DNA結構與功能專題知識教學課件

DNA結構與功能專題知識DNA結構與功能專題知識第1頁DNA空間結構（spatialstructure）:組成DNA全部原子在三維空間相對位置DNA空間結構:二級結構、高級結構氫鍵、離子作用力、疏水作用力和空間位阻效應共同作用結果。DNA結構與功能專題知識第2頁一、DNA二級結構是雙螺旋結構（一）DNA雙鏈螺旋結構試驗基礎Chargaff定律DNA纖維X射線衍射圖像堿基對結構參數(shù)DNA結構與功能專題知識第3頁Chargaff規(guī)則不一樣生物體DNA堿基組成不一樣。同一生物體不一樣器官或組織DNA堿基組成相同。DNA堿基組成不隨年紀、營養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境而改變。腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）摩爾數(shù)相等,鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）摩爾數(shù)相等。DNA結構與功能專題知識第4頁DNA纖維X線衍射圖DNA結構與功能專題知識第5頁堿基對結構參數(shù)DNA結構與功能專題知識第6頁里程碑發(fā)覺Watson和Crick在前人基礎上,提出了DNA雙螺旋結構模型。DNA結構與功能專題知識第7頁DNA結構與功能專題知識第8頁（二）DNA雙螺旋結構結構特征組成DNA兩條多聚脫氧核苷酸鏈圍繞著同一個螺旋軸形成右手螺旋結構。兩條多聚脫氧核苷酸鏈反向平行。雙螺旋結構直徑為2.37nm,螺距為3.54nm。DNA結構與功能專題知識第9頁5’5’3.54nm2.37nm磷酸-脫氧核糖骨架堿基對DNA結構與功能專題知識第10頁互補堿基對DNA兩條多聚脫氧核苷酸鏈之間形成了互補堿基對。一條鏈腺嘌呤與另一條鏈胸腺嘧啶形成了兩個氫鍵;一條鏈鳥嘌呤與另一條鏈胞嘧啶形成了三個氫鍵。堿基對平面與螺旋軸近乎垂直,脫氧核糖平面垂直于堿基平面。每一個螺旋有10.5個堿基對,每兩個相鄰堿基對之間相對旋轉角度為36°。DNA結構與功能專題知識第11頁互補堿基對鳥嘌呤:胞嘧啶堿基對腺嘌呤:胸腺嘧啶堿基對DNA結構與功能專題知識第12頁雙螺旋結構溝槽多聚脫氧核苷酸鏈脫氧核糖和磷酸基團組成了親水性骨架。親水性骨架位于雙螺旋結構外側,疏水性堿基對包埋在雙螺旋結構內部。DNA雙螺旋結構表面形成了一個大溝和一個小溝。DNA結構與功能專題知識第13頁親水性骨架和疏水性堿基對磷酸-脫氧核糖骨架5’堿基DNA結構與功能專題知識第14頁雙螺旋結構大小溝大溝小溝大溝小溝DNA結構與功能專題知識第15頁5’5’大溝小溝DNA結構與功能專題知識第16頁堿基堆積力在DNA雙螺旋結構旋進過程中,相鄰兩個堿基對平面相互重合,產生堿基堆積力。堿基堆積力和互補鏈之間堿基對氫鍵作用力共同維系著DNA雙螺旋結構穩(wěn)定。DNA結構與功能專題知識第17頁5’-端在上3’-端在上DNA結構與功能專題知識第18頁DNA雙螺旋結構意義揭示了遺傳信息載體物質本質提供了DNA復制和轉錄理論依據(jù)奠定了分子生物學和現(xiàn)代基因工程試驗基礎

DNA結構與功能專題知識第19頁（三）DNA雙螺旋結構多樣性環(huán)境改變（溶液離子強度或相對濕度）能夠使DNA雙螺旋結構溝槽、螺距、旋轉角度、堿基對傾角等發(fā)生改變。天然雙螺旋結構:A型-DNA、B型-DNA、Z型-DNADNA結構與功能專題知識第20頁右手螺旋右手螺旋左手螺旋A型B型Z型DNA結構與功能專題知識第21頁A型B型Z型DNA結構與功能專題知識第22頁（四）DNA多鏈結構在酸性溶液中,質子化胞嘧啶形成Hoogsteen氫鍵。含有三個堿基C＋GC平面:GC之間是以Watson-Crick氫鍵結合,C＋G之間是以Hoogsteen氫鍵結合。Hoogsteen氫鍵形成并不破壞原有堿基對中Watson-Crick氫鍵DNA也能夠形成TAT三堿基平面。DNA結構與功能專題知識第23頁C+:G:C三堿基平面Watson-Crick氫鍵

Hoogsteen氫鍵

DNA結構與功能專題知識第24頁T:A:T三堿基平面Watson-Crick氫鍵

Hoogsteen氫鍵

DNA結構與功能專題知識第25頁DNA三鏈結構設想當DNA雙鏈中一條鏈核苷酸序列富含嘌呤時,對應互補鏈肯定是富含嘧啶,它們形成了正常DNA雙鏈。第三條是富含嘧啶單鏈,且含有堿基互補性。在環(huán)境條件為酸性時,第三條鏈就會與雙鏈生成了DNA三鏈結構。DNA結構與功能專題知識第26頁DNA四鏈結構人染色體3-端是被稱為端粒單鏈。該單鏈富含G和T反復序列,如(TTAGGG)n。本身能夠回折形成四鏈結構。作用:穩(wěn)定端粒單鏈結構DNA結構與功能專題知識第27頁DNA四鏈結構四個鳥嘌呤經(jīng)過八對Hoogsteen氫鍵形成一個四聯(lián)體平面。富含鳥嘌呤片段折疊后形成了多個四聯(lián)體平面,相互堆疊在一起,形成四鏈結構。DNA結構與功能專題知識第28頁Hoogsteen氫鍵

DNA結構與功能專題知識第29頁Hoogsteen氫鍵

DNA結構與功能專題知識第30頁DNA結構與功能專題知識第31頁人端粒核苷酸序列(TTAGGG)nDNA結構與功能專題知識第32頁二、DNA高級結構是以超螺旋結構為基礎高度致密結構DNA雙鏈盤繞能夠形成超螺旋結構。當盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同時,超螺旋結構為正超螺旋;反之則為負超螺旋。自然界中環(huán)狀DNA雙鏈是以負超螺旋形式存在。生物體能夠經(jīng)過不一樣超螺旋結構調整其功效。DNA結構與功能專題知識第33頁（一）封閉環(huán)狀DNA含有超螺旋結構絕大部分原核生物DNA是環(huán)狀雙螺旋分子。不一樣DNA區(qū)域有不一樣超螺旋結構,形成能夠獨立存在超螺旋區(qū)。每200堿基就有一個負超螺旋形成（大腸桿菌）。負超螺旋結構:避免DNA雙鏈之間相互糾纏;有利于DNA雙鏈解鏈。DNA結構與功能專題知識第34頁線粒體DNA線粒體和葉綠素是真核細胞中含有核外遺傳物質細胞器。線粒體DNA是真核細胞核以外遺傳物質。線粒體DNA含有封閉環(huán)狀超螺旋結構。DNA結構與功能專題知識第35頁（二）真核生物DNA被逐層有序地組裝成高級結構將1.7m米長DNA雙鏈組裝在細胞核內,DNA雙鏈需要進行一系列盤繞、折疊和壓縮。在細胞周期大部分時間里,DNA以松散染色質(chromatin)形式存在;在細胞分裂期,則形成高度致密染色體(chromosome)。DNA結構與功能專題知識第36頁化學能載體:ATP23對染色體大小不一含有高度致密和動態(tài)改變特征染色體形態(tài)DNA結構與功能專題知識第37頁染色質電子顯微鏡圖像串珠樣(beads-on-a-string)特征以核小體(nucleosome)為基礎單位DNA結構與功能專題知識第38頁核小體分子組成蛋白質成份:富含Lys和Arg堿性蛋白質組蛋白八聚體:H2A(x2),H2B(x2),H3(x2),H4(x2);組蛋白H1結合在DNA連接段與核小體進出口處DNA成份:~146bp盤繞在組蛋白八聚體(~1.75圈),~50bp連接核小體DNA結構與功能專題知識第39頁組蛋白八聚體DNA結構與功能專題知識第40頁組蛋白H1結合在DNA連接段與核小體進出口處。DNA結構與功能專題知識第41頁DNA組裝DNA結構與功能專題知識第42頁DNA組裝DNA結構與功能專題知識第43頁DNA組裝DNA結構與功能專題知識第44頁三、DNA是關鍵遺傳物質生物體遺傳信息是以基因形式存在?；蚴蔷幋aRNA或多肽鏈DNA片段,即DNA中一段特定核苷酸序列。DNA利用四種堿基不一樣排列編碼了生物體遺傳信息,并經(jīng)過復制方法遺傳給子代。DNA結構與功能專題知識第45頁基因組基因組是指包含在該生物DNA（部分病毒除外）中全部遺傳信息,即一套染色體中完整核苷酸序列。進化程度越高生物體,其基因組越大越復雜。多種生物體基因組大小、所包含基因數(shù)量和種類都有所不一樣。病毒顆?；蚪M能夠是DNA,也能夠是RNA。病毒基因組DNA和RNA能夠是單鏈,也能夠