第2章核酸的结构和功能-2共价结构.

1、第第2 2章章 核酸的结构和功能核酸的结构和功能1 1细胞的遗传物质细胞的遗传物质2 2核酸的化学组成核酸的化学组成与与共价结构共价结构3 3DNADNA的二级结构的二级结构4 4DNADNA分子的高级结构分子的高级结构5 5真核生物的染色体及其组装真核生物的染色体及其组装6 6RNARNA的高级结构的高级结构7 7核酸的变性、复性与分子杂交核酸的变性、复性与分子杂交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

2、为5 3 DNADNA一级结构一级结构5 3 OHOHOH5 3 RNARNA一级结构一级结构一级结构的表示法一级结构的表示法5 3 结构式结构式5 3 p p p pOH3 ACTG1 线条式线条式5 ACTGCATAGCTCGA 3 字母式字母式 DNA DNA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tRN

3、AtRNA、rRNArRNA) ) b 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 Astbury1938 Astbury & Bell & Bell 首次用首次用X X射线分析射线分析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 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 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纤维的纤维的X-X-射线照片射线照片 c c、 1950 Pauling1950 Pauling & Covey &

5、 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 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共获诺贝尔奖。共获诺贝尔奖。1962: Nobel Prize in Physiology and MedicineJames D.WatsonFrancis

6、H.CrickMaurice H. F.WilkinsWhat about?Rosalind Franklin3.2 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5 3 5 3 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

7、（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 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

8、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 该模型揭示了该模型揭示了DNADNA作为遗传物质的稳定性作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了特征，最有价值的是确认了碱基配对碱基配对原则，这原则，这是是DNADNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是出是2020世纪生命科学的重大突破之一，它奠定世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个

9、生命科学飞了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。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。 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（