基因的概念演示文稿

基因的概念演示文稿当前第1页\共有121页\编于星期日\21点优选基因的概念当前第2页\共有121页\编于星期日\21点2.1.早期的基因概念当前第3页\共有121页\编于星期日\21点2.1.1.融合遗传理论（Blendinginheritane）母本体液

父本体液

子代具有父，母双亲的性状

+公元前5世纪Hippocrates公元前4世纪Aristotle认为残疾人的后代不一定是残疾者当前第4页\共有121页\编于星期日\21点

获得的性状是由环境影响(非遗传物质的改变)

新性状一旦获得,便能遗传给后代2.1.2.获得性遗传理论(InheritanceofacquiredcharactersL.B.Lamarck.1809)

物种加强和完善对环境的适应逐渐转变为新种当前第5页\共有121页\编于星期日\21点2.1.3.泛生论假说（HypothesisofthePangenesis）

C.Darwin1866

Panger当前第6页\共有121页\编于星期日\21点2.1.4.种质论（TheoryofgermplasmA.Weismann1883.

）GermeplasmSomatoplasmRoot,Stem,Leaf……Somatoplasm→Germplasm→Germplasm当前第7页\共有121页\编于星期日\21点

经典遗传学理论1865-19262.1.5.当前第8页\共有121页\编于星期日\21点2.1.5.遗传因子假说

(HypothesisoftheinheritedfactorG.J.Mendel1865.)

生物性状由遗传因子控制

亲代传给子代的是遗传因子(A,a….)

遗传因子在体细胞内成双(AA,aa)

在生殖细胞内为单（A,a）

杂合子后代体细胞内具有成双的遗传因子(Aa)

等位的遗传因子独立分离非等位遗传因子间自由组合地分配到配子中当前第9页\共有121页\编于星期日\21点否定了HypothesisofthePangenesis奠定了Theoryofparticulateinheritance

提出了LawofsegregationLawofindependentassortment

缺乏细胞在有丝分裂和减数分裂过程中染色体行为的有力证据当前第10页\共有121页\编于星期日\21点Mendel临终前说：GregorMendel1822-1884

等着瞧吧，我的时代总有一天会来临当前第11页\共有121页\编于星期日\21点同时发现并证实

Mendel的两大规律

1900．Hugodevires1848-1935荷兰阿姆斯特丹大学ErichvonTchermark1871-1962德国土宾根大学CarlCorrens1864-1933奥地利维也纳农业大学

LawofsegregationLawofindependentassortment当前第12页\共有121页\编于星期日\21点1910Thelawoflinkage

T.H.MorganWalterS.Sutton“TheChromosomeinHeredity”(1903)

二倍体生物减数分裂后每个配子仅接受成对染色体中的一个假定基因是染色体的一部分

第一次将遗传学和细胞学科学地结合起来为Mendel遗传规律的解释提供了细胞学证据当前第13页\共有121页\编于星期日\21点2.2.经典的基因概念

当前第14页\共有121页\编于星期日\21点Theoryofthegene

基因是染色体上的实体

基因象链珠(bead)一样，孤立地呈线状地排列在染色体上

基因是(Threeinone)

；

功能(functionalunit)突变(mutationunit)

交换(cross-overunit)

“三位一体”的最小的不可分割的基本的遗传单位(1926T.H.Morgan)当前第15页\共有121页\编于星期日\21点1866.-1926.

经典遗传学理论当前第16页\共有121页\编于星期日\21点2.3.

基因概念的演变与发展

当前第17页\共有121页\编于星期日\21点2.3.1.基因的位置效应

PositioneffectBareye

Positioneffect

Dosageeffect

DuplicationWildtype16A780个68个45个Ｘ－chromosomeSturtevant385个当前第18页\共有121页\编于星期日\21点（W>wineuchromatin）（Wgenebesilencedinheterochromatin）WWww

WwRedeye

Wwwhiteeye

Positioneffect当前第19页\共有121页\编于星期日\21点2.3.2.拟等位基因概念的提出

（pseudoalleles）

Multiplealleles

a1Aa2a3Aa1a2a1a1×a2a2

a1a2

(nowildtype)

当前第20页\共有121页\编于星期日\21点But!W

w-

wa

redeye(w.t)w-wa×w-Y

Xw-

Y

Xw-

Xw-

Xw-

Xw-

Y

Xwa

Xw-

Xwa

XwaY

?1/1000W.Tredeyewhiteeye(mut)amygdaloideye(mut)

inDrosophila

当前第21页\共有121页\编于星期日\21点紧密连锁（交换率极低），功能相同（表型相似）

SingleSimplePropagationPopulationGeneticsdeveloping

PseudoAlleles

From1940’sMicrobeasgeneticresearchmaterialA1A2

a1a2

w.tMut.A1

a2

a1A2

当前第22页\共有121页\编于星期日\21点

顺反子理论

Theoryofcistron

(S.Benzer1955)

对经典的基因概念的

第一次重要修正与发展

当前第23页\共有121页\编于星期日\21点Diplococcumpneumonice

DNAasgeneticmaterial

1948.retired,TheNobelcommitteehasbeencriticizedfornotrecognizingAvery’sachievementbeforehisdeath(1877-1955)1941.Beadle&TatumNurasporacrassaOnegene----oneenzyme

1944OswaldAvery(Canada)BachelorJacob&Monod1960Escherichiacoli

Lactoseoperon1955.

S.BenzerE.coliT4phage

Cistron理论基础当前第24页\共有121页\编于星期日\21点2.3.3.Theoryofcistron(S.Benzer1955)

Mut.T4rII:rII107,rII105,rII51,rII47……(400)

PhageE.coliBE.colik12PlaqueW.tT4Mut.T4rII白,小,边缘模糊白,小,边缘模糊大,园,边缘清晰当前第25页\共有121页\编于星期日\21点rII47

0

0

rII102

E.coliB

planeE.coliB

BlottingintoplaneE.coliK12

Recombinationassay

0

0

rII47

rII104

当前第26页\共有121页\编于星期日\21点Threeinone!RIIregion

RII4710410110310510651102

Howmanygenes?！

当前第27页\共有121页\编于星期日\21点

0

0

rII47

rII106

0

0

rII106

rII51

Complementaryassay

planeE.coliK12

recombination?!functioncomplementaryrII47rII106rII106rII51difficultpropagationrecombinationWhy?How?当前第28页\共有121页\编于星期日\21点相依为命！依据：Onegeneoneenzyme

Mutant

Wildtype

无能为力！当前第29页\共有121页\编于星期日\21点

杂合二倍体内，野生型基因对突变型等位基因,可以发生功能的补偿,产生功能互补效应带有不同突变位点的噬菌体同时感染一个E.coli，构成双突变杂合二倍体，组成互补测验体系，以测定各突变位点所在基因的等位性

Ab1

Ab2

a1BAb2当前第30页\共有121页\编于星期日\21点不同的非等位基因

同一等位基因

功能互补效应的测验体系具有

不具有

突变位点处于a1BAb2Ab1

Ab2

当前第31页\共有121页\编于星期日\21点rII4710410110310510651102

●●●●●●●●Agene

Bgene

rIIofT4phageincludingtwogenes当前第32页\共有121页\编于星期日\21点顺反子假说（Theoryofcistron）

Cistron

是基因的同义词

在一个顺反子内，有若干个突变单位突变子(muton)

在一个顺反子内，有若干个交换单位交换子（recon）

基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的最小的遗传单位

基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换

pseudoalleles

是基因内的突变体

mut1Xmut2

W.t

是基因内发生交换的结果

cistron概念的提出是对经典的基因概念的动摇是对pseudoalleles概念的修正threeinoneoneinone当前第33页\共有121页\编于星期日\21点

2.3.4.等位基因（Allele,Allomorph）概念的发展PseudoalleleDNA多型性检测技术的发展(RFLP,RAPD)

Allele

同一座位存在的两个以上不同状态的基因,其总和称之为复等位基因（multiplealleles）（A,a1,a2..）

全同等位基因

(homoallele)

非全同等位基因

(heteroallele)

Allele

具有相对差异的DNA区域

TAAAGTAAT

TAAAGCAAT

当前第34页\共有121页\编于星期日\21点site

Genelocus

Muta1Muta2×W.tAMuta1Muta2ATTCTGAGCTATTCGGAGCT

ATTCAGAGCT

ATTCGGAGCTATTCAGAGCT

(mut2)

ATTCAGAGCTATTCGGAGCT

(mut1)

全同等位基因在同一基因座位(locus)中，同一突变位点（site）向不同方向发生突变所形成的等位基因(homoallele)

当前第35页\共有121页\编于星期日\21点非全同等位基因；在同一基因座位（locus）中，不同突变位点（site）发生突变所形成的等位基因。(heteroallele)

site

Genelocus

Muta1Muta2×siteW.tAMuta1Muta2ATTCGGAGCTATTCTGAGATATTCGGAGCTATTCGGAGAT

(mut)ATTCTGAGATATTCTGAGCT(W.t)

ATTCTGAGCT当前第36页\共有121页\编于星期日\21点早期基因的概念经典的基因概念基因概念的发展当前第37页\共有121页\编于星期日\21点Lac.OperonLactose2.3.5.操纵子理论

(Lactoseoperon1961.Jacob,Monod)

IPOZYA

zya

某一基因功能的表现是若干基因组成的信息表达的整体行为当前第38页\共有121页\编于星期日\21点onegene→onefunction(Ribozyme,Abzyme,rDNA,tDNA..)

onegene→oneenzymeonegene→onepeptide当前第39页\共有121页\编于星期日\21点★transcritable,translatablegene(Z,Y,A)Transcritablebutnon-translatablegene(tDNA,rDNA)Non-transcritable,non-translatablegene(promoter,operator)2.3.6基因的类型当前第40页\共有121页\编于星期日\21点★cisactionfactorAffectstheactivityonlyofDNAsequencesonitsownmolecularofDNA,thispropertyusuallyimpliesthatthefactordoesnotcodeforprotein通过核苷酸自身的特异二级结构控制与它紧密连锁的结构基因的表达，一般不编码蛋白质(无基因产物的DNA功能区)

当前第41页\共有121页\编于星期日\21点★transactionfactorAffectstheactivityofanygenelocatedongenomebyitstranslatedproduct.通过扩散自身表达产物（酶，调节蛋白）控制其他基因的表达可转录，可翻译调节蛋白的DNA功能区可通过互补测验体系确定其功能区域当前第42页\共有121页\编于星期日\21点当前第43页\共有121页\编于星期日\21点当前第44页\共有121页\编于星期日\21点Cis(Latin=here)Incis=OnthesameDNAmolecularTrans(Latin=across)Intrans=OnthedifferentDNAmolecular

?!当前第45页\共有121页\编于星期日\21点当前第46页\共有121页\编于星期日\21点

DNAisamaingeneticmaterial

Istheproteingeneticmaterial?复制?表面遗传信息?

RNAisgeneticmaterialalsoTobaccoMosaicVirus(TMV)▲Hershey

lambdarphagecycle▲Watson&Crich

DNAdoublehelixRIIDNASIII▲1928Griffith1944AveryO.T2.3.7.DNA是主要的遗传物质当前第47页\共有121页\编于星期日\21点是否存在核酸之外的其他遗传物质？当前第48页\共有121页\编于星期日\21点羊痒疫(scripie)人类

kuru病牛海绵状脑炎(疯牛病)…高度纯化的病体脑组织的感染性粒子可被蛋白酶K抑制不被核酸酶和辐射灭活不含大于100nt的核酸28kD的疏水性糖蛋白由核基因组基因

PrP（PrionProtein）编码Prion(proteinaccousinfectionsparticle)

传染性病原蛋白颗粒引起的风波当前第49页\共有121页\编于星期日\21点Prion

复制?转录?翻译?

统称Prion(元病毒)

传染性病原蛋白颗粒Prion(proteinaccousinfectionsparticle)当前第50页\共有121页\编于星期日\21点DNA作为遗传物质的优点(自然选择的优势)★

储存遗传信息量大1kbDNA序列41000

种遗传信息★核糖的2’–OH

脱氧在水溶液中的稳定性高于RNA★可以突变方便修复以求不断进化以求稳定遗传★A/T,C/G互补双螺旋结构复制,转录遗传稳定当前第51页\共有121页\编于星期日\21点大基因组生物

DNA中如有U

潜在的遗传危险

?Ung

CU

突变

T

★DNA中有T无UDNA扩增进化★DNA中有T无U是进化的结果无法区分两类UUU-G配对,U-A配对CU突变当前第52页\共有121页\编于星期日\21点2.4.基因的分子结构当前第53页\共有121页\编于星期日\21点

NucleicAcid(NA)

Polynucleotidechain(polyNt)Nucleotide(Nt)basicunitMono-phosphate(Mp)Nucleoside(Ns)Deoxy-ribose(Ribose)BasePurin(pu)Pyrimidine(py)Aderine(A)Thymine(T)Guanine(G)Uracil(U)

Cytosine(C)

2.4.1.基因是DNA分子的片段

当前第54页\共有121页\编于星期日\21点l

DNA

与RNA的区别RNA

2’

单磷酸核苷酸

3’

单磷酸核苷酸

2’,3’

环式单核苷酸

RNase

pH11.5

l

Ribosel

Basel

D.S.&S.S.l

Numbers&lengthl

Stability

当前第55页\共有121页\编于星期日\21点pOHOOHOOHpOppOHOHRNA

RNase

pH11.5

O2’,3’

环式单核苷酸

Op3’

单磷酸核苷酸

pOOH2’

单磷酸核苷酸

pOOH当前第56页\共有121页\编于星期日\21点Nucleotide(Nt)basicunit当前第57页\共有121页\编于星期日\21点2.4.2.DNA

双螺旋结构模型

(DNADoubleHelixModel)

1938.W.T.Astbury1950.Chargaff

A+G/T+C=1A+T=G+C1952.

AlexanderTodd

Nt~~Nt~~Nt~~Nt~~Nt

X~rayphotographofDNA

RichATform&richGCform

3’,5’phosphodiesterbond

当前第58页\共有121页\编于星期日\21点

X~rayphotographofDNAwithhighquality

1952.King’sLab.UKM.H.F.Wilkins&RosalindFrankin

当前第59页\共有121页\编于星期日\21点1953.Watson&Crick

RighthandedB-formDNADoublehelixModel

当前第60页\共有121页\编于星期日\21点G-Cpair,heldtogetherbythreehydrogenbondsA-Tpair,heldtogetherbytwohydrogenbonds当前第61页\共有121页\编于星期日\21点l

碱基顶部基团裸露在DNA

大沟内

l

蛋白质因子与DNA的特异结合依赖于

氨基酸与DNA间的氢键的形成l

蛋白质因子沿大沟与DNA形成专一性结合的机率与多样性高于沿小沟的结合l

大沟的空间更有利于与蛋白质的结合

DNA双螺旋的结构特点当前第62页\共有121页\编于星期日\21点RighthandedB-formDNADoublehelixModel

每一单链具有5‘3’极性两条单链间以氢键连接两条单链，极性相反，反向平行以中心为轴，向右盘旋(B-form)

双螺旋中存在

大沟(2.2nm)

小沟(1.2nm)当前第63页\共有121页\编于星期日\21点2.4.3.

影响双螺旋结构稳定性的因素

碱基堆积的棒状实体

l

氢键(Hydrogenbond4~6kc/mol)

消除DNA单链上磷酸基团间的静电斥力

弱键,可加热解链氢键堆积,有序排列(线性,方向)

l

磷酸酯键(phosphoesterbond80~90kc/mol)l

0.2mol/LNa+

生理盐条件

强键,需酶促解链当前第64页\共有121页\编于星期日\21点l

碱基堆积力(非特异性结合力)3.4A°

(1kc/mol—0.6kc/mol)×n

(热运动消耗)

☆

磷酸骨架,氨基,酮基周围水分子间的有序排列

☆

Vandewaalsforce

(1.7A°/嘌呤环与嘧啶环作用半径)(0.34nm/碱基对间距)当前第65页\共有121页\编于星期日\21点☆疏水作用力(Hydrophobicinteraction)

不溶于水的非极性分子在水中相互联合,成串结合的趋势力即为熵Entrophy（ΔS）成为碱基间的部分堆积力

l

磷酸基团间的静电斥力

l

碱基内能增加,使氢键因碱基排列有序状态的破坏而减弱

DNA分子中非极性的嘌呤、嘧啶环（-NH2等），使有序的以氢键连接的水分子层绕，熵值降低。DNA分子中非极性碱基的聚集，使有序的水分子层绕减低到最低的限度，减少熵值的降低。当前第66页\共有121页\编于星期日\21点2.4.4.DNA分子变性(DNAdenaturation)

●

D.S.DNAS.S.DNA

(加温,极端pH,尿素,酰胺)

当前第67页\共有121页\编于星期日\21点变性过程的表现☆S.S.DNA粘度降低当前第68页\共有121页\编于星期日\21点D.SDNAS.SDNA粘度降低？溶液粘度取决于分子流动过程中的内摩擦和阻力高分子溶液>

普通溶液线状分子>

不规则线团>

球形分子D.S.DNA钢性较强，结构较为舒展的DoublehelixS.S.DNA没有氢键的支撑由螺旋结构向折叠和线团结构转变D.SDNAS.SDNA粘度降低当前第69页\共有121页\编于星期日\21点变性过程的表现

沉降速度加快☆

分子的A260nmUV

值上升

(Hyperchromicity)

当前第70页\共有121页\编于星期日\21点1.1851.01.37OD℃Concentration50μg/mlOpeticalDensity

D.SDNAA260=1S.SDNAA260=1.37dNTPsA260=1.60

=OD增加值的中点温度(一般为85-95℃)

Tm

(meltingtemperature)

=midpointofthetemperaturerangeoverwhichDNAisdenatured当前第71页\共有121页\编于星期日\21点

Marmur-Dotyformula

EvaluationGC%ofDNA

Tm=69.3+0.41×GC%

1xSSCGC%=30-70%(0.15MNacl+0.015MSodiumLimonate)Tm1

＜

Tm2℃1.01.1851.37ODwhatismeaning?当前第72页\共有121页\编于星期日\21点l

增色效应的跳跃现象(JumpofHyperchromicity)高分子量的DNA分子在热变性过程中,富含AT区域首先发生变性,然后逐步扩展,表现增色效应的跳跃现象,使变形过程加快.richAT

richAT

当前第73页\共有121页\编于星期日\21点●影响Tm值的因素

☆在A,T,C,G随机分布的情况下☆GC%含量相同的情况下GC%愈高→Tm值愈大GC%愈低→Tm值愈小

AT形成变性核心，变性加快，Tm值小碱基排列对Tm值具有明显影响（除变性核心外）（碱基堆积力的差异）

当前第74页\共有121页\编于星期日\21点☆大片段D.S.DNA分子之间比较片段长短对Tm值的影响较小,与组成和排列相关☆小于100bp的D.SDNA分子比较片段愈短，变性愈快，Tm值愈小☆变性液中含有尿素，酰胺等尿素，酰胺与碱基间形成氢键改变碱基对间的氢键

Tm值可降至40℃左右

当前第75页\共有121页\编于星期日\21点☆盐浓度的影响

单链DNA主链的磷酸基团负电荷的静电斥力两条单链DNA的分离Na+在磷酸基团周围形成的电子云对静电斥力产生屏蔽作用减弱静电斥力当前第76页\共有121页\编于星期日\21点Tm↑当Na+浓度低屏蔽作用小斥力加强Tm↓静电斥力

熵值（△S）TmODA260

0.01M0.1M1.0MNa+当Na+浓度高

屏蔽作用大斥力减弱熵值(△S)上升碱基溶解性降低疏水作用力增加当前第77页\共有121页\编于星期日\21点

pH~12

酮基→烯醇基pH~2-3NH2→NH2+(质子化)

改变氢键的形成与结合力☆极端pH条件的影响一切减弱氢键，碱基堆积力的因素均将使Tm值降低当前第78页\共有121页\编于星期日\21点2.4.5.DNA分子的复性

(annealorrenaturation)

D.SDNAS.SDNADenaturation▲▼Renaturation

复性过程依赖于单链分子间的随机碰撞

(DependsonthecollisionofcomplementaryS.S.DNA)

当前第79页\共有121页\编于星期日\21点

影响DNA复性过程的因素：

阳离子浓度0.18~0.2MNa+

可消除polydNt间的静电斥力

复性反应的温度Tm-25℃(60-65℃)

以消除S.S.DNA分子内的部分二级结构S.S.DNA分子的长度S.S.DNA愈长S.S.DNA愈短→分子扩散愈慢→复性愈慢→分子扩散愈快→复性愈快当前第80页\共有121页\编于星期日\21点

影响DNA复性过程的因素：

DNA分子中,dNt的排列状况

(随机排列,重复排列)

S.S,DNA的初始浓度C0当前第81页\共有121页\编于星期日\21点3’-ATCTATGCTGTCAT-5’5‘-TAGATACGACAGTA-3’5‘-TAGATACGACAGTA-3’3’-ATCTATGCTGTCAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’当前第82页\共有121页\编于星期日\21点复性动力学的研究方法

Hydroxyapatitecolumn

羟基磷灰石柱LowCofPHighCofPabsorbD.S.DNAreleaseD.S.DNA当前第83页\共有121页\编于星期日\21点复性发生的过程的讨论遵循second–orderkineticsformula

（二级反应动力学）dCt/dt=-KCt2

反应初始t=0

两条部分同源(小于20dNt)的S.S.DNA,在复性过程中形成的部分双链区是不稳定的

单链DNA的随机碰撞过程（randomlycollision

）单链DNA浓度=C0反应达t时单链DNA浓度=Ct当前第84页\共有121页\编于星期日\21点dCt/dt=-KCt2积分Ct/C0=1/1+KC0t当Ct/C0=1/2

时Ct/C0=1/2=1/1+KC0t(1/2)K=1/Cot(1/2)Cot(1/2)=1/K(mol.Sec/L)任一DNA分子达到Ct/C0=½的速率是定值当前第85页\共有121页\编于星期日\21点在控制反应条件相同的前提下,两种DNA分子的C0t(1/2)值,

取决于dNt的排列复杂性

(复性动力学的复杂性,Kineticcomplexity,K.C)AAAAAAAAK.C.=1C0t(1/2)=2×10-6ATCGATCGATCGK.C.=4C0t(1/2)=8×10-6

K.C.=5×105C0t(1/2)=1Ct/C0

0101C0t(1/2)C0t(1/2)

Fractionreassociated当前第86页\共有121页\编于星期日\21点当前第87页\共有121页\编于星期日\21点当前第88页\共有121页\编于星期日\21点当前第89页\共有121页\编于星期日\21点DNA双螺旋的结构特点影响双螺旋结构稳定性的因素DNA分子变性DNA分子的复性当前第90页\共有121页\编于星期日\21点2.4.6.

核酸分子的空间结构一级结构：

DNA分子的核苷酸组成与排列（sequence）1977F.Sangerφχ174的全序列分析二级结构：

D.S.DNADoubleHelixmodelA,B,Z….,Linear,circle…T.S.DNA(TriplexStrands)Tet.SDNA(TetraplexStrands)superhelixDNA(Negative,Positive)三级结构：（高级结构）当前第91页\共有121页\编于星期日\21点●二级结构的形态LinearDNA.LOpenCircleDNA

OCrelexedformSupercoiledcircle(高级结构)CovalentClosedCircle

CCCD.S.L1.00D.S.OC1.14S.S.L1.30D.S.CCC1.41Collapsed3.00SvedbergUnit(S)polymerOCLCCC当前第92页\共有121页\编于星期日\21点核酸分子的二级结构(分别出现在DNA复制，转录，重组等阶段)InvertedrepeatReplicationReplication当前第93页\共有121页\编于星期日\21点核酸分子的二级结构分别出现在DNA复制，转录，重组等阶段(knot)当前第94页\共有121页\编于星期日\21点2.4.7.左旋双螺旋DNAZ-DNA

(Left-HandedDoubleHelix)

1953.

Watson,Crick&Wilkins●

技术条件本身的局限（分辨度）●研究的精确性（原子间结构的特点?）●不能人工合成寡聚核苷酸片段（oligo-dntfragment)●仅获得了DNAfibergraphicofX-ray

当前第95页\共有121页\编于星期日\21点

(G/C)6

1979.AlecxanderRich(MIT)l

人工合成6bp(G/C)6核苷酸片段l

获得寡聚核苷酸的crystalgraphicofx-rayl

图象的分辨度达到0.9埃(0.09nm)l

研究了原子间的BondangleDistanceRingpuckerLeft-handeddoublehelix任何>6bppy-pu交替排列序列的DNA片段均可形成Z-DNA,

但难易程度不同

当前第96页\共有121页\编于星期日\21点DNA的分子构型(B,Z,A)比较

Z-DNAZ-DNAA-DNAB-DNA当前第97页\共有121页\编于星期日\21点DNA的分子构型(B,Z,A)比较

FormBZAHelixDirectionRightLeftRightBp/circle101210.7Distance/bp~0.34nm~0.38nm~0.25nmDistance/helix

3.4nm4.46nm2.8nmDiameter/helix2.0nm1.8nm1.9nmSequence

AnyPolyG-CAnyPolyC-APolyT-GPolyT-A

当前第98页\共有121页\编于星期日\21点Condition

Normal4MNa+DNA-NaCryticD.SRNADNA/RNA

C2,C3/PuC2-endoC3-endo

Groove

MinorN7,C8outerMinorMajorMajorMinordeeper

deeperConformation

A,G-antiA,G-synA,G-anti(dGMP,dAMP)C,T-antiT,C-antiT,C-anti

Form

BZAAntigen

NoYesYes(checkRNAvirus)

当前第99页\共有121页\编于星期日\21点DNA的分子构型(B,Z)比较

dGMPinB-DNAdGMPinZ-DNAAntisynN7C8N7C8当前第100页\共有121页\编于星期日\21点axisgrooveooDNA的分子构型(B,Z,A)比较

SynAnti当前第101页\共有121页\编于星期日\21点B-DNAB-DNAB-DNAZ-DNAZ-DNAB-DNAB-DNAB-DNAB-DNAZ-DNACpGGpCDNA分子构型的比较synantisynanti碱基堆积状况改变当前第102页\共有121页\编于星期日\21点0.2MNaclBr.poly(dG-dC)

1.5MNacl

Br.poly(dG-dC)

4.0MNacl

Br.poly(dG-dC)

poly(dG-dm5C)Antibody(nM)

%BoundZ-DNA的检测poly(dG-dm5C)poly(dG-dC)当前第103页\共有121页\编于星期日\21点0.2MNaclZ-DNA(Br8G)趋于稳定

rabbit

AntibodyofZ-DNA

B-DNA

Z-DNA

Z-DNA(Br8G)

4MNacl

Br+

Z-DNA的检测当前第104页\共有121页\编于星期日\21点羊抗兔二级抗体goatAntibodyofZ-DNA

偶联荧光标记

免疫反应

果蝇唾液腺染色体

细胞学制片

当前第105页\共有121页\编于星期日\21点Z-DNAinDrosophilachromosomeprovedbyanti-Zantibody

ImmunologicalslidCytologicalslid当前第106页\共有121页\编于星期日\21点影响Z-DNA稳定的因素(invivo)

1,m5C(G--C)n排列不是Z-DNA形成的必要条件2,Z-DNA中G的C2-NH2在大沟内与H2O--H2O形成氢键连接

3,Z-DNA中G的N7,C8外露,易与特异蛋白(或Br)结合HistonH1稳定B-DNAH2A,H2B,H3,H4稳定Z-DNA4,B-DNA负向超螺旋应力Z-DNAm5C---GATm5C---G

Gm5CTA---Gm5C

当前第107页\共有121页\编于星期日\21点可能的功能

基因表达调控

Z-DNA

(小沟,信息少)

基因关闭

B-DNA

(大沟,信息多)

基因表达

当前第108页\共有121页\编于星期日\21点2.4.8.三股螺旋DNA

(TribleHelixDNA,T.SDNA)

※T.SDNA的发现与证实

l

1953年以前Pauling(Chemist)

提出T.SDNA存在的可能性

l

1953年Watson&CrickD.SDNAmodel

证明沿大沟存在多余的氢键给体与受体潜在的专一与DNA(蛋白质)

结合的能力形成T.SDNA可能性

当前第109页\共有121页\编于星期日\21点l

1957年Davis,Felsenfeld,Rich

发现poly(U)+poly(U)+poly(A)T.SRNA

T.SDNA的概念l

1966年Miller&Sobell

实现RNA+D.SDNATriblepolyNt

asRepressor

关闭基因

但由于D.SDNA的提出而被忽视但因证明LacI产物为Repressor而被忽视当前第110页\共有121页\编于星期日\21点

●

1975年Perlgut

人工合成T.SDNA并证明其

Tm值,沉降系数(S)

l

1987年Mirkin.S.M

Nature330(495)

证明plasmidDNA在pH=4.3的溶液中,

有T.SDNA的存在

●1987年Dervan.Moser

Science238(645)

合成S.SDNA+D.SDNA→T.SDNA

实现DNA的定点切割研