第2章核酸的結(jié)構(gòu)和功能-2共價(jià)結(jié)構(gòu).

1、第第2 2章章 核酸的結(jié)構(gòu)和功能核酸的結(jié)構(gòu)和功能1 1細(xì)胞的遺傳物質(zhì)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)2 2核酸的化學(xué)組成核酸的化學(xué)組成與與共價(jià)結(jié)構(gòu)共價(jià)結(jié)構(gòu)3 3DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)4 4DNADNA分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)5 5真核生物的染色體及其組裝真核生物的染色體及其組裝6 6RNARNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu)7 7核酸的變性、復(fù)性與分子雜交核酸的變性、復(fù)性與分子雜交8 8研究核酸的常用方法研究核酸的常用方法2.2 核酸的共價(jià)結(jié)構(gòu)即核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu),指核苷酸序列.355 3 一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法： 結(jié)構(gòu)式，線條式，字母式結(jié)構(gòu)式，線條式，字母式一級(jí)結(jié)構(gòu)的走向的規(guī)定為一級(jí)結(jié)構(gòu)的走向的規(guī)定

2、為5 3 DNADNA一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)5 3 OHOHOH5 3 RNARNA一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法5 3 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式5 3 p p p pOH3 ACTG1 線條式線條式5 ACTGCATAGCTCGA 3 字母式字母式 DNA DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的概念：一級(jí)結(jié)構(gòu)的概念： 指指DNADNA分子中的核苷酸排列順序分子中的核苷酸排列順序 不同生物借此貯存遺傳信息不同生物借此貯存遺傳信息 決定決定DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)DNADNA攜帶兩種遺傳信息：攜帶兩種遺傳信息： a a、編碼蛋白質(zhì)和、編碼蛋白質(zhì)和RNARNA的信息的信息( (編碼編碼tRN

3、AtRNA、rRNArRNA) ) b b、編碼基因選擇性表達(dá)的信息、編碼基因選擇性表達(dá)的信息RNA的功能的功能：P17三三 DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)nDNA雙螺旋模型的提出n雙螺旋模型的特征n維持DNA雙螺旋的作用力n雙螺旋結(jié)構(gòu)的其他形式 3.1 DNA雙螺旋模型的提出（雙螺旋模型的提出（double helix model） a a、 1938 Astbury1938 Astbury & Bell & Bell 首次用首次用X X射線分析射線分析DNADNA b b、 1950 Chargaff1950 Chargaff A + G / T + C = 1 A +

4、G / T + C = 1 A + T G + C A + T G + C d d、 1952 Alexander Todd1952 Alexander Todd 發(fā)現(xiàn)了核苷酸和核苷酸之間由磷酸二酯鍵連接發(fā)現(xiàn)了核苷酸和核苷酸之間由磷酸二酯鍵連接e e、 1952 M.H.F.Wilkins1952 M.H.F.Wilkins & Rosalind Franklin & Rosalind Franklin 得到了高度定向的得到了高度定向的DNADNA纖維的纖維的X-X-射線照片射線照片 c c、 1950 Pauling1950 Pauling & Covey &

5、 Covey 建立了建立了蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的-螺旋模型螺旋模型依依 據(jù)據(jù)1953 Watsosn1953 Watsosn & 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共獲諾貝爾獎(jiǎng)。共獲諾貝爾獎(jiǎng)。1962: Nobel Prize in Physiology and MedicineJames D.WatsonFrancis

6、H.CrickMaurice H. F.WilkinsWhat about?Rosalind Franklin3.2 3.2 雙螺旋模型的特征雙螺旋模型的特征 主鏈；主鏈； 堿基互補(bǔ)配對(duì)；堿基互補(bǔ)配對(duì)； 螺旋參數(shù)螺旋參數(shù); 大溝和小溝大溝和小溝5 3 5 3 主鏈主鏈 堿基配對(duì)堿基配對(duì)C-GT-A 直徑直徑2nm 雙螺旋模型參數(shù)雙螺旋模型參數(shù) 螺距為螺距為3.4nm 每圈有每圈有1010nt 堿基堆積距離是堿基堆積距離是0.340.34nm 螺旋轉(zhuǎn)角是螺旋轉(zhuǎn)角是36度度Twist 36 大溝和小溝大溝和小溝計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)模擬DNA雙雙螺旋結(jié)構(gòu)（螺旋結(jié)構(gòu)（藍(lán)色藍(lán)色）大溝中結(jié)合著肽大溝中結(jié)合著肽

7、（紅色紅色） 雙螺旋中的大溝對(duì)于DNA和蛋白質(zhì)結(jié)合時(shí)的相互識(shí)別很重要 ，在溝內(nèi)可以辨認(rèn)堿基的順序。 氫鍵氫鍵 堿基堆積力堿基堆積力 其他作用因素其他作用因素3.3 維持維持DNA雙螺旋的作用力雙螺旋的作用力3.4 雙螺旋結(jié)構(gòu)的其他形式雙螺旋結(jié)構(gòu)的其他形式三種三種DNA雙螺旋構(gòu)象比較雙螺旋構(gòu)象比較A-DNAZ-DNAB-DNAA B Z外型外型 粗短粗短 適中適中 細(xì)長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)螺旋方向螺旋方向 右手右手 右手右手 左手左手螺旋直徑螺旋直徑 2.55nm 2.37nm 1.84nm堿基直升堿基直升 0.23nm 0.34nm 0.38nm每圈堿基數(shù)每圈堿基數(shù) 11 10 12堿基傾角堿基傾角 200

8、00 70大溝大溝 很窄很深很窄很深 很寬較深很寬較深 平坦平坦小溝小溝 很寬、淺很寬、淺 窄、深窄、深 較窄很深較窄很深DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義 該模型揭示了該模型揭示了DNADNA作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了堿基配對(duì)堿基配對(duì)原則，這原則，這是是DNADNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提出是出是2020世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)

9、生命科學(xué)飛了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)飛速發(fā)展的基石。速發(fā)展的基石。四四 DNADNA分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)n單鏈核酸形成的二級(jí)結(jié)構(gòu)n反向重復(fù)序列與二級(jí)結(jié)構(gòu)n三股螺旋的DNA nDNA的四鏈結(jié)構(gòu)與端粒nDNA的超螺旋結(jié)構(gòu)nDNA的精細(xì)結(jié)構(gòu)發(fā)夾發(fā)夾 反轉(zhuǎn)重復(fù)（反轉(zhuǎn)重復(fù)（inverted repeated)：由反方向互補(bǔ)的兩個(gè)DNA片段組成，兩個(gè)反轉(zhuǎn)重復(fù)序列又叫回回文序列文序列(palindrome sequence)。 鏡像重復(fù)(mirror repeat)：由反方向完全相同的兩個(gè)序列組成。 直接重復(fù)(direct repeat)：由同一方向完全相同的兩個(gè)序列組成。正向重復(fù)序列、順向重復(fù)序列。 三鏈DNA（triple strands DNA，tsDNA）1957年由Felesnfeld及Davis首先發(fā)現(xiàn)。 三條鏈均為同型 嘌呤（homopurine，Hpu）或同型嘧啶（