分子生物学遗传的物质基础-DNA课件

分子生物学MOLECULARBIOLOGY曹诣斌手机短号：659330实验室：10幢－304室课程主页：参考书目：《现代分子生物学》（第三版），朱玉贤，高等教育出版社《GeneⅧ》，BenjaminLewin，科学出版社《MolecularBiology》（第二版），RobertF.Weaver，科学出版社《分子遗传学》，孙乃恩，南京大学出版社《生物化学》（第三版），王境岩等，高等教育出版社遗传的物质基础-DNA第一章第一节DNA是遗传信息的携带者

DNA是遗传物质携带负责蛋白质、氨基酸合成的组成信息携带关于基因选择性表达的信息遗传物质的发现与证明:转化：R型肺炎链球菌因为没有荚膜多糖而失去致病能力S型细菌加热杀死后，与活的R型菌混合，能够使小鼠感染Griffith,F.转化原理：OswaldAvery等用去垢剂裂解加热灭活的S型细菌，得到保留了转化能力的溶菌液分别向溶菌液中加入SIII（除去荚膜多糖），蛋白酶和RNA酶，转化能力不受影响向溶菌液中加入DNA酶，转化能力丧失证明DNA是遗传物质。"Ifweareright,andofcoursethatisnotyetproven,thenitmeansthatnucleicacidsarenotmerelystructurallyimportantbutfunctionallyactivesubstancesindeterminingthebiochemicalactivitiesandspecificcharacteristicsofcells…Thisissomethingthathaslongbeenthedreamsofgeneticists."

--OswaldT.Avery,1943第二节DNA的一级结构结构单位:核苷酸碱基:指嘌啉或嘧啶环。通过嘧啶的N1或嘌啉的N9位糖苷键与戊糖的1位相连；每种核酸包含4种碱基。DNA包括A、G、C、T，而RNA包括A、G、C、U稀有碱基核苷：戊糖与碱基以N－糖苷键连接组成核苷。核苷中碱基与糖环平面互相垂直戊糖包括核糖与脱氧核糖，均为呋喃型环状结构糖环中碳原子的标号右上角加撇,碱基中原子的标号不加撇核苷酸： 核苷的戊糖羟基被磷酸酯化，就形成核苷酸DNA物理结构的不均一性反向重复序列InvertedRepeats:twodifferentsegmentsofthedoublehelixreadthesamebutinoppositedirections

“FirstLadiesruletheStateandstatetherule:ladiesfirst” 5'AGAACAnnnTGTTCT3’ 3'TCTTGTnnnACAAGA5'

发夹结构hairpinPalindromes(回文):Apalindromeisasequencethatreadsthesameforwardsandbackwards.PalindromesthatoccuronoppositestrandsofthesamesectionofDNAhelix.

5'GGCC3‘3'CCGG5'

富含A/T序列 A/T对只有两条H键，此处双链容易解开。对于复制和转录的起始很重要。第三节DNA的二级结构一、DNA右手双螺旋模型:Watson-Crick模型的提出"...Astructurethisprettyjusthadtoexist." -JamesWatsonin

TheDoubleHelixWatson和Crick在剑桥二、决定双螺旋结构状态的因素:H键碱基堆积力疏水作用力范德华力磷酸基团的静电斥力碱基分子内能三、DNA的变性、复性和杂交变性:

NatureDNARandomcoil加热或试剂高温、酸、碱及某些变性剂如尿素、甲酰胺和甲酸等都可导致DNA变性

UreaandformamideformshydrogenbondswiththeDNAbases,“saturating”H-bondsitesandpreventingtheformationofinter-basebonds.复性:DNA双链变性后，互补单链再次聚合的过程。影响复性效率的因素：温度：最佳复性温度为低于Tm约25℃DNA浓度复性时间DNA的复杂程度C0t曲线： C0为变性DNA复性时的初始浓度，以核苷酸的摩尔浓度表示，t为时间，以秒表示。C0t1/2表示复性一半时的C0t值 C0tistheproductoftheinitialDNAconcentration(C0)inmolesofnucleotidesperliterandtime(t)inseconds[mol·s·L-1]AlinearrelationshipbetweenDNAcomplexityandC0t1/2 真核生物DNA由于具有重复序列，其C0t曲线往往具有多个拐点: AtverylowC0t,thehighlyrepetitiveDNAanneals, followedbythemoderatelyrepetitiveDNA, andfinallybythesingle-copyDNA.四、DNA二级结构的多形性

A-DNAZ-DNAB-DNA螺旋方向右手左手右手Bp数/匝111210螺距2.84.53.4大沟细、深平伏宽和中等深小沟宽、浅很窄、很深窄和中等深碱基和糖环连接的糖苷键，上方为大沟，下方为小沟。A-DNS,B-DNA和Z-DNA双螺旋的中轴各不相同。

无论是L数的增加或减少，即加旋或解旋，DNA分子具有维持B-DNA结构的倾向，即由10碱基构成一个螺旋，因此，DNA的长度确定后，“T”会保持不变，加旋和解旋的影响由三极结构的扭曲来抵消。☆所有的DNA超螺旋都由DNA拓扑异构酶(topoisomerase)产生的（E.coli）产生切口改变的连接数功能I型拓扑异构酶1个1转录II型拓扑异构酶2个2复制

第五节染色体的结构

一、核小体(Nucleosomes

)是DNA在真核细胞内的存在形式一个核小体约缔合200bp的DNA组蛋白分为5种:H1,H2a,H2b,H3,H4(H2a,H2b,H3,H4)×2组成组蛋白八聚体，约146bp的DNA以左手螺旋管的形式缠绕于八聚体上，其余DNA以接头DNA形式存在H1在核小体的外面，位于DNA进入和离开核小体的位置组蛋白特点:带正电荷，富含精氨酸和赖氨酸，是自然界最保守的蛋白质之一。二、D