DNA结构与功能专题知识教学课件

DNA结构与功能专题知识DNA结构与功能专题知识第1页DNA空间结构（spatialstructure）:组成DNA全部原子在三维空间相对位置DNA空间结构:二级结构、高级结构氢键、离子作用力、疏水作用力和空间位阻效应共同作用结果。DNA结构与功能专题知识第2页一、DNA二级结构是双螺旋结构（一）DNA双链螺旋结构试验基础Chargaff定律DNA纤维X射线衍射图像碱基对结构参数DNA结构与功能专题知识第3页Chargaff规则不一样生物体DNA碱基组成不一样。同一生物体不一样器官或组织DNA碱基组成相同。DNA碱基组成不随年纪、营养状态和环境而改变。腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）摩尔数相等,鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）摩尔数相等。DNA结构与功能专题知识第4页DNA纤维X线衍射图DNA结构与功能专题知识第5页碱基对结构参数DNA结构与功能专题知识第6页里程碑发觉Watson和Crick在前人基础上,提出了DNA双螺旋结构模型。DNA结构与功能专题知识第7页DNA结构与功能专题知识第8页（二）DNA双螺旋结构结构特征组成DNA两条多聚脱氧核苷酸链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋结构。两条多聚脱氧核苷酸链反向平行。双螺旋结构直径为2.37nm,螺距为3.54nm。DNA结构与功能专题知识第9页5’5’3.54nm2.37nm磷酸-脱氧核糖骨架碱基对DNA结构与功能专题知识第10页互补碱基对DNA两条多聚脱氧核苷酸链之间形成了互补碱基对。一条链腺嘌呤与另一条链胸腺嘧啶形成了两个氢键;一条链鸟嘌呤与另一条链胞嘧啶形成了三个氢键。碱基对平面与螺旋轴近乎垂直,脱氧核糖平面垂直于碱基平面。每一个螺旋有10.5个碱基对,每两个相邻碱基对之间相对旋转角度为36°。DNA结构与功能专题知识第11页互补碱基对鸟嘌呤:胞嘧啶碱基对腺嘌呤:胸腺嘧啶碱基对DNA结构与功能专题知识第12页双螺旋结构沟槽多聚脱氧核苷酸链脱氧核糖和磷酸基团组成了亲水性骨架。亲水性骨架位于双螺旋结构外侧,疏水性碱基对包埋在双螺旋结构内部。DNA双螺旋结构表面形成了一个大沟和一个小沟。DNA结构与功能专题知识第13页亲水性骨架和疏水性碱基对磷酸-脱氧核糖骨架5’碱基DNA结构与功能专题知识第14页双螺旋结构大小沟大沟小沟大沟小沟DNA结构与功能专题知识第15页5’5’大沟小沟DNA结构与功能专题知识第16页碱基堆积力在DNA双螺旋结构旋进过程中,相邻两个碱基对平面相互重合,产生碱基堆积力。碱基堆积力和互补链之间碱基对氢键作用力共同维系着DNA双螺旋结构稳定。DNA结构与功能专题知识第17页5’-端在上3’-端在上DNA结构与功能专题知识第18页DNA双螺旋结构意义揭示了遗传信息载体物质本质提供了DNA复制和转录理论依据奠定了分子生物学和现代基因工程试验基础

DNA结构与功能专题知识第19页（三）DNA双螺旋结构多样性环境改变（溶液离子强度或相对湿度）能够使DNA双螺旋结构沟槽、螺距、旋转角度、碱基对倾角等发生改变。天然双螺旋结构:A型-DNA、B型-DNA、Z型-DNADNA结构与功能专题知识第20页右手螺旋右手螺旋左手螺旋A型B型Z型DNA结构与功能专题知识第21页A型B型Z型DNA结构与功能专题知识第22页（四）DNA多链结构在酸性溶液中,质子化胞嘧啶形成Hoogsteen氢键。含有三个碱基C＋GC平面:GC之间是以Watson-Crick氢键结合,C＋G之间是以Hoogsteen氢键结合。Hoogsteen氢键形成并不破坏原有碱基对中Watson-Crick氢键DNA也能够形成TAT三碱基平面。DNA结构与功能专题知识第23页C+:G:C三碱基平面Watson-Crick氢键

Hoogsteen氢键

DNA结构与功能专题知识第24页T:A:T三碱基平面Watson-Crick氢键

Hoogsteen氢键

DNA结构与功能专题知识第25页DNA三链结构设想当DNA双链中一条链核苷酸序列富含嘌呤时,对应互补链肯定是富含嘧啶,它们形成了正常DNA双链。第三条是富含嘧啶单链,且含有碱基互补性。在环境条件为酸性时,第三条链就会与双链生成了DNA三链结构。DNA结构与功能专题知识第26页DNA四链结构人染色体3-端是被称为端粒单链。该单链富含G和T反复序列,如(TTAGGG)n。本身能够回折形成四链结构。作用:稳定端粒单链结构DNA结构与功能专题知识第27页DNA四链结构四个鸟嘌呤经过八对Hoogsteen氢键形成一个四联体平面。富含鸟嘌呤片段折叠后形成了多个四联体平面,相互堆叠在一起,形成四链结构。DNA结构与功能专题知识第28页Hoogsteen氢键

DNA结构与功能专题知识第29页Hoogsteen氢键

DNA结构与功能专题知识第30页DNA结构与功能专题知识第31页人端粒核苷酸序列(TTAGGG)nDNA结构与功能专题知识第32页二、DNA高级结构是以超螺旋结构为基础高度致密结构DNA双链盘绕能够形成超螺旋结构。当盘绕方向与DNA双螺旋方同相同时,超螺旋结构为正超螺旋;反之则为负超螺旋。自然界中环状DNA双链是以负超螺旋形式存在。生物体能够经过不一样超螺旋结构调整其功效。DNA结构与功能专题知识第33页（一）封闭环状DNA含有超螺旋结构绝大部分原核生物DNA是环状双螺旋分子。不一样DNA区域有不一样超螺旋结构,形成能够独立存在超螺旋区。每200碱基就有一个负超螺旋形成（大肠杆菌）。负超螺旋结构:避免DNA双链之间相互纠缠;有利于DNA双链解链。DNA结构与功能专题知识第34页线粒体DNA线粒体和叶绿素是真核细胞中含有核外遗传物质细胞器。线粒体DNA是真核细胞核以外遗传物质。线粒体DNA含有封闭环状超螺旋结构。DNA结构与功能专题知识第35页（二）真核生物DNA被逐层有序地组装成高级结构将1.7m米长DNA双链组装在细胞核内,DNA双链需要进行一系列盘绕、折叠和压缩。在细胞周期大部分时间里,DNA以松散染色质(chromatin)形式存在;在细胞分裂期,则形成高度致密染色体(chromosome)。DNA结构与功能专题知识第36页化学能载体:ATP23对染色体大小不一含有高度致密和动态改变特征染色体形态DNA结构与功能专题知识第37页染色质电子显微镜图像串珠样(beads-on-a-string)特征以核小体(nucleosome)为基础单位DNA结构与功能专题知识第38页核小体分子组成蛋白质成份:富含Lys和Arg碱性蛋白质组蛋白八聚体:H2A(x2),H2B(x2),H3(x2),H4(x2);组蛋白H1结合在DNA连接段与核小体进出口处DNA成份:~146bp盘绕在组蛋白八聚体(~1.75圈),~50bp连接核小体DNA结构与功能专题知识第39页组蛋白八聚体DNA结构与功能专题知识第40页组蛋白H1结合在DNA连接段与核小体进出口处。DNA结构与功能专题知识第41页DNA组装DNA结构与功能专题知识第42页DNA组装DNA结构与功能专题知识第43页DNA组装DNA结构与功能专题知识第44页三、DNA是关键遗传物质生物体遗传信息是以基因形式存在。基因是编码RNA或多肽链DNA片段,即DNA中一段特定核苷酸序列。DNA利用四种碱基不一样排列编码了生物体遗传信息,并经过复制方法遗传给子代。DNA结构与功能专题知识第45页基因组基因组是指包含在该生物DNA（部分病毒除外）中全部遗传信息,即一套染色体中完整核苷酸序列。进化程度越高生物体,其基因组越大越复杂。多种生物体基因组大小、所包含基因数量和种类都有所不一样。病毒颗粒基因组能够是DNA,也能够是RNA。病毒基因组DNA和RNA能够是单链,也能够