DNA的双螺旋结构课件

DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结构(二)、DNA的二级结构(三)、DNA的三级结构DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结构1(一)DNA的一级结构

DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做DNA的一级结构，简称为碱基序列，即核酸中的可变成分（碱基）的排列顺序。一级结构的走向规定为5´→3´。

一级结构的表示法结构式、线条式、字母式

5´3´(一)DNA的一级结构DNA分子中各脱氧核2DNA一级结构的表示法5´3´结构式5´3´

p

p

p

pOH3´ACTG1´线条式5´

ACTGCATAGCTCGA3´字母式DNA一级结构的表示法5´3´结构式5´3´pppp3四DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结构(二)、DNA的二级结构(三)、DNA的三级结构四DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结4

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的碱5(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）

50年代初，Chargaff应用紫外分光光度法及结合纸层析等简单技术，对多种生物DNA作碱基定量分析(如表)，发现DNA碱基组成有如下规律：

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基6不同生物来源DNA的碱基摩尔比例关系DNA来源腺嘌呤（A）胸腺嘧啶（T）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）（A+T）/（G+C）大肠杆菌25.424.824.125.71.01小麦27.327.122.822.71.21鼠28.628.421.421.51.33猪：肝29.429.720.520.51.43胸腺30.028.920.420.7脾29.629.220.420.8酵母31.332.918.717.51.079不同生物来源DNA的碱基摩尔比例关系大肠杆菌25.424.87

DNA的碱基组成（Chargaff定则）：(1)在所有的DNA中，A=T，G=C即A+G=T+C(嘌呤碱总量=嘧啶碱总量)(3)DNA分子的碱基组成具有种属特异性，但不具有组织、器官特异性。(2)不同生物DNA的碱基组成有很大差异，可用不对称比率A+T/G+C表示。DNA的碱基组成（Chargaff定则）：(1)在所有的8

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的碱92、DNA的双螺旋结构(Watson-Crick模型)

2.0nm小沟大沟根据碱基的摩尔比例和DNA结晶的X-衍射图谱，1953年J.D.Watson和F.H.C.Crick提出了著名的DNA双螺旋结构模型。2、DNA的双螺旋结构(Watson-Crick模型)

10思考？

(一)、多聚脱氧核苷酸链的数目及走向(二)、主链(即骨架)的组成及位置(三)、碱基对的位置及配对联系(四)、DNA分子的有关数据：螺旋直径、每转一周的碱基对数目及高度等思考？(一)、多聚脱氧核苷酸链的数目及走向11(1)DNA双螺旋结构的形成5´3´5´3´5´3´5´3´磷酸脱氧核糖碱基T-A碱基对C-G碱基对(1)DNA双螺旋结构的形成5´3´5´3´5´3´5´312

(二)DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的13(2)DNA双螺旋结构模型特点

DNA由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而成双螺旋。螺旋表面有一条大沟和一条小沟。

2.0nm小沟大沟(2)DNA双螺旋结构模型特点

DNA由两条反向14(2)DNA双螺旋结构模型特点

磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。2.0nm小沟大沟(2)DNA双螺旋结构模型特点

磷酸和脱氧核15(2)DNA双螺旋结构模型特点

螺旋直径2nm，相邻碱基对平面间的距离为0.34nm,双螺旋每转一周有10个碱基对（basepair,bp），每转的高度(螺距)为3.4nm。2.0nm小沟大沟(2)DNA双螺旋结构模型特点

螺旋直径2nm16

(二)DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的碱17

氢键碱基堆积力

盐键：磷酸基上负电荷与胞内组蛋白或正离子形成

(3)DNA双螺旋结构的稳定因素

改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。氢键(3)DNA双螺旋结构的稳定因素改变介质18

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的碱19(4)DNA双螺旋结构的意义

该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA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。该模型的提出是本世纪生命科学的重大突破之一，它为生物化学和分子生物学乃至整个生命科学的飞速发展奠定了基础。(4)DNA双螺旋结构的意义

该模型揭示20

(二)、DNA的二级结构

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(B-DNA)(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)、DNA的二级结构1、DNA的碱基组成（Cha21①B-DNA螺旋：标准的

Watson-Crick双螺旋，细胞正常状态下DNA存在的构型。②A-DNA螺旋：DNA在75%相对湿度的钠盐中的构型。③C-DNA螺旋：DNA在44%-46%相对湿度的锂盐中的构型。④Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，这种螺旋可能在基因表达或遗传重组中起作用。

(5)DNA双螺旋的不同构象类型①B-DNA螺旋：标准的

Watson-Crick双螺旋，22DNA双螺旋构象的类型DNA双螺旋构象的类型23几种不同类型双螺旋DNA的结构参数类型结晶状态旋转方向螺距(nm)每转碱基对数目碱基对间垂直距离(nm)碱基对与水平面倾角A－DNAB－DNAC－DNA

Z–DNA75%相对湿度，钠盐92%相对湿度，钠盐46%相对湿度，锂盐右旋右旋右旋左旋2.83.43.14.511109.3120.250.340.330.3720º0º6º7º几种不同类型双螺旋DNA的结构参数类型结晶状态旋转方向螺距(24StructureofB-DNAandZ-DNAStructureofB-DNAandZ-DNA25

左旋DNA(Z-DNA)——Rich模型

特点：主链呈锯齿形左向盘绕，形成左手双螺旋。两条多核苷酸链的糖-磷酸骨架比B-DNA中靠得更近，因而碱基对偏离轴心而较靠近螺旋外表。螺旋表面只有一条沟。每个螺旋含有12个碱基对，螺距约为4.5nm，螺旋直径1.84nm。左旋DNA(Z-DNA)——Rich模型26四DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结构(二)、DNA的二级结构(三)、DNA的三级结构四DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结构27

(三)DNA的三级结构

在细胞内，由于DNA分子与其它分子（主要是蛋白质）的相互作用，使DNA双螺旋进一步扭曲或再次螺旋所形成的高级结构─三级结构

实例：超螺旋

染色体（chromosome）

(三)DNA的三级结构

在细胞内，由于DNA分子与28螺旋和超螺旋电话线螺旋超螺旋超螺旋即DNA双螺旋的螺旋。螺旋和超螺旋电话线螺旋超螺旋超螺旋即DNA双螺旋的螺旋。29DNA超螺旋结构的形成DNA超螺旋结构的形成30

(三)DNA的三级结构

在细胞内，由于DNA分子与其它分子（主要是蛋白质）的相互作用，使DNA双螺旋进一步扭曲形成的高级结构.实例：超螺旋

染色体（chromosome）

(三)DNA的三级结构

在细胞内，由于D31核小体盘绕及染色质示意图核小体盘绕及染色质示意图32组蛋白与DNA的结合组蛋白与DNA的结合33核小体结构如图所示:核小体结构如图所示:34真核生物染色体DNA组装不同层次的结构

DNA（2nm）核小体链（11nm，每个核小体200bp）纤丝（30nm，每圈6个核小体）突环（150nm，每个突环大约75000bp）玫瑰花结（300nm，6个突环）螺旋圈（700nm，每圈30个玫瑰花）染色体（1400nm，

每个染色体含10个玫瑰花200bp）真核生物染色体DNA组装不同层次的结构

DNA核小体链（135

DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结构(二)、DNA的二级结构(三)、DNA的三级结构DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结构36(一)DNA的一级结构

DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做DNA的一级结构，简称为碱基序列，即核酸中的可变成分（碱基）的排列顺序。一级结构的走向规定为5´→3´。

一级结构的表示法结构式、线条式、字母式

5´3´(一)DNA的一级结构DNA分子中各脱氧核37DNA一级结构的表示法5´3´结构式5´3´

p

p

p

pOH3´ACTG1´线条式5´

ACTGCATAGCTCGA3´字母式DNA一级结构的表示法5´3´结构式5´3´pppp38四DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结构(二)、DNA的二级结构(三)、DNA的三级结构四DNA的分子结构

(一)、DNA的一级结39

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的碱40(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）

50年代初，Chargaff应用紫外分光光度法及结合纸层析等简单技术，对多种生物DNA作碱基定量分析(如表)，发现DNA碱基组成有如下规律：

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基41不同生物来源DNA的碱基摩尔比例关系DNA来源腺嘌呤（A）胸腺嘧啶（T）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）（A+T）/（G+C）大肠杆菌25.424.824.125.71.01小麦27.327.122.822.71.21鼠28.628.421.421.51.33猪：肝29.429.720.520.51.43胸腺30.028.920.420.7脾29.629.220.420.8酵母31.332.918.717.51.079不同生物来源DNA的碱基摩尔比例关系大肠杆菌25.424.842

DNA的碱基组成（Chargaff定则）：(1)在所有的DNA中，A=T，G=C即A+G=T+C(嘌呤碱总量=嘧啶碱总量)(3)DNA分子的碱基组成具有种属特异性，但不具有组织、器官特异性。(2)不同生物DNA的碱基组成有很大差异，可用不对称比率A+T/G+C表示。DNA的碱基组成（Chargaff定则）：(1)在所有的43

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的碱442、DNA的双螺旋结构(Watson-Crick模型)

2.0nm小沟大沟根据碱基的摩尔比例和DNA结晶的X-衍射图谱，1953年J.D.Watson和F.H.C.Crick提出了著名的DNA双螺旋结构模型。2、DNA的双螺旋结构(Watson-Crick模型)

45思考？

(一)、多聚脱氧核苷酸链的数目及走向(二)、主链(即骨架)的组成及位置(三)、碱基对的位置及配对联系(四)、DNA分子的有关数据：螺旋直径、每转一周的碱基对数目及高度等思考？(一)、多聚脱氧核苷酸链的数目及走向46(1)DNA双螺旋结构的形成5´3´5´3´5´3´5´3´磷酸脱氧核糖碱基T-A碱基对C-G碱基对(1)DNA双螺旋结构的形成5´3´5´3´5´3´5´347

(二)DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的48(2)DNA双螺旋结构模型特点

DNA由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而成双螺旋。螺旋表面有一条大沟和一条小沟。

2.0nm小沟大沟(2)DNA双螺旋结构模型特点

DNA由两条反向49(2)DNA双螺旋结构模型特点

磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。2.0nm小沟大沟(2)DNA双螺旋结构模型特点

磷酸和脱氧核50(2)DNA双螺旋结构模型特点

螺旋直径2nm，相邻碱基对平面间的距离为0.34nm,双螺旋每转一周有10个碱基对（basepair,bp），每转的高度(螺距)为3.4nm。2.0nm小沟大沟(2)DNA双螺旋结构模型特点

螺旋直径2nm51

(二)DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的碱52

氢键碱基堆积力

盐键：磷酸基上负电荷与胞内组蛋白或正离子形成

(3)DNA双螺旋结构的稳定因素

改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。氢键(3)DNA双螺旋结构的稳定因素改变介质53

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构)1、DNA的碱54(4)DNA双螺旋结构的意义

该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA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。该模型的提出是本世纪生命科学的重大突破之一，它为生物化学和分子生物学乃至整个生命科学的飞速发展奠定了基础。(4)DNA双螺旋结构的意义

该模型揭示55

(二)、DNA的二级结构

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）2、DNA的双螺旋结构(B-DNA)(1)、DNA双螺旋结构的形成(2)、DNA双螺旋结构模型特点(3)、DNA双螺旋结构的稳定因素(4)、DNA双螺旋结构的意义(5)、DNA双螺旋的不同构象类型(二)、DNA的二级结构1、DNA的碱基组成（Cha56①B-DNA螺旋：标准的

Watson-Crick双螺旋，细胞正常状态下DNA存在的构型。②A-DNA螺旋：DNA在75%相对湿度的钠盐中的构型。③C-DNA螺旋：DNA在44%-46%相对湿度的锂盐中的构型。④Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，这种螺旋可能在基因表达或遗传重组中起作用。

(5)DNA双螺旋的不同构象类型①B-DNA螺旋：标准的

Watson-Crick双螺旋，57DNA双螺旋构象的类型DNA双螺旋构象的类型58几种不同类型双螺旋DNA的结构参数类型结晶状态旋转方向螺距(nm)每转碱基对数目碱基对间垂直距离(nm)碱基对与水平面倾角A－DNAB－DNAC－DNA

Z–DNA75%相对湿度，钠盐92%相对湿度，钠盐46%相对湿度，锂盐右旋右旋右旋左旋2.83.43.14.511109.3120.250.340.330.3720º0º6º7º几种不同类型双螺旋DNA的结构参数类型结晶状态旋转方向螺距(59StructureofB-DNAandZ-DNAStructureofB-DNAandZ-DNA60

左旋DNA(Z-DN