分子生物学第二章结构详解演示文稿
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* 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
* 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
* 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
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）
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
☉ 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
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
Βιβλιοθήκη Baidu
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
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
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)
家 族 性 克 同上 雅氏病
零 星 发 生 克 同上 雅氏病
克雅氏病新 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
• 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
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
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’
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.
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
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
* 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
* 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
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）
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
☉ 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
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
Βιβλιοθήκη Baidu
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
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
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)
家 族 性 克 同上 雅氏病
零 星 发 生 克 同上 雅氏病
克雅氏病新 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
• 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
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
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’
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.
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