突环结构 微带 染色体,5 DNA和基因组,（1）基因和基因组 基因（gene）：DNA分子中最小的功能单位。 结构基因 调节基因 间隔序列,基因组（genome） 某物种所含的全套遗传物质。 细胞、细胞器、质粒中所有的基因，即一 定生物体
5、内所有基因的总称。,（2）病毒和细菌基因组的特点 共同点： 较小 大部分序列用于编码蛋白质，间隔序列少 具有操纵子（operon）结构,机构小，精简、高效,操纵子 功能相关的基因串联在一起，由共同的调 控元件调控，并转录成同一mRNA分子，可 指导多种蛋白质的合成。,病毒基因组的特点 每种病毒只有一种核酸 单链/双链，环形/线形; 不少病毒以RNA为遗传物质 RNA病毒 有重叠基因,细菌基因组的特点 “染色体”通常由一个环形或线形的DNA分子组成； 单复制起点； 质粒； 编码蛋白的基因为单拷贝，但rRNA基因一般为多拷 贝； 多种调控区，少量重复序列； 可移动DNA序列（转座子）。,（3）真核
6、生物基因组的特点 较大；多复制起点； 无操纵子结构； 大量的重复序列：高度重复序列、中度重复序列、 低度重复序列、单一序列；（假基因） 断裂基因。,重复序列,断裂基因 (split gene) ,外显子 （exon） 内含子 （intron）,6 RNA的结构和功能,大多数天然RNA是一条单链。 局部双链。 臂/茎,类型： mRNA rRNA tRNA hnRNA snRNA asRNA,（1）tRNA,主要功能：在蛋白质合成过程中具有转运 氨基酸的作用。 约占细胞RNA总量的15%。 种类多。 结构： 三叶草形二级结构 ，具有四臂四环。,tRNA的三级结构,倒写的字母L,（2）rRNA,主要
7、功能：构成核糖体的骨架，参与蛋白 质合成。 原核细胞：5s, 16s, 23s 真核细胞：5s, 5.8s, 18s, 28s,（3）mRNA和hnRNA,mRNA 主要功能： 蛋白质合成的模板。 约占细胞总RNA的3%-5%，代谢活跃，寿 命较短。 原核生物mRNA一般不需要转录后加工。,真核生物mRNA的前体在细胞核中合成， 包括内含子和外显子的整个基因均被转录， 形成分子大小极不均一的核内不均一RNA （hnRNA）。,snRNA asRNA RNA干扰（RNA interference） ncRNA（非编码RNA） RNA可能是DNA和蛋白质的共同祖先。,7 核酸的性质,(1) 一般性
8、质 两性电解质 酸性 水解核酸的酶类： 内切酶、外切酶； 核糖核酸酶、非特异性核酸酶,（2）紫外吸收 260nm（250 - 290）,增色效应,（3）核酸结构的稳定性 稳定因素 碱基对间的氢键 碱基堆积力 环境中的正离子,（4）核酸的变性 双链核酸的变性：双螺旋区氢键断裂，空 间结构破坏，形成单链无规则线团状态的过 程。,核酸变性后 增色效应 黏度下降，浮力密度升高 生物学功能部分或全部丧失,熔解温度 Tm DNA的热变性中，将紫外吸收的增加量达最大增 量一半时的温度称为熔解温度。 影响Tm的因素,（5）核酸的复性 变性核酸的互补链在适当条件下重新缔合 成双螺旋的过程。 退火,减色效应 影响因素,（6）核酸的分子杂交 在退火条件下，不同来源的DNA互补区形 成双链，或DNA单链和RNA单链的互补区形 成DNA-RNA杂合双链的过程。,Southern杂交 Northen杂交 DNA芯片,核酸的测序 Sanger 链终止法 Gilbert 化学法,
