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1、第第2 2章章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能一一细胞的遗传物质细胞的遗传物质二二核酸的化学组成核酸的化学组成与与共价结构共价结构三三DNADNA的二级结构的二级结构四四DNADNA分子的高级结构分子的高级结构五五真核生物的染色体及其组装真核生物的染色体及其组装六六RNARNA的高级结构的高级结构七七核酸的变性、复性与分子杂交核酸的变性、复性与分子杂交八八研究核酸的常用方法研究核酸的常用方法2.2 核酸的共价结构即核酸的一级结构,指核苷酸序列.355 3 一级结构的表示法一级结构的表示法： 结构式，线条式，字母式结构式，线条式，字母式一级结构的走向的规定为一级结构的走向的规定为53 DNAD
2、NA一级结构一级结构53OHOHOH53RNARNA一级结构一级结构一级结构的表示法一级结构的表示法53结构式结构式53 p p p pOH3ACTG1线条式线条式5 ACTGCATAGCTCGA 3字母式字母式 DNADNA一级结构的概念：一级结构的概念： 指指DNADNA分子中的核苷酸排列顺序分子中的核苷酸排列顺序 不同生物借此贮存遗传信息不同生物借此贮存遗传信息 决定决定DNADNA的二级结构和高级结构的二级结构和高级结构DNADNA携带两种遗传信息：携带两种遗传信息： a a、编码蛋白质和、编码蛋白质和RNARNA的信息的信息( (编码编码tRNAtRNA、rRNArRNA) ) b
3、b、编码基因选择性表达的信息、编码基因选择性表达的信息RNA的功能的功能：P17三三 DNADNA的二级结构的二级结构nDNA双螺旋模型的提出n双螺旋模型的特征n维持DNA双螺旋的作用力n双螺旋结构的其他形式 3.1 DNA双螺旋模型的提出（双螺旋模型的提出（double helix model） a a、 1938 1938 AstburyAstbury & Bell & Bell 首次用首次用X X射线分析射线分析DNADNA b b、 1950 1950 ChargaffChargaff A + G / T + C = 1 A + G / T + C = 1 A + T A + T G
4、+ C G + C d d、 1952 Alexander Todd1952 Alexander Todd 发现了核苷酸和核苷酸之间由磷酸二酯键连接发现了核苷酸和核苷酸之间由磷酸二酯键连接e e、 1952 1952 M.H.F.WilkinsM.H.F.Wilkins & Rosalind Franklin & Rosalind Franklin 得到了高度定向的得到了高度定向的DNADNA纤维的纤维的X-X-射线照片射线照片 c c、 1950 1950 PaulingPauling & Covey & Covey 建立了建立了蛋白质的蛋白质的-螺旋模型螺旋模型依依 据据1953 1953
5、 WatsosnWatsosn & Crick & Crick 右手右手 B- DNA Double helix ModelB- DNA Double helix Model 提提 出出Fig. Watson and Cricks paper in Nature 1953.1962年，年， Wilkins、 Watson和和Crick共获诺贝尔奖。共获诺贝尔奖。1962: Nobel Prize in Physiology and MedicineJames D.WatsonFrancis H.CrickMaurice H. F.WilkinsWhat about?Rosalind Frank
6、lin3.2 3.2 双螺旋模型的特征双螺旋模型的特征 主链；主链； 碱基互补配对；碱基互补配对； 螺旋参数螺旋参数; 大沟和小沟大沟和小沟5353 主链主链 碱基配对碱基配对C-GT-A 直径直径2nm 双螺旋模型参数双螺旋模型参数 螺距为螺距为3.4nm 每圈有每圈有1010nt 碱基堆积距离是碱基堆积距离是0.340.34nm 螺旋转角是螺旋转角是36度度Twist 36 大沟和小沟大沟和小沟计算机模拟计算机模拟DNA双双螺旋结构（螺旋结构（蓝色蓝色）大沟中结合着肽大沟中结合着肽（红色红色） 双螺旋中的大沟对于DNA和蛋白质结合时的相互识别很重要 ，在沟内可以辨认碱基的顺序。 氢键氢键
7、碱基堆积力碱基堆积力 其他作用因素其他作用因素3.3 维持维持DNA双螺旋的作用力双螺旋的作用力3.4 双螺旋结构的其他形式双螺旋结构的其他形式三种三种DNA双螺旋构象比较双螺旋构象比较A-DNAZ-DNAB-DNAA B Z外型外型 粗短粗短 适中适中 细长细长螺旋方向螺旋方向 右手右手 右手右手 左手左手螺旋直径螺旋直径 2.55nm 2.37nm 1.84nm碱基直升碱基直升 0.23nm 0.34nm 0.38nm每圈碱基数每圈碱基数 11 10 12碱基倾角碱基倾角 200 00 70大沟大沟 很窄很深很窄很深 很宽较深很宽较深 平坦平坦小沟小沟 很宽、浅很宽、浅 窄、深窄、深 较窄
8、很深较窄很深DNA的双螺旋结构的意义的双螺旋结构的意义 该该模模型型揭揭示示了了DNADNA作作为为遗遗传传物物质质的的稳稳定定性性特特征征，最最有有价价值值的的是是确确认认了了碱碱基基配配对对原原则则，这这是是DNADNA复复制制、转转录录和和反反转转录录的的分分子子基基础础，亦亦是是遗遗传传信信息息传传递递和和表表达达的的分分子子基基础础。该该模模型型的的提提出出是是2020世世纪纪生生命命科科学学的的重重大大突突破破之之一一，它它奠奠定定了了生生物物化化学学和和分分子子生生物物学学乃乃至至整整个个生生命命科科学学飞飞速发展的基石。速发展的基石。四四 DNADNA分子的高级结构分子的高级结
9、构n单链核酸形成的二级结构n反向重复序列与二级结构n三股螺旋的DNA nDNA的四链结构与端粒nDNA的超螺旋结构nDNA的精细结构4.1 单链核酸形成的二级结构单链核酸形成的二级结构发夹发夹反转重复（反转重复（inverted repeated)：由反方向互补的两个DNA片段组成，两个反转重复序列又叫回回文序列文序列(palindrome sequence)。镜像重复(mirror repeat)：由反方向完全相同的两个序列组成。直接重复(direct repeat)：由同一方向完全相同的两个序列组成。正向重复序列、顺向重复序列。4.2 反向重复序列与二级结构反向重复序列与二级结构4.3 三股螺旋三股螺旋DNA（triple helix）三链DNA（triple strands DNA，tsDNA）1957年由Felesnfeld及Davis首先发现。 三条链均为同型 嘌呤（homopurine，Hpu）或同型嘧啶（homopyrimidine，Hpy）。两种基本类型： Pu-Pu-Py型：在碱性介质中稳定。 Py-Pu-Py型：在偏酸性介质中稳定。DNA分子内分子内的三链结构的三链结构 DNA分子间分子间的三链结构的三链结构DNA三链间三链间的碱基配对的碱基配对T-A-TC-G-CH-回文序列回文序列
