分子生物学第二章结构详解演示文稿
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分子生物学课件(第二章)
Cytoplasm(90%), Nucleus(10%),viruses
tRNA
rRNA
mRNA
1.1.2.1 mRNA
Life time is short
Each polypeptide has corresponding mRNA，the difference among different mRNA is quite big (in length and molecular weight)；
♬ Experimental basis
① X~ray photograph of DNA with high quality：
DNA specimens from different species have
the same results（constant width; 3.4nm）；
② Chargaff rules：the rule of the composition of
Double helix stairway in the Vatican Museum
2.2.1 key notes of DNA double helix
Two polynucleotide chains in a DNA double helix antiparallel（one strand runs in the 5 ’ → 3 ’ direction, whlie its partner runs 3’→5’）
Every Aa at least has a correspnding tRNA（tRNA、 tRNAAla）。
Different tRNA has almost the same big，73-98 Nts
《分子生物学2》PPT课件
the Us will be inserted
• poly-U stretch
h
12
h
13
• P106/113---12、17 • 什么是RNA编辑?其生物学意义是什么?
h
14
RNA编辑的生物学意义
(1) 校正作用。 有些基因在突变过程中丢失的遗传信息可能通 过RNA的编辑得以恢复。
(2) 调控翻译。 通过编辑可以构建或去除起始密码子和终止密 码子，是基因表达调控的一种方式。
(3) 扩充遗传信息。能使基因产物获得新的结构 和功能，有利于生物的h 进化。 参见P101/109 15
3.8.2 RNA的再编码（RNA recoding）
• 研究发现，mRNA在某些情况下不是以固
定的方式被翻译，而可以改变原来的编码
信息，以不同的方式进行翻译，科学上把
RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再
h
34
3. mRNA的转录后加工不包括: E. 加CCA尾
tRNA 3’-末端的CCA顺序是转录后加上去的。 mRNA的3’末端是多聚A，而不包括加CCA 尾。
h
35
4.原核细胞RNA聚合酶由以下亚基组成:
A.ααββˊ
B.ααββ`σ
C.ααβ`
D.ααβ
E.αββ`
h
36
4.原核细胞RNA聚合酶由以下亚基组成: B.ααββ`σ 这五种亚基构成全酶 核心酶的组成为（α2ββ’）
B. U1snRNA与Intron5`序列形成碱基配对 C. 剪接后Intron形成一个套索结构 D.任何情况下，所有的Intron都会被剪切掉
h
50
10.真核生物pre-mRNA splicing过程中，下列 不正确的是：
新教材浙科版高中生物必修1分子与细胞第二章细胞的结构 精品教学课件
(√ ) (3)多细胞生物的细胞必须都聚集在一起才能完成生命活动。 (×)
一
二
三
2.细胞是生物体结构与功能的基本单位,下列关于细胞的叙述,错误 的是( C ) A.人体细胞在结构上是相似的 B.原核细胞都不具有成形的细胞核 C.细胞内的物质都是细胞自己制造的 D.多细胞生物的细胞都具有相对独立的代谢系统
一
二
三
2.细胞学说揭示了( B ) A.植物细胞与动物细胞的区别 B.生物体结构具有统一性 C.细胞为什么能产生新细胞 D.真核细胞与原核细胞的区别
一
二
三
二、细胞既有多样性又有统一性
1.细胞大小形态:自然界的细胞种类极其繁多, 形态
能和 生活环境
差异巨大。
、体积、功
一
二
三
2.细胞分类:
依据
多样性体现 类型 举 例
2.细胞学说的发现,引领人类研究问题由宏观转向微观,是不是可以
说细胞学说将人类的研究延伸到分子水平?
提示:不能。细胞学说只是在细胞层面揭示了生物在结构上具有统
一性,即生物体都是由细胞构成的,但未对细胞中的分子组成进行
过研究,因此不能说细胞学说将人类的研究延伸到分子水平。
探究点一
探究点二
探究点三
探究点四
胞构成,认同所有生物(除病毒外) 均是由细胞构成的,细胞是生物 结构和功能的基本单位。(生命
3.比较真核细胞与原核细胞的主 要结构,准确区分真核细胞与原 核细胞。
理念、科学思维)
一
二
三
一、生物体由细胞构成
1.细胞学说的建立过程
时间 人 物
事件
英国物理学家 1665 罗伯特·胡克
用自制的显微镜观察软木薄片,发现 并命名 细胞
一
二
三
2.细胞是生物体结构与功能的基本单位,下列关于细胞的叙述,错误 的是( C ) A.人体细胞在结构上是相似的 B.原核细胞都不具有成形的细胞核 C.细胞内的物质都是细胞自己制造的 D.多细胞生物的细胞都具有相对独立的代谢系统
一
二
三
2.细胞学说揭示了( B ) A.植物细胞与动物细胞的区别 B.生物体结构具有统一性 C.细胞为什么能产生新细胞 D.真核细胞与原核细胞的区别
一
二
三
二、细胞既有多样性又有统一性
1.细胞大小形态:自然界的细胞种类极其繁多, 形态
能和 生活环境
差异巨大。
、体积、功
一
二
三
2.细胞分类:
依据
多样性体现 类型 举 例
2.细胞学说的发现,引领人类研究问题由宏观转向微观,是不是可以
说细胞学说将人类的研究延伸到分子水平?
提示:不能。细胞学说只是在细胞层面揭示了生物在结构上具有统
一性,即生物体都是由细胞构成的,但未对细胞中的分子组成进行
过研究,因此不能说细胞学说将人类的研究延伸到分子水平。
探究点一
探究点二
探究点三
探究点四
胞构成,认同所有生物(除病毒外) 均是由细胞构成的,细胞是生物 结构和功能的基本单位。(生命
3.比较真核细胞与原核细胞的主 要结构,准确区分真核细胞与原 核细胞。
理念、科学思维)
一
二
三
一、生物体由细胞构成
1.细胞学说的建立过程
时间 人 物
事件
英国物理学家 1665 罗伯特·胡克
用自制的显微镜观察软木薄片,发现 并命名 细胞
分子生物学ppt课件1幻灯片
双螺旋DNA拧紧则导致正超螺旋， 而双螺 旋DNA的松开导致负超螺旋。
超螺旋DNA分子比松散分子能量高。对于 负超螺旋，这一能量会使DNA螺旋易于局 部解旋，负超螺旋有利于需要解旋过程的进 行，如转录起始和复制起始。
第三节 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的空间结构， 它主要以有规则的双螺旋形式存在，基本特点： DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 DNA分子分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外 侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，组成有 一定的规律。
蛋白质 真核染色体
组蛋白 非组蛋白
DNA
蛋白质与DNA完全融合在一起，其蛋白 质与相应DNA的质量比约为2比1
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
大沟和小沟： 大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟 槽和较小沟槽。 在大沟和小沟内的碱基对中的N 和O 原子朝 向分子表面。
结构参数 ：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距 3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
超螺旋DNA分子比松散分子能量高。对于 负超螺旋，这一能量会使DNA螺旋易于局 部解旋，负超螺旋有利于需要解旋过程的进 行，如转录起始和复制起始。
第三节 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
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DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的空间结构， 它主要以有规则的双螺旋形式存在，基本特点： DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 DNA分子分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外 侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，组成有 一定的规律。
蛋白质 真核染色体
组蛋白 非组蛋白
DNA
蛋白质与DNA完全融合在一起，其蛋白 质与相应DNA的质量比约为2比1
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大沟和小沟： 大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟 槽和较小沟槽。 在大沟和小沟内的碱基对中的N 和O 原子朝 向分子表面。
结构参数 ：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距 3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。
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分子生物学 第二章 DNA结构ppt精选课件
A
B
Z
.
.
A-DNA、B-DNA和Z-DNA的一些结构特征
A-DNA B-DNA Z-DNA螺旋来自向右手性 右手性 左手性
每圈螺旋的碱基数
11
10
12
每一碱基对的上升距离 0.255 nm 0.34 nm 0.37 nm
螺距
2.8 nm 3.4 nm 4.5 nm
碱基对的倾斜度
200
60
70
每一碱基对旋转的角度 330
.
☉ 核苷酸（nucleotide acid）
核苷的磷酸酯 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
9
1’
γ βα
其中α和β、β和γ之间是高 能磷酸键
dNTP
脱氧核糖核苷三磷酸缩写为dNTP 核糖核苷三磷酸缩写为NTP
.
Ribonucleotides 核苷酸 Deoxynucleotides 脱氧核苷酸
.
二、DNA分子的一级结构 (DNA sequence)
C-G
T-A
* 双螺旋模型参数
· 直径20Å · 螺距为34Å（任一条链
绕轴一周所升降的距离） · 每圈有10个核苷酸
（碱基）
· 两个碱基之间的垂直
距离是3.4Å。螺旋转 角是36度 · 有大沟和小沟 配对碱基并不充满双 螺旋空间，且碱基对 占据的空间不对称
.
Rise 3.4 Å
Pitch 34 Å 10.4 bp/turn
* 可能功能 可能与基因调控区
域的功能和染色体重 组有关
3、 四股螺旋DNA ( tetraplex DNA, Tetrable Helix DNA )
发现
1958. Poly(G) X-ray photograph 碱基形成环状氢键连接结构
第二章生物大分子及其相互作用详解演示文稿
三、生物大分子的高聚物特性 • 核酸（DNA和RNA） • 蛋白质 • 多糖 • 脂质
第二十三页，共147页。
核 酸（Nucleic Acid）
核酸（DNA和RNA） 核酸分子的骨架是由核苷酸以[3’，5’]-磷酸二酯键连接成的
多核苷酸链。DNA和RNA的区别在于前者是4种脱氧核糖核苷 酸，后者为4种核糖核苷酸，不同的脱氧核苷酸或核苷酸的区别 在于其碱基的不同。
• 类脂的生理功能： 1)是生物膜的组成成分； 2)协助脂类和脂溶性维生素的吸收； 3）胆固醇是机体合成维生素D3、胆汁酸及 各种类固醇激素的重要原料。
第十七页，共147页。
(3) 所有生物大分子共同存在于细胞环境中 细胞是生命的结构基础，是生物体结构功能的基本
单位。 (4) 生物体能进行自我更新
生物体能精确的自我复制、生长、繁殖，而且在一 定的条件下产生变异，产生新的生命类型，从而对新 环境表现出适应性。
第十八页，共147页。
二、生物活性分子的化学本质
(2).纤维素
• 由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成的直链，不溶 于水。
(3).几丁质（壳多糖） • N-乙酰-D-葡萄糖胺，以（14）糖苷键缩合而成
的线性均一多糖。 (4).杂多糖 • 糖胺聚糖（粘多糖、氨基多糖等）
• 透明质酸
• 硫酸软骨素 • 硫酸皮肤素 • 硫酸角质素
• 肝素
第三十二页，共147页。
涌现，如：
DNA重组技术
酶逐步降解技术 基因自动合成和测序技术 X线晶体学分析技术
计算机技术 以及不同技术组合，使获得清晰度的结构图象，了解生物过程 中蛋白质构象的动态变化，以及对生物大分子结构进行贮存，比 较和结构——功能预测成为可能。
第八页，共147页。
分子生物学第二章DNA结构与复制
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29
线性DNA末端复制的特殊机制 （1）线性复制子转变为环状或多聚分子：T4噬菌体DNA通过 其末端的简并性使不同链的3端因互补而结合。DNA聚合酶作 用填满其缺口，再经DNA连接酶作用生成二联体。 （2）DNA末端形成发夹式结构，是该分子没有游离的末端。 如草履虫线粒体DNA。
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2.2 DNA的结构
完整版课件ppt
1
核酸的结构及其功能
DNA-遗传的物质基础，基因是具有特定生 物功能的核苷酸序列，基因通过转录和翻译 能够使亲代的性状准确地在子代表现出来。 DNA的此种功能与其分子结构是密切相关。
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2
2.2.1 DNA的一级结构
1.DNA的化学成分
完整版课件ppt
23
复制起始点的特点
1.富含AT：测定细菌、酵母、线粒体和叶绿体DNA中的复 制起始点核苷酸序列，发现复制起始点富含AT序列，它可能 有利于DNA复制启动时双链的解开。
2. 细菌、病毒和线粒体DNA分子只有一个复制起始点，即 只有一个复制子。
3. 真生物基因组DNA有多个复制起点，可以同时在多个复 制起点上进行双向复制，其大小为40-100kb/个。
这个复制起始点呈现叉子的形式，被称为复制叉。DNA的复制 是由固定的起始位点开始的。
复 制 子是生物体DNA复制的基本单位，一个复制子只含 一个复制起始位点。
复制叉从复制起点开始沿着DNA链连续移动，起始点可以 启动单向复制或者双向复制，这主要取决于在复制起点形成一 个还是两个复制叉。
完整版课件ppt
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19
完整版课件ppt
20
氯化铯密度梯度离心法： 由于15N-DNA分子的密度比普通DNA的密度大，在氯化铯密
分子生物学第二章DNA结构与功能
◆
组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不
依赖于核苷酸的特异序列，实验表明，核小体具有自组装
（self-assemble）的性质
◆
核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进而通过核小
体相位改变影响基因表达
中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究 生分子遗传学入学考试： 简述真核细胞内核小体与核小体核心颗粒的结构。
H5的磷酸化可能在染色质失活过程中起重 要作用。
v)组蛋白的可修饰性
在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙 酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。
H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作 用、H1有磷酸化作用。
H2A、H2B、H1不明显。
修饰作用的特点：
——降低组蛋白所携带的正电荷。
组蛋白修饰的意义：
3、染色体的包装—超螺旋结构
染色质包装的多级螺旋模型
◆一级结构：核小体 ◆二级结构：螺线管(solenoid) ◆三级结构：超螺线管(supersolenoid) ◆四级结构：染色单体（chromatid）
压缩7倍
压缩6倍
压缩40倍
压缩5倍
DNA———→核小体———→螺线管———→超螺线管———→染色单体
●真核生物基因组具有端粒结构。
真核细胞DNA序列大致可被分为3类：
不重复序列/单一序列 中度重复序列 高度重复序列
(1)不重复序列/单一序列
在单倍体基因组里，这些序列一般只有一个或 几个拷贝，它占DNA总量的40％-80％，不重复序 列长约750-2000bp，相当于一个结构基因的长度。 真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝 的。如：蛋清蛋白、血红蛋白等 功能：编码蛋白质。
6.8:1
分子生物学ppt课件
细胞质遗传
生物的遗传
ppt课件.
14
一、染色体概述
第一节 染色体的组成与结构
染色体包括_________和____________两大部分
DNA：同一物种内每条染色体所带DNA的量是一定的，
但不同染色体或不同物种之间变化很大，从上百万到
染色体
几亿个核苷酸不等。
人X染色体带有1.28亿个核苷酸对，而Y染色体只带有 0.19亿个核苷酸对（见表2-1）
递给后代;DNA通过转录和翻译最后得到蛋白质, 因此,要求能与RNA形成碱基互补以实现转 录;DNA在复制时,会出现碱基错配,因此要求 DNA聚合酶具有校对功能,来保证亲代和子代 DNA之间的稳定性.
ppt课件.
28
第一节 染色体的组成与结构 二、真核细胞染色体的组成与结构
化学组成（参见P22-30/25-32）
蛋白质（组蛋白和非组蛋白）：种类和含量十分稳定
。 由于细胞内的DNA主要在染色体上，所以说遗传物质的主要载体是
染色体。 ppt课件.
15
一、染色体概述
第一节 染色体的组成与结构
染色质与染色体 染色质：
非分裂期的细胞核经低渗处理、溶胀 破裂后释放出染色质，在电子显微镜 下呈纤维串珠状的长丝。
细胞核中能被碱性染料强烈着色的物质，染色质是真核细胞的遗传
2. 理解DNA的二级结构及DNA的复制的过程，重 点掌握先导链与后随链合成DNA的不同方式。
3.掌握原核和真核生物DNA的复制的区别。
ppt课件.
3
第一节 染色体的组成与结构
一、染色体概述 二、真核细胞染色体的组成与结构 三、原核生物基因组
ppt课件.
4
知识点
真核生物染色体的组成,染色质与核小体 原核生物基因组,染色体中的蛋白质
生物的遗传
ppt课件.
14
一、染色体概述
第一节 染色体的组成与结构
染色体包括_________和____________两大部分
DNA：同一物种内每条染色体所带DNA的量是一定的，
但不同染色体或不同物种之间变化很大，从上百万到
染色体
几亿个核苷酸不等。
人X染色体带有1.28亿个核苷酸对，而Y染色体只带有 0.19亿个核苷酸对（见表2-1）
递给后代;DNA通过转录和翻译最后得到蛋白质, 因此,要求能与RNA形成碱基互补以实现转 录;DNA在复制时,会出现碱基错配,因此要求 DNA聚合酶具有校对功能,来保证亲代和子代 DNA之间的稳定性.
ppt课件.
28
第一节 染色体的组成与结构 二、真核细胞染色体的组成与结构
化学组成（参见P22-30/25-32）
蛋白质（组蛋白和非组蛋白）：种类和含量十分稳定
。 由于细胞内的DNA主要在染色体上，所以说遗传物质的主要载体是
染色体。 ppt课件.
15
一、染色体概述
第一节 染色体的组成与结构
染色质与染色体 染色质：
非分裂期的细胞核经低渗处理、溶胀 破裂后释放出染色质，在电子显微镜 下呈纤维串珠状的长丝。
细胞核中能被碱性染料强烈着色的物质，染色质是真核细胞的遗传
2. 理解DNA的二级结构及DNA的复制的过程，重 点掌握先导链与后随链合成DNA的不同方式。
3.掌握原核和真核生物DNA的复制的区别。
ppt课件.
3
第一节 染色体的组成与结构
一、染色体概述 二、真核细胞染色体的组成与结构 三、原核生物基因组
ppt课件.
4
知识点
真核生物染色体的组成,染色质与核小体 原核生物基因组,染色体中的蛋白质
第二章 分子生物学简介
2.2.1真核生物基因的结构特征
1.真核基因组庞大，一般都远大于原核 生物的基因组。 2.真核生物基因组存在大量的重复序列。 3.真核生物基因组的大部分为非编码序 列，占整个基因组序列的90%以上。 4.真核生物基因组的转录产物为单顺反 子。 5.真核基因是断裂基因，有内含子结构。
2.2.1真核生物基因的结构特征
2.1.2 RNA的结构
RNA通常是 单链线型分 子，但可自 身回折形成 局部双螺旋 （二级结 构），进而 折叠（三级 结构）
1. tRNA的高级结构
（ 1） tRNA 的 二 级 结 构
（2）tRNA的三级结构
2.2 基因和基因组
真核生物基因的结构 原核生物基因的结构 基因表达 基因组的大小、组成和复杂性
3.DNA二级结构的多形性
B-DNA
右手双股螺旋；每圈螺 旋10个碱基对，两个核 苷酸之间的夹角36°； 螺距3.4 nm，每个碱基 对的螺旋上升值为 0.34nm；碱基平面基本 上与螺旋轴垂直；螺旋 轴穿过碱基对，大沟宽 而略深，小沟窄而略浅。 双螺旋的直径为2.0nm
A-DNA
右手双股螺旋；
4 .DNA分子的高级结构
（1）DNA超螺旋(DNA
superhelix或
supercoil)
双螺旋进一步卷曲就会形成三级结构— 超螺旋。 正超螺旋：两股以右旋方向缠绕的螺旋, 在外力往紧缠的方向捻转时,会产生一个 左旋的超螺旋,以解除外力捻转造成的胁 变。这样形成的螺旋为正超螺旋。 负超螺旋：
每圈螺旋l1个碱 基对，螺旋扭角 为33°；螺距 2.8nm．每个碱 基对的螺旋上升 值为0.255nm， 碱基倾角20°， 碱基平面不再与 螺旋轴垂直。
《分子生物学》PPT课件
复制起始时，母链即已解开，两股单链都 是模板，其作用是按碱基配对规律指引核 苷酸加入到新链。
每次加入的单个核苷酸，都是以dNTP为原 料，复制时子链从5’向3’延长。
复制延长速度相当快。E.coli每秒钟能加入 的核苷酸数达2500个。
复制的半不连续性和冈崎片段
在形成双螺旋结构时，DNA双链的走 向是相反的。复制经解链后，两股单链在 复制叉上也是走向相反。复制，包括引物 合成，只能从5′向3′延伸。而在同一复制叉 上，解链的方向只可能有一个。复制方向 与解链方向不一致，可以理解不连续复制 的成因。
四种碱基：腺嘌呤 （adenine，缩写为A） 胸腺嘧啶（thymine，缩写为T） 胞嘧啶（cytosine，缩写为C） 鸟嘌呤（guanine，缩写为G）
DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链组成的。
DNA分子的结构特点是:
DNA分子是由两条链组成的，这两链按反 向平行方式盘旋成双螺旋结构。
复制的终止
原核生物基因是环状DNA，双向复制的 复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。复制 的起始点和终止点刚好把环状DNA分为两 个半圆，两个方向各进行180，同时在终止 点汇合。
原核DNA聚合酶的种类:
有三种DNA聚合酶（I，II，III），可 进行5’→3’方向聚合和3’→5’外切酶活性逐 个切下核苷酸，聚合酶I和III还可从5’→3’ 切下核苷酸。聚合酶III是主要的DNA复制 酶，酶I填补引物去除后的缺口，而酶II与 酶I协作或作为其补充。
B.真核生物的DNA复制
真核生物每个染色体有多个起始点，是多 复制子复制。复制有时序性，即复制子以 分组方式激活而不是同步起动。
在复制叉及RNA引物生成后，DNA-polδ通 过PCNA的协同作用，逐步取代DNA-polα， 在引物的3’－OH基础上分别合成领头链和 随从链。复制子复制完成后，除去引物。
分子生物学课件第二章DNA的结构
• 碱基的疏水特性 • 碱基形成氢键的特性
• DNA的碱稳定性 • DNA对碱相对稳定 • RNA在碱性溶液中易降解为2’, 3’环式单核苷酸中间
产物, 然后很快转变为2’ 单核苷酸和3’单核苷酸。
• DNA结构的表示法
DNA一级结构的重要性
•携带遗传信息 •决定DNA的二级结构 •决定DNA的空间结构
• 两条链上的碱基以氢键相连, G与C配对, A与T配对。 嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧
C-G T-A
8.5 Å 11.7 Å Major Groove
Minor
7.5 Å 5.7 Å
Groove
• 大沟和小沟, 特别是大沟, 对于在遗传上有重要功 能的蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息是 非常重要的, 只有在沟内, 蛋白质才能“感觉”到 不同碱基顺序, 而在双螺旋结构的表面全是相同的 磷酸和脱氧核糖的骨架, 没有什么信息可言。
用。阳离子可对之产生屏蔽。DNA溶液的 离子浓度越低, DNA越不稳定。 （四）碱基分子内能 碱基内能越高, 氢键和碱基堆积力越容易被破 坏, DNA双链越不稳定
嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响 碱基组成相同，但嘌呤和嘧啶的排列顺序不同， 双螺旋的稳定性具有显著的差异。从嘌呤到嘧啶 的方向的碱基堆集作用显著大于同样组成的嘧啶 到嘌呤方向的碱基堆集作用。 5’ TA 3’ 的Tm值最低。 TATA框: RNA聚合酶的结合位点。 UAA: 终止密码子。
• 决定双螺旋结构状态的因素 • （一）氢键 • 1 .碱基的氢供体 • 氨基、羟基 • 2.碱基的氢受体 • 酮基、亚氨基 • 3.G·C对及A·T对之间的氢键 • 在一定范围内DNA的稳定性与G·C百
分含量成正比 • Tm=69.3+0.41(%G+C)
• DNA的碱稳定性 • DNA对碱相对稳定 • RNA在碱性溶液中易降解为2’, 3’环式单核苷酸中间
产物, 然后很快转变为2’ 单核苷酸和3’单核苷酸。
• DNA结构的表示法
DNA一级结构的重要性
•携带遗传信息 •决定DNA的二级结构 •决定DNA的空间结构
• 两条链上的碱基以氢键相连, G与C配对, A与T配对。 嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧
C-G T-A
8.5 Å 11.7 Å Major Groove
Minor
7.5 Å 5.7 Å
Groove
• 大沟和小沟, 特别是大沟, 对于在遗传上有重要功 能的蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息是 非常重要的, 只有在沟内, 蛋白质才能“感觉”到 不同碱基顺序, 而在双螺旋结构的表面全是相同的 磷酸和脱氧核糖的骨架, 没有什么信息可言。
用。阳离子可对之产生屏蔽。DNA溶液的 离子浓度越低, DNA越不稳定。 （四）碱基分子内能 碱基内能越高, 氢键和碱基堆积力越容易被破 坏, DNA双链越不稳定
嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响 碱基组成相同，但嘌呤和嘧啶的排列顺序不同， 双螺旋的稳定性具有显著的差异。从嘌呤到嘧啶 的方向的碱基堆集作用显著大于同样组成的嘧啶 到嘌呤方向的碱基堆集作用。 5’ TA 3’ 的Tm值最低。 TATA框: RNA聚合酶的结合位点。 UAA: 终止密码子。
• 决定双螺旋结构状态的因素 • （一）氢键 • 1 .碱基的氢供体 • 氨基、羟基 • 2.碱基的氢受体 • 酮基、亚氨基 • 3.G·C对及A·T对之间的氢键 • 在一定范围内DNA的稳定性与G·C百
分含量成正比 • Tm=69.3+0.41(%G+C)
DNA分子的结构课件 高一下学期生物人教版必修2
2. 碱基对的排列顺序是多样性的；比如：一般来说， 一个DNA分子有4,000~400,00,000,000个核苷酸对， 其排列顺序的组合是几近无穷的.
3. DNA分子的特异性。每个特定的DNA分子都有其特 定的碱基对数量和排列顺序。
DNA双螺旋结构特点总结 1. 稳定性： 双螺旋结构、氢键连接； 2. 方向性： 反向平行； 3. 专一性：碱基互补配对； 4. 多样性： 碱基对排列序列无穷； 5. 特异性：特定DNA分子有特定的碱基对数目和
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
四种脱氧核糖核苷酸是怎样构成DNA-----这一具有复杂 空间结构的生物大分子的呢?
DNA又具有什么样的结构特点能使其作为生物的遗传 物质相适应呢？
一、DNA双螺旋结构模型的构建
面对DNA双螺旋 模型的美国生物 学家沃森（左） 和英国生物物理 学家克里克 （右）。
=50%
也可以写成以下形式：
A+G T+C
( T+G )
=
(
=
T+C）
=1
( A+C ) ( A+G )
规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之
和 恒等 ，并为碱基总数的 一半。
三、拓展——利用碱基互补配对规律的计算问题
最根本的原则：碱基互补配对原则，即A=T，G=C；
规律二：在DNA双链因A=T，G=C，故A+G=T+C或 A+C=T+G或（A+G）/（T+C）=1； 即A+G＝T+C＝ A+C＝T+G＝50%碱基总数。 规律三：在双链DNA分子中，A1+T1= T2 + A2，同理， G1+C1= C2 + G2； 规律四：DNA双链中，一条单链（ A1+T1 ）/（ G1+C1 ） =a，则另一条互补链（ A2 + T2 ）/（ G2 + C2 ）= a ， 整个DNA分子中（A+T）/（G+C）的值相等 。 规律五：在DNA双链中若一条单链的（A1 + G1） / （ T1 + C1 ）=b，则另一条互补链的（ A2 + G2 ）/ （ T2 + C2 ）=1/b； 规律六：在双链DNA分子中，（ A1+T1 ）%=（ A2 + T2 ）%=总（ A+T ）%，同理（ G1+C1 ）%= （ G2+C2 ）%=总（ G+C ）%。
3. DNA分子的特异性。每个特定的DNA分子都有其特 定的碱基对数量和排列顺序。
DNA双螺旋结构特点总结 1. 稳定性： 双螺旋结构、氢键连接； 2. 方向性： 反向平行； 3. 专一性：碱基互补配对； 4. 多样性： 碱基对排列序列无穷； 5. 特异性：特定DNA分子有特定的碱基对数目和
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
四种脱氧核糖核苷酸是怎样构成DNA-----这一具有复杂 空间结构的生物大分子的呢?
DNA又具有什么样的结构特点能使其作为生物的遗传 物质相适应呢？
一、DNA双螺旋结构模型的构建
面对DNA双螺旋 模型的美国生物 学家沃森（左） 和英国生物物理 学家克里克 （右）。
=50%
也可以写成以下形式：
A+G T+C
( T+G )
=
(
=
T+C）
=1
( A+C ) ( A+G )
规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之
和 恒等 ，并为碱基总数的 一半。
三、拓展——利用碱基互补配对规律的计算问题
最根本的原则：碱基互补配对原则，即A=T，G=C；
规律二：在DNA双链因A=T，G=C，故A+G=T+C或 A+C=T+G或（A+G）/（T+C）=1； 即A+G＝T+C＝ A+C＝T+G＝50%碱基总数。 规律三：在双链DNA分子中，A1+T1= T2 + A2，同理， G1+C1= C2 + G2； 规律四：DNA双链中，一条单链（ A1+T1 ）/（ G1+C1 ） =a，则另一条互补链（ A2 + T2 ）/（ G2 + C2 ）= a ， 整个DNA分子中（A+T）/（G+C）的值相等 。 规律五：在DNA双链中若一条单链的（A1 + G1） / （ T1 + C1 ）=b，则另一条互补链的（ A2 + G2 ）/ （ T2 + C2 ）=1/b； 规律六：在双链DNA分子中，（ A1+T1 ）%=（ A2 + T2 ）%=总（ A+T ）%，同理（ G1+C1 ）%= （ G2+C2 ）%=总（ G+C ）%。
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* 不稳定因素 l 磷酸基团间的静电斥力 l 碱基内能增加(温度), 使氢键因碱基排列有序状态的破坏 而减弱
羊搔痒病 (scripie) 人类库鲁（ kuru） 病 牛海绵状脑炎(疯牛病)…
均由传染性病原蛋白颗粒引起
统称Prion (朊病毒)
Prion 复制? 转录? 翻译?
人类朊病毒疾病、症状及发病机理
疾病
症状
库 鲁 病 共济失调、继发痴
（Kuru）
呆
医 源 性 克 雅 痴呆，共济失调 氏病(iCJD）
* 类病毒（viroid）: 使高等植物产生疾病的传染性因子 分子结构：含246~375 个核苷酸的单链环状RNA 分 子，没有蛋白质外壳。专性活细胞内寄生。
三、 是否存在核酸以外的遗传物质 Prion (proteinaccous infections particle) 朊病毒－－－蛋白质样的感染因子
分子生物学第二章结 构详解演示文稿
优选分子生物学第二 章结构
第一节 遗传物质的本质
一、DNA携带两类不同的遗传信息
a 、 编 码 蛋 白 质 和 RNA 的 信 息 ( 编 码 tRNA、 rRNA)
64个三联体密码子 3个终止密码子 编码氨基酸的61个密码子有简并性、通用性
b、编码基因选择性表达的信息
基因选择性表达表现在： 细胞周期的不同时相中 个体发育不同阶段 不同的器官和组织 不同的外界环境下基因的表达与否以及量的
差异
* 原核生物的结构基因占Genome的比例很大
Φx174phage 5386bp 结构基因用去5169bp 比例达96％
* 真核生物的结构基因占Genome的比例很小
哺乳动物中结构基因只占10％～15％
约80例
PrP基因种系突变
约100个家族
体 细 胞 突 变 PrPc 自 发 转变为PrPsc？
牛朊病毒传染？
每年发生率约百万 分之一
46例
PrP基因种系突变
约50个家族
PrP 基 因 种 系 突 变 9个家族
（D178N和M129）
致死性中枢神经 系统的慢性退化
病理表现：大 脑皮层的神经 原细胞退化、 空泡变性、死 亡、消失，最 终被星状细胞 取代，因而造 成海棉状态
第二节 DNA的二级结构
一、 DNA双螺旋模型的提出（double helix model） * 1953. Watsosn & Crick
右手 B- DNA Double helix Model
* 双螺旋的主链
• 每一单链具有 5‘ 3’极性 两条单链极性相反 反向平行
• 两条单链间以氢键 连接
其余80％以上的DNA起什么作用目前还无 法精确解释，但可以肯定其中大部分DNA 序列是编码基因选择性表达的遗传信息
所以又称－－调控序列
二、 RNA也可作为遗传物质
* RNA病毒 传染媒介是病毒颗粒（病毒基因组RNA、蛋白质外壳） 如: 烟草花叶病毒（Tobacco Mosaic Virus ，TMV)
☉ 核苷（nucleotide） 嘧啶的1位N原子、嘌呤的9位N原子 糖苷键 Glycosidic bond
核糖是戊糖 RNA－核糖核苷 DNA－脱氧核糖核苷
☉ 核苷酸（nucleotide acid）
核苷的磷酸酯 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
9
1’
γ βα
其中α和β、β和γ之间是高 能磷酸键
dNTP
Rise 3.4 Å
Pitch 34 Å 10.4 bp/turn
Minor Groove
Major Groove
Width 20 Å
Twist 36°
◘ 大、小沟的差异
⊕ 大沟中碱基差异容易识别 ，往往是蛋 白质因子结合特异DAN序列的位点
⊕ 小沟相对体现的信息较少
二、 影响双螺旋结构稳定性的因素
核糖核苷三磷酸缩写为NTP
碱基＋戊糖＝核苷
核苷＋磷酸＝核苷酸
二、DNA分子的一级结构 (DNA sequence)
1、 多聚核苷酸链
3’
主链是核糖和磷酸
侧链为碱基
5’
由3’,5’磷酸二酯键连接
2、 链的方向：同一个磷酸基 的3’酯键到5’酯键的方向 (5’→3’)
5’-UCAGGCUA-3’
= UCAGGCUA 默认书写顺序5‘→3’
• 以中心为轴，向 右 盘 旋 （直径2nm）
• 双 螺旋中存在 大，小 沟
磷酸二酯链
(Phosphodiester
Backbone)
碱基互补
C-G
T-A
* 双螺旋模型参数
· 直径20Å · 螺距为34Å（任一条链
绕轴一周所升降的距离） · 每圈有10个核苷酸
（碱基）
· 两个碱基之间的垂直
距离是3.4Å。螺旋转 角是36度 · 有大沟和小沟 配对碱基并不充满双 螺旋空间，且碱基对 占据的空间不对称
* 维持稳定性的因素 l 氢键 (Hydrogen bond 4~6 kc / mol)
弱键, 可加热解链 氢键堆积, 有序排列(线性, 方向) l 磷酸酯键 (phosphoester bond 80~90 kc / mol) 强键, 需酶促解链 l 0.2 mol / L Na+ 生理盐条件
消除DNA单链上磷酸基团间的静电斥力
朊病毒带来了诺贝尔生理/医学奖
1997 Stanley B.Prusiner
发现朊病毒是作 为老年性痴呆症 等疾病的病原并 能在寄主细胞中 繁殖传播
第二节 核酸的化学组成
一、 碱基、核苷、核苷酸
☉ 碱基 Nitrogenous bases
嘧啶 Pyrimidines
Uracil (U)
嘌呤 Purines
家 族 性 克 同上 雅氏病
零 星 共济失调，常伴有 突变体vCJD 痴呆
GS 综 合 症 共济失调，常伴有
（GSS）
痴呆
致死性家族 睡眠隔离，接着失 失眠症（FFI） 眠，痴呆
发病机理
发现病例
通过同类相食（人） 约2600例
传染
通 过 朊 病 毒 污 染 的 HGH ， 或通过角膜移植
l 碱基堆积力 (非特异性结合力) ☆ 范德华力（Van de waals force） (1.7A°/ 嘌呤环与嘧啶环 作用半径)
3.4A° (0.34 nm/碱基对间距) ( 1 kc / mol —0.6kc / mol ) ×n
☆ 疏水作用力 (Hydrophobic interaction) (磷酸骨架, 氨基, 酮基周围水分子间的有序排列 ) 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.
羊搔痒病 (scripie) 人类库鲁（ kuru） 病 牛海绵状脑炎(疯牛病)…
均由传染性病原蛋白颗粒引起
统称Prion (朊病毒)
Prion 复制? 转录? 翻译?
人类朊病毒疾病、症状及发病机理
疾病
症状
库 鲁 病 共济失调、继发痴
（Kuru）
呆
医 源 性 克 雅 痴呆，共济失调 氏病(iCJD）
* 类病毒（viroid）: 使高等植物产生疾病的传染性因子 分子结构：含246~375 个核苷酸的单链环状RNA 分 子，没有蛋白质外壳。专性活细胞内寄生。
三、 是否存在核酸以外的遗传物质 Prion (proteinaccous infections particle) 朊病毒－－－蛋白质样的感染因子
分子生物学第二章结 构详解演示文稿
优选分子生物学第二 章结构
第一节 遗传物质的本质
一、DNA携带两类不同的遗传信息
a 、 编 码 蛋 白 质 和 RNA 的 信 息 ( 编 码 tRNA、 rRNA)
64个三联体密码子 3个终止密码子 编码氨基酸的61个密码子有简并性、通用性
b、编码基因选择性表达的信息
基因选择性表达表现在： 细胞周期的不同时相中 个体发育不同阶段 不同的器官和组织 不同的外界环境下基因的表达与否以及量的
差异
* 原核生物的结构基因占Genome的比例很大
Φx174phage 5386bp 结构基因用去5169bp 比例达96％
* 真核生物的结构基因占Genome的比例很小
哺乳动物中结构基因只占10％～15％
约80例
PrP基因种系突变
约100个家族
体 细 胞 突 变 PrPc 自 发 转变为PrPsc？
牛朊病毒传染？
每年发生率约百万 分之一
46例
PrP基因种系突变
约50个家族
PrP 基 因 种 系 突 变 9个家族
（D178N和M129）
致死性中枢神经 系统的慢性退化
病理表现：大 脑皮层的神经 原细胞退化、 空泡变性、死 亡、消失，最 终被星状细胞 取代，因而造 成海棉状态
第二节 DNA的二级结构
一、 DNA双螺旋模型的提出（double helix model） * 1953. Watsosn & Crick
右手 B- DNA Double helix Model
* 双螺旋的主链
• 每一单链具有 5‘ 3’极性 两条单链极性相反 反向平行
• 两条单链间以氢键 连接
其余80％以上的DNA起什么作用目前还无 法精确解释，但可以肯定其中大部分DNA 序列是编码基因选择性表达的遗传信息
所以又称－－调控序列
二、 RNA也可作为遗传物质
* RNA病毒 传染媒介是病毒颗粒（病毒基因组RNA、蛋白质外壳） 如: 烟草花叶病毒（Tobacco Mosaic Virus ，TMV)
☉ 核苷（nucleotide） 嘧啶的1位N原子、嘌呤的9位N原子 糖苷键 Glycosidic bond
核糖是戊糖 RNA－核糖核苷 DNA－脱氧核糖核苷
☉ 核苷酸（nucleotide acid）
核苷的磷酸酯 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
9
1’
γ βα
其中α和β、β和γ之间是高 能磷酸键
dNTP
Rise 3.4 Å
Pitch 34 Å 10.4 bp/turn
Minor Groove
Major Groove
Width 20 Å
Twist 36°
◘ 大、小沟的差异
⊕ 大沟中碱基差异容易识别 ，往往是蛋 白质因子结合特异DAN序列的位点
⊕ 小沟相对体现的信息较少
二、 影响双螺旋结构稳定性的因素
核糖核苷三磷酸缩写为NTP
碱基＋戊糖＝核苷
核苷＋磷酸＝核苷酸
二、DNA分子的一级结构 (DNA sequence)
1、 多聚核苷酸链
3’
主链是核糖和磷酸
侧链为碱基
5’
由3’,5’磷酸二酯键连接
2、 链的方向：同一个磷酸基 的3’酯键到5’酯键的方向 (5’→3’)
5’-UCAGGCUA-3’
= UCAGGCUA 默认书写顺序5‘→3’
• 以中心为轴，向 右 盘 旋 （直径2nm）
• 双 螺旋中存在 大，小 沟
磷酸二酯链
(Phosphodiester
Backbone)
碱基互补
C-G
T-A
* 双螺旋模型参数
· 直径20Å · 螺距为34Å（任一条链
绕轴一周所升降的距离） · 每圈有10个核苷酸
（碱基）
· 两个碱基之间的垂直
距离是3.4Å。螺旋转 角是36度 · 有大沟和小沟 配对碱基并不充满双 螺旋空间，且碱基对 占据的空间不对称
* 维持稳定性的因素 l 氢键 (Hydrogen bond 4~6 kc / mol)
弱键, 可加热解链 氢键堆积, 有序排列(线性, 方向) l 磷酸酯键 (phosphoester bond 80~90 kc / mol) 强键, 需酶促解链 l 0.2 mol / L Na+ 生理盐条件
消除DNA单链上磷酸基团间的静电斥力
朊病毒带来了诺贝尔生理/医学奖
1997 Stanley B.Prusiner
发现朊病毒是作 为老年性痴呆症 等疾病的病原并 能在寄主细胞中 繁殖传播
第二节 核酸的化学组成
一、 碱基、核苷、核苷酸
☉ 碱基 Nitrogenous bases
嘧啶 Pyrimidines
Uracil (U)
嘌呤 Purines
家 族 性 克 同上 雅氏病
零 星 共济失调，常伴有 突变体vCJD 痴呆
GS 综 合 症 共济失调，常伴有
（GSS）
痴呆
致死性家族 睡眠隔离，接着失 失眠症（FFI） 眠，痴呆
发病机理
发现病例
通过同类相食（人） 约2600例
传染
通 过 朊 病 毒 污 染 的 HGH ， 或通过角膜移植
l 碱基堆积力 (非特异性结合力) ☆ 范德华力（Van de waals force） (1.7A°/ 嘌呤环与嘧啶环 作用半径)
3.4A° (0.34 nm/碱基对间距) ( 1 kc / mol —0.6kc / mol ) ×n
☆ 疏水作用力 (Hydrophobic interaction) (磷酸骨架, 氨基, 酮基周围水分子间的有序排列 ) 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.